病毒样颗粒(VLP)的发展与应用

摘要:病毒样颗粒(VLP)是由病毒一种或多种结构蛋白组装形成的多聚体纳米结构,其不含遗传物质。该结构虽形态与天然病毒高度相似,但无致病性与传染性,因此逐渐成为灭活或减毒疫苗的更安全替代选择。

关键词:病毒样颗粒,疫苗,纳米载体

一、什么是病毒样颗粒

[3]。

图1:Virus-like particles, a versatile subunit vaccine platform. Subunit Vaccine Delivery (2015), 159–80.

二、VLP的分类

1. 按是否含包膜:

(1)非包膜 VLPs:仅由病毒衣壳蛋白组成,结构简单,如人乳头瘤病毒(HPV)VLPs(由 L1 单一蛋白自组装)、诺如病毒 VLPs(由 VP1 蛋白形成);

(2)包膜 VLPs:衣壳蛋白核心外包裹宿主细胞膜来源的脂质包膜,含病毒表面抗原,如 HIV-1 VLPs(由 Gag 蛋白通过细胞出芽获取宿主膜)、流感病毒 VLPs(含血凝素 HA、神经氨酸酶 NA 等表面刺突)。

2. 按蛋白组成:

(1)单蛋白 VLPs:由一种结构蛋白组装,如 HPV L1 VLPs、乙肝病毒(HBV)HBsAg VLPs;

(2)多蛋白 VLPs:由两种及以上结构蛋白形成多层结构,如呼肠孤病毒科 VLPs(2-4 种蛋白组成多层衣壳)、轮状病毒 VLPs(VP2/VP6/VP7 组成双层衣壳)。

3. 特殊类型:

嵌合 VLPs:通过基因工程或化学偶联,在 VLPs 表面展示异源病毒抗原或靶向分子,如猪圆环病毒 2 型 VLPs 展示猪繁殖与呼吸综合征病毒 GP5 表位、乙肝核心抗原(HBcAg)VLPs 展示流感病毒 M2e 表位,可实现多病原体靶向或精准递送[2,3]。

三、VLP的起源与发展

(1)首次发现VLP:1968年首次从乙肝病毒(HBV)感染者血清中分离出 HBsAg 颗粒(即 HBV VLPs),证实病毒结构蛋白可在无基因组情况下自组装形成类病毒颗粒[1]

(2)首个获批VLP疫苗:1989年基于酵母表达的 HBV HBsAg VLPs 疫苗(Engrix-B,葛兰素史克)获美国 FDA 批准,成为首个商业化 VLP 疫苗,标志 VLPs 技术从基础研究进入临床应用[1,4];

四、VLP的特点

1. 安全性高:

VLP缺失病毒基因组,无法复制或回复为致病性病毒,避免减毒疫苗“回复突变” 风险和灭活疫苗“灭活不完全”风险[2,3,4]

2. 免疫原性强:

3. 功能多:

(1)疫苗载体:VLP已用于 HBV、HPV、HEV、流感等多种病原体的预防性疫苗,如九价 HPV疫苗[4];

(2)药物/核酸递送载体:内部空腔可包裹化疗药物、小干扰 RNA(siRNA),表面可修饰靶向分子(如叶酸),以实现肿瘤精准递药[1];

(3)基因治疗载体:如 JC 病毒 VLPs 可包裹 14 kbp DNA 质粒,靶向递送自杀基因至肿瘤细胞[2]。

五、VLP的表达平台

1. 大肠杆菌平台:

表达通常首选用于产生具有有限 PTM 的小蛋白质[1,2,3]

2. 酵母平台:

是一种具有成本效益的生产系统,可以避免与细菌和哺乳动物表达系统相关的内毒素和病毒污染问题[1,2,3]

3. 动物细胞表达平台:

能够制造复杂而精确的 PTM,这对于适当的蛋白质折叠至关重要,可用于产生无包膜和包膜 VLP 的多种结构蛋白

4. 无细胞系统平台:

通常由大肠杆菌或酵母细胞的提取物组成。该系统用于生产具有有毒中间体形式的病毒衣壳蛋白。由于无细胞系统的非补充性质,导致该平台要求很高,具有可扩展性限制[1,2]。

图2:VLP主要表达平台及其优缺点

Platforms, advances, and technical challenges in virus-like particles-based vaccines.

参考文献

[1] Braeden Donaldson FA-B, Young V, Scullion S, Ward V, Young S. Virus-like particles, a versatile subunit vaccine platform. Subunit Vaccine Delivery (2015), 159–80.

[4]Qian, C.; Liu, X.; Xu, Q.; Wang, Z.; Chen, J.; Li, T.; Zheng, Q.; Yu, H.; Gu, Y.; Li, S.; et al. Recent Progress on the Versatility of Virus-Like Particles. Vaccines 2020, 8, 139

来源:南开细胞工程

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