緑膿菌感染症における免疫系制御のための多価キメラワクチンの免疫情報学的設計

Immunoinformatics design of multivalent chimeric vaccine for modulation of the immune system in Pseudomonas aeruginosa infection.

• Sargol Aminnezhad
• Ahya Abdi-Ali
• Tooba Ghazanfari
• Mojgan Bandehpour
• Mahboobe Zarrabi

抄録

薬剤耐性緑膿菌の増加と高い死亡率・罹患率が世界的な健康問題となっており、免疫原性ワクチン候補などの新規治療法の開発が求められている。しかし、緑膿菌に対する予防接種の将来性については、研究が進んでいるにもかかわらず、感染の2つの段階をカバーできず、さらには効果のない免疫反応を引き起こすことから、未だに議論の的となっている。本研究では、B細胞、Tリンパ球（HTL）、Tリンパ球（CTL）、IFN-γエピトープを高密度に含む疎水性リンカーを用いて、レクチン、HIV TATペプチド、エキソトキシンAのN末端フラグメント、外膜タンパク質F（OprF）のEpi8を含む多価キメラワクチンの設計に免疫情報学的アプローチを用いた。設計したワクチンの物理化学的性質、抗原性、アレルゲン性を解析した。さらに、3次元モデルの作成と改良を行い、最終的なワクチンの検証を行った後、分子動力学解析による計算機ドッキングを行い、ワクチンとTLR-4との親和性の高い相互作用を実証した。最後に、設計したワクチンをpET22bにインシリコクローニングした。このように、設計されたワクチンは、自然免疫、体液性、細胞性の自然免疫反応を解明し、緑膿菌と宿主との相互作用を制御することができ、緑膿菌ワクチンの欠点を克服できる可能性があると期待される。

Increasing in drug-resistant Pseudomonas aeruginosa and high mortality and morbidity rate have become a health challenge worldwide; therefore, developing the novel therapeutic strategies such as immunogenic vaccine candidate are required. Despite a substantial research effort, the future of immunization against P. aeruginosa due to failure in covering two separate stages of infection, and furthermore, inducing ineffective type of immune response, still remains controversial. In this study, immunoinformatics approach was utilized to design multivalent chimeric vaccine from both stages of infection containing Lectin, HIV TAT peptide, N-terminal fragment of exotoxin A and Epi8 of outer membrane protein F (OprF) with hydrophobic linkers which have a high density of B-cell, T Lymphocytes (HTL), T Lymphocytes (CTL), and IFN-γ epitopes. The physicochemical properties, antigenicity, and allergenicity for designed vaccine were analyzed. 3D model generation and refinement further validation of the final vaccine were followed by computational docking with molecular dynamics analyses that demonstrated high- affinity interaction between vaccine and TLR-4. Finally, designed vaccine was in silico cloned in pET22b. We have expected that the designed vaccine able to elucidate innate, humoral and cellular innate immune responses and control the interaction of P. aeruginosa with host and maybe overcome to P. aeruginosa vaccines drawback.

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