Rpf-Toxo: A Preliminary Computationally Designed Dense Granule Antigen-Based Multi-Epitope Vaccine Against Toxoplasma gondii.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Toxoplasma gondii is a protozoan parasite of medical and veterinary importance causing abortion. While current therapies are limited to address the chronic phase of infection, effective prophylactic vaccines are warranted. OBJECTIVES: In this study, we applied a rational vaccine design approach centred around immunodominant dense granule antigens (GRAs). METHODS: In silico epitope mapping was performed on six GRAs (GRA15, GRA60, GRA76, GRA83, GRA-α and GRA-β). Using web servers, B-cell, cytotoxic T-lymphocyte and helper T-lymphocyte epitopes were predicted and then filtered for antigenicity, solubility and allergenicity. We designed four vaccine constructs by fusing predicted epitopes with specific linkers and adjuvants (RS-09, RpfE/50S ribosomal protein of Mycobacterium tuberculosis, and human interferon gamma [IFN-γ]). Constructs were subjected to rigorous evaluation, which included physicochemical evaluation, 3D structural prediction and refinement, toll-like receptor-4 (TLR-4) docking, immune simulation and codon adaptation. RESULTS: All candidates exhibited high antigenicity (VaxiJen scores > 0.9) and solubility (> 0.6). Rpf-Toxo emerged optimal, with non-allergenic, antigenic (0.9148), soluble (0.658), stable (instability index: 35.41) and hydrophilic (grand average of hydropathicity: -0.641) properties. Docking revealed strong TLR-4 binding activity (affinity: -20.6 kcal/mol; Kd: 7.3e-16 M) and immune simulation predicted robust responses, including antibody titers > 170,000, Th1-skewed IFN-γ (380,000 ng/mL) and memory cell activation; however, these in silico predictions need experimental validation. Codon optimization enhanced expression (CAI: 1.00; GC: 65.63%), and in silico cloning indicated compatibility with pET28a(+). CONCLUSION: These computational predictions require future experimental validation through in vitro and in vivo studies to confirm safety and protective efficacy.

ترجمه فارسی چکیده

توکسوپلاسما گوندی یک پارازیت پروتوزوآ است که اهمیت پزشکی و دامی دارد و باعث سقط جنین می‌شود. در حالی که درمان‌های فعلی محدود به فاز مزمن عفونت هستند، واکسن‌های پیشگیرانه مؤثر مورد نیاز است. در این مطالعه، رویکرد طراحی واکسن عقلانی متمرکز بر آنتی‌ژن‌های گرانول متراکم غالب ایمنی (GRAs) به کار گرفته شد. نقشه‌برداری اپی‌توپ‌ها در شش آنتی‌ژن (GRA15، GRA60، GRA76، GRA83، GRA-α و GRA-β) به صورت محاسباتی انجام شد. اپی‌توپ‌های لنفوسیت T کشنده و کمکی و B-cell با استفاده از سرورهای وب پیش‌بینی شدند و سپس بر اساس آنتی‌ژنیک بودن، حلالیت و آلرژنیک بودن فیلتر شدند. چهار سازه واکسنی با ادغام اپی‌توپ‌های پیش‌بینی شده با لینکرها و آدژوانت‌های خاص (RS-09، RpfE/پروتئین ربوزوم 50S مایکوباکتریوم توبرکولوزس و اینترفرون گاما انسانی [IFN-γ]) طراحی شدند. سازه‌ها subjected به ارزیابی دقیق شامل ارزیابی فیزیوشیمیایی، پیش‌بینی و بهینه‌سازی ساختار سه‌بعدی، اتصال TLR-4، شبیه‌سازی ایمنی و سازگاری کدون بودند. تمام کاندیداها ویژگی‌های آنتی‌ژنیک بالا (>0.9) و حلالیت (>0.6) را نشان دادند. Rpf-Toxo به عنوان بهینه انتخاب شد که دارای خواص غیرآلرژیک، آنتی‌ژنیک (0.9148)، حلال (0.658)، پایدار (شاخص ناپایداری: 35.41) و هییدروفیلیک (میانگین بزرگ هیدروفوبیک: -0.641) بود. اتصال نشان‌دهنده فعالیت قوی اتصال به TLR-4 (افزایش انرژی: -20.6 kcal/mol؛ Kd: 7.3e-16 M) و شبیه‌سازی ایمنی پاسخ‌های قوی را پیش‌بینی کرد، از جمله تیترهای آنتی‌بادی > 170,000، IFN-γ متمایل به Th1 (380,000 ng/mL) و فعال‌سازی سلول‌های حافظه؛ با این حال، این پیش‌بینی‌های محاسباتی نیاز به تأیید تجربی دارند. بهینه‌سازی کدون بیان را افزایش داد (CAI: 1.00؛ GC: 65.63%) و کلاونینگ محاسباتی سازگاری با pET28a(+) را نشان داد. این پیش‌بینی‌های محاسباتی نیاز به تأیید آینده از طریق مطالعات in vitro و in vivo برای اثبات ایمنی و اثربخشی محافظتی دارند.

متن کامل اصلی