病毒樣顆粒(VLP)的發展與應用

摘要：病毒樣顆粒（VLP）是由病毒一種或多種結構蛋白組裝形成的多聚體納米結構，其不含遺傳物質。該結構雖形態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）是一類由病毒結構蛋白（單一或多種）通過體內自組裝或體外重組表達形成的納米級顆粒，無病毒基因組片段，因此不具備復制能力和感染性，但保留了天然病毒的空間結構與抗原表位特征，可被宿主免疫系統識別并誘導特異性免疫應答，同時可作為載體實現抗原遞送、藥物運輸或基因治療

[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，結構簡單，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胞膜來源的脂質包膜，含病毒表面抗原，如 HIV-1 VLPs（由 Gag 蛋白通過細胞出芽獲取宿主膜）、流感病毒 VLPs（含血凝素 HA、神經氨酸酶 NA 等表面刺突）。

2. 按蛋白組成：

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

（2）多蛋白 VLPs：由兩種及以上結構蛋白形成多層結構，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偶聯，在 VLPs 表面展示異源病毒抗原或靶向分子，如豬圓環病毒 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，可實現多病原體靶向或精準遞送[2,3]。

三、VLP的起源與發展

（1）首次發現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），證實病毒結構蛋白可在無基因組情況下自組裝形成類病毒顆粒[1]

（2）首個獲批VLP疫苗：1989年基于酵母表達的 HBV HBsAg VLPs 疫苗（Engrix-B，葛蘭素史克）獲美國 FDA 批準，成為首個商業化 VLP 疫苗，標志 VLPs 技術從基礎研究進入臨床應用[1,4]；

四、VLP的特點

1. 安全性高：

VLP缺失病毒基因組，無法復制或回復為致病性病毒，避免減毒疫苗“回復突變” 風險和滅活疫苗“滅活不完全”風險[2,3,4]

2. 免疫原性強：

VLP空間結構與天然病毒高度一致，擁有完整抗原表位，可被免疫系統高效識別，無需佐劑即可誘導強效的體液免疫[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防性疫苗，如九價 HPV疫苗[4]；

（2）藥物/核酸遞送載體：內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），以實現腫瘤精準遞藥[1]；

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

五、VLP的表達平臺

1. 大腸桿菌平臺：

表達通常首選用于產生具有有限 PTM 的小蛋白質[1,2,3]

2. 酵母平臺：

是一種具有成本效益的生產系統，可以避免與細菌和哺乳動物表達系統相關的內毒素和病毒污染問題[1,2,3]

3. 動物細胞表達平臺：

能夠制造復雜而精確的 PTM，這對于適當的蛋白質折疊至關重要，可用于產生無包膜和包膜 VLP 的多種結構蛋白

4. 無細胞系統平臺：

通常由大腸桿菌或酵母細胞的提取物組成。該系統用于生產具有有毒中間體形式的病毒衣殼蛋白。由于無細胞系統的非補充性質，導致該平臺要求很高，具有可擴展性限制[1,2]。

圖2：VLP主要表達平臺及其優缺點

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

參考文獻

[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：南開細胞工程

編輯：吃一口小貓