使用基于结构的机器学习模型来设计呼吸道同位素病毒疫苗
Thomas C McCarty1, Iosif I Vaisman2
1RNA Viruses Section, Laboratory of Infectious Diseases, National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), National Institutes of Health (NIH), Bethesda, MD 20892, USA.
Viruses
|June 27, 2024
概括
研究人员使用计算方法来识别呼吸道同胞病毒 (RSV) 非结构蛋白1 (NS1) 的突变,用于疫苗开发. 这些突变减少了病毒复制和增强宿主免疫反应,为更安全的活体减弱RSV疫苗铺平了道路.
科学领域:
- 病毒学 病毒学
- 疫苗开发 疫苗开发
- 结构生物学 结构生物学
背景情况:
- 针对呼吸道同胞病毒 (RSV) 的活衰减疫苗需要突变,以减少病毒复制,同时保持免疫性.
- 目前用于识别减弱突变的方法包括生物选择和逆基因操纵.
- 平衡减少复制和抗原表达对于有效的活体减弱疫苗候选人至关重要.
研究的目的:
- 探索一种新的计算方法来发现RSV中的减弱突变.
- 为了确定RSV非结构蛋白1 (NS1) 中的特定氨基酸替代物,这些替代物会扰乱其结构和功能.
- 评估这些突变对病毒复制和宿主免疫反应的影响.
主要方法:
- 利用蛋白质结构建模和机器学习来预测RSV NS1中的破坏稳定的氨基酸替代.
- 引入了12个预测的突变,成为传染性RSV.
- 在细胞培养中分析突变病毒对病毒基因表达,宿主干扰素和细胞因子产生以及亡的影响.
主要成果:
- 基于结构的预测成功地发现了导致不同程度NS1功能丧失的突变.
- 突变病毒在对干扰素有竞争力的细胞中表现出减少的多循环复制.
- 观察到病毒mRNA和蛋白质表达的减少,以及干扰素和亡反应的增加.
结论:
- 对NS1结构不稳定的计算预测是发现减弱突变的可行策略.
- 鉴定到的突变减少了病毒复制,并增强了宿主抗病毒和亡反应,这是活体减弱疫苗开发的关键属性.
- 这种基于结构的方法为产生更安全,更有效的RSV疫苗候选人提供了一个有希望的途径.
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