Development of a novel multi-epitope vaccine candidate for Marburg virus applying advanced immunoinformatics strategies: A computational analysis

Abstract

Objectives

Marburg virus (MbVs), which causes Marburg viral disease (MbVD), primarily manifests flu-like symptoms, but critical hemorrhagic fever appears toward the end. It transmits through direct contact between individuals or animals. While incidences may be rare, the elevated mortality rate of this virus is a significant concern. Currently, there is no vaccine for this lethal virus. Immunization is essential for reducing the mortality rate associated with this disease. We recommend employing immunoinformatics techniques and MbV structural proteins to develop multi-epitope vaccine.

Methods

A multi-epitope vaccine was created using B-cell and T-cell epitopes of MbV, along with adjuvants and specific linkers. The proposed vaccine was assessed for antigenicity, allergenicity, toxicity, and population coverage. Additionally, in silico immune response models were conducted. The vaccine design was further analyzed for expression and cloning viability utilizing the pET-28a(+) vector.

Results

The designed vaccine exhibited antigenic, non-allergenic, and non-toxic properties. It demonstrated excellent global population coverage and induced a robust immune response in silico. Furthermore, the in silico assessments confirmed the effective expression and cloning of the vaccine in E. coli, indicating its feasibility for large-scale manufacturing in the pharmaceutical industry.

Conclusion

The results suggest that the proposed vaccine design may effectively elicit immune responses against MbV. Future studies must incorporate in vivo testing to validate these findings.

Resumen

Objetivos

El virus de Marburgo (VM), que causa la enfermedad por el virus de Marburgo (EVM), se manifiesta principalmente mediante síntomas parecidos a la gripe, apareciendo fiebre hemorrágica crítica hacia el final. Se transmite mediante contacto directo entre individuos o animales. A pesar de que las incidencias pueden ser raras, la elevada tasa de mortalidad de este virus es una inquietud significativa. Actualmente, no existe vacuna para este virus letal. La inmunización es esencial para reducir la tasa de mortalidad asociada a esta enfermedad. Nosotros recomendamos utilizar técnicas de inmunoinformática y proteínas estructurales de VM para desarrollar una vacuna multiepitópica.

Métodos

Se creó una vacuna multiepitópica utilizando epítopos de células B y células T de VM junto con adyuvantes y enlazadores específicos. Se evaluó la antigenicidad, alergenicidad, toxicidad y cobertura de población de la vacuna propuesta. Además, se realizaron modelos de respuesta inmunitaria in silico. Seguidamente se analizaron la expresión y la viabilidad de clonación del diseño vacunal utilizando el vector pET-28a(+).

Resultados

La vacuna diseñada exhibió propiedades antigénicas, no alergénicas y no tóxicas. Demostró su excelente cobertura de población global, e indujo una respuesta inmunitaria sólida in silico. Además, las evaluaciones in silico confirmaron la efectividad de la expresión y de la clonación de la vacuna en E. coli, indicando su viabilidad para fabricación a gran escala en la industria farmacéutica.

Conclusión

Los resultados sugieren que el diseño de la vacuna propuesta puede provocar respuestas inmunitarias de manera efectiva contra el VM. Los estudios futuros deberán incorporar pruebas in vivo para validar estos hallazgos.