徐建青/曹志伟课题组合作研发新病原体抗原性计算平台

近日，上海市公共卫生临床中心、复旦大学生物医学研究院徐建青教授课题组和同济大学生命科学与技术学院曹志伟教授课题组合作研发了一个新的病原体抗原性计算平台。5月2日，研究成果以《CE-BLAST: 一种计算新发传染病病原体抗原性相似度的新型平台》（“CE-BLAST makes it possible to compute antigenic similarity for newly emerging pathogens”）为题在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

新发传染病严重威胁人类健康，危害国家经济建设与社会稳定，如何有效预防新发传染病在易感人群中传播是人类面临的重大挑战。利用疫苗预防传染病是最有效、最经济的手段，但传统疫苗研发手段投入大、耗时长，给及时阻止新发传染病播散带来严重挑战。如何利用现有的疫苗或设计广谱抗病毒疫苗来预防新发病毒性传染病是最值得探索的手段，其核心技术问题与挑战是如何快速的筛选或者设计能够针对同类病毒甚至不同病毒具有交叉保护作用的疫苗免疫原。

徐建青教授课题组及其合作团队研究设计了一个空间免疫表位比对工具CE-BLAST，以高效计算不同病原体之间的抗原性距离。与以往的计算方法相比，CE-BLAST最大的优势在于可以不需要借助于实验数据作为训练来构建模型，这对于一些还缺少实验数据的新病原体而言以及新爆发的传染性疾病（例如寨卡病毒）而言尤为关键。

研究人员在病毒亚型内不同毒株间（甲型流感病毒H3N2亚型），病毒不同亚型之间（登革病毒不同血清型），跨病毒（黄病毒科登革病毒及寨卡病毒）这三个层面上依次验证了方法的有效性。结果表明，该计算方法获得了与实验结果相吻合的亚型内部抗原性聚类，能够得到更接近实验结果的亚型间抗原性分型，并且具备检测不同病毒间交叉保护表位的能力。

研究人员还利用CE-BLAST构建出了一株广谱抗甲型流感病毒H3N2亚型不同毒株的疫苗，并在动物实验上得到很好的保护谱范围。研究表明，该方法有望设计出针对新发病毒具有交叉保护作用的新型疫苗。有趣的是，本方法计算出寨卡与登革热病毒存在高度相似的抗体表位，现有的登革热疫苗有潜在交叉预防寨卡病毒的作用，而这一预测已被领域内其他实验室的动物研究所证实。

本方法计算出寨卡与登革热病毒存在高度相似的抗体表位，现有的登革热疫苗有潜在交叉预防寨卡病毒的作用

上海市公共卫生临床中心、复旦大学生物医学研究院徐建青教授和同济大学生命科学与技术学院曹志伟教授是本文的共同通讯作者，复旦大学生物医学研究院徐建青教授课题组博士后裘天颐和同济大学曹志伟教授课题组博士研究生阳奕琰、博士邱景璇为本文的共同第一作者。

Abstract

Major challenges in vaccine development include rapidly selecting or designing immunogens for raising cross-protective immunity against different intra- or inter-subtypic pathogens, especially for the newly emerging varieties. Here we propose a computational method, Conformational Epitope (CE)-BLAST, for calculating the antigenic similarity among different pathogens with stable and high performance, which is independent of the prior binding-assay information, unlike the currently available models that heavily rely on the historical experimental data. Tool validation incorporates influenza-related experimental data sufficient for stability and reliability determination. Application to dengue-related data demonstrates high harmonization between the computed clusters and the experimental serological data, undetectable by classical grouping. CE-BLAST identifies the potential cross-reactive epitope between the recent zika pathogen and the dengue virus, precisely corroborated by experimental data. The high performance of the pathogens without the experimental binding data suggests the potential utility of CE-BLAST to rapidly design cross-protective vaccines or promptly determine the efficacy of the currently marketed vaccine against emerging pathogens, which are the critical factors for containing emerging disease outbreaks.

来源：复旦大学

本期编辑：Tony