疫苗前沿 | 基于病毒载体和病毒样颗粒的传染病疫苗

为了克服传统疫苗的局限性，出现了新的疫苗设计平台，例如基于病毒载体和病毒样颗粒 (VLP) 的平台。病毒载体疫苗效率高，保护作用起效快。许多人用重组候选疫苗都是基于属于不同科的病毒，例如腺病毒科、逆转录病毒科、副粘病毒科、弹状病毒科和细小病毒科。此外，第一个获准用于人类接种的病毒载体疫苗是日本脑炎病毒疫苗。从那时起，几种病毒载体已获批准用于接种拉沙热、埃博拉、乙肝、戊肝、SARS-CoV-2 和疟疾等病毒。VLP 是模拟由结构蛋白自组装形成的病毒颗粒的纳米颗粒，基于VLP 的乙肝和戊肝病毒、人乳头瘤病毒和疟疾疫苗已经商业化。正如COVID-19 疫苗生产的加速所证明的那样，这些新方法是疫苗学以及针对病原体和新出现的大流行威胁做出快速反应的重要工具。

亮点

Ÿ 病毒载体疫苗和VLP已成为疫苗设计的新平台。

Ÿ 病毒载体疫苗具有高效性和快速起效保护作用。

Ÿ病毒载体有助于对新变种和新出现的病毒做出快速反应。

Ÿ许多人体重组疫苗候选物都是基于腺病毒和慢病毒。

简介

疫苗学时代始于 1789 年，当时爱德华·詹纳研制出第一种天花疫苗。从那时起，疫苗已经挽救了数百万人的死亡，并在 1978 年甚至导致了这种疾病的根除。19 世纪，巴斯德率先开发了基于病原体灭活或减毒的疫苗。20 世纪下半叶，利用细胞培养技术培养病毒促进了多种灭活和减毒疫苗的研发。

20世纪末分子生物学出现之前开发的传统疫苗由灭活或减毒病原体、类毒素、蛋白质疫苗或细菌多糖组成。因此，这些疫苗的使用减轻了脊髓灰质炎、麻疹、破伤风和白喉等疾病的影响。

然而，尽管经过数十年的深入研究，仍然尚未研制出针对某些人类病原体的有效疫苗，例如，表现出高度遗传变异性（例如，人类免疫缺陷病毒 [HIV] 和丙型肝炎病毒），导致持续性或潜伏性感染（例如，HIV、丙型肝炎病毒、单纯疱疹病毒、爱泼斯坦-巴尔病毒），或不能诱导免疫力。此外，传统疫苗存在一些缺点，例如安全问题，其中包括减毒活病毒的回复毒力风险、被活生物体污染的可能性以及对免疫系统较弱的人的风险。此外，疫苗生产昂贵且耗时，需要更高水平的生物安全和专门的实验室。

近几十年来，随着基因工程、分子和细胞免疫学、结构生物学、生物信息学、计算生物学、纳米技术和合成生物学等技术的进步，出现了一些新的、有前景的疫苗平台，例如重组病毒载体、病毒样颗粒 (VLP)、mRNA、合成 DNA和细菌载体疫苗。此外，疫苗设计的新技术是疫苗学中克服传统技术局限性、快速有效应对新威胁（如新出现的病原体和大流行疫情）的重要工具。在本文中，我们旨在总结病毒工程的最新进展，这些进展促成了针对导致当前流行病的病原体（如流感、埃博拉、艾滋病和 COVID-19）的安全有效疫苗的开发，特别关注基于病毒载体和 VLP 的疫苗平台。

基于病毒载体的疫苗

重组病毒经过基因改造，旨在用作对抗传染源的疫苗以及抗癌和基因治疗。具体而言，病毒载体用于基因治疗始于 20 世纪 90 年代。从那时起，基因工程、重组 DNA 技术的进步以及用于拯救重组病毒的反向遗传技术的发展促进了基于载体的疫苗平台的开发。病毒载体是通过重组 DNA工程将外来抗原或转基因（例如目标免疫原）插入病毒遗传物质而构建的。此外，病毒载体经过特殊改造以消除其固有的致病特性。然后使用新构建的病毒载体将抗原基因递送至宿主，抗原基因在宿主体内瞬时高水平表达以引发强大的免疫力。此外，多价或多病原疫苗的构建可以同时表达来自相同或不同病原体的各种转基因。此外，在被动免疫中，重组病毒携带抗体转基因。

迄今为止，已设计出两种主要类型的病毒载体：复制型载体和复制缺陷型载体。复制型载体可扩增转基因并产生感染性子代，而非复制型载体仅递送转基因的单拷贝而不进行复制，从而提高了其安全性。复制型载体通过模拟自然感染产生强烈的免疫反应。复制缺陷型载体在外源启动子的控制下表达免疫原，产生的疫苗反应较弱，可能需要使用佐剂。复制型载体包括腺病毒、逆转录病毒、弹状病毒和副粘病毒载体，而复制缺陷型载体包括腺病毒、逆转录病毒和腺相关病毒载体（表 2）。单周期病毒载体也可用，它只需一轮复制，即可增加抗原表达并避免病毒子代的形成。单周期载体已从腺病毒和弹状病毒中开发出来。病毒载体疫苗通常非常有效，可通过诱导强烈的体液和细胞免疫反应（包括产生干扰素和炎性细胞因子）提供快速保护。通常无需使用额外的佐剂，从而简化了疫苗的组成和配制过程。表1总结了病毒载体疫苗的主要优点和缺点。

表1.病毒载体疫苗的优点和缺点。

表2 .本文综述了用于疫苗开发的主要病毒和VLP载体类型。

缩写：

Ad

，腺病毒；

ChAd

，黑猩猩腺病毒；

HBV

，乙型肝炎病毒；

HEV

，戊型肝炎病毒；

HIV-1

，人类免疫缺陷病毒

-1

HPIV3

，人副流感病毒

-3

HPV

，人乳头瘤病毒；

IAV

，甲型流感病毒；

MV

，麻疹病毒；

NDV

，新城疫病毒；

VLPs

，病毒样颗粒；

VSV

，水泡性口炎病毒。

许多基于病毒载体的疫苗已获批用于兽用，例如犬瘟热病毒、猫白血病病毒、狂犬病毒、新城疫病毒(NDV)、传染性法氏囊病病毒和马立克病。例如，基于 NDV 的流感疫苗可保护鸡免受高致病性禽流感的侵害，在墨西哥和中国已被用作兽用疫苗。痘苗病毒是第一个被开发为乙肝疫苗载体的病毒。2010 年，首个针对黄病毒属日本脑炎病毒的病毒载体疫苗ChimeriVax-JE (Imojev)获准用于人类。ChimeriVax-JE 是一种减毒活疫苗，利用黄热病病毒17D 株构建，其前膜蛋白和囊膜蛋白的编码序列被日本脑炎病毒的相应序列取代。该载体已在澳大利亚和亚洲实现商业化，单剂接种即可引发快速免疫反应，且安全性良好。

尽管目前仅有少数病毒载体疫苗获准用于人体（表3），但广泛使用的腺病毒载体疫苗已被证明是安全的，可用于对抗SARS-CoV-2。因此，目前正在开展大量使用重组病毒载体疫苗的临床试验。

表3 .已获批准或处于人体疫苗接种后期临床试验阶段的病毒和VLP载体示例。

缩写：

Ad

，腺病毒；

EBOV

，埃博拉病毒；

HA

，血凝素；

HBsAg

，乙肝表面抗原；

HIV

，人类免疫缺陷病毒；

HPV

，人乳头瘤病毒；

MVA

，改良安卡拉痘苗；

NDV

，新城疫病毒；

SARS-CoV-2

，严重急性呼吸系统综合症冠状病毒

-2

VLP

，病毒样颗粒。

许多人体重组候选疫苗基于腺病毒科、逆转录病毒科、痘病毒科、副粘病毒科、弹状病毒科、黄病毒科、披膜病毒科和细小病毒科的病毒，其中腺病毒和逆转录病毒是最广泛使用的载体。然而，用于设计疫苗的载体的选择取决于待插入基因的特性以及与已有免疫力、病毒复制和遗传稳定性相关的安全问题。

用于开发疫苗的主要病毒载体

腺病毒载体

腺病毒 (Ad) 载体已被广泛用于基因治疗，并且是最常用的疫苗平台之一。腺病毒科包括无囊膜病毒，其双链线性DNA长度为26至45 kb。其基因组包含5个早期转录基因（E1A、E1B、E2、E3和E4）、4个中间转录单位（IX、IVa2、L4中间和E2晚期）、5个晚期单位（L1-L5）以及两端的两个反向末端重复（ITR）序列。二十面体衣壳由三种主要蛋白质组成：纤维蛋白、五邻体和六邻体，其中六邻体是最丰富的蛋白质，含有主要的中和表位。人类腺病毒血清型超过100种，分为7个不同的种（A～G）。最初，Ad5和Ad2是构建载体最广泛使用的血清型，因为它们最容易操作，而且产量和免疫原性都很高。然而，由于先前存在的免疫力，Ad5已被其他血清流行率较低的血清型所取代，例如Ad6、Ad26和Ad35。此外，还开发了针对不同病原体和疾病的猿类衍生腺病毒载体，包括流感、HIV、埃博拉病毒、SARS-CoV-2和疟疾。

使用腺病毒载体的优势包括转基因转导能力增强、细胞趋向性广、能够感染分裂细胞和非分裂细胞以及抗原呈递细胞，并且不会整合到宿主基因组中（表2）。此外，重组基因组在连续传代中仍能保持稳定，这有助于快速大规模生产，并可产生高滴度的稳定原液。如上所述，腺病毒载体的主要缺点是预先存在的免疫力和载体本身的免疫原性。这是因为腺病毒具有高度免疫原性，可引发高滴度的针对腺病毒主要衣壳蛋白的中和抗体。

根据病毒基因组编辑的不同，腺病毒载体可分为第一代、第二代和第三代载体（图 1 a）。然而，负责病毒复制的基因 E1B 和 E1A 已从第一代载体中去除。此外，通过同源重组插入外来基因并删除 E3 基因导致转基因的大小从 5 kb 增加到 8 kb。而且，E3 产物的删除有助于免疫，因为它对于抑制宿主的免疫反应至关重要。在第二代腺病毒载体中，E4 和 E2 区域的删除增加了转基因能力并降低了宿主细胞的毒性。第三代腺病毒载体称为无肠病毒载体或辅助依赖性载体，除了病毒包装所必需的包装信号 Ψ 和 ITR 序列外，其大部分结构和功能基因均已被删除（图 1 a）。这些载体可容纳最大 35 kb 的转基因。辅助依赖性载体在维持免疫反应的同时，具有更高的安全性。

图 1 .不同病毒载体示意图：(a) 腺病毒载体。第一代载体中，腺病毒基因组中的 E1A、E1B 和 E3 基因被删除；第二代载体中，E2 和 E4 基因也被删除；第三代载体或无肠病毒载体中，除包装信号Ψ和ITR序列外，大多数病毒基因均被删除。(b) 慢病毒载体。第三代慢病毒载体包含转移载体质粒（慢病毒5′和3′LTR经修饰使其自我失活，并含有转基因）；囊膜质粒包含启动子和假型慢病毒颗粒中的HIV env或VSG-G；以及两个分别编码gag或pol和rev的包装质粒。(c) 副粘病毒载体。图中显示的是NDV载体。 T7启动子系统用于从克隆DNA（cDNA）中拯救NDV。NDV，新城疫病毒；T7Pro，T7聚合酶启动子；T7ter，T7末端序列。ITR，反向末端重复序列；Ψ，包装信号；LTR*，自失活长末端重复序列。

Ad载体通常存在复制缺陷。此外，单周期Ad载体是通过删除IIIa衣壳胶蛋白设计的；例如，用于埃博拉病毒和SARS-CoV-2疫苗的载体。多项使用动物模型的临床前研究已产生良好的免疫反应，这使得开发用于人类疫苗接种的单周期Ad载体前景广阔。

目前，已开发出针对多种病原体的腺病毒载体疫苗（表3）。部分腺病毒载体疫苗仍在研究中，而针对埃博拉病毒和SARS-CoV-2的疫苗已经实现商业化，我们将在后续章节中讨论。

逆转录病毒载体

慢病毒是继腺病毒之后第二大最常用的病毒载体设计载体。慢病毒，例如HIV 1 型(HIV-1)，属于逆转录病毒科，该科是有囊膜的单链RNA 病毒。进入宿主细胞后，RNA 被逆转录为 DNA 并整合到染色体 DNA 中。基因组编码三个必需基因（gag、pol和env）以及六种小蛋白（tat、rev、vif、vpr、vpu和nef）的几个调控基因和辅助基因，这些蛋白对于病毒复制、感染和宿主限制系统失活至关重要。gag基因编码结构蛋白，pol基因编码蛋白酶（该组特有的逆转录酶）和病毒 DNA 整合到宿主基因组中所需的整合酶。 env基因编码囊膜（Env）糖蛋白gp160，该糖蛋白经过蛋白水解酶切产生gp120和gp41跨膜糖蛋白。

慢病毒载体具有巨大的免疫潜力，因为它们能够最佳地转导树突状细胞并有效刺激 T 和 B 淋巴细胞。临床前研究表明，慢病毒载体可引发强健持久的体液和 T 细胞应答，从而有效预防多种传染病。慢病毒载体之所以得到广泛应用，还有其他优势，包括：能够携带较大的转基因（<8 kb）；能够整合到宿主基因组中，从而确保转基因的高表达和长效表达；在分裂细胞和非分裂细胞中均具有高转导效率；遗传毒性和免疫原性较低，包括抗载体免疫性较低。然而，相对较高的生产成本和大规模生产带来的技术挑战可能会阻碍慢病毒载体的广泛应用。慢病毒的主要缺点在于其整合，这可能会诱发肿瘤（表 2），尽管基于慢病毒的基因治疗临床研究表明插入突变的风险较低。此外，慢病毒的原病毒整合位点并非随机，而是相对非特异性的。对于 HIV，整合位点偏好包括活跃转录的基因，而不是启动子区域。尽管如此，已经通过突变病毒整合酶生成了用于疫苗接种的非整合型慢病毒载体。

大多数慢病毒载体均由HIV产生。第一代慢病毒载体采用三质粒表达系统开发，该系统包括携带gag和pol基因以及辅助基因和调控基因的包装质粒；囊膜质粒；以及带有转基因盒（两侧为慢病毒长末端重复序列 (LTR)）的转移质粒（图1 b）。慢病毒载体的细胞趋向性可以通过假型改造进行修饰，从而增加病毒的趋向性。在假型载体中，病毒受体结合蛋白Env被异源囊膜糖蛋白取代，其中最常用的是弹状病毒水泡性口炎病毒(VSV-G)的G蛋白之一。由于缺乏对假型慢病毒载体的预先免疫力，加上其低促炎特性，使其成为粘膜疫苗接种策略的合适候选者。通过从包装质粒中删除附加毒力基因vif、vpr、vpu和nef ，第二代慢病毒载体变得更加安全。目前用于基因递送的第三代慢病毒载体也能通过疫苗接种诱导强免疫力。在第三代载体中，病毒基因组被分成三个不同的质粒（gag/pol、rev 和 env 或 VSV-G）。为了防止整个 HIV 基因组的转录，转基因被包含在一个额外的质粒中，该质粒含有经过修饰以实现自我失活的慢病毒 LTR 序列（图 1 b）。

慢病毒载体作为肿瘤疫苗的应用也正在研究中，特别是针对黑色素瘤、淋巴瘤和前列腺癌。正如下一节将要讨论的，已经设计了许多针对不同病原体的慢病毒载体，例如流感病毒、西尼罗河病毒、 HIV-1和 SARS-CoV-2。

腺相关病毒载体

继腺病毒和慢病毒之后，腺相关病毒 (AAV) 是第三大最广泛使用的病毒载体。AAV是无囊膜的单链 DNA 病毒，属于细小病毒科。AAV 是依赖性病毒，因为它们需要辅助病毒（例如腺病毒或单纯疱疹病毒）才能复制。大多数 AAV 载体已用于基因治疗。AAV 载体可以感染分裂细胞和非分裂细胞，并携带最大 5 kb 的转基因。AAV 载体主要以附加体的形式存在，并以较低频率整合到19 号染色体中。它们的优点是无致病性、广向性、低免疫原性、易于生产以及能够建立长期转基因表达。主要缺点是转基因体积小（表 2）。为了构建基于 AAV 的载体，病毒复制 (rep) 和结构 (cap) 基因被 AAV ITR 两侧的转基因表达盒 (转基因以及启动子和调控元件) 所取代。

不同的研究已经评估了几种基于 AAV 载体的候选疫苗，这些载体编码针对病原体的抗原，例如亨尼巴病毒、登革热病毒、人乳头瘤病毒(HPV)、艾滋病毒、埃博拉病毒 (EBOV)、流感病毒和 SARS-CoV-2。此外，已经开发了许多基于 AAV 的载体，用于被动免疫策略，以递送中和抗体基因。该策略可以持续表达针对几种病原体的抗体，例如 HIV、流感病毒和呼吸道合胞病毒(RSV)，这些病原体的疫苗尚无可用或效果较差。例如，经鼻递送表达重组单克隆抗体帕利珠单抗的 AAV 血清型 9 载体已被证实可在小鼠模型中有效防御 RSV 攻击。

弹状病毒载体

已经开展了大量基于弹状病毒载体的候选疫苗的临床前和临床研究，包括一些商业化的病毒载体疫苗（表 3）。弹状病毒科包括具有典型子弹形状的囊膜病毒，其具有不分段的负链单链RNA 基因组。该基因组编码五种结构蛋白：核衣壳(N)、磷蛋白(P)、基质蛋白(M)、糖蛋白 (G) 和大聚合酶 (L)。反向遗传学的应用使得可以从克隆的 DNA 中拯救负链RNA 病毒。该系统最初于 1994 年为从 cDNA 中拯救狂犬病毒而开发。与大多数更复杂的 DNA 和正链 RNA 病毒相比，其基因组的模块化组织有利于基因改造，并能提供更大的操作空间。

使用弹状病毒载体的优势包括转基因大小（最大可达 6 kb），可以表达多价弹状病毒疫苗的多种抗原，细胞质复制，从而降低病毒整合到宿主基因组中的可能性，预先存在的免疫力较低或缺失，以及在组织培养中高滴度复制（表 2）。

基于弹状病毒的候选疫苗大多使用狂犬病毒和VSV。许多基于弹状病毒的载体是减毒的，具有复制能力，尽管也设计了单周期载体。此外，在基于VSV的假型载体中，G蛋白（病毒神经趋向性的主要贡献者）被另一种糖蛋白取代。然而，复制缺陷型弹状病毒载体疫苗的免疫原性较低。

大量重组狂犬病毒已被开发用作疫苗载体，用于对抗多种病原体，例如艾滋病毒、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒、埃博拉病毒和马尔堡病毒、拉沙热病毒、裂谷热病毒和 SARS-CoV-2。特别是，表达拉沙热病毒糖蛋白复合物的狂犬病载体疫苗是一种针对拉沙热和狂犬病毒的灭活双重候选疫苗。该载体在小鼠和豚鼠模型中均能诱导针对拉沙热病毒和狂犬病毒的持久体液应答，并提供针对拉沙热病毒的有效保护。

与狂犬病不同，VSV 会导致牛、马和猪患病，但不会导致人类。编码外来蛋白的重组VSV 是针对 HIV、EBOV、结核病和 SARS-CoV-2 等疫苗载体的极佳候选物。使用 VSV 载体的首批成功试验之一是使用基于 VSV 的编码流感病毒血凝素抗原的载体对小鼠进行疫苗接种。针对致命的新发副粘病毒、亨德拉病毒和尼帕病毒的基于弹状病毒的候选疫苗也已开发出来。在许多情况下，受体结合 G 糖蛋白被免疫原取代。如上所述，VSV 的 G 糖蛋白可以整合到假型慢病毒载体中。

至少有两种基于重组 VSV 的埃博拉疫苗已获准用于人类，即rVSV-ZEBOV和 GamEvac-Combi，后者结合了重组 VSV 和表达 EBOV 囊膜糖蛋白的 Ad5（表 3）。

副粘病毒载体

副粘病毒科由具有负链单链RNA基因组的囊膜病毒组成。副粘病毒基因组的组织结构与弹状病毒相似，编码五种结构蛋白：核衣壳（NP）、磷蛋白（P）、基质蛋白（M）、附着糖蛋白（HN/G）和大聚合酶（L）（图1 c）。与弹状病毒类似，副粘病毒的模块化基因组也有利于通过反向遗传学进行操作。麻疹病毒（MV）于1995年首次“获救”，新城疫病毒（ NDV）于1999年“获救”。许多基于副粘病毒的疫苗载体都基于MV、人副流感病毒3型（HPIV3）和新城疫病毒（NDV ）。

副粘病毒载体具有诸多优势。它们不会整合到靶细胞基因组中，而是仅在细胞质中复制，无需DNA中间体。它们可容纳6 kb的插入片段，高效且稳定地表达异源基因，具有粘膜疫苗的潜力，并且生产简便且经济高效。就NDV载体疫苗而言，其基于鸡蛋的特性使其适合大规模生产（表2）。

由于减毒活病毒MV的巨大成功，其作为疫苗载体的应用在病毒载体疫苗学领域很早就开始了。不同的麻疹病毒载体已在临床前和临床试验中用于对抗多种病原体和病毒，例如HIV、呼吸道合胞病毒、登革热、SARS冠状病毒、MERS冠状病毒、基孔肯雅病毒、埃博拉病毒和寨卡病毒、乙肝病毒、西尼罗河病毒和SARS-CoV-2等。

天然存在的弱毒 NDV 毒株被广泛用作家禽业的减毒活疫苗。基于 NDV 的疫苗也已被开发用于兽用。此外，由于宿主范围有限且无预先存在的免疫力，使用基于 NDV 的载体对人类是安全的。基于 NDV 的载体已被设计用于携带埃博拉病毒 (EBOV)、流感病毒、HIV、SARS-CoV 和尼帕病毒等抗原。编码 SARS-CoV-2 S 蛋白的NDV 载体的应用也已被描述（表 3）。

已经开发出针对 EBOV、RSV和 SARS-CoV的基于 HPIV3 的载体疫苗，包括一种用于儿童COVID-19 疫苗的候选疫苗，但不如 MV 和 NDV 载体疫苗那么广泛。

病毒样颗粒

VLP 是由模拟病毒颗粒的病毒结构蛋白自组装形成的纳米颗粒。VLP不含遗传物质，因此不能复制且不具传染性。这显著提高了它们与减毒活疫苗或重组病毒载体相比的安全性，因为与病毒载体疫苗不同，它们不会合成更多的免疫原拷贝。VLP 可分为两类：无囊膜 VLP 和有囊膜 VLP。无囊膜 VLP 缺乏外部脂质囊膜，而有囊膜 VLP 具有源自宿主细胞的膜囊膜，可将糖蛋白抗原掺入脂质膜。无囊膜和有囊膜 VLP 均可是单层或多层的，并由一种或多种蛋白质组装而成。HPV VLP 疫苗就是一种简单的无囊膜 VLP 的例子，它由单层组成。流感 VLP 是有囊膜 VLP 的一个成熟例子。

VLP 携带自身或外来抗原（嵌合 VLP）的特异性病毒表位，可安全地刺激体液和细胞免疫反应并引发强大的免疫原性。VLP 通常表现出与其来源病毒的抗原相似性。它们以有组织且高度重复的方式呈递抗原，从而引发有效的体液和细胞免疫反应，这是因为具有重复表面的颗粒对 B 细胞的最佳刺激。此外，VLP 具有激活 T 辅助细胞的能力，因为它们天然编码可激活细胞免疫反应的T 辅助细胞表位。通过将具有特定病原体相关分子模式(PAMP) 的 VLP（例如单链 RNA 或CpG 寡脱氧核苷酸(CpG-ODN) ）加载到 VLP 中，可以进一步激活免疫系统。即使在较低剂量下，这一特性也能增强VLP 的免疫原性。

已证实 35 个病毒家族的 100 多种病毒蛋白（包括有囊膜病毒和无囊膜病毒）可组装成 VLP。这解释了为什么 VLP 的使用为创建疫苗提供了一个多功能的新兴平台，可为使用病毒载体提供替代方案。近年来，由于设计的疫苗类型多样化及其临床应用，该技术的应用显着增长。与亚单位疫苗相比，通常较低剂量的抗原足以诱导类似的保护性反应。病毒蛋白自发组装成 VLP 可确保快速高效的生产，从而可以经济地大规模生产 VLP（表 2 ）。除了用于预防传染病和肿瘤疫苗外，VLP 还可用作药物、染料或纳米材料的载体，用于纳米医学。

VLP 是通过将病毒结构基因克隆到表达载体中，然后在表达系统中表达这些基因而开发的。大约 30% 的 VLP 在细菌中生产，尽管也使用不同的表达系统，例如杆状病毒/昆虫细胞、哺乳动物细胞和植物。大肠杆菌表达系统以其易用性和成本效益而著称。然而，由于缺乏翻译后修饰 (PTM) 系统，其在生产无囊膜 VLP 方面的应用受到限制。在酵母中生产具有生产和维护成本低的特点，但引入 PTM（例如，糖基化、磷酸化）的能力有限。相反，杆状病毒-昆虫细胞和哺乳动物-细胞系统的优势在于能够引发更完整的PTM修饰，从而有利于生产囊膜和无囊膜VLP，包括组装多蛋白VLP。此外，植物表达系统已成为降低蛋白质生产成本的多功能且有前景的平台。

第一种基于 VLP 的疫苗Recombivax HB 于 1986 年获准用于人类。它是一种基于 VLP 的酵母生产的乙肝疫苗，于 1982 年首次研发。此后，多种基于 VLP 的疫苗已实现商业化（表3）。Engerix-B 是另一种针对乙肝病毒的疫苗，也是由酵母生产的。Gardasil和Gardasil9是另外两种基于 VLP 的商业化疫苗，它们由酵母生产，携带HPV的L1 蛋白。最近的研究成功生产了携带 Gag以及p17和p24蛋白的 HIV VLP。最近批准的两种疟疾疫苗RTS、S/AS01 (Mosquirix) 和 R21/Matrix M 利用乙肝表面抗原(HBsAg) VLP 作为平台，在酵母中形成的 VLP 表面展示疟疾表位。

Hecolin 是唯一能有效预防戊型肝炎的疫苗。它是第一个在携带戊型肝炎病毒p239截短衣壳蛋白的细菌中产生的VLP 疫苗。III期临床试验已证实 Hecolin 的高免疫原性和有效性，表明其能够诱导显著滴度的戊型肝炎病毒抗体。此外，大肠杆菌表达系统的利用促进了具有成本效益的生产。Hecolin 于 2011 年在中国获得监管部门的批准。最近，它已被批准为第三代乙肝疫苗PreHevBio，在哺乳动物细胞中生产。针对疟疾、流感、HPV 和西尼罗河病毒的疫苗是在细菌中产生的VLP 候选疫苗的其他例子。杆状病毒/昆虫细胞系统是VLP生产的首选系统，因为它有利于高效表达具有多种PTM的多蛋白VLP。例如，HPV疫苗Cervarix就含有HPV 16和HPV 18的L1衣壳蛋白。

针对 SARS-CoV-2、甲型流感、埃博拉病毒、腺病毒 7、HPV、HIV-1、乙型肝炎、SARS-CoV、登革热、狂犬病、轮状病毒、诺如病毒和疟疾等病毒，不同的基于 VLP 的疫苗最近已获批准或正在临床试验中进行测试（表 3）。

原文：R. Henríquez, I. Muñoz-Barroso, Viral vector- and virus-like particle-based vaccines against infectious diseases: A minireview. Heliyon, 2024.

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撰写| 生物工艺与技术

校稿| Gddra编审| Hide / Blue sea

编辑 设计| Alice