病毒样颗粒疫苗的研究进展

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1、病毒样颗粒疫苗的研究进展【关键词】VLPs;疫苗;DCs病毒样颗粒（viruslikeparticles,VLPs）是不含病毒核酸的空壳结构,许多病毒结构蛋白都具有自动组装成VLPs的能力,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。由于VLPs不含有病毒遗传物质,因此不具有感染性,其中有些已经作为疫苗成功应用于临床。VLPs在结构上允许外源基因或基因片段的插入而形成嵌合型VLPs并将外源性抗原展示在其表面。此外,多数病毒VLPs还具有包裹核酸或其他小分子的能力,可作为基因或药物的运载工具。多种病毒如人和动物的免疫缺

2、陷病毒、人乳头状瘤病毒、麻疹病毒、乙型肝炎病毒和汉坦病毒等的结构蛋白都能在各种不同的表达系统中自动组装成病毒样颗粒,颗粒大小一般在20～150nm之间。由于VLPs表面能够重复且高密度展示外源性表位从而引发强有力的免疫应答,因此它对于多种疾病来说都是一种可开发理想的疫苗形式。最近,倍受疫苗研究者关注的是,Merck公司研制的HPV6、11、16、18四价VLPGardasil疫苗已经在2006年6月获得美国FDA许可且已投放市场,它被认为是上天对女性的恩赐［1］。由此,人们对以VLPs为基础的疫苗研究更加热衷。现就基于VLP的疫苗研究情况进

3、行综述。1VLPs的形成有些病毒样颗粒与天然形成的亚病毒颗粒（SVPs）相似。例如,在酵母和哺乳动物细胞中表达的乙肝病毒小包膜蛋白形成22nm大小的VLPs,与在HBV感染患者血液中发现的天然产物SVPs相同。值得一提的是,这些血浆的SVPs也就是之后的第1代HBV疫苗［2］。同样人乳头状瘤病毒的L1蛋白组装成的VLPs与病毒复制时形成的空病毒颗粒相似,只是天然形成的空病毒颗粒还包含L2蛋白,目前基于HPVL1蛋白的重组人乳头瘤病毒疫苗已取得执照并得到应用［1,3］。另外,有些嵌合型病毒样颗粒也可以提呈外源性表位和分子。这可以通过改变VLP

4、s的基因序列来实现,比如说通过从头合成的方式将VLP蛋白和外源性蛋白组合到一起。这方面最早的例子就是将一段肽序列连接到乙肝病毒核心抗原（HBcAg）上［4］。此外,我们还可以通过化学结合的方式得到VLPs。通常情况下,插入外源性基因序列或表位并不影响颗粒的形成和它的免疫原性。但是,一些病毒在形成VLPs的过程中也存在许多障碍。例如无包膜病毒（如HPV）,有包膜病毒（如HBcAg）在自动组装过程中需要表达一个或多个壳蛋白,这就需要它们的正确组装以形成颗粒结构［5］。如HBc分子核壳可分别由240、180个相同的亚单位装配成为大小分别为34nm

5、、30nm的核心颗粒,分别形成T=4、T=3的正二十面体对称结构,在其表面有刺突结构,被称为MIR区,是插入外源表位的最佳位置。这些壳蛋白可能是由一个前体蛋白加工而来,也可能是一个细胞共表达多个壳蛋白［6］。有些病毒在细胞内自组装成VLPs后以出芽的形式释放出来,它们包含有细胞的脂质,从而形成了病毒的脂蛋白包膜。多种表达系统都可产生VLPs,包括哺乳动物细胞表达系统,杆状病毒/昆虫细胞表达系统,酵母表达系统及大肠杆菌等原核表达系统。酵母表达系统由于能够大量生产,成本低,表达容易使得它应用广泛,但是蛋白的糖基化,正确折叠,及包装,以及密码子的

6、优化等都是选择表达系统时需要考虑的问题。大肠杆菌表达系统不允许蛋白糖基化,酵母和杆状病毒表达系统对于甘露糖蛋白的修饰有限制作用。而通过杆状病毒表达系统包装的流感病毒VLPs由于与杆状病毒的颗粒大小相似,都是80～120nm从而很难分离。哺乳动物细胞表达系统对于蛋白表达后的加工修饰和正确折叠能起到作用,但是它不易人为控制而且花费高,所以应用受到了限制。2VLPs的免疫原性2.1VLPs诱导体液免疫应答VLPs在通常情况下比亚单位疫苗和重组的蛋白疫苗有更强的免疫原性,能够刺激机体免疫系统产生很强的免疫应答。与天然病毒一样,VLPs的空间结构允许

7、它展示抗原决定表位,因此能够刺激机体产生中和抗体。机体对于VLPs呈现在其表面的抗原可以通过一种安全有效的方式诱导产生抗体,在这方面可溶性抗原是望尘莫及的。一种新型戊型肝炎病毒VLPs免疫小鼠后能够有效的诱导小鼠产生特异性的HEV抗体,并且随着免疫次数的增加抗体水平逐渐升高并至少可以持续3个月［7］。经乳头瘤病毒(PV)VLPs免疫的多种动物的血清中可检测到高滴度血清中和抗体,后者能保护动物抵抗大剂量乳头瘤病毒的实验性攻击。另有试验证实用HPVVLPs经阴道免疫雌性小鼠后能检测到高滴度的阴道分泌性IgA及血清IgG［8］。Gardasil

8、和Cervarix疫苗Ⅲ期临床试验免疫后的女性体内产生高滴度的中和抗体,对女性HPV感染及HPV相关性宫颈上皮非典型增生可起到有效的保护作用［1］。2.2VLPs诱导固有和适应性