Virus-Like Particles (VLPs)技術平臺
Virus-like particles (VLPs) 是一類類似于病毒的納米級顆粒，它們的結構與真實病毒相似，但不含病毒基因，因此具有較高的生物安全性 [1]。近年來，VLP技術平臺在生物技術領域得到了廣泛關注，尤其在疫苗開發(fā)、藥物載體、基因治療和免疫調節(jié)等領域取得了顯著進展 [2]。
1. VLP的結構與分類
VLPs是由病毒結構蛋白組裝形成的顆粒，其大小和形狀與天然病毒相似 [3]。根據其來源和結構特點，VLP可以分為多種類型，包括RNA病毒類、DNA病毒類和嵌合病毒類 [4]。VLPs具有天然病毒的免疫原性，但不具有感染性和復制能力，因此可以作為安全有效的疫苗載體 [5]。
2. VLP技術平臺的生產方式
VLP技術平臺可以通過多種宿主細胞系統(tǒng)進行生產，如昆蟲細胞、哺乳動物細胞和植物細胞等 [6]。其中，昆蟲細胞系統(tǒng)是最常用的生產方式，具有較高的生產效率和易于規(guī)?；a的優(yōu)勢 [7]。此外，植物細胞系統(tǒng)也具有生產綠色、環(huán)保、低成本和快速響應流行病的優(yōu)勢 [8]。
哺乳動物細胞表達系統(tǒng)是VLP技術平臺生產中的另一重要選擇。相較于昆蟲細胞和植物細胞系統(tǒng)，哺乳動物細胞表達系統(tǒng)更接近人體細胞的生理環(huán)境，因此在蛋白質翻譯、修飾和折疊等方面具有更高的保真度。這使得在哺乳動物細胞中表達的VLP具有更接近天然病毒的免疫原性和生物活性 [9]。
常用的哺乳動物細胞表達系統(tǒng)包括CHO (Chinese Hamster Ovary) 細胞、HEK293 (Human Embryonic Kidney 293) 細胞和BHK (Baby Hamster Kidney) 細胞等。其中，CHO細胞是目前工業(yè)生產中最常用的哺乳動物細胞表達系統(tǒng)，具有較高的生產效率和可擴展性。然而，相較于昆蟲細胞和植物細胞系統(tǒng)，哺乳動物細胞生產成本較高，且生產過程中可能存在病原體污染的風險 [10]。
華美生物基于哺乳動物細胞表達系統(tǒng)的VLP技術平臺，改進了生產工藝，可顯著提高表達水平，減少細胞毒性。
3. VLPs在表達重組蛋白方面的優(yōu)勢
VLPs在表達重組蛋白方面具有多種優(yōu)勢，主要表現在以下幾個方面：
高度模擬天然病毒結構：VLPs的大小、形狀和病毒表面蛋白的空間構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的行為，從而有效地誘導免疫應答。
安全性：由于VLPs不含病毒基因，因此不具有感染性和復制能力，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域的理想候選物。
高免疫原性：VLPs的多價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細胞和T細胞免疫應答，從而產生強烈的免疫保護作用 [13]。
可塑性：通過基因工程手段，可以將外源抗原融合到VLPs的結構蛋白中，生成嵌合VLPs。這種設計使得外源抗原能夠以VLPs的形式在體內呈現，從而提高免疫原性 [14]。
多樣性：VLPs可以通過多種宿主細胞系統(tǒng)進行生產，包括細菌、酵母、昆蟲細胞、哺乳動物細胞和植物細胞等。這為實現VLPs在不同領域的應用提供了廣泛的選擇 [15]。
可以看出，VLPs在表達重組蛋白方面具有諸多優(yōu)勢，使其在疫苗研究、藥物輸送和免疫調節(jié)等領域具有廣泛的應用潛力。
4. VLPs在表達跨膜蛋白方面的優(yōu)勢
VLPs在表達跨膜蛋白方面具有顯著的優(yōu)勢，主要表現在以下幾個方面：
空間構象保持：跨膜蛋白具有復雜的三維結構，其功能通常依賴于在細胞膜上正確的空間構象。與其他表達系統(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象和生物活性 [16]。
蛋白質翻譯與修飾：VLPs可以通過哺乳動物細胞表達系統(tǒng)進行生產，這種系統(tǒng)在蛋白質翻譯、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和功能 [17]。
免疫原性增強：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)更強烈的免疫應答 [18]。
功能性篩選：利用VLPs表達跨膜蛋白，可以方便地進行功能性篩選，如跨膜蛋白親和力的測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功能和開發(fā)相關藥物 [19]
VLPs在表達跨膜蛋白方面的優(yōu)勢，有助于解決跨膜蛋白研究中的關鍵問題，如蛋白質表達、功能性篩選和免疫原性等。
5. 華美生物VLPs技術平臺
華美生物專門搭建了基于HEK293表達系統(tǒng)的包膜VLP技術平臺，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。
平臺優(yōu)勢：
- 展示多次跨膜蛋白的天然構象，具有完整生物活性
- 可提高免疫原性，打破機體自身的免疫耐受
- 包膜VLP中靶抗原豐度高于過表達細胞
- 大小為30-300nm，可用于各種展示庫篩選
- 可用于免疫/ELISA/SPR/BLI/CAR-T陽性率檢測，助力于先導分子發(fā)現
案例展示：
更多VLP表達重組蛋白產品：
參考文獻：
[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.
