VLP表达服务:高效病毒样颗粒制备与工艺开发解决方案

一、 VLP的分类:基于结构与组成

VLP的分类主要依据其结构复杂度和组成成分,这直接决定了其技术难度和适用的表达系统

1. 无包膜VLP
此类VLP仅由一种或多种衣壳蛋白自发组装而成,不含有脂质膜结构,例如人乳头瘤病毒(HPV)和诺如病毒的VLP。其结构相对简单,对称性好,稳定性高,是VLP生产中技术最为成熟的类型。

2. 有包膜VLP
此类VLP在衣壳蛋白组装的核心结构之外,还包裹着一层来源于宿主细胞膜的脂质双分子层。这层包膜上通常嵌有病毒的膜蛋白(如流感病毒的血凝素HA和神经氨酸酶NA)。包膜的存在使得其结构更接近真实病毒,但也大大增加了重组表达和组装的复杂性,通常需要哺乳动物细胞等高级表达系统才能实现。

二、 VLP生产表达系统的技术比较

原核表达系统 :如大肠杆菌,适用于结构简单的无包膜VLP。其优势在于周期短、成本低、易于放大。然而,其无法进行复杂的翻译后修饰,且表达的蛋白易形成包涵体,需要复杂的复性步骤。

真核表达系统

昆虫细胞-杆状病毒系统 :是VLP生产的常用平台,尤其适用于结构复杂或需要多种蛋白共同组装的VLP。它能提供真核细胞的加工能力,表达量高,已成为许多商业化VLP疫苗的首选系统。

哺乳动物细胞系统 :是生产有包膜VLP的唯一选择。通过转染将基因载体导入HEK293或CHO等细胞,其能提供最接近天然病毒的蛋白质折叠和修饰(如精确的糖基化),保证VLP的最高质量和真实性,但成本最高,周期最长。

三、 VLP表达流程的核心环节

一个标准的VLP表达流程可以概括为三个核心阶段,构成了专业VLP表达服务的闭环。

1. 上游构建与转换 :此阶段始于基因序列优化与表达载体构建,并通过转染(对真核细胞)或转化(对原核系统)将载体导入宿主细胞,启动目标蛋白的重组表达。

2. 细胞培养与收获 :根据项目需求进行瞬时表达或构建稳定细胞系进行大规模培养。表达完成后,收获细胞或培养上清。

3. 下游纯化与表征 :利用层析技术(如尺寸排阻、离子交换)从复杂样品中分离纯化组装完整的VLP,并进行严格的质控分析(如电镜、动态光散射、SDS-PAGE等),以确保其粒径、形态和纯度符合标准。

四、 VLP的核心优势

1. 内在安全性 :VLP不含病毒遗传物质,无法复制和致病,在生物安全层面具有先天优势

2. 强大的免疫原性 :其纳米颗粒结构能被免疫系统高效识别,同时通过交叉交联B细胞受体,引发强烈的体液和细胞免疫应答,这是其作为疫苗平台的突出优势。

3. 结构灵活性 :通过基因工程或化学偶联,可将外源抗原表位展示在VLP表面,从而开发针对不同病原体的嵌合VLP,这一优势拓展了其应用范围。

4. 良好的稳定性与递送效率 :作为纳米颗粒,VLP在体内外均表现出良好的物理稳定性,并能高效地被抗原呈递细胞摄取,这一技术优势确保了其作为工具或产品的有效性。

对VLP进行科学的分类,是理解其技术内涵的起点。在此基础上,审慎选择与之匹配的VLP生产表达系统,并遵循严谨的VLP表达流程,是成功制备高品质VLP的关键。最终,其所展现出的强大免疫原性、高安全性和结构可塑性等核心优势,共同奠定了VLP技术在疫苗开发、药物递送及基础研究领域的坚实地位。
参考文献

1.Kushnir, N., Streatfield, S. J. & Yusibov, V. Virus-like particles as a highly efficient vaccine platform: diversity of targets and production systems and advances in clinical development. Vaccine 31 , 58-83 (2012).

2.Zhao, Q., Li, S., Yu, H., Xia, N. & Modis, Y. Virus-like particle-based human vaccines: quality assessment based on structural and functional properties. Trends Biotechnol. 31 , 654-663 (2013).

3.Roldão, A., Mellado, M. C. M., Castilho, L. R., Carrondo, M. J. T. & Alves, P. M. Virus-like particles in vaccine development. Expert Rev. Vaccines 9 , 1149-1176 (2010).

4.Lua, L. H. L., et al. Bioengineering virus-like particles as vaccines. Biotechnol. Bioeng. 111 , 425-440 (2014).

5.Mohsen, M. O., Zha, L., Cabral-Miranda, G. & Bachmann, M. F. Major findings and recent advances in virus-like particle (VLP)-based vaccines. Semin. Immunol. 34 , 123-132 (2017).