病毒樣顆粒(virus-like particles,VLPs)是由病毒單一或多個結構蛋白自行裝配而成的高度結構化的蛋白質顆粒,保持了病毒抗原蛋白的天然構象,因而具備激發宿主先天和適應性免疫反應功能。在形態上,VLPs 類似未成熟的病毒粒子,但是由于缺乏調節蛋白和感染性核酸,無復制和感染能力。在過去的三十年中,病毒樣顆粒技術應用逐漸廣泛,尤其在疫苗領域。
1、乙型肝炎病毒VLP疫苗
1981年,默克公司推出了第一個血源性HBV疫苗HEPTAVAX-B,其乙型肝炎表面抗原(HBsAg)來自于感染者的血漿,研制過程經歷了嚴格的純化和滅活等工藝,疫苗具有良好的安全性和免疫原性。該疫苗抗原具有八面體對稱結構,顆粒直徑約為22nm。由于受到患者血漿供應的限制和復雜工藝的約束,1986 年,該公司研發了世界上第一個基因工程疫苗RECOMBIVAXHB,它來源于釀酒酵母系統表達的HBsAg,具有與HEPTAVAX-B 疫苗抗原相似的正八面體對稱結構,顆粒直徑也為22nm左右。接種該疫苗后,90%的人體內產生了針對HBV的特異抗體; 慢性感染的母親,其新生兒接種單次劑量的該疫苗后,再接種3次,其有效率能達到94%。
2、人乳頭瘤病毒VLP疫苗
2006年,默克公司用啤酒酵母表達系統研制的人乳頭瘤病毒(HPV)疫苗Gardasil通過美國FDA批準,成為了世界上第一個腫瘤疫苗,用于預防由HPV-6、-11、-16和-18型感染引起的宮頸癌、生殖道癌前病變和生殖器疣。該疫苗具有二十面體對稱結構,顆粒大小為40~60nm。同樣,葛蘭素史克(GSK)公司通過昆蟲桿狀病毒表達系統研發了另一種HPV疫苗Cervarix,先后于2007年和2009年分別在歐盟和美國上市,用于預防由HPV-16和-18型引起的子宮頸癌病變。
3、戊肝病毒VLP疫苗
2011年,由夏寧邵課題組研發的HEV疫苗“益可寧”通過中國SFDA批準,成為了世界上第一個預防HEV感染的疫苗。該疫苗以大腸桿菌為表達系統,重組表達ORF2截短基因編碼的p239蛋白(aa368~aa606),該蛋白能夠在體外組裝成VLPs,具有良好的免疫原性和抗原性。
4 、流感病毒VLP疫苗
2010年5月Novavax公司公布了一個三聯季節性感VLPs疫苗(H1N1A/Brisbane/59/2007,H3N2 A/Brisbane/10/2007,B/Florida/04/2006),并進入臨床試驗。
5、 豬細小病毒VLP疫苗
豬細小病毒(PPV)是引起母豬繁殖障礙的主要病原之一,PPV感染主要引起胚胎和胎兒死亡、重吸收、流產、木乃伊胎等,但母豬不表現明顯的癥狀。PPV基因組編碼3種結構蛋白:VP1、VP2和VP3。其中VP2是構成病毒粒子的主要衣殼蛋白,也是中和抗體作用的主要靶蛋白。Martine等利用桿狀病毒-昆蟲細胞表達系統成功表達PPV VP2并裝配成VLPs,其形態與天然衣殼非常相似,能夠引發輔助性T淋巴細胞和細胞毒性T淋巴細胞(CTL)產生強烈的免疫應答,用其免疫母豬能夠使母豬抵御強毒的攻擊。
6、 口蹄疫VLP疫苗
董艷美等利用大腸桿菌表達系統將口蹄疫病毒(FMDV)O/HLJOC12/03 毒株的VP1蛋白上關鍵的抗原決定簇多肽表達展示在MS2表面的VLPs。體外和體內的免疫學試驗都證實,該VLPs蛋白可以很好地誘導被免疫的小鼠產生特異性抗體,且具有很好的免疫原性。潘群興等利用桿狀病毒表達載體系統表達了O型FMDV VP1中T細胞表位肽嵌合的PPV VP2病毒樣顆粒[rPPV:VLP(FMDV)],該嵌合FMDV T抗原表位PPV VP2表達蛋白構成的細小病毒樣顆粒,動物表明嵌合VLPs具有良好的免疫原性。
結論:
VLPs疫苗作為一種新型的基因工程疫苗,其具有強大的免疫優勢:表面結構規則,大小合適,不含核酸,不能自主復制,不具有傳染性,易于被免疫系統識別并產生很好的免疫效果;在血清中的半衰期較長;質量穩定、安全可靠等,為以后基因工程疫苗研究提出很好的方向。2010年,普萊柯生物國內首創全病毒豬圓環病毒2型滅活疫苗,7年來從未停止過對PVC的持續研究。公司以國家獸用藥品工程技術研究中心為平臺,利用大腸桿菌表達系統成功制備PCV-2 VLPs,隆重推出國內首個真正意義上的純病毒樣顆粒豬圓環病毒2型亞單位疫苗。新品即將上市,敬請期待!