Computational Mapping of Cytotoxic T Lymphocyte epitopes of Mycobacterium Tuberculosis and their Potential Role in Vaccine Design

Objective: Tuberculosis (TB) caused by Mycobacterium tuberculosis (M. tb) is one of the deadliest diseases causing millions of deaths worldwide. Bacillus Calmette-Guérin (BCG) is the only vaccine that has been used in many countries where TB is prevalent. Despite vaccination, this disease prevails in many of the developing countries, necessitating the development of an effective vaccine against TB. Since M. tb acts as an intracellular pathogen, cell-mediated immune response plays an important role in disease control. Therefore, screening of CD8+ T cell epitopes of M. tb antigens could aid in the development of an effective vaccine against TB. In the current study, a reverse vaccinology approach was utilized to predict and map cytotoxic T lymphocyte (CTL) epitopes in the virulent proteins that are also essential for M. tb.
Materials and Methods: Database of Essential Genes and Virulence Factor Database were used for identifying the virulent proteins of M. tb and their antigenicity was assessed using VaxiJen server. Various immunoinformatics tools were used to predict MHC class I binding, MHC processing, immunogenicity, toxicity and allergenicity.
Results: Twelve M. tb antigens were selected for the prediction analyses using various tools. The results indicated the presence of 20 novel CTL epitopes predicted against human HLA-A alleles. This study has also screened for multiple allele binding epitopes that could be used as a vaccine component.
Conclusion: This study has yielded a few hitherto unreported CTL epitopes binding to class I HLA-A alleles. Further experimental validation is necessary for confirming their potential as vaccine candidates.

Mycobacterium Tuberculosis'in Sitotoksik T Lenfosit epitoplarının Hesaplamalı Haritalaması ve Aşı Tasarımındaki Potansiyel Rolü

Amaç: Mycobacterium tuberculosis (M. tb) kaynaklı tüberküloz (TB), dünya çapında milyonlarca insanın ölümüne neden olan en amansız hastalıklardan biridir. TB’nin yaygın olduğu çoğu ülkede kullanılmakta olan tek aşı Bacillus Calmette-Guérin’dir (BCG). Aşılamaya rapmen bu hastalık, TB’ye karşı etkin bir aşının geliştirilmesini gerektiren şekilde gelişen ülkelerin çoğunda halen etkilidir. M. tb’nin intraselüler bir patojen olarak hareket etmesinden ötürü, hücre aracılıklı immün cevap, hastalığın kontrolünde önemli bir rol oynamaktadır. Bu nedenle M. tb antijenlerinin CD8+ T hücresi epitoplarının taranması, TB’ye karşı etkin bir aşının geliştirilmesine yardımcı olabilir. Mevcut çalışmada, M. tb için de gerekli olan virülan proteinlerdeki cytotoxic T lymphocyte (CTL) epitoplarının öngörülmesi ve haritalanması için ters aşı yaklaşımı kullanılmıştır.
Gereç ve Yöntem: M. Tb’nin virülan proteinlerinin tanımlanması için Temel Genler Veritabanı ve Virülans Faktörü Veritabanı kullanıldı ve antijenlikleri, VaxiJen sunucusu kullanılarak değerlendirildi. MHC sınıf I bağlayıcılığı, MHC işleme, immünojenisite, toksisite ve alerjiklik hakkında tahminde bulunmak üzere çeşitli immünoinformatik araçlar kullanıldı.
Bulgular: Tahmin analizleri için farklı araçlar kullanılarak M. tb antijenleri seçildi. Sonuçlar, insan HLA-A allellerine karşı öngörülen 20 yeni CTL epitopunun olduğunu gösterdi. Bu çalışmada aynı zamanda bir aşı bileşeni olarak da kullanılabilecek olan çoklu allel bağlayıcı epitop için de tarama yapıldı.
Sonuç: Bu çalışma, sınıf I HLA-A allellerine bağlanan ve şimdiye kadar bildirilmemiş birkaç CTL epitopunu ortaya koymuştur. Aşı adayları olarak potansiyellerini doğrulamak için daha fazla deneysel validasyon gereklidir.