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、藥物載體、基因治療和免疫調節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,昆蟲細胞系統是最常用的生產方式,具有較高的生產效率和易于規模化生產的優勢 [7]。此外,植物細胞系統也具有生產綠色、環保、低成本和快速響應流行病的優勢 [8]。
哺乳動物細胞表達系統是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,哺乳動物細胞表達系統更接近人體細胞的生理環境,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細胞是目前工業生產中最常用的哺乳動物細胞表達系統,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,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勢
VLPs在表達重組蛋白方面具有多種優勢,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勢,使其在疫苗研究、藥物輸送和免疫調節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勢
VLPs在表達跨膜蛋白方面具有顯著的優勢,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。與其他表達系統相比,VLPs能夠更好地模擬天然病毒的膜環境,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進行生產,這種系統在蛋白質翻譯、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。這種方法可以提高跨膜蛋白的免疫原性,激發更強烈的免疫應答 [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化。這有助于研究跨膜蛋白的生物學功能和開發相關藥物 [19]
VLPs在表達跨膜蛋白方面的優勢,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.