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. با توجه به مرگ‌ومیر ۵۰ تا ۹۰ درصدی مبتلایان و نبود داروی اختصاصی برای بیماری، نیاز مبرم به واکسن کارآمد برای کنترل این بیماری وجود دارد. در این مطالعه، به طراحی واکسن mRNA، بررسی بیواینفورماتیک، پیش‌بینی ساختار و بررسی پاسخ‌های ایمونولوژی نوعی پروتئین کایمر پرداخته می‌شود. 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، درصورتی‌که مطالعات دیگر صرفاً بر GP تأکید کرده‌اند. حفاظت‌شدگی توالی‌های پروتئینی و نوکلئوتیدی در گونه‌های مختلف بررسی شد. همچنین، آلرژنیسیته، آنتی‌ژنیسیته، سمیت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی پروتئین کایمر حاصل از تلفیق این دو پروتئین تحت مطالعات بیوانفورماتیک قرار گرفت و ساختار دوم پروتئین کایمر پیش‌بینی شد. اپی&rlm;توپ‌های خطی و فضایی سلول B، MHC-I، MHC-II و TCD4 cell با مطالعات ایمونوانفورماتیک مشخص و پاسخ ایمنی در میزبان پستاندار شبیه‌سازی شد. سازه واکسن mRNA متناسب با پروتئین کایمر طراحی، ساختار دوم آن بررسی و توالی آن بهینه&rlm;سازی شد. یافته‌ها: پروتئین کایمر طراحی&rlm;شده نوعی مولکول ایمونوژن با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی و ساختار دوبعدی مناسب است و آلرژن و سمی نیست و با داشتن اپی‌توپ‌های متعدد می‌تواند سیستم ایمنی هومورال و سلولی میزبان را حداقل به&rlm;مدت یک ماه به‌طور مؤثر تحریک کند. واکسن mRNA طراحی‌شده پایدار است، نرخ رونویسی بالا دارد و به‌دلیل وجود پروتئین NP در کنار GP، می‌تواند علیه بسیاری از سویه‌ها استفاده شود. نتیجه‌گیری: واکسنmRNA کایمر طراحی‌شده در محیط کامپیوتری مناسب و مؤثر است و می‌تواند کاندیدای مناسبی برای مطالعات پیش‌بالین علیه ویروس ابولا باشد Background and Aim: Several Ebola outbreaks have been recorded worldwide, with most occurring in Central Africa. Given the 50-90% mortality rate 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. Given the functional and protective roles of the glycoprotein (GP) and nucleoprotein (NP), they were used 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 using bioinformatics, and its secondary structure was predicted. Linear and conformational epitopes for B cells, MHC-I, MHC-II, and TCD4 cells 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 and exhibits 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, has a high transcription rate, and, due to the inclusion of the NP protein alongside GP, can be used 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 the Ebola virus.   ابولا, ایمونوانفورماتیک, پروتئین کایمر, واکسن mRNA Ebola Virus, Immunoinformatics, mRNA Vaccine, Recombinant Fusion Protein 0 0 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 5400319475328460074145 5400319475328460074145 No Ph.D. Student, Department of Biology, Faculty of Basic Science, Imam Hossein University, Tehran, Iran دانشجوی دکتری، گروه زیستشناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه جامع امام حسین، تهران، ایران Hossein Samiei-Abianeh حسین سمیعی Hosseinjanm18@gmail.com 5400319475328460074146 5400319475328460074146 No Ph.D. Student, Department of Medical Biotechnology and Nanotechnology, School of Medicine, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran دانشجوی دکتری، گروه زیستفناوری و نانوفناوری پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران Seyed Akbar Arianzad سید اکبر آریان زاد a.arianzad@gmail.com 5400319475328460074147 0009-0000-7189-6738 No Ph.D., Department of Microbiology. Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran دکترای تخصصی، گروه میکروبیولوژی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران Gholamreza Olad غلامرضا اولاد grolad@gmail.com 5400319475328460074148 5400319475328460074148 No Ph.D., Nanotechnology Research Center, Research Institute for Pharmaceutical Sciences and Health Technologies, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran دکترای تخصصی، مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی، پژوهشکده علوم دارویی و فناوریهای سلامت، دانشگاه علوم پزشکی بقیهالله (عج)، تهران، ایران Jafar Salimian جعفر سلیمیان jafar.salimian@gmail.com 5400319475328460074149 5400319475328460074149 Yes Professor, Applied Virology Research Center, Research Institute for Biomedical Technologies, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran استاد، مرکز تحقیقات ویروسشناسی کاربردی، پژوهشکده فناوریهای زیستپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی بقیهالله (عج،) تهران، ایران