طراحی یک واکسن پپتیدی بر پایه ذرات شبه ویروسی علیه سرطان سینه از طریق رویکردهای محاسباتی

خلاصه فارسی

سرطان سینه به عنوان یکی از علل مهم مرگ و میر ناشی از سرطان در بین زنان در سراسر جهان است. از اینرو، یافتن یک درمان موثر برای این سرطان ضروری به نظر می‌رسد. ایمنی درمانی سرطان، به عنوان یک رشته‌ی نوظهور، نقش قابل توجهی در درمان سرطان سینه دارد. در میان استراتژی‌های مختلف در ایمنی درمانی سرطان، واکسن‌های پپتیدی نقش برجسته‌ای دارند. در مطالعه‌ی حاضر استراتژی‌های مختلفی برای طراحی یک واکسن کارآمد چند اپی توپی اجرا شد. استفاده از اپی توپ‌های لنفوسیت‌های T سیتوتوکسیک، لنفوسیت‌های T کمکی و یاور، سه جزء حیاتی در طراحی این واکسن پپتیدی بود. مواد و روش کار: در مطالعه حاضر ابتدا توالی چهار آنتی ژن HER2، MUC1، Alpha lactalbumin و Mammaglobin-A و یاور MS2 استخراج شدند. شناسایی اپی توپ‌های القاکننده‌ی HTL و CTL توسط سرورهای مختلف انجام گرفت و آنتی ژنیسیته و آلرژنیسیته آن‌ها بررسی شد. بین اپی توپ‌های منتخب با MHC مربوطه داکینگ انجام گرفت. بهترین این اپی توپ‌ها به همراه یاور توسط لینکر GPGPG به هم متصل شدند. سپس، آلرژنیسیته، آنتی ژنیسیته، حلالیت و خصوصیات فیزیکوشیمیایی واکسن طراحی شده مورد بررسی قرار گرفت. اپی توپ‌های القاکننده لنفوسیت‌های B و IFN-γ شناسایی گردید. ساختار سه بعدی واکسن طراحی شد و بهینه سازی ساختار و در نهایت آنالیزهای اعتبار سنجی انجام گرفت. نتایج: از طریق انتخاب اپی توپ‌های مناسب که آنتی ژن و غیر آلرژن بودند، واکسنی با طول 556 آمینواسید به دست آمد. مطالعات آلرژنیسیته، آنتی ژنیسیته، حلالیت و خواص فیزیکوشیمیایی نشان داد که پروتئین غیر آلرژن، آنتی‌ژنیک، محلول و پایدار می‌باشد. همچنین مقایسه ساختار سه بعدی بهینه شده با مدل اولیه نشان داد ساختار سه بعدی بهتر شده و خطاهای احتمالی کاهش یافته است. بحث و نتیجه گیری: در این پژوهش واکسنی زیرواحدی متشکل از 18 اپی توپ برگرفته از چهار آنتی ژن و یاور MS2 طراحی شد. استفاده از یاور از نوع VLP در این مطالعه با ارائه‌ی بهتر آنتی ژن‌ها و القای پاسخ قوی لنفوسیت‌های B و T به کارآمدی بیشتر واکسن کمک می‌کند. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی نشان می‌دهد که واکسن طراحی شده به طور بالقوه می‌تواند برای مصارف پیشگیرانه یا درمانی استفاده شود. با این حال مطالعات in vivo برای تشخیص کارایی واقعی واکسن ضروری است.

عنوان انگليسی

Designing a candidate VLP-based peptide vaccine against breast cancer through computational approaches

خلاصه انگلیسی

Introduction: Breast cancer is one of the most important causes of cancer deaths among women worldwide. Therefore, finding an effective treatment for this cancer is an urgent need. Cancer immunotherapy, as a new field, plays a significant role in breast cancer treatment. Among different strategies in cancer immunotherapy, peptide vaccines play a prominent role. In the present study, different strategies were implemented to design an efficient multi-epitope vaccine. The use of epitopes of cytotoxic T lymphocytes, helper T lymphocytes, and adjuvant were three critical components in the design of this peptide vaccine. Materials and methods: In the present study, the sequences of four HER2, MUC1, Alpha lactalbumin and Mammaglobin-A antigens and MS2 as an adjuvant were retrieved. HTL and CTL inducing epitopes were identified by different servers and their antigenicity and allergenicity were analyzed. Docking was performed between the selected epitopes with the corresponding MHC. Then the best selected epitopes and adjuvant were connected together by GPGPG linker. In the next step, the allergenicity, antigenicity, solubility and physicochemical properties of the designed vaccine were analyzed. B lymphocytes and IFN-γ inducing epitopes identified. Finally, Homology modeling, refinement and final validations were performed. Results: By selecting appropriate epitopes that are antigenic and non-allergenic and have a good docking rating, a vaccine with a length of 556 amino acids was designed. Allergenicity, antigenicity, solubility and physicochemical parameters studies have shown that the protein is antigenic, non-allergen, soluble and stable. Moreover, when the refined 3D structure was compared to the original model, it was indicated that the 3D structure had improved and the potential mistakes were minimized. Discussion and conclusion: In this research, a subunit vaccine consisting of 18 epitopes from four antigens (which are expressed in different stages of breast cancer), and MS2 adjuvant was designed. Using VLP adjuvant in this study, helps to make the vaccine more effective by better antigens presentation and inducing a strong response of B and T lymphocytes. Analyzing the physicochemical properties of the vaccine showed that the designed vaccine can potentially be used for preventive or therapeutic purposes. However, in vivo studies are necessary to determine the true efficacy of the vaccine.

Document Downloads