病毒樣顆粒(VLP)的發(fā)展與應(yīng)用

摘要：病毒樣顆粒（VLP）是由病毒一種或多種結(jié)構(gòu)蛋白組裝形成的多聚體納米結(jié)構(gòu)，其不含遺傳物質(zhì)。該結(jié)構(gòu)雖形態(tài)與天然病毒高度相似，但無致病性與傳染性，因此逐漸成為滅活或減毒疫苗的更安全替代選擇。

關(guān)鍵詞：病毒樣顆粒，疫苗，納米載體

一、什么是病毒樣顆粒

病毒樣顆粒（Virus-Like Particles, VLPs）是一類由病毒結(jié)構(gòu)蛋白（單一或多種）通過體內(nèi)自組裝或體外重組表達(dá)形成的納米級顆粒，無病毒基因組片段，因此不具備復(fù)制能力和感染性，但保留了天然病毒的空間結(jié)構(gòu)與抗原表位特征，可被宿主免疫系統(tǒng)識別并誘導(dǎo)特異性免疫應(yīng)答，同時(shí)可作為載體實(shí)現(xiàn)抗原遞送、藥物運(yùn)輸或基因治療

[3] 。

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

二、VLP的分類

1. 按是否含包膜：

（1）非包膜 VLPs：僅由病毒衣殼蛋白組成，結(jié)構(gòu)簡單，如人乳頭瘤病毒（HPV）VLPs（由 L1 單一蛋白自組裝）、諾如病毒 VLPs（由 VP1 蛋白形成）；

（2）包膜 VLPs：衣殼蛋白核心外包裹宿主細(xì)胞膜來源的脂質(zhì)包膜，含病毒表面抗原，如 HIV-1 VLPs（由 Gag 蛋白通過細(xì)胞出芽獲取宿主膜）、流感病毒 VLPs（含血凝素 HA、神經(jīng)氨酸酶 NA 等表面刺突）。

2. 按蛋白組成：

（1）單蛋白 VLPs：由一種結(jié)構(gòu)蛋白組裝，如 HPV L1 VLPs、乙肝病毒（HBV）HBsAg VLPs；

（2）多蛋白 VLPs：由兩種及以上結(jié)構(gòu)蛋白形成多層結(jié)構(gòu)，如呼腸孤病毒科 VLPs（2-4 種蛋白組成多層衣殼）、輪狀病毒 VLPs（VP2/VP6/VP7 組成雙層衣殼）。

3. 特殊類型：

嵌合 VLPs：通過基因工程或化學(xué)偶聯(lián)，在 VLPs 表面展示異源病毒抗原或靶向分子，如豬圓環(huán)病毒 2 型 VLPs 展示豬繁殖與呼吸綜合征病毒 GP5 表位、乙肝核心抗原（HBcAg）VLPs 展示流感病毒 M2e 表位，可實(shí)現(xiàn)多病原體靶向或精準(zhǔn)遞送[2,3]。

三、VLP的起源與發(fā)展

（1）首次發(fā)現(xiàn)VLP：1968年首次從乙肝病毒（HBV）感染者血清中分離出 HBsAg 顆粒（即 HBV VLPs），證實(shí)病毒結(jié)構(gòu)蛋白可在無基因組情況下自組裝形成類病毒顆粒[1]

（2）首個(gè)獲批VLP疫苗：1989年基于酵母表達(dá)的 HBV HBsAg VLPs 疫苗（Engrix-B，葛蘭素史克）獲美國 FDA 批準(zhǔn)，成為首個(gè)商業(yè)化 VLP 疫苗，標(biāo)志 VLPs 技術(shù)從基礎(chǔ)研究進(jìn)入臨床應(yīng)用[1,4]；

四、VLP的特點(diǎn)

1. 安全性高：

VLP缺失病毒基因組，無法復(fù)制或回復(fù)為致病性病毒，避免減毒疫苗“回復(fù)突變” 風(fēng)險(xiǎn)和滅活疫苗“滅活不完全”風(fēng)險(xiǎn)[2,3,4]

2. 免疫原性強(qiáng)：

VLP空間結(jié)構(gòu)與天然病毒高度一致，擁有完整抗原表位，可被免疫系統(tǒng)高效識別，無需佐劑即可誘導(dǎo)強(qiáng)效的體液免疫[1,2]；

3. 功能多：

（1）疫苗載體：VLP已用于 HBV、HPV、HEV、流感等多種病原體的預(yù)防性疫苗，如九價(jià) HPV疫苗[4]；

（2）藥物/核酸遞送載體：內(nèi)部空腔可包裹化療藥物、小干擾 RNA（siRNA），表面可修飾靶向分子（如葉酸），以實(shí)現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)遞藥[1]；

（3）基因治療載體：如 JC 病毒 VLPs 可包裹 14 kbp DNA 質(zhì)粒，靶向遞送自殺基因至腫瘤細(xì)胞[2]。

五、VLP的表達(dá)平臺

1. 大腸桿菌平臺：

表達(dá)通常首選用于產(chǎn)生具有有限 PTM 的小蛋白質(zhì)[1,2,3]

2. 酵母平臺：

是一種具有成本效益的生產(chǎn)系統(tǒng)，可以避免與細(xì)菌和哺乳動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)毒素和病毒污染問題[1,2,3]

3. 動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)平臺：

能夠制造復(fù)雜而精確的 PTM，這對于適當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)折疊至關(guān)重要，可用于產(chǎn)生無包膜和包膜 VLP 的多種結(jié)構(gòu)蛋白

4. 無細(xì)胞系統(tǒng)平臺：

通常由大腸桿菌或酵母細(xì)胞的提取物組成。該系統(tǒng)用于生產(chǎn)具有有毒中間體形式的病毒衣殼蛋白。由于無細(xì)胞系統(tǒng)的非補(bǔ)充性質(zhì)，導(dǎo)致該平臺要求很高，具有可擴(kuò)展性限制[1,2]。

圖2：VLP主要表達(dá)平臺及其優(yōu)缺點(diǎn)

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

參考文獻(xiàn)

[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.

[2]Gupta R, Arora K, Roy SS, Joseph A, Rastogi R, Arora NM and Kundu PK (2023) Platforms, advances, and technical challenges in virus-like particles-based vaccines. Front. Immunol. 14:1123805.

[3]J.Fuenmayor, F. Gòdia, L. Cervera.Production of virus-like particles for vaccines.New Biotechnology,Volume 39, Part B,2017,Pages 174-180,ISSN 1871-6784.

[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

來源：南開細(xì)胞工程

編輯：吃一口小貓