新發(fā)傳染病嚴重威脅人類健康，危害國家經(jīng)濟建設與社會穩(wěn)定，如何有效預防新發(fā)傳染病在易感人群中傳播是人類面臨的重大挑戰(zhàn)。針對病原體開發(fā)疫苗，無疑是迄今為止最有效、最經(jīng)濟的手段，然而傳統(tǒng)疫苗研發(fā)投入大、周期長，特別是對新發(fā)傳染病，通常需要通過免疫學實驗，逐一測量新發(fā)病原體與已知疫苗株之間的免疫原性差異，來確定新的疫苗株。因此對新發(fā)傳染病，更加迫切需要探索新技術(shù)新思路，及時評估抗原免疫原性，以加快疫苗研發(fā)流程，及時控制大規(guī)模人群感染。
5月2日，同濟大學生命科學與技術(shù)學院曹志偉教授課題組在國際著名學術(shù)期刊《Nature Communications》在線發(fā)表題為“CE-BLAST makes it possible to compute antigenic similarity for newly emerging pathogens”的文章，首次為新發(fā)傳染病病原體的免疫原性評估，提供了計算生物學解決方案。
曹志偉教授團隊與復旦大學公共衛(wèi)生中心合作，研究設計了抗原免疫相似性比對工具（CE-BLAST），可快速、高效、準確、通量計算新發(fā)病原與已有疫苗之間的免疫相似性距離，提示疫苗潛在交叉保護范圍。CE-BLAST最大的優(yōu)勢在于不需要任何免疫反應數(shù)據(jù)來訓練來模型，可根據(jù)新抗原測序結(jié)果直接預測免疫相似性，這對于還缺少免疫實驗數(shù)據(jù)的新發(fā)病原體以及新型傳染性疾病爆發(fā)（例如寨卡病毒）尤為重要，
研究人員分別在病毒亞型內(nèi)不同毒株間（甲型流感病毒H3N2各亞型），病毒不同亞型之間（登革病毒四種不同血清型），以及跨病毒（黃病毒科登革病毒及寨卡病毒）這三個層面上，依次檢測了方法的有效性。結(jié)果表明，該計算方法獲得了與實驗結(jié)果高度吻合的亞型內(nèi)部聚類結(jié)果和病毒亞型分型，并且具備了檢測不同病毒間交叉保護表位的能力。研究人員還利用該方法構(gòu)建出了一株廣譜抗甲型流感病毒（H3N2亞型）疫苗，并在動物實驗上得到很好的保護譜范圍，表明該方法有望設計出針對新發(fā)病毒具有廣譜保護范圍的新型疫苗。有趣的是，在寨卡與登革熱病毒之間，本方法成功預測出了免疫原性高度相似的表位，提示現(xiàn)有的登革熱疫苗有潛在交叉預防寨卡病毒的作用（參見下圖），而這一結(jié)果已被其他實驗室的動物研究證實。
該工作由曹志偉教授課題組與上海市公共衛(wèi)生臨床中心徐建青教授課題組合作完成，徐建青教授為共同通訊作者。曹志偉教授課題組的裘天頤博士，博士生陽奕琰、邱景璇博士為本文的共同第一作者，同濟大學為第一通訊單位。 裘天頤博士為首屆博士后創(chuàng)新人才支持計劃入選者，目前為復旦大學博士后。該研究得到了國家重點基礎研究發(fā)展計劃子課題，國家自然科學基金面上項目，博士后創(chuàng)新人才支持計劃和博士后科學基金面上項目的支持。
論文鏈接https://www.nature.com/articles/s41467-018-04171-2#article-comments
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