[發(fā)明專利]新型冠狀病毒刺突蛋白Spike蛋白的免疫表位及其預測和應用

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• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113388011A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 崔大祥;梁輝;田靜;李雪玲;沈琦;劉澤熙;陳曉敏
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C07K14/165
• 分類號: C07K14/165;C12N15/50;G01N33/569
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥領域，涉及一種病毒預測方法。具體而言，涉及2019?nCoV冠狀病毒刺突蛋白（Spike蛋白）抗原表位多肽的預測。本發(fā)明還包括該預測方法病毒檢測和疫苗的研發(fā)中的應用。所述的多肽具有2019新型冠狀病毒S蛋白RBD區(qū)的表位肽活性；其序列包含與SEQ ID NO 2?SEQ ID NO 21中任意一條所示的序列。本發(fā)明還包括上述多肽的編碼序列、制備方法和應用。本發(fā)明的抗原表位肽作為一種冠狀病毒的檢測標志物，特異性和靈敏度高，本發(fā)明的檢測方法簡便、快速、準確，為冠狀病毒的防治提供強有力的支持。

技術領域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥領域，涉及一種病毒預測方法。具體而言，涉及2019 -nCoV冠狀病毒刺突蛋白（Spike蛋白）抗原表位多肽的預測。本發(fā)明還包括該預測方法病毒檢測和疫苗的研發(fā)中的應用。

背景技術

冠狀病毒在電鏡下呈球形或橢圓形，具有包膜結構，并且表面覆有刺突，刺突末端呈球狀，規(guī)則排列在囊膜表面為皇冠狀，故命名冠狀病毒（Coronavirus, CoV）。根據(jù)基因組測序后分析與SARS-CoV-2（2019-nCoV）與SARS-CoV和MERS-CoV同屬于β冠狀病毒。

進一步的研究表明冠狀病毒的生活周期分為：入侵、基因復制和組裝三個階段。以SARS-CoV為例說明入侵過程，首先SARS-CoV的刺突蛋白（S-蛋白，Spike protein）與宿主細胞表面的受體分子（如ACE2等）結合，之后病毒顆粒與宿主細胞膜發(fā)生融合，通過內(nèi)吞作用，病毒進入宿主細胞內(nèi)完成入侵。S-蛋白與宿主細胞受體分子的結合作用決定了感染的組織特異性。入侵途徑對了解病毒的發(fā)病機制和制定治療策略具有重要意義。

SARS-CoV-2的基因組已測序完成，已有研究對新型冠狀病毒基因組與SARS冠狀病毒、MERS冠狀病毒進行了全基因組比對，發(fā)現(xiàn)平均分別有~70%和~40%的序列相似性，其中可產(chǎn)生病毒表面糖蛋白“S”基因差異尤為明顯。此外，通過分子結構模擬的計算方法，對新型冠狀病毒Spike蛋白和人ACE2蛋白進行了結構對接研究，結果表明新型冠狀病毒可能是通過Spike蛋白與人ACE2互作的分子機制，來感染人的呼吸道上皮細胞，這為該病毒的致病機理研究提供了一些理論參考。同時研究報道分離到SARS-CoV-2病毒株。體外實驗結果顯示，只有細胞表達ACE2受體時，SARS-CoV-2才可以感染細胞。此研究對SARS-CoV-2通過ACE2受體入侵細胞這一推測，提供了體外實驗證據(jù)，因此開發(fā)針對Spike蛋白或者是ACE2的中和抗體可能是治療冠狀病毒的關鍵。

冠狀病毒的刺突蛋白Spike 蛋白組合成一個三聚體，約含有1300個氨基酸，屬于第一類膜融合蛋白（Class I viral fusion protein），同類的病毒膜融合蛋白還包括HIV的Env蛋白，流感的HA蛋白，以及埃博拉病毒的Gp蛋白等。Spike蛋白決定了病毒的宿主范圍和特異性，也是宿主中和抗體的重要作用位點。同時也是疫苗設計的關鍵靶點。因此S蛋白的表位是制備疫苗的關鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供2019-nCoV的Spike蛋白RBD區(qū)的特異性表位肽。

本發(fā)明另一目的是：將上述表位肽作為一種檢測標志物和疫苗，用于2019新冠病毒的檢測和藥物開發(fā)。

本發(fā)明的發(fā)明構思如下：

Spike 蛋白是冠狀病毒最重要的表面膜蛋白，含有兩個亞基S1和S2。其中S1主要包含有受體結合區(qū)（RBD），負責識別細胞的受體。S2含有膜融合過程所需的基本元件。Spike蛋白承擔病毒與宿主細胞膜受體結合及膜融合功能，是制備宿主中和抗體的重要靶點以及疫苗設計的關鍵靶點。利用S蛋白的特異性序列可以刺激機體產(chǎn)生針對B細胞和T細胞表位是制備疫苗的關鍵，同時通過預測獲得的表位肽用于優(yōu)化疫苗制備的策略，本發(fā)明利用生物信息方法重點針對Spike蛋白的RBD區(qū)進行抗原免疫原性的表位分析，預測可能用于疫苗制備的表位肽，通過綜合分析預測獲得20條可刺激B細胞特異性免疫反應的多肽序列，為制備以Spike蛋白為基礎的疫苗打下了基礎。