Scientific Journal of Kurdistan University of Medical Sciences

fa طراحی و ارزیابی درون‌سیلیکویی یک واکسن mRNA کایمریک علیه ویروس ابولا In silico Design and Immunoinformatic Evaluation of a Chimeric mRNA Vaccine Candidate against Ebola Virus بیوتکنولوژی Biotechnology پژوهشي اصیل Original Research زمینه و هدف: موارد متعددی از شیوع ابولا در جهان ثبت شده که بیشتر آن‌ها برای آفریقای مرکزی بوده است. باتوجه به مرگ ومیر ۵۰ تا ۹۰ درصدی مبتلایان و نبود داروی اختصاصی برای بیماری، نیاز مبرم به واکسنی کارآمد برای کنترل این بیماری وجود دارد. در این مطالعه به طراحی واکسن mRNA ، بررسی بیواینفورماتیک، پیش بینی ساختار و بررسی پاسخ های ایمونولوژی یک پروتئین کایمر پرداخته می شود. مواد و روش‌ها: ژنوم ویروس ابولا پروتئین‌های مختلفی را کد می‌کند. با توجه به نقش عملکردی و حفاظتی گلیکوپروتئین (GP) و نوکلئوپروتئین (NP) از آن‌ها برای طراحی ایمونوژن کایمر استفاده شد درصورتی که مطالعات دیگر صرفا بر GP تاکید داشته اند. حفاظت شدگی توالی‌های پروتئینی و نوکلئوتیدی در گونه‌های مختلف بررسی شد. همچنین، آلرژنیسیته، آنتی ژنیسیته، سمیت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی یک پروتئین کایمرحاصل از تلفیق این دو پروتئین، تحت مطالعات بیوانفورماتیک قرار گرفت و ساختار دوم پروتئین کایمرپیش بینی شد. اپی توپ‌های خطی و فضایی سلول B، MHC-I، MHC-II و TCD4 cell  با مطالعات ایمونوانفورماتیک مشخص گردید و پاسخ ایمنی در میزبان پستاندار شبیه سازی شد. سازه واکسن mRNA متناسب با پروتئین کایمرطراحی ، ساختار دوم آن بررسی و توالی آن بهینه سازی شد. یافته‌ها: پروتئین کایمر طراحی شده یک مولکول ایمونوژن  با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی و ساختار دو بعدی مناسب بوده و آلرژن و سمی نمی‌باشد که با داشتن اپی توپ‌های متعدد می‌تواند سیستم ایمنی هومورال و سلولی میزبان را حداقل به مدت یک ماه به طور موثری تحریک کند. واکسن mRNA طراحی شده پایدار بوده و نرخ رونویسی بالا خواهد داشت و به دلیل وجود پروتئین NP در کنار GP می‌تواند علیه بسیاری از سویه‌ها مورداستفاده قرار گیرد. نتیجه‌گیری: واکسنmRNA کایمر طراحی شده در محیط کامپیوتری مناسب و موثر بوده و می‌تواندکاندیدای مناسبی برای مطالعات پیش بالین علیه ویروس ابولا باشد. کلمات کلیدی:  ابولا، ایمونوانفورماتیک، پروتئین کایمر، واکسن mRNA Background and Aim: Several cases of Ebola outbreaks have been recorded worldwide, with most occurring in Central Africa.. Given the high mortality rate of 50-90% among infected individuals and the lack of a specific treatment, there is an urgent need for an effective vaccine to control this disease. In this study, we focus on designing an mRNA vaccine, conducting bioinformatics analyses, predicting structural features, and evaluating the immunological response of a chimeric protein. Materials and Methods: The Ebola virus genome encodes various proteins. Due to the functional and protective roles of the glycoprotein(GP) and nucleoprotein (NP) proteins, they were utilized to design a chimeric immunogen, whereas other studies have primarily focused on GP alone. In this study, the conservation of protein and nucleotide sequences was evaluated across different species. Additionally, the allergenicity, antigenicity, toxicity, and physicochemical properties of a recombinant fusion protein resulting from the fusion of these two proteins were analyzed through bioinformatics studies, and the secondary structure of the recombinant fusion protein was predicted. Linear and conformational epitopes for B cells, MHC-I, MHC-II, and TCD4 cell were identified using immunoinformatics approaches, and the immune response in a mammalian host was simulated. An mRNA vaccine construct corresponding to the Recombinant Fusion protein was designed, its secondary structure was analyzed, and its sequence was optimized. Results: The designed recombinant fusion protein is an immunogenic molecule with suitable physicochemical properties and secondary structure, exhibiting no allergenicity or toxicity. With its multiple epitopes, it can effectively stimulate both humoral and cellular immune responses in the host for at least one month. The designed mRNA vaccine is stable, with a high transcription rate, and due to the inclusion of the NP protein alongside GP, it can be utilized against various viral strains. Conclusion: Considering the capabilities and advantages of fourth-generation vaccines, the designed mRNA chimera vaccine could be a promising candidate for laboratory studies targeting Ebola virus. ابولا, ایمونوانفورماتیک, پروتئین کایمر, واکسن mRNA Ebola virus, Immunoinformatics, Recombinant Fusion protein, mRNA Vaccine 11 21 http://sjku.muk.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-8297-1&slc_lang=fa&sid=1 amir rezaei امیر رضایی amiralireza6@gmail.com 5400319475328460072199 5400319475328460072199 No Hossein Samiei-Abianeh حسین سمیعی Hosseinjanm18@gmail.com 5400319475328460072200 5400319475328460072200 No Seyed Akbar Arianzad سید اکبر آریان زاد a.arianzad@gmail.com 5400319475328460072201 0009-0000-7189-6738 No Gholamreza Olad غلامرضا اولاد grolad@gmail.com 5400319475328460072202 5400319475328460072202 No Jafar Salimian جعفر سلیمیان jafar.salimian@gmail.com 5400319475328460072203 5400319475328460072203 Yes