科研进展

曹志伟教授团队为新发传染病研发病原体免疫相似性比对计算平台

来源:   作者:曹志伟   发布时间:2018-05-07   阅读次数:798

曹志伟教授团队为新发传染病研发病原体免疫相似性比对计算平台

    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。针对病原体开发疫苗,无疑是迄今为止最有效、最经济的手段,然而传统疫苗研发投入大、周期长,特别是对新发传染病,通常需要通过免疫学实验,逐一测量新发病原体与已知疫苗株之间的免疫原性差异,来确定新的疫苗株。因此对新发传染病,更加迫切需要探索新技术新思路,及时评估抗原免疫原性,以加快疫苗研发流程,及时控制大规模人群感染。

         52日,同济大学生命科学与技术学院曹志伟教授课题组在国际著名学术期刊《Nature Communications》在线发表题为“CE-BLAST makes it possible to compute antigenic similarity for newly emerging pathogens”的文章,首次为新发传染病病原体的免疫原性评估,提供了计算生物学解决方案。

    曹志伟教授团队与复旦大学公共卫生中心合作,研究设计了抗原免疫相似性比对工具(CE-BLAST),可快速、高效、准确、通量计算新发病原与已有疫苗之间的免疫相似性距离,提示疫苗潜在交叉保护范围。CE-BLAST最大的优势在于不需要任何免疫反应数据来训练来模型,可根据新抗原测序结果直接预测免疫相似性,这对于还缺少免疫实验数据的新发病原体以及新型传染性疾病爆发(例如寨卡病毒)尤为重要,

    研究人员分别在病毒亚型内不同毒株间(甲型流感病毒H3N2各亚型),病毒不同亚型之间(登革病毒四种不同血清型),以及跨病毒(黄病毒科登革病毒及寨卡病毒)这三个层面上,依次检测了方法的有效性。结果表明,该计算方法获得了与实验结果高度吻合的亚型内部聚类结果和病毒亚型分型,并且具备了检测不同病毒间交叉保护表位的能力。研究人员还利用该方法构建出了一株广谱抗甲型流感病毒(H3N2亚型)疫苗,并在动物实验上得到很好的保护谱范围,表明该方法有望设计出针对新发病毒具有广谱保护范围的新型疫苗。有趣的是,在寨卡与登革热病毒之间,本方法成功预测出了免疫原性高度相似的表位,提示现有的登革热疫苗有潜在交叉预防寨卡病毒的作用(参见下图),而这一结果已被其他实验室的动物研究证实。

    该工作由曹志伟教授课题组与上海市公共卫生临床中心徐建青教授课题组合作完成,徐建青教授为共同通讯作者。曹志伟教授课题组的裘天颐博士,博士生阳奕琰、邱景璇博士为本文的共同第一作者,同济大学为第一通讯单位。 裘天颐博士为首届博士后创新人才支持计划入选者,目前为复旦大学博士后。该研究得到了国家重点基础研究发展计划子课题,国家自然科学基金面上项目,博士后创新人才支持计划和博士后科学基金面上项目的支持。

 

论文链接https://www.nature.com/articles/s41467-018-04171-2#article-comments

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