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基于功能基因组学数据的日本血吸虫候选疫苗分子的预测及初步鉴定

贾侃  
【摘要】: 血吸虫病是指由血吸虫感染引起的一种分布广泛、危害严重的人畜共患寄生虫病,可引起严重的病理损害,严重危害人类健康。预防和控制血吸虫病的传统方法有控制传染源、切断传播途径、管理粪便、保护水源和保护易感人群等。治疗日本血吸虫病的主要方法是应用化疗药物吡喹酮。这需要昂贵的费用和大批专业技术人员,但不能预防再感染,而且血吸虫耐药性问题也愈来愈得到关注。因此,人们开始寻找更有效的控制血吸虫病的辅助或替代方法——血吸虫疫苗的研发。 大量研究证实,用适宜剂量射线(包括紫外线、X射线和其他射线)致弱尾蚴免疫多种动物可以诱导出高水平的免疫抵抗力。在射线致弱(RA)尾蚴疫苗模型中,一般认为是滞留于肺中的虫体释放多种抗原诱生了高水平的Th1型的CD4+T细胞介导的效应,并通过记忆细胞群对再感染的正常童虫进行杀灭,而特异性抗体介导的保护效应可能由皮肤期童虫所诱生。迄今,尽管应用常规免疫学筛选技术鉴定了几个与RA免疫相关的抗原分子,但由于RA模型中所释放的抗原种类复杂、数量众多,使得保护性抗原分子的鉴定难以取得突破性的进展,有必要探索新的方法与技术以加快保护性抗原分子鉴定的步伐。近年来,随着血吸虫功能基因组学理论与技术的发展,研究者为我们提供了大量的血吸虫基因组、转录本组和蛋白质组等方面的信息,能否从这些信息中挖掘到RA模型中保护性抗原分子的信息,并进一步通过实验技术鉴定出疫苗候选分子,是血吸虫疫苗研发中值得探索的课题。因此,本研究拟应用数据挖掘和反向疫苗学等技术筛选能够模拟射线致弱尾蚴疫苗模型中诱导宿主产生Th1型的CD4+T细胞介导的免疫反应的候选分子,为进一步鉴定血吸虫保护性抗原或表位奠定了基础。 本研究参考血吸虫辐照疫苗免疫效应机制,基于已发表的辐照尾蚴转化的童虫的特征性转录本组(曼氏血吸虫)和蛋白质组(日本血吸虫)序列,用BLASTP算法搜寻来源于正常日本血吸虫童虫和成虫的转录本组和蛋白质组中的序列;应用在线软件、相关数据库及文献对这些序列进行序列注释分析。结果获得了与辐照尾蚴转化的童虫特征性表达的分子同源或一致的日本血吸虫序列131条,进一步文献分析预测得到了52个日本血吸虫候选疫苗分子,它们的序列特征与存在于血吸虫体被的一些分子和已知的抗血吸虫疫苗分子相类似,有些是对虫体的生长、发育、移行等功能起到重要作用的分子,为进一步鉴定抗血吸虫疫苗奠定了基础。 在上述52个候选疫苗分子中挑选结构蛋白SJCHGC01894分子进行T细胞表位的预测和鉴定。选取了基于三种不同方法的服务器进行Th细胞表位的预测,并采用Boston大学Comeau等开发的ClusPro服务器将得到的序列表位和MHC II分子进行空间模拟结合验证。结果获得了最后的序列表位:NH-MEAFKTFDREGQGFI-COOH[源序列号:AAW26398.1; similarity to myosin light chain]。进一步采用人工合成多肽法合成预测多肽,通过流式细胞术测定免疫小鼠CD4+T细胞内细胞因子的分泌情况,进而鉴定预测的表位。流式细胞术结果显示,预测肽免疫组和阳性肽对照组在抗原肽诱导前后,显示出不同的分化能力。抗原肽诱导后,两组中向Th1和Th2分化的细胞比例有所增加,并且Th1所占的比例更高。 本研究通过分析血吸虫转录本组和蛋白质组数据,筛选得到了一批与血吸虫RA模型中保护性免疫相关的候选抗原分子,进一步采用免疫信息学预测结合体外试验检测技术,初步鉴定了预测序列中的表位NH-MEAFKTFDREGQGFI-COOH[源序列号:AAW26398. 1; similarity to myosin light chain]为有效的Th细胞表位。探索了应用基于血吸虫功能基因组学的数据挖掘技术和反向疫苗学技术筛选保护性抗原或表位的新方法,为进一步鉴定与血吸虫RA模型中保护性抗原或Th细胞表位相关的候选分子奠定了基础。


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