本技术属于生物医学技术领域,揭示了一种针对新型冠状病毒及其变种具有广谱免疫优势的CD4+T细胞表位肽。该肽能够激活免疫反应,对抗新冠原始株和多种变异株。
背景技术
由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染导致的疫情(COVID-19)迄今仍在全球肆虐。在宿主免疫压力下,SARS-CoV-2不断发生变异,目前奥密克戎(Omicron)变异株在全球大多数国家流行并形成优势。这些新的变异株在老年群体中的传播速度、重症和死亡率较之前的突变株均有所增强。截至2024年2月,新型冠状病毒感染已经导致超过7.73亿例COVID-19病和600多万人死亡。全球多数人已注射疫苗并经历第一波感染形成“群体免疫”,可Omicron变异株依然反复感染,目前关于其的免疫逃逸机制并不清楚,深入探究其机理可为新型疫苗设计提供新的手段。
目前已证实CD4+
T细胞能够加速细胞毒性CD8+
T细胞的增殖,保持CD8+
T细胞的记忆并可与先天的免疫细胞相互交流、作用。它们还可以促使B细胞分化成浆细胞,生产中和抗体并促使记忆B细胞产生快速的回忆性应答。另外CD4+
T细胞可以直接杀死被感染细胞或者通过分泌IFN-γ以及TNF-α等细胞因子作为抗毒素。因此CD4+
T细胞在抗病毒免疫中发挥重要作用。人HLA是一类免疫分子,其主要功能是递呈特异性表位肽给TCR并激活T细胞。人类的MHC基因座又称作白细胞表面抗原(human leukocyte antigens,HLA),主要编码3种HLA-I类分子(HLA-A,HLA-B,HLA-C)和3种HLA-II类分子(HLA-DR,HLA-DP,HLA-DQ),CD4+
T细胞的T细胞受体(TCR)识别的是HLA-II类分子递呈的多肽。然而由于HLA-II类分子侧链长度的变化,所以与CD4+
T细胞表位结合的长度从11个氨基酸残基到超过20个氨基酸残基不等,有的甚至可达30个氨基酸以上。结合的肽段掩埋在抗原结合的凹槽内,空余出一些边链与TCR结合。研究表明在抗原结合的凹槽内,只有来自肽段的9个氨基酸残基与MHC II类分子结合,其中与HLA-DR区结合的部位主要位于结合肽段的1、4、6、9位置。由于HLA分子高度的多态性,至今已发现了986种HLA-II等位基因序列。这种多态性在肽段结合凹槽部分表现出来,预示了给定的蛋白序列对于不同的个体可以识别不同的表位序列。
对COVID-19的研究观察到,HLA-DRB1*15:01、DQB1*06:02、B*27:07、及HLA-C*12:02等易于被SARS-CoV-2感染并与COVID-19重症/危重症显著相关。人HLA分子的多样性与新型冠状病毒疫苗效果显著相关。携带HLA-II类分子的HLA-DQA1*03:03、DRB1*12:01、DRB1*03:01或HLA-DRB1*07:01人群可增强新型冠状病毒BNT162b2 mRNA疫苗接种后血清中和抗体水平。也发现携带HLA-DQB1*06的人群在接种新型冠状病毒ChAdOx1、BNT162b2或mRNA-1273疫苗后较其他人群有显著增强的抗-RBD抗体。此外,DRB1*04:01能与抗原肽紧密结合,其与新型冠状病毒疫苗免疫的中和抗体产生显著正相关,因此携带该HLA超型的人群可拮抗SARS-CoV-2感染。然而也有研究发现特定的HLA超型与疫苗应答显著负相关。在已经感染SARS-CoV-2的康复者中再次接收BNT162b2疫苗,携带HLA-DRB1*04:04等位基因其抗-RBD抗体最低。此外,HLA-II分子如DRB1*03:01、DRB1*07:01及DRB1*12:01递呈病毒抗原肽而能激活CD4+
T细胞,由此促进COVID-19mRNA疫苗中和抗体的产生而拮抗SARS-CoV-2感染。虽然有了这些发现,但是如何鉴定MHC-II递呈的新型冠状病毒表位肽依然是难题。
近年来,随着生物信息学技术的应用和发展,CD4+
T细胞表位预测效率逐渐提高。目前,MHC-Ⅱ类分子亲和表位在线预测工具有很多,这些软件各有优劣。新近越来越多的数学模型中引入了影响MHC分子结合亲和力的因素,包括MHC分子的多态性、九肽核心、两端侧翼残基等,使实验数据得到了更新、扩展和完善,提高了表位预测的准确性和实用性。人HLA-II分子在人群中具有比HLA-I类分子更高的多态性,加之HLA-II类分子由α和β两条链组成,其组合进一步增加了其多态性。目前在鉴定新抗原的Th表位时通常采用“歩移法”合成多肽来鉴定,可鉴定更多更有效的Th表位。
实现思路