معرفی یک واکسن چند اپی‌توپی کارآمد در برابر سویه‌های مختلف sars-cov-2: واکسینولوژی معکوس

مقدمه: در سال‌های اخیر، covid-19 به عنوان تهدیدی در زمینه‌ سلامت شناخته شده است. با وجود واکسیناسیون هنوز هم افراد به این بیماری مبتلا می‌شوند چراکه واریانت‌های به‌روزتر دارای جهش‌هایی در ژنوم خود هستند که در اتصال به گیرنده‌های میزبان و فرار از پاسخ‌های سیستم ایمنی نقش دارند. از این رو مهم‌ترین هدف این مطالعه معرفی یک واکسن سریع و کاربردی به کمک ابزارهای بیوانفورماتیکی برای مقابله با این جهش‌های متنوع در سویه‌های مختلف sars-cov-2 است.روش: به‌منظور نقشه‌برداری اپی‌توپ‌ها، پروتئین‌ اسپایک 32 واریانت مختلف بازیابی شد. سپس از (immune epitope database) iedb،‌netctl‌  و netmhciipan برای پیش‌بینی اپی‌توپ‌های سلول t و b استفاده شد. واکسن مبتنی ‌بر اپی‌توپ‌های حفاظت‌شده از نظر آنتی‌ژنی، حساسیت‌زایی، سمیت، حلالیت، خواص فیزیکوشیمیایی، پوشش جمعیتی و ساختار ثانویه‌‌ با سرورهای مربوطه بررسی شدند. مدل‌سازی به کمک robetta‌ و داکینگ با گیرنده‌ شبه (tlr3) toll ، به ترتیب با استفاده از cluspro، patchdock و firedock انجام شد.نتایج: پس از ارزیابی‌های دقیق، تمامی نتایج کیفیت مطلوب واکسن را تایید‌ کردند. طبق بررسی‌های بیشتر این ساختار مشابه پروتئین بومی است و برهمکنشی پایدار و قوی بین واکسن و گیرنده وجود دارد. براساس شبیه‌سازی دینامیک مولکولی فشردگی ساختاری و پایداری در اتصال نیز مشاهد شد. علاوه بر این، شبیه‌سازی ایمنی نشان داد که واکسن می‌تواند پاسخ‌های ایمنی مشابه با شرایط واقعی را تحریک نماید. در نهایت، بهینه‌سازی کدون و شبیه‌سازی in silico بیان کارآمد در‌ escherichia coli را تایید کرد.نتیجه‌گیری: براساس نتایج به دست آمده واکسن‌ چند اپی‌توپی طراحی شده می‌تواند به عنوان یک کاندیدای پیشگیری کننده در برابر sars-cov-2 عمل نماید. 

introduction of an efficient multiepitopic vaccine against different sars-cov-2 strains: reverse vaccinology

introduction: in recent years, covid-19 has been recognized as a health threat. despite vaccination, people still get the disease because the new variants have mutations in their genomes that allow them to bind to host receptors and evade the immune system’s responses. therefore, the main aim of this study was to use bioinformatics tools to introduce a rapid and practical vaccine to fight against these diverse mutations in different sars-cov-2 strains.method: to epitopes mapping, 32 different spike protein variants were retrieved. we then used the immune epitope database (iedb), netctl, and netmhciipan to predict t and b cell epitopes. the vaccine based on protected epitopes was evaluated in terms of antigenicity, allergenicity, toxicity, solubility, physicochemical properties, population coverage, and secondary structure with relevant servers. modeling using robetta and docking with toll-like receptor (tlr3) were performed using cluspro, patchdock, and firedock, respectively.results: after detailed evaluations, all the results confirmed the optimal quality of the vaccine. according to further investigations, this structure is similar to native proteins and there is a stable and strong interaction between the vaccine and the receptor. based on molecular dynamics simulation, structural compactness and stability in binding were also observed. in addition, the immune simulation showed that the vaccine can stimulate immune responses similar to real conditions. finally, codon optimization and in silico cloning confirmed efficient expression in escherichia coli.conclusion: based on the obtained results, the designed multi-epitope vaccine can serve as a prophylactic candidate against sars-cov-2.