Viruslignende partikler

Virus-lignende partikler ( VLP , fra Virus-Like Particle) er molekylære komplekser, der ligner vira , men er ikke i stand til infektion , fordi de ikke indeholder det virale genom . VLP'er kan dannes naturligt eller syntetiseres gennem den individuelle ekspression af virale strukturelle proteiner , som under selvsamling danner en viruslignende struktur [1] [2] [3] [4] . Kombinationer af strukturelle capsidproteiner fra forskellige vira kan anvendes til at generere rekombinante VLP'er.

Beskrivelse

VLP'er afledt af hepatitis B-virus ( HBV ) og bestående af det lille overfladeantigen HBsAg blev første gang beskrevet i 1968 fra patientsera [5] . VLP'er er blevet afledt af komponenter fra en lang række virusfamilier, herunder Parvoviridae (f.eks. adeno-associeret virus ), Retroviridae (f.eks. HIV ), Flaviviridae (f.eks. hepatitis C-virus ), Paramyxoviridae (f.eks. henipavira ) og bakteriofager ( f.eks . ) [1] . VLP'er kan genereres i forskellige cellekultursystemer, herunder bakteriekulturer, pattedyrcellelinjer, insektcellelinjer, gær- og planteceller [6] [7] .

VLP'er kan også omfatte strukturer produceret af visse LTR-retrotransposoner (relateret til Ortervirales ) i naturen. Disse er defekte umodne virioner, nogle gange indeholdende genetisk materiale, som generelt er ikke-smitsomme på grund af manglen på en funktionel viral kappe [8] [9] . Derudover producerer hvepse polydnavirusvektorer med patogene gener (men ikke kernevirale gener) eller genetiske VLP'er for at hjælpe med at kontrollere deres vært [10] [11] .

Brug

I bioteknologi er VLP'er en potentiel platform eller leveringssystem for gener eller andre terapeutiske midler [12] . Disse lægemiddelleveringsmidler har vist sig at være effektive mod cancerceller in vitro [13] . Det antages, at VLP'er kan akkumulere i tumorsteder på grund af øget permeabilitet og retentionseffekt, hvilket kan være nyttigt til lægemiddellevering eller tumorbilleddannelse [14] .

I vacciner

Viruslignende partikler kan bruges som vacciner. De indeholder konformationelle virale epitoper, der er i stand til at inducere et stærkt T- og B-celle-immunrespons [15] . Den lille radius af partiklerne, ca. 20-200 nm, sikrer effektiv levering til lymfeknuderne. Da viruslignende partikler ikke kan replikere, er de et sikrere alternativ til svækkede vira. Viruslignende partikler bruges i produktionen af ​​FDA-godkendte og kommercielt tilgængelige hepatitis B- og human papillomavirus-vacciner.

Human papillomavirus-vacciner baseret på viruslignende partikler omfatter GlaxoSmithKlines Cervarix og Merck & Co 's Gardasil og Gardasil-9 . Gardasil består af rekombinante viruslignende partikler samlet fra L1-proteinerne fra human papillomavirus type 6, 11, 16 og 18 udtrykt i gær. Vaccinen indeholder også aluminiumhydroxyphosphatsulfat som adjuvans . Gardasil-9 indeholder udover de anførte L1-epitoper også L1-epitoperne 31, 33, 45, 52 og 58. Cervarix består igen af ​​rekombinante viruslignende partikler samlet fra L1-proteiner af human papillomavirus type 16 og 18 , udtrykt i insektceller og suppleret med 3-O-desacyl-4-monophosphoryllipid (MPL) A og aluminiumhydroxid [16] .

Den første viruslignende partikelbaserede malariavaccine, Mosquirix ( RTS,S ), er blevet godkendt af EU-regulatorer. Partiklerne produceres i gærceller. RTS,S er en del af Plasmodium falciparum circumsporozoite-proteinet koblet til hepatitis B overfladeantigen (RTS), i kombination med hepatitis B overfladeantigen (S) og adjuvans AS01 (sammensat af (MPL)A og saponin).

Produktionen af ​​en sådan vaccine kan begynde umiddelbart efter sekventeringen af ​​virusstammen og kan tage så lidt som 12 uger sammenlignet med 9 måneder for traditionelle vacciner. Influenzavacciner baseret på viruslignende partikler i tidlige kliniske forsøg forventedes at give fuldstændig beskyttelse mod både influenza A-virus subtype H5N1 og influenza, der forårsagede pandemien i 1918 [17] . Novavax og Medicago Inc [18] [19] har testet deres egne influenzavacciner baseret på viruslignende partikler . Novavax tester en viruslignende partikelvaccine mod COVID-19 [20] .

Viruslignende partikler er blevet brugt til at udvikle en chikungunya-virusvaccinekandidat i prækliniske tests [21] .

I biologi

Viruslignende partikler er blevet udviklet som en metode til at studere integrale membranproteiner [22] . VLP'er er stabile, homogene partikler med en høj grad af oprensning. De kan designes til at indeholde høje koncentrationer af et bestemt membranprotein i dets native konformation. Integrale membranproteiner er involveret i en række biologiske funktioner. De er målene for omkring 50 % af eksisterende terapeutiske lægemidler. Men på grund af deres hydrofobe domæner er membranproteiner vanskelige at studere uden for levende celler. VLP'er kan omfatte en lang række af strukturelt intakte membranproteiner, herunder G-proteinkoblede receptorer (GPCR'er), ionkanaler og virale kapper. VLP'er giver en platform for en række anvendelser, herunder antistofscreening, immunogenproduktion og ligandbindingsassays [23] [24] .

Opbygning af en VLP

Forståelsen af ​​VLP-selvsamling var oprindeligt baseret på samlingen af ​​selve vira, hvilket er rationelt, hvis VLP-samlingen foregår inde i værtscellen ( in vivo ), hvis proces blev opdaget in vitro lige fra begyndelsen af ​​undersøgelsen af virussamling [25] . Det er kendt, at VLP-samling in vitro konkurrerer med aggregering [26] , mens der findes visse mekanismer inde i cellen, der forhindrer dannelsen af ​​aggregater under samling [27] .

Noter

  1. ↑ 1 2 Zeltins A (januar 2013). "Konstruktion og karakterisering af viruslignende partikler: en gennemgang" . Molekylær bioteknologi . 53 (1): 92-107. DOI : 10.1007/s12033-012-9598-4 . PMC  7090963 . PMID23001867  . _
  2. ↑ Buonaguro L, Tagliamonte M, Tornesello ML, Buonaguro FM (november 2011). "Udvikling i viruslignende partikelbaserede vacciner til infektionssygdomme og kræft". Ekspertgennemgang af vacciner . 10 (11): 1569-83. DOI : 10.1586/erv.11.135 . PMID  22043956 .
  3. ↑ NCI Dictionary of Cancer  Terms . National Cancer Institute (2. februar 2011). Hentet 19. april 2019. Arkiveret fra originalen 13. august 2020.
  4. ↑ Mohsen MO, Gomes AC, Vogel M, Bachmann MF (juli 2018). "Interaktion mellem virale capsid-afledte viruslignende partikler (VLP'er) med det medfødte immunsystem" . Vacciner . 6 (3):37 . doi : 10.3390/vaccines6030037 . PMC  6161069 . PMID  30004398 .
  5. ↑ Bayer ME, Blumberg BS, Werner B (juni 1968). "Partikler forbundet med australsk antigen i sera fra patienter med leukæmi, Downs syndrom og hepatitis". natur . 218 (5146): 1057-9. Bibcode : 1968Natur.218.1057B . DOI : 10.1038/2181057a0 . PMID  4231935 .
  6. ↑ Santi L, Huang Z, Mason H (september 2006). "Viruslignende partikelproduktion i grønne planter" . Metoder . 40 (1): 66-76. DOI : 10.1016/j.ymeth.2006.05.020 . PMC2677071  . _ PMID  16997715 .
  7. ↑ Huang X, Wang X, Zhang J, Xia N, Zhao Q (2017-02-09). "Escherichia coli-afledte viruslignende partikler i vaccineudvikling" . NPJ-vacciner . 2 (1): 3. doi : 10.1038/ s41541-017-0006-8 . PMC 5627247 . PMID 29263864 .  
  8. ↑ Beliakova-Bethell N, Beckham C, Giddings TH, Winey M, Parker R, Sandmeyer S (januar 2006). "Viruslignende partikler af Ty3 retrotransposon samles i forbindelse med P-legemekomponenter" . RNA . 12 (1): 94-101. DOI : 10.1261/rna.2264806 . PMC  1370889 . PMID  16373495 .
  9. ↑ Purzycka KJ, Legiewicz M, Matsuda E, Eizentstat LD, Lusvarghi S, Saha A, et al. (januar 2013). "Udforsker Ty1 retrotransposon RNA-struktur i viruslignende partikler" . Nukleinsyreforskning . 41 (1): 463-73. doi : 10.1093/nar/ gks983 . PMC 3592414 . PMID 23093595 .  
  10. ↑ Burke, Gaelen R.; Strand, Michael R. (2012-01-31). "Polydnavirus af snyltehvepse: Domesticering af vira til at fungere som genleveringsvektorer" . Insekter [ engelsk ] ]. 3 (1): 91-119. doi : 10.3390/ insekter3010091 . PMC 4553618 . PMID26467950 . _  
  11. ↑ Leobold, Matthieu; Bezier, Annie; Pichon, Apolline; Herniou, Elisabeth A; Volkoff, Anne-Nathalie; Drezen, Jean-Michel; Abergel, Chantal (juli 2018). "Tæmningen af ​​et stort DNA-virus af hvepsen Venturia canescens involverer målrettet genomreduktion gennem pseudogenisering" . Genombiologi og evolution . 10 (7): 1745-1764. DOI : 10.1093/gbe/evy127 . PMC  6054256 . PMID  29931159 .
  12. ↑ Petry H, Goldmann C, Ast O, Luke W (oktober 2003). "Brugen af ​​viruslignende partikler til genoverførsel". Aktuel udtalelse i Molecular Therapeutics . 5 (5): 524-8. PMID  14601522 .
  13. ↑ Galaway, FA & Stockley, PG MS2 viruslignende partikler: En robust, semisyntetisk målrettet lægemiddelleveringsplatform. Mol. Pharm. 10, 59-68 (2013).
  14. ↑ Kovacs, EW et al. Dobbelt-overflade-modificeret bakteriofag MS2 som et ideelt stillads til et viralt capsid-baseret lægemiddelleveringssystem. Biokonjug. Chem. 18, 1140-1147 (2007).
  15. ↑ Wataru Akahata, Zhi-yong Yang, Hanne Andersen, Siyang Sun, Heather A. Holdaway. En VLP-vaccine mod epidemisk Chikungunya-virus beskytter ikke-menneskelige primater mod infektion  // Naturmedicin. – 2010-3. - T. 16 , no. 3 . — S. 334–338 . — ISSN 1078-8956 . - doi : 10.1038/nm.2105 . Arkiveret fra originalen den 25. marts 2022.
  16. ↑ Xiao Zhang, Lu Xin, Shaowei Li, Mujin Fang, Jun Zhang. Erfaringer fra vellykkede humane vacciner: Afgrænsning af nøgleepitoper ved at dissekere capsidproteinerne  // Human Vaccines & Immunotherapeutics. — 09-03-2015. - T. 11 , nej. 5 . - S. 1277-1292 . — ISSN 2164-5515 . - doi : 10.1080/21645515.2015.1016675 . Arkiveret fra originalen den 25. marts 2022.
  17. ↑ Lucy A. Perrone, Attiya Ahmad, Vic Veguilla, Xiuhua Lu, Gale Smith. Intranasal vaccination med 1918 influenzavirus-lignende partikler beskytter mus og ildere mod lethal 1918 og H5N1 Influenza Virus Challenge  // Journal of Virology. - 2009-6. - T. 83 , no. 11 . — S. 5726–5734 . — ISSN 0022-538X . - doi : 10.1128/JVI.00207-09 . Arkiveret fra originalen den 25. marts 2022.
  18. ↑ PRIME® Fortsat medicinsk  uddannelse . primeinc.org . Hentet 18. februar 2022. Arkiveret fra originalen 18. februar 2022.
  19. ↑ Nathalie Landry, Brian J. Ward, Sonia Trepanier, Emanuele Montomoli, Michèle Dargis. Præklinisk og klinisk udvikling af plantefremstillet viruslignende partikelvaccine mod aviær H5N1-influenza  // PLoS ONE. — 2010-12-22. - T. 5 , nej. 12 . — S. e15559 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0015559 . Arkiveret fra originalen den 16. december 2019.
  20. ↑ Leroy Leo. Håber at lancere Covovax i september, siger Serum Institute  CEO . mynte (27. marts 2021). Hentet 18. februar 2022. Arkiveret fra originalen 13. maj 2021.
  21. ↑ Wataru Akahata, Zhi-yong Yang, Hanne Andersen, Siyang Sun, Heather A. Holdaway. En VLP-vaccine mod epidemisk Chikungunya-virus beskytter ikke-menneskelige primater mod infektion  //  Naturmedicin. – 2010-03. — Bd. 16 , udg. 3 . — S. 334 . - doi : 10.1038/nm.2105 . Arkiveret fra originalen den 18. februar 2022.
  22. ↑ Integral Molecular (ikke tilgængeligt link) . Hentet 30. april 2010. Arkiveret fra originalen 31. juli 2009. 
  23. ↑ Willis S, Davidoff C, Schilling J, Wanless A, Doranz BJ, Rucker J (juli 2008). "Viruslignende partikler som kvantitative prober af membranproteininteraktioner" . biokemi . 47 (27): 6988-90. DOI : 10.1021/bi800540b . PMC  2741162 . PMID  18553929 .
  24. ↑ Jones JW, Greene TA, Grygon CA, Doranz BJ, Brown MP (juni 2008). "Cellefri assay af G-protein-koblede receptorer ved hjælp af fluorescenspolarisering". Journal of Biomolecular Screening . 13 (5): 424-9. DOI : 10.1177/1087057108318332 . PMID  18567842 .
  25. ↑ Adolph KW, Butler PJ (november 1976). "Samling af en kugleformet plantevirus". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Serie B, Biologiske Videnskaber . 276 (943): 113-22. Bibcode : 1976RSPTB.276..113A . DOI : 10.1098/rstb.1976.0102 . PMID  13422 .
  26. ↑ Ding Y, Chuan YP, He L, Middelberg AP (oktober 2010). "Modellering af konkurrencen mellem aggregering og selvsamling under viruslignende partikelbehandling". Bioteknologi og bioteknik . 107 (3): 550-60. DOI : 10.1002/bit.22821 . PMID20521301  . _
  27. ↑ Chromy LR, Pipas JM , Garcea RL (september 2003). "Chaperone-medieret in vitro samling af polyomavirus capsider" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 100 (18): 10477-82. Bibcode : 2003PNAS..10010477C . DOI : 10.1073/pnas.1832245100 . PMC  193586 . PMID  12928495 .

Links