关键词:
T细胞表位
新型冠状病毒
细胞毒性T淋巴细胞
树突状细胞
疫苗
摘要:
自2019年末以来,由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-CoV-2)感染引起的新型冠状病毒肺炎(Coronavirus disease-19,COVID-19)在全球爆发严重的疫情流行,致病病原体SARS-CoV-2是继SARS-CoV和MER-CoV之后报道的第三种人高致病性冠状病毒。截止目前,全球已有超过7亿人感染SARS-CoV-2,超过700万人因感染而死亡。同时,随着SARS-CoV-2突变株的不断出现,全球各地不断爆发由突变株引起的新的疫情流行,截止目前,人类仍没有打赢这场对SARS-CoV-2病毒的阻击战,SARS-CoV-2病毒已出现30余种代表性变异株,对人类健康造成了极大的影响。病毒突变可能造成关键抗原信息的改变,从而降低已有预防性疫苗和治疗抗体的效果。研究表明,一些关键的病毒突变如N501Y、D614G、N439K等可以显著增强病毒的传染力、免疫逃逸能力。
T细胞免疫应答,尤其是CD8+T细胞反应,是人体抗病毒免疫应答的主要类型,在抗病毒感染以及疫苗诱导免疫保护的过程中发挥了重要作用。CD8+T细胞的特异性细胞毒作用是清除病毒感染细胞和减少循环病毒负荷的主要机制,同时,对自然感染个体的研究表明,人体内B细胞、CD4+T细胞和CD8+T细胞之间的协同相互作用提供了更完善且更有效的抗病毒免疫反应,感染者体内更高水平的病毒特异性CD4+和CD8+T细胞与较轻程度的COVID-19症状具有相关性,且可能与长期的免疫保护有关。近期研究亦表明,CD8+T细胞免疫应答也是m RNA疫苗诱导机体产生早期免疫保护的主要介质。
人体内,CD4+和CD8+T细胞的T细胞受体(TCRs)能够识别由MHC I/II类分子递呈的病毒表位肽,从而引发针对病毒感染的强烈细胞免疫应答保护。其中,对于由保守性的T细胞抗原表位所诱导的T细胞免疫应答则可以针对不同的病毒变体产生广谱的免疫保护作用。因此,鉴定MHC I/II类分子呈递的SARS-CoV-2相关T细胞抗原表位,尤其是保守性的MHC I型T细胞抗原表位,并构建表位相关疫苗或优化疫苗研发策略,可以为接种人群提供更为强大的抵抗不同SARS-CoV-2突变株感染的T细胞免疫保护。
综上,本课题聚焦筛选、鉴定并明确SARS-CoV-2结构蛋白中具有强免疫原性且保守的HLA-A*0201限制性CD8+T细胞抗原表位,探究其应用于疫苗研发的价值潜力,从而为提高疫苗疗效提供理论指导和科学依据,同时建立并完善病毒、肿瘤等相关特异性抗原表位筛选、检测、体内外鉴定及药效学研究的技术平台体系,为以多肽表位为基础的预防及治疗性疫苗的研发提供理论及技术支撑。
本研究主要分为四个部分:
第一部分:SARS-CoV-2结构蛋白中HLA-A*0201限制性CD8+T细胞表位的预测和初步筛选及检测
通过两款MHC I-Pepetide在线预测工具Net MHCpan4.0和Meta MHCpan-1.0,对SARS-CoV-2的S、M、E、N四种结构蛋白序列进行HLA-A*0201限制性CD8+T细胞表位预测,结果获得18个来自S蛋白的预测表位(SSp-1~18),18个来自M蛋白的预测表位(SMp-1~18),13个来自E蛋白的预测表位(SEp-1~13),以及14个来自N蛋白的预测表位(SNp-1~14)。我们选择突变率低且组成丰富的M蛋白,根据算法评级结果从M蛋白中选择10个最优预测表位进行了ELISA和T2细胞结合实验以评估预测表位与HLA分子的亲和力强弱。最终筛选得到在亲和力实验中表现优异的5个预测表位(SMp-1、SMp-2、SMp-3、SM p-5、SMp-11),并将其纳入下一步的筛选中。
第二部分:SARS-CoV-2 M蛋白HLA-A*0201限制性候选表位的HLA-A2.1/Kb转基因小鼠体内免疫原性的研究
通过第一部分的信息学预测和亲和力初筛,筛选得到5个候选表位。本部分实验中,我们使用负载混合候选表位肽的BMDC免疫HLA-A2.1/Kb转基因小鼠,构建了免疫小鼠模型。ELISPOT法检测了免疫小鼠脾细胞在不同候选表位肽刺激下的特异性IFN-γ分泌情况,由此筛选得到SMp-2和SMp-11两个反应阳性的候选表位。随后,进一步构建了偶联SMp-2和SMp-11的Tetramer检测试剂,用以检测免疫小鼠脾细胞中的两个候选表位特异性的CD8+T细胞。结果发现,免疫小鼠脾细胞中存在较高水平的SMp-2特异性CD8+T细胞,但并未观察到显著的SMp-11特异性CD8+T细胞的存在。由于SMp-11能够激发T细胞特异性分泌IFN-γ,我们并未排除SMp-11,留待后续实验继续验证。