基于氨基酸序列的密码子优化在mRNA疫苗研发中的应用制造技术

本发明专利技术公开了基于氨基酸序列的密码子优化在mRNA疫苗研发中的应用。基于目标抗原蛋白的氨基酸序列，对其CDS在密码子适应指数(CAI)水平上进行优化得到HighestCAI序列，在最小折叠自由能(MFE)水平上进行优化得到LowestMFE序列，再以HighestCAI序列作为祖先序列进行MFE的定向优化，在某一个或某几个世代分别取MFE值最低的序列作为兼顾翻译效率和mRNA稳定性的优化序列，最终将这些序列通过细胞水平的蛋白表达验证，获得稳定高表达的CDS序列应用于mRNA疫苗的设计。本发明专利技术采用不同方式的密码子优化策略以提高mRNA疫苗转导机体后产生有效抗原量，为进一步优化疫苗生产提供了指导。为进一步优化疫苗生产提供了指导。为进一步优化疫苗生产提供了指导。

【技术实现步骤摘要】
基于氨基酸序列的密码子优化在mRNA疫苗研发中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，涉及mRNA疫苗的制备，具体涉及一种通过优化密码子设计mRNA疫苗的方法。

技术介绍

[0002]群体免疫或社区免疫已被提议作为一项保护弱势群体的战略，可以通过过去感染或接种疫苗的免疫来建立。现有的针对高致病性新型冠状病毒SARS
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CoV
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2(severe acute respiratory syndrome coronavirus
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2)的疫苗主要有传统的灭活疫苗(Sinopharm
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BBIBP
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CorV,Sinovac
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CoronaVac,Covaxin
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BBV152)，为针对整个病毒经过灭活处理后的疫苗；同时也有蛋白疫苗(Novavax
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NVX
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CoV2373)以及病毒载体疫苗(Johnson&Johnson Janssen
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Ad26.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种mRNA疫苗的设计方法，其特征在于，基于氨基酸序列通过优化密码子设计mRNA疫苗序列，包括：1)基于目标抗原蛋白的氨基酸序列，对其编码序列CDS进行密码子适应指数CAI优化，得到HighestCAI序列，其中在统计密码子数目时引入基因表达量TPM对每条转录本进行加权，即：其中，X
ij
代表第i个氨基酸的第j种密码子的出现次数，Codon
ln
代表某一密码子l在第n个基因上的出现次数，TPM
n
代表该基因在宿主组织或细胞中的mRNA表达水平，m为基因的总数；之后根据X
ij
计算同义密码子相对使用频率RSCU：其中，RSCU
ij
代表第i个氨基酸的第j种密码子的相对使用频率，n
i
为第i个氨基酸所对应的密码子的数目；根据RSCU值计算得到每个密码子对应的相对适应度w
ij
，即当前密码子对应的RSCU值与氨基酸所对应的使用频率最高的密码子的比值：w
ij
值在0与1之间，越接近1表示密码子适应性越高；基因的CAI值即为CDS上各个密码子所对应的w
ij
的几何平均数，选取CAI值最高即密码子适应性最优的HighestCAI序列；2)通过MFE遗传优化算法对目标抗原蛋白序列的CDS组成进行优化迭代以提高其mRNA的稳定性，获得最小折叠自由能MFE最低的LowestMFE序列，步骤如下：2a)根据目的抗原蛋白的氨基酸序列，随机生成N条对应的CDS序列作为祖先群体；2b)对群体中的每条序列分别生成M个子序列，每个子序列中随机引入m个同义突变；2c)计算群体中所有序列对应的MFE值，并保留MFE值最低的N条，完成群体的一次世代演替；2d)将步骤2b)至2c)循环T次，或者最近的50轮演替中群体序列的最低MFE值没有发生改变，输出最后的群体序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱朝晖，陆剑，昝富文，吴鑫凯，单科家，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：