病毒样颗粒(VLP)的发展与应用

摘要：病毒样颗粒（VLP）是由病毒一种或多种结构蛋白组装形成的多聚体纳米结构，其不含遗传物质。该结构虽形态与天然病毒高度相似，但无致病性与传染性，因此逐渐成为灭活或减毒疫苗的更安全替代选择。

关键词：病毒样颗粒，疫苗，纳米载体

一、什么是病毒样颗粒

病毒样颗粒（Virus-Like Particles, VLPs）是一类由病毒结构蛋白（单一或多种）通过体内自组装或体外重组表达形成的纳米级颗粒，无病毒基因组片段，因此不具备复制能力和感染性，但保留了天然病毒的空间结构与抗原表位特征，可被宿主免疫系统识别并诱导特异性免疫应答，同时可作为载体实现抗原递送、药物运输或基因治疗

[3] 。

图1：Virus-like particles, a versatile subunit vaccine platform. Subunit Vaccine Delivery (2015), 159–80.

二、VLP的分类

1. 按是否含包膜：

（1）非包膜 VLPs：仅由病毒衣壳蛋白组成，结构简单，如人乳头瘤病毒（HPV）VLPs（由 L1 单一蛋白自组装）、诺如病毒 VLPs（由 VP1 蛋白形成）；

（2）包膜 VLPs：衣壳蛋白核心外包裹宿主细胞膜来源的脂质包膜，含病毒表面抗原，如 HIV-1 VLPs（由 Gag 蛋白通过细胞出芽获取宿主膜）、流感病毒 VLPs（含血凝素 HA、神经氨酸酶 NA 等表面刺突）。

2. 按蛋白组成：

（1）单蛋白 VLPs：由一种结构蛋白组装，如 HPV L1 VLPs、乙肝病毒（HBV）HBsAg VLPs；

（2）多蛋白 VLPs：由两种及以上结构蛋白形成多层结构，如呼肠孤病毒科 VLPs（2-4 种蛋白组成多层衣壳）、轮状病毒 VLPs（VP2/VP6/VP7 组成双层衣壳）。

3. 特殊类型：

嵌合 VLPs：通过基因工程或化学偶联，在 VLPs 表面展示异源病毒抗原或靶向分子，如猪圆环病毒 2 型 VLPs 展示猪繁殖与呼吸综合征病毒 GP5 表位、乙肝核心抗原（HBcAg）VLPs 展示流感病毒 M2e 表位，可实现多病原体靶向或精准递送[2,3]。

三、VLP的起源与发展

（1）首次发现VLP：1968年首次从乙肝病毒（HBV）感染者血清中分离出 HBsAg 颗粒（即 HBV VLPs），证实病毒结构蛋白可在无基因组情况下自组装形成类病毒颗粒[1]

（2）首个获批VLP疫苗：1989年基于酵母表达的 HBV HBsAg VLPs 疫苗（Engrix-B，葛兰素史克）获美国 FDA 批准，成为首个商业化 VLP 疫苗，标志 VLPs 技术从基础研究进入临床应用[1,4]；

四、VLP的特点

1. 安全性高：

VLP缺失病毒基因组，无法复制或回复为致病性病毒，避免减毒疫苗“回复突变” 风险和灭活疫苗“灭活不完全”风险[2,3,4]

2. 免疫原性强：

VLP空间结构与天然病毒高度一致，拥有完整抗原表位，可被免疫系统高效识别，无需佐剂即可诱导强效的体液免疫[1,2]；

3. 功能多：

（1）疫苗载体：VLP已用于 HBV、HPV、HEV、流感等多种病原体的预防性疫苗，如九价 HPV疫苗[4]；

（2）药物/核酸递送载体：内部空腔可包裹化疗药物、小干扰 RNA（siRNA），表面可修饰靶向分子（如叶酸），以实现肿瘤精准递药[1]；

（3）基因治疗载体：如 JC 病毒 VLPs 可包裹 14 kbp DNA 质粒，靶向递送自杀基因至肿瘤细胞[2]。

五、VLP的表达平台

1. 大肠杆菌平台：

表达通常首选用于产生具有有限 PTM 的小蛋白质[1,2,3]

2. 酵母平台：

是一种具有成本效益的生产系统，可以避免与细菌和哺乳动物表达系统相关的内毒素和病毒污染问题[1,2,3]

3. 动物细胞表达平台：

能够制造复杂而精确的 PTM，这对于适当的蛋白质折叠至关重要，可用于产生无包膜和包膜 VLP 的多种结构蛋白

4. 无细胞系统平台：

通常由大肠杆菌或酵母细胞的提取物组成。该系统用于生产具有有毒中间体形式的病毒衣壳蛋白。由于无细胞系统的非补充性质，导致该平台要求很高，具有可扩展性限制[1,2]。

图2：VLP主要表达平台及其优缺点

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

参考文献

[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

来源：南开细胞工程

编辑：吃一口小猫