VLPs(virus-like particles)是由病毒单一或多个结构蛋白自行装配而成的高度结构化的蛋白颗粒,在形态结构上与天然的病毒颗粒相似,具有很强的免疫原性和生物学活性。是一个在当前疫苗研发的新方向。VLPs疫苗与传统疫苗类似,唯一不同的地方在于,VLPs不含病毒核酸,因此没有增殖能力。这也意味着VLPs疫苗不不具有感染性,安全性较高。大多数VLPs的空壳结构为二十面体或螺旋形结构,由几种特异的结构蛋白组成。

约170种不同的宿主表达系统可表达VLPs,包括细菌、昆虫、酵母及哺乳动物,宿主广泛的各种病毒均有可能制备成VLPs。其中,接近30%的VLPs是用细菌表达系统生产的,主要是大肠杆菌系统,因为病毒的结构蛋白可通过密码子优化,使其便于在细菌中表达,并便于克隆到商业化质粒中,在强启动子的作用下表达。除了大肠杆菌以外,绿脓杆菌和乳杆菌均可用于VLPs的表达,分别可表达豇豆褪绿斑驳病毒和人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)。但是细菌表达系统也有其不足之处,即无法对蛋白质进行转录后的糖基化修饰,且重组蛋白可能被内毒素污染。但在大多数情况下,蛋白质缺少糖基化修饰并不影响保护性抗体的产生,而内毒素也可以通过简单的步骤去除。酵母表达系统可用于生产HPV和乙肝病毒(hepatitis Bvirus,HBV)。另外,昆虫和哺乳动物细胞早在二十世纪八十年代已用于VLPs的生产中,而最近发现植物细胞也可以作为生产VLPs的表达工具。

一般而言,所有的VLPs均可形成独特的结构,其表面布满了重复的蛋白结构,其较强的免疫原性使其可作为开发形成疫苗。这种刚性且重复的表面结构易于与B细胞表面受体结合,继而刺激机体产生免疫反应。其次,VLPs可被抗原呈递细胞(antigen presenting cells,APCs)摄取,并呈递给T淋淋巴细胞。此外,VLPs还可与天然IgM结合,或与C1q分子结合,继而沉积,并被滤泡树突状细胞(follicular DCs,FDCs)摄取。以上途径,均可刺刺激

免疫系统对VLPs产生免疫反应,继而对机体产生保护作用。

VLP病毒样颗粒造成的免疫刺激主要包含:

第一,由于多价的结构,通过toll样受体和模式识别受体途径刺激先天免疫。

第二,诱导产生较强的体液免疫。

第三,通过MHC I和MHC II类交叉提呈方式增强抗原提呈细胞摄取、加工、提呈。

病毒样颗粒还具有纳米材料的如下特征:

比表面积大;可表面吸附具有反应基团的氨基酸(如赖氨酸、谷氨基酸等);规则的空间结构;以及良好的生物相容性。

基于上述特点制备的病毒样颗粒疫苗是亚单位疫苗中具有强免疫原性的一类。

在过去的三十年中,病毒样颗粒技术应用逐渐广泛,尤其在疫苗领域。事实上,一些基于病毒样颗粒的疫苗已经用于商业化生产,或者已进入临床研究的不同阶段。三种基于VLP的人用疫苗已经被正式批准用于预防乙型肝炎病毒、人类乳头状瘤病毒和戊型肝炎病毒,另外,基于VLP的动物病毒也在不断开发和被批准,如猪圆环病毒VLP疫苗等。

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