病毒樣顆粒研究進展

王國強 劉保光 鄭關(guān)民 張福良

病毒樣粒子（Virus-likeparticles，VLPs）是由病毒結(jié)構(gòu)蛋白或者由衣殼蛋白和囊膜蛋白自主包裝形成的空衣殼結(jié)構(gòu)，在形態(tài)上和結(jié)構(gòu)上與真正病毒粒子相同或相似，因其保留了天然病毒粒子的空間構(gòu)象，表現(xiàn)出與天然病毒更相似的構(gòu)象表位，同時其不含有病毒的核酸，無法進行復制，不具有感染性，因此具有更強的免疫原性和生物學活性，有效刺激機體產(chǎn)生體液免疫和細胞免疫應(yīng)答，是潛在安全的候選疫苗[1-3]。鑒于此，本文對VLPs的免疫機制、制備原理、表達系統(tǒng)、VLPs的應(yīng)用以及VLPs存在的問題進行了概述。

一、VLPs的免疫機制

相比亞單位蛋白或者重組蛋白，VLPs呈現(xiàn)出和真實的病毒結(jié)構(gòu)極為相似的構(gòu)象表位，能有效模擬天然病毒對宿主細胞的感染，能高密度地展示病毒抗原表位，能有效誘導機體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫應(yīng)答具有很好的免疫原性。VLPs被APCs加工處理后，不僅會和MHC II 類分子結(jié)合遞呈給CD4+T細胞也會和MHC I分子結(jié)合遞呈給CD8+T細胞，從而引起特異性的體液免疫和細胞免疫。VLPs在某些情況下不需要佐劑就能夠刺激潛在免疫。VLPs能將樹突狀細胞作為主要靶細胞，而這一類型的細胞作為靶細胞在刺激活化先天免疫和獲得性免疫應(yīng)答中都是必需的。某些VLP與天然病毒相似，仍保留受體結(jié)合區(qū)域，因此可以被當做內(nèi)源性抗原以交叉提呈的方式進行提呈，以實現(xiàn)CD8+T細胞介導的保護性免疫反應(yīng)，這對于清除細胞內(nèi)的病原體至關(guān)重要。

二、VLPs的制備原理

制備原理：利用某些病毒的一種（或幾種）結(jié)構(gòu)蛋白在體外可以進行自組裝成VLPs的特性，將病毒的結(jié)構(gòu)蛋白一個（或幾個）基因克隆到表達載體中，再將這些載體轉(zhuǎn)入原核或真核細胞中，在體外進行高效表達結(jié)構(gòu)蛋白，使其自動裝配成在形態(tài)上類似于天然病毒空心顆粒的過程。

三、VLPs的表達系統(tǒng)

目前已有報道通過多種系統(tǒng)表達病毒結(jié)構(gòu)蛋白成功構(gòu)建VLPs，如原核細胞、酵母細胞、植物細胞、昆蟲細胞以及哺乳動物細胞表達系統(tǒng)，迄今為止，已構(gòu)建成功的病毒樣顆粒有30多種，主要有HPV、HIV、SIV、HBV、HCV、EV71、埃博拉病毒、豬細小病毒和口

蹄疫病毒的VLPs。

1.原核表達系統(tǒng)

原核表達系統(tǒng)操作簡單，能夠在較短時間內(nèi)獲得大量的結(jié)構(gòu)蛋白，成本較低，但存在原核表達系統(tǒng)翻譯后不能進行正確的加工修飾，表達產(chǎn)物的生物活性較低等不可避免的缺點。

2.酵母表達系統(tǒng)

酵母細胞是真核細胞，能對表達的結(jié)構(gòu)蛋白在翻譯后進行正確修飾，表達水平較高、成本相對動物細胞系統(tǒng)低、容易放大等優(yōu)點，是較好的一個選擇。但是也存在需用甲醇誘導、翻譯后修飾單一且不一致、結(jié)構(gòu)蛋白基因在酵母中表達需要優(yōu)化等缺點，限制了其廣泛應(yīng)用。

3.植物表達系統(tǒng)

相比其他表達系統(tǒng)，植物表達系統(tǒng)制備的結(jié)構(gòu)蛋白在翻譯后可進行修飾，成本低，可以大規(guī)模生產(chǎn)，無需冷藏，同時植物表達系統(tǒng)制備的VLPs，可以作為口服疫苗，直接經(jīng)口服通過腸粘膜吸收。但也存在一定缺點， VLPs產(chǎn)量低、難于純化、且成本高。

4.桿狀病毒/昆蟲細胞表達系統(tǒng)

桿狀病毒的宿主范圍窄，不感染人類，病毒滅活方法簡單，且其基因組具有容納大量外源基因的能力，可以同時表達幾種病毒結(jié)構(gòu)蛋白，但由于表達量相對較低，難以滿足VLPs作為疫苗產(chǎn)品時的大量需求。

5.哺乳動物細胞表達系統(tǒng)

哺乳動物細胞能夠?qū)ζ渌磉_的外源結(jié)構(gòu)蛋白進行多種修飾，使其能夠形成正確的天然構(gòu)象，但易污染、生產(chǎn)工藝不易操控，原材料貴成本高等也限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。

四、VLPs在的應(yīng)用

VLPs在病毒組裝與形態(tài)多樣性等基礎(chǔ)研究中發(fā)揮重要作用；VLPs可以作為分子載體靶向性地遞送基因或藥物；VLPs可替代天然病毒或包被抗原在免疫學檢測和血清學診斷中發(fā)揮重要作用；尤其重要的是，VLPs因其特殊的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，在某種程度上，VLPs疫苗有可能替代傳統(tǒng)疫苗。

1.人用疫苗

目前，在人用疫苗方面，VLPs疫苗已應(yīng)用于乙肝病毒（HBV）、戊肝病毒（HEV）和人乳頭瘤狀病毒（HPV）感染的免疫預(yù)防，并商業(yè)化應(yīng)用。正在進行臨床試驗的VLPs疫苗有諾瓦克病毒（Norwalk virus）VLPs疫苗、流感病毒（Influenza virusVLPs疫苗，正在進行臨床前試驗的VLPs疫苗有丙型肝炎病毒（HCV）VLPs疫苗、人類免疫缺陷病毒（HlV）VLPs疫苗等。

2.獸用疫苗

商業(yè)化應(yīng)用的有圓環(huán)病毒（PCV）VLPs疫苗。正在進行研究的豬細小病毒、口蹄疫病毒、法氏囊的VLPs疫苗。

五、VLPs存在的問題

基于VLPs平臺來開發(fā)預(yù)防性和治療性疫苗無疑將是最有效的一種疫苗策略，但也面臨諸多瓶頸。例如如何有效放大工藝水平、提高VLPs組裝效率、降低成本、合適表達系統(tǒng)的選擇、病毒變異帶來的免疫逃避、針對不同的病毒所采取的VLPs免疫策略和免疫途徑、VLPs疫苗佐劑是否添加等問題。

六、結(jié)語

VLPs具有特殊的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，具有良好的免疫原性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、獨特的承載DNA及其它分子的能力等優(yōu)勢使得VLPs技術(shù)在生物醫(yī)學研究、疫苗開發(fā)、藥物載體開發(fā)和基因治療中擁有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

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[2] Liu F， Ge S， Li L， et a1. Virus-like particles：potential veterinary vaccine immunogens[J]. Res Vet Sci， 201l， 93（2）： 553-559.

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作者簡介：王國強（1983-），男，漢族，在讀博士，主要從事動物疾病預(yù)防及疫苗研究。