Virus-Like Particles (VLPs)技術(shù)平臺(tái)
Virus-like particles (VLPs) 是一類(lèi)類(lèi)似于病毒的納米級(jí)顆粒，它們的結(jié)構(gòu)與真實(shí)病毒相似，但不含病毒基因，因此具有較高的生物安全性 [1]。近年來(lái)，VLP技術(shù)平臺(tái)在生物技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注，尤其在疫苗開(kāi)發(fā)、藥物載體、基因治療和免疫調(diào)節(jié)等領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展 [2]。
1. VLP的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)
VLPs是由病毒結(jié)構(gòu)蛋白組裝形成的顆粒，其大小和形狀與天然病毒相似 [3]。根據(jù)其來(lái)源和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，VLP可以分為多種類(lèi)型，包括RNA病毒類(lèi)、DNA病毒類(lèi)和嵌合病毒類(lèi) [4]。VLPs具有天然病毒的免疫原性，但不具有感染性和復(fù)制能力，因此可以作為安全有效的疫苗載體 [5]。
2. VLP技術(shù)平臺(tái)的生產(chǎn)方式
VLP技術(shù)平臺(tái)可以通過(guò)多種宿主細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，如昆蟲(chóng)細(xì)胞、哺乳動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞等 [6]。其中，昆蟲(chóng)細(xì)胞系統(tǒng)是最常用的生產(chǎn)方式，具有較高的生產(chǎn)效率和易于規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)勢(shì) [7]。此外，植物細(xì)胞系統(tǒng)也具有生產(chǎn)綠色、環(huán)保、低成本和快速響應(yīng)流行病的優(yōu)勢(shì) [8]。
哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)是VLP技術(shù)平臺(tái)生產(chǎn)中的另一重要選擇。相較于昆蟲(chóng)細(xì)胞和植物細(xì)胞系統(tǒng)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)更接近人體細(xì)胞的生理環(huán)境，因此在蛋白質(zhì)翻譯、修飾和折疊等方面具有更高的保真度。這使得在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)的VLP具有更接近天然病毒的免疫原性和生物活性 [9]。
常用的哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)包括CHO (Chinese Hamster Ovary) 細(xì)胞、HEK293 (Human Embryonic Kidney 293) 細(xì)胞和BHK (Baby Hamster Kidney) 細(xì)胞等。其中，CHO細(xì)胞是目前工業(yè)生產(chǎn)中最常用的哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)，具有較高的生產(chǎn)效率和可擴(kuò)展性。然而，相較于昆蟲(chóng)細(xì)胞和植物細(xì)胞系統(tǒng)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)成本較高，且生產(chǎn)過(guò)程中可能存在病原體污染的風(fēng)險(xiǎn) [10]。
華美生物基于哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)的VLP技術(shù)平臺(tái)，改進(jìn)了生產(chǎn)工藝，可顯著提高表達(dá)水平，減少細(xì)胞毒性。
3. VLPs在表達(dá)重組蛋白方面的優(yōu)勢(shì)
VLPs在表達(dá)重組蛋白方面具有多種優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
高度模擬天然病毒結(jié)構(gòu)：VLPs的大小、形狀和病毒表面蛋白的空間構(gòu)象與天然病毒非常相似 [11]。這使得VLPs能夠高度模擬天然病毒在生物體內(nèi)的行為，從而有效地誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。
安全性：由于VLPs不含病毒基因，因此不具有感染性和復(fù)制能力，具有較高的生物安全性 [12]。這使得VLPs成為疫苗研究和藥物輸送領(lǐng)域的理想候選物。
高免疫原性：VLPs的多價(jià)性和高度模擬天然病毒的表面蛋白使其具有高免疫原性。在疫苗研究中，VLPs可以有效地激活B細(xì)胞和T細(xì)胞免疫應(yīng)答，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的免疫保護(hù)作用 [13]。
可塑性：通過(guò)基因工程手段，可以將外源抗原融合到VLPs的結(jié)構(gòu)蛋白中，生成嵌合VLPs。這種設(shè)計(jì)使得外源抗原能夠以VLPs的形式在體內(nèi)呈現(xiàn)，從而提高免疫原性 [14]。
多樣性：VLPs可以通過(guò)多種宿主細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，包括細(xì)菌、酵母、昆蟲(chóng)細(xì)胞、哺乳動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞等。這為實(shí)現(xiàn)VLPs在不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣泛的選擇 [15]。
可以看出，VLPs在表達(dá)重組蛋白方面具有諸多優(yōu)勢(shì)，使其在疫苗研究、藥物輸送和免疫調(diào)節(jié)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。
4. VLPs在表達(dá)跨膜蛋白方面的優(yōu)勢(shì)
VLPs在表達(dá)跨膜蛋白方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
空間構(gòu)象保持：跨膜蛋白具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，其功能通常依賴(lài)于在細(xì)胞膜上正確的空間構(gòu)象。與其他表達(dá)系統(tǒng)相比，VLPs能夠更好地模擬天然病毒的膜環(huán)境，有助于維持跨膜蛋白的正確空間構(gòu)象和生物活性 [16]。
蛋白質(zhì)翻譯與修飾：VLPs可以通過(guò)哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，這種系統(tǒng)在蛋白質(zhì)翻譯、折疊和修飾方面具有較高的保真度，有助于跨膜蛋白的正確表達(dá)和功能 [17]。
免疫原性增強(qiáng)：VLPs可以作為免疫原遞送載體，將跨膜蛋白以天然病毒的形式呈現(xiàn)給免疫系統(tǒng)。這種方法可以提高跨膜蛋白的免疫原性，激發(fā)更強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答 [18]。
功能性篩選：利用VLPs表達(dá)跨膜蛋白，可以方便地進(jìn)行功能性篩選，如跨膜蛋白親和力的測(cè)定或者抗體親和力的優(yōu)化。這有助于研究跨膜蛋白的生物學(xué)功能和開(kāi)發(fā)相關(guān)藥物 [19]
VLPs在表達(dá)跨膜蛋白方面的優(yōu)勢(shì)，有助于解決跨膜蛋白研究中的關(guān)鍵問(wèn)題，如蛋白質(zhì)表達(dá)、功能性篩選和免疫原性等。
5. 華美生物VLPs技術(shù)平臺(tái)
華美生物專(zhuān)門(mén)搭建了基于HEK293表達(dá)系統(tǒng)的包膜VLP技術(shù)平臺(tái)，所制備的包膜VLP在其固有的囊泡膜上顯示正確折疊的多次跨膜蛋白，展示完整的生物活性。
平臺(tái)優(yōu)勢(shì)：
- 展示多次跨膜蛋白的天然構(gòu)象，具有完整生物活性
- 可提高免疫原性，打破機(jī)體自身的免疫耐受
- 包膜VLP中靶抗原豐度高于過(guò)表達(dá)細(xì)胞
- 大小為30-300nm，可用于各種展示庫(kù)篩選
- 可用于免疫/ELISA/SPR/BLI/CAR-T陽(yáng)性率檢測(cè)，助力于先導(dǎo)分子發(fā)現(xiàn)
案例展示：
更多VLP表達(dá)重組蛋白產(chǎn)品：
參考文獻(xiàn)：
[1] Rold?o, A., et al. (2010). Virus-like particles in vaccine development. Expert Review of Vaccines, 9(10), 1149-1176.
[2] Naskalska, A., Pyrc, K. (2015). Virus like particles as immunogens and universal nanocarriers. Polish Journal of Microbiology, 64(1), 3-13.
[3] Lua, L. H., et al. (2014). Bioengineering virus-like particles as vaccines. Biotechnology and Bioengineering, 111(3), 425-440.
[4] Noad, R., & Roy, P. (2003). Virus-like particles as immunogens. Trends in Microbiology, 11(9), 438-444.
[5] Grgacic, E. V., & Anderson, D. A. (2006). Virus-like particles: passport to immune recognition. Methods, 40(1), 60-65.
[6] Vicente, T., et al. (2011). Large-scale production and purification of VLP-based vaccines. Journal of Invertebrate Pathology, 107, S42-S48.
[7] Mena, J. A., & Kamen, A. A. (2011). Insect cell technology is a versatile and robust vaccine manufacturing platform. Expert Review of Vaccines, 10(7), 1063-1081.
[8] Yusibov, V., et al. (2011). Clinical development of plant-produced recombinant pharmaceuticals: vaccines, antibodies and beyond. Human Vaccines, 7(3), 313-321.
[9] Swartz, J. R. (2012). Advances in Escherichia coli production of therapeutic proteins. Current Opinion in Biotechnology, 12(2), 195-201.
[10] Wurm, F. M. (2004). Production of recombinant protein therapeutics in cultivated mammalian cells. Nature Biotechnology, 22(11), 1393-1398.
[11] Bachmann, M. F., & Jennings, G. T. (2010). Vaccine delivery: a matter of size, geometry, kinetics and molecular patterns. Nature Reviews Immunology, 10(11), 787-796.
[12] Plummer, E. M., & Manchester, M. (2011). Viral nanoparticles and virus-like particles: platforms for contemporary vaccine design. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology, 3(2), 174-196.
[13] Rold?o, A., Mellado, M. C. M., Castilho, L. R., Carrondo, M. J. T., & Alves, P. M. (2010). Virus-like particles in vaccine development. Expert Review of Vaccines, 9(10), 1149-1176.
[14] Lua, L. H. L., Connors, N. K., Sainsbury, F., Chuan, Y. P., Wibowo, N., & Middelberg, A. P. J. (2014). Bioengineering virus-like particles as vaccines. Biotechnology and Bioengineering, 111(3), 425-440.
[15] Grgacic, E. V. L., & Anderson, D. A. (2006). Virus-like particles: passport to immune recognition. Methods, 40(1), 60-65.
[16] Brune, K. D., & Howarth, M. (2018). New routes and opportunities for modular construction of particulate vaccines: stick, click, and glue. Frontiers in Immunology, 9, 1432.
[17] Castilho, A., Beihammer, G., Pfeiffer, C., & Goritzer, K. (2018). An in planta-produced fusion protein eliciting robust antibody response against the major grass pollen allergens Phl p 1 and Phl p 5a. Plant Biotechnology Journal, 16(10), 1736-1745.
[18] Noad, R., & Roy, P. (2003). Virus-like particles as immunogens. Trends in Microbiology, 11(9), 438-444.
[19] Schwarz, B., & Douglas, T. (2015). Development of virus-like particles for diagnostic and prophylactic biomedical applications. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology, 7(5), 722-735.
[20] Chroboczek, J., Szurgot, I., & Szolajska, E. (2014). Virus-like particles as vaccine. Acta Biochimica Polonica, 61(3), 531-539.
