病毒样颗粒研究进展

王国强 刘保光 郑关民 张福良

病毒样粒子（Virus-likeparticles，VLPs）是由病毒结构蛋白或者由衣壳蛋白和囊膜蛋白自主包装形成的空衣壳结构，在形态上和结构上与真正病毒粒子相同或相似，因其保留了天然病毒粒子的空间构象，表现出与天然病毒更相似的构象表位，同时其不含有病毒的核酸，无法进行复制，不具有感染性，因此具有更强的免疫原性和生物学活性，有效刺激机体产生体液免疫和细胞免疫应答，是潜在安全的候选疫苗[1-3]。鉴于此，本文对VLPs的免疫机制、制备原理、表达系统、VLPs的应用以及VLPs存在的问题进行了概述。

一、VLPs的免疫机制

相比亚单位蛋白或者重组蛋白，VLPs呈现出和真实的病毒结构极为相似的构象表位，能有效模拟天然病毒对宿主细胞的感染，能高密度地展示病毒抗原表位，能有效诱导机体的免疫系统产生免疫应答具有很好的免疫原性。VLPs被APCs加工处理后，不仅会和MHC II 类分子结合递呈给CD4+T细胞也会和MHC I分子结合递呈给CD8+T细胞，从而引起特异性的体液免疫和细胞免疫。VLPs在某些情况下不需要佐剂就能够刺激潜在免疫。VLPs能将树突状细胞作为主要靶细胞，而这一类型的细胞作为靶细胞在刺激活化先天免疫和获得性免疫应答中都是必需的。某些VLP与天然病毒相似，仍保留受体结合区域，因此可以被当做内源性抗原以交叉提呈的方式进行提呈，以实现CD8+T细胞介导的保护性免疫反应，这对于清除细胞内的病原体至关重要。

二、VLPs的制备原理

制备原理：利用某些病毒的一种（或几种）结构蛋白在体外可以进行自组装成VLPs的特性，将病毒的结构蛋白一个（或几个）基因克隆到表达载体中，再将这些载体转入原核或真核细胞中，在体外进行高效表达结构蛋白，使其自动装配成在形态上类似于天然病毒空心颗粒的过程。

三、VLPs的表达系统

目前已有报道通过多种系统表达病毒结构蛋白成功构建VLPs，如原核细胞、酵母细胞、植物细胞、昆虫细胞以及哺乳动物细胞表达系统，迄今为止，已构建成功的病毒样颗粒有30多种，主要有HPV、HIV、SIV、HBV、HCV、EV71、埃博拉病毒、猪细小病毒和口

蹄疫病毒的VLPs。

1.原核表达系统

原核表达系统操作简单，能够在较短时间内获得大量的结构蛋白，成本较低，但存在原核表达系统翻译后不能进行正确的加工修饰，表达产物的生物活性较低等不可避免的缺点。

2.酵母表达系统

酵母细胞是真核细胞，能对表达的结构蛋白在翻译后进行正确修饰，表达水平较高、成本相对动物细胞系统低、容易放大等优点，是较好的一个选择。但是也存在需用甲醇诱导、翻译后修饰单一且不一致、结构蛋白基因在酵母中表达需要优化等缺点，限制了其广泛应用。

3.植物表达系统

相比其他表达系统，植物表达系统制备的结构蛋白在翻译后可进行修饰，成本低，可以大规模生产，无需冷藏，同时植物表达系统制备的VLPs，可以作为口服疫苗，直接经口服通过肠粘膜吸收。但也存在一定缺点， VLPs产量低、难于纯化、且成本高。

4.杆状病毒/昆虫细胞表达系统

杆状病毒的宿主范围窄，不感染人类，病毒灭活方法简单，且其基因组具有容纳大量外源基因的能力，可以同时表达几种病毒结构蛋白，但由于表达量相对较低，难以满足VLPs作为疫苗产品时的大量需求。

5.哺乳动物细胞表达系统

哺乳动物细胞能够对其所表达的外源结构蛋白进行多种修饰，使其能够形成正确的天然构象，但易污染、生产工艺不易操控，原材料贵成本高等也限制了它的大规模应用。

四、VLPs在的应用

VLPs在病毒组装与形态多样性等基础研究中发挥重要作用；VLPs可以作为分子载体靶向性地递送基因或药物；VLPs可替代天然病毒或包被抗原在免疫学检测和血清学诊断中发挥重要作用；尤其重要的是，VLPs因其特殊的结构和形态，在某种程度上，VLPs疫苗有可能替代传统疫苗。

1.人用疫苗

目前，在人用疫苗方面，VLPs疫苗已应用于乙肝病毒（HBV）、戊肝病毒（HEV）和人乳头瘤状病毒（HPV）感染的免疫预防，并商业化应用。正在进行临床试验的VLPs疫苗有诺瓦克病毒（Norwalk virus）VLPs疫苗、流感病毒（Influenza virusVLPs疫苗，正在进行临床前试验的VLPs疫苗有丙型肝炎病毒（HCV）VLPs疫苗、人类免疫缺陷病毒（HlV）VLPs疫苗等。

2.兽用疫苗

商业化应用的有圆环病毒（PCV）VLPs疫苗。正在进行研究的猪细小病毒、口蹄疫病毒、法氏囊的VLPs疫苗。

五、VLPs存在的问题

基于VLPs平台来开发预防性和治疗性疫苗无疑将是最有效的一种疫苗策略，但也面临诸多瓶颈。例如如何有效放大工艺水平、提高VLPs组装效率、降低成本、合适表达系统的选择、病毒变异带来的免疫逃避、针对不同的病毒所采取的VLPs免疫策略和免疫途径、VLPs疫苗佐剂是否添加等问题。

六、结语

VLPs具有特殊的结构和形态，具有良好的免疫原性和结构稳定性、独特的承载DNA及其它分子的能力等优势使得VLPs技术在生物医学研究、疫苗开发、药物载体开发和基因治疗中拥有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] Noad R， Roy P. Virus-like particles as immunogens[J]. Trends in Microbiology， 2003， 11（9）： 438-444.

[2] Liu F， Ge S， Li L， et a1. Virus-like particles：potential veterinary vaccine immunogens[J]. Res Vet Sci， 201l， 93（2）： 553-559.

[3] 赵朴， 郑玉姝， 刘兴友. 病毒样颗粒疫苗及载体的研究进展[J]. 中国生物制品学杂志， 2009， 5（22）： 515-517.

[4] 魏婕， 魏玉荣， 易忠. 口蹄疫病毒样颗粒研究进展[J]. 草食家畜， 2015， 173（4）： 6-10.

[5] 曹蕾， 毕胜利. 病毒样颗粒疫苗的研究进展[J]. 病毒学报， 2011， 27（4）： 378-382.

[6] Noad R， Roy P. Virus-like particles as immunogens[J]. Trends Microbiol， 2003， 11： 438-444.

作者简介：王国强（1983-），男，汉族，在读博士，主要从事动物疾病预防及疫苗研究。