Identifikasi kandidat epitop berbasis envelope protein dalam pencegahan Antibody Dependent Enhancement pada infeksi dengue secara in silico

ABSTRAK:

Pengembangan vaksin dengue masih menghadapi tantangan akibat fenomena antibody dependent enhancement (ADE) yang berkontribusi terhadap peningkatan keparahan infeksi sekunder. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi epitop sel B dan sel T konservatif berbasis envelope protein pada masing-masing serotipe virus dengue yang berpotensi menghasilkan respons imun protektif dengan risiko ADE rendah melalui pendekatan in silico. Analisis dilakukan melalui identifikasi daerah konservatif, prediksi epitop, evaluasi antigenisitas, alergenisitas, toksisitas, karakteristik fisikokimia, population coverage, pemodelan struktur tersier, serta molecular docking. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebanyak 12 kandidat epitop sel T dan 8 kandidat epitop sel B memenuhi kriteria antigenik, nonalergenik, nontoksik, stabil, hidrofilik, dan memiliki kelarutan yang baik dalam air. Hasil analisis population coverage menunjukkan cakupan populasi global sebesar 56,36%. Epitop CTL AETQHGTTV–HLA-B44:02 dan epitop HTL TANPIVTDKEKPVNI–HLA DRB103:01 membentuk kompleks antigen–HLA yang stabil dengan HADDOCK score masing-masing sebesar -72,8 dan -71,7 serta berkaitan dengan alel HLA yang memiliki asosiasi protektif terhadap infeksi dengue. Selain itu, epitop sel B AETQHG dari DENV-2 diidentifikasi sebagai kandidat paling prospektif karena terletak pada domain III envelope protein yang diketahui berperan dalam pembentukan antibodi penetral. Secara keseluruhan, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa epitop AETQHGTTV, TANPIVTDKEKPVNI dan AETQHG berpotensi dikembangkan sebagai kandidat vaksin multiepitop yang mampu menginduksi respons imun protektif dengan risiko ADE yang lebih rendah.

ABSTRACT:

The development of a dengue vaccine continues to face challenges due to the phenomenon of antibody dependent enhancement (ADE), which contributes to an increase in the severity of secondary infections. This study aims to identify conservative B-cell and T-cell epitopes based on the envelope protein of each dengue virus serotype that have the potential to elicit a protective immune response with a low risk of ADE, using an in silico approach. The analysis was conducted through the identification of conserved regions, epitope prediction, evaluation of antigenicity, allergenicity, toxicity, physicochemical characteristics, population coverage, tertiary structure modelling, and molecular docking. The results of the study showed that 12 candidate T-cell epitope and 8 candidate B-cell epitope met the criteria of being antigenic, non-allergenic, non-toxic, stable, hydrophilic, and having good solubility in water. The population coverage analysis results showed a global population coverage of 56.36%. The CTL epitope AETQHGTTV –HLA-B44:02 and the HTL epitope TANPIVTDKEKPVNI–HLA-DRB103:01 form stable antigen–HLA complexes with HADDOCK scores of -72.8 and -71.7 respectively, and are associated with HLA alleles confer protective associations against dengue infection. Furthermore, the B-cell epitope AETQHG from DENV-2 was identified as the most promising candidate as it is located in domain III of the envelope protein, which is known to play a role in the formation of neutralising antibodies. Overall, the results of this study indicate that the AETQHGTTV, TANPIVTDKEKPVNI and AETQHG epitopes have the potential to be developed as multi epitope vaccine candidates capable of inducing a protective immune response with a lower risk of ADE

مستخلص:

لا يزال تطوير لقاح فيروس الضنك يواجه تحديات بسبب ظاهرة التعزيز المعتمد على الأجسام المضادة(Antibody-Dependent Enhancement/ADE) التي تسهم في زيادة شدة العدوى الثانوية. هدفت هذه الدراسة إلى تحديد الحاتمات المحافظة للخلايا البائية والخلايا التائية المعتمدة على البروتين الغلافي لكل نمط مصلي من أنماط فيروس الضنك، والتي يُحتمل أن تُحدث استجابة مناعية وقائية مع انخفاض خطر حدوث ظاهرة ADE، وذلك باستخدام منهجية المحاكاة الحاسوبية (In Silico). وقد أُجريت التحليلات من خلال تحديد المناطق المحافظة، والتنبؤ بالحاتمات، وتقييم المستضدية، والحساسية، والسمية، والخصائص الفيزيائية الكيميائية، والتغطية السكانية، ونمذجة البنية الثلاثية، بالإضافة إلى الالتحام الجزيئي. أظهرت نتائج الدراسة أن 12 مرشحًا لحاتمات الخلايا التائية و8 مرشحين لحاتمات الخلايا البائية استوفت معايير المستضدية، وعدم التسبب بالحساسية، وعدم السمية، والاستقرار، والمحبة للماء، والذوبانية الجيدة في الماء. كما أظهرت نتائج تحليل التغطية السكانية نسبة تغطية عالمية بلغت 56.36% وشكّل حاتم CTL ‏AETQHGTTV–HLA-B44:0 وحاتم HTL ‏TANPIVTDKEKPVNI–HLA-DRB103:01 معقدًا مستقرًا بين المستضد وHLA، حيث بلغت قيمة HADDOCK score لكل منهما -72.8 و-71.7 على التوالي، كما ارتبطا بأليلاتHLA التي أُبلغ عن امتلاكها ارتباطا وقائيا ضد عدوى الضنك. إضافة إلى ذلك، تم تحديد حاتمة الخلايا البائية AETQHG من النمط المصلي الثاني لفيروس الضنك (DENV-2) بوصفها المرشح الأكثر واعدية، لوقوعها في المجال الثالث من البروتين الغلافي المعروف بدوره في تكوين الأجسام المضادة المعادِلة.وبصورة عامة، تُظهر نتائج هذه الدراسة أن الحاتمات AETQHGTTV وTANPIVTDKEKPVNI و AETQHG تمتلك إمكانات للتطوير بوصفها لقاحًا متعدد الحاتمات قادرًا على تحفيز استجابة مناعية وقائية مع تقليل خطر حدوث ظاهرة