Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Вирусоподобные частицы (VLP) - это молекулы, которые очень похожи на вирусы , но не заразны, поскольку не содержат вирусного генетического материала. Они могут возникать в природе или синтезироваться посредством индивидуальной экспрессии вирусных структурных белков, которые затем могут самосборки в вирусоподобную структуру. [1] [2] [3] [4] Комбинации структурных белков капсида из разных вирусов могут быть использованы для создания рекомбинантных VLP. VLP, происходящие от вируса гепатита B (HBV) и состоящие из небольшого поверхностного антигена HBV ( HBsAg ), были описаны в 1968 году из сывороток пациентов. [5]VLP были получены из компонентов самых разных семейств вирусов, включая Parvoviridae (например, аденоассоциированный вирус ), Retroviridae (например, ВИЧ ), Flaviviridae (например, вирус гепатита C ), Paramyxoviridae (например, Nipah ) и бактериофаги (например, Qβ, AP205). . [1] VLP могут быть получены в различных системах культивирования клеток, включая бактерии, клеточные линии млекопитающих, клеточные линии насекомых, дрожжевые и растительные клетки. [6] [7]

VLP могут также относиться к структурам, продуцируемым некоторыми ретротранспозонами LTR ( относящимися к Ortervirales ) в природе. Это дефектные незрелые вирионы , иногда содержащие генетический материал, которые, как правило, неинфекционны из-за отсутствия функциональной вирусной оболочки . [8] [9] Кроме того, осы производят полиднавирусные векторы с патогенными генами (но не коровыми вирусными генами) или безгенные VLP, чтобы помочь контролировать своего хозяина. [10] [11]

Приложения [ править ]

На этой диаграмме показано, как суррогатные вирусы, экспрессирующие спайковый белок SARS-CoV-2, могут быть использованы для измерения активности нейтрализующих антител, которые нацелены на спайковый белок и предотвращают проникновение вируса в клетки-хозяева .

Терапевтические средства и средства визуализации [ править ]

VLP являются системой доставки кандидатов для генов или других терапевтических средств. [12] Было показано, что эти агенты доставки лекарств эффективно воздействуют на раковые клетки in vitro . [13] Предполагается, что VLP могут накапливаться в опухолевых участках из-за повышенной проницаемости и удерживающего эффекта , что может быть полезно для доставки лекарств или визуализации опухоли. [14]

Вакцины [ править ]

VLP полезны в качестве вакцин . VLP содержат повторяющиеся высокоплотные проявления поверхностных белков вируса, которые представляют конформационные вирусные эпитопы, которые могут вызывать сильные Т-клеточные и В-клеточные иммунные ответы . [15] небольшой радиус частиц примерно 20-200 нм позволяет достаточному стеканию в лимфатические узлы. Поскольку VLP не могут реплицироваться, они представляют собой более безопасную альтернативу аттенуированным вирусам. VLP использовались для разработки одобренных FDA вакцин против гепатита B и вируса папилломы человека , которые коммерчески доступны.

Есть в настоящее время выбора вакцины против вируса папилломы человека (HPV) , таких как Церварикс по GlaxoSmithKline вместе с Гардасил и Гардасил-9, производимого Merck & Co . Гардасил состоит из рекомбинантных VLP, собранных из белков L1 HPV типов 6, 11, 16 и 18, экспрессированных в дрожжах, и дополнен адъювантом сульфатом гидроксифосфата алюминия. Гардасил-9 состоит из эпитопов L1 31, 33, 45, 52 и 58 в дополнение к перечисленным эпитопам L1, обнаруженным в Гардасиле. Церварикс состоит из рекомбинантных VLP, собранных из белков L1 ВПЧ типов 16 и 18, экспрессируемых в клетках насекомых, и дополнен 3-O-дезацил-4-монофосфориллипидом (MPL) A и гидроксидом алюминия.[16]

Первая вакцина VLP против малярии, Mosquirix ( RTS, S ), была одобрена регулирующими органами в ЕС. Это было выражено в дрожжах. RTS, S представляет собой часть циркумспорозоитного белка Plasmodium falciparum, слитого с поверхностным антигеном гепатита B (RTS), объединенного с поверхностным антигеном гепатита B (S) и дополненного AS01 (состоящим из (MPL) A и сапонина ).

Исследования показывают, что вакцины VLP против вируса гриппа могут обеспечить более сильную и длительную защиту от вирусов гриппа, чем обычные вакцины. [17] Производство может начаться сразу после секвенирования штамма вируса и может занять всего 12 недель по сравнению с 9 месяцами для традиционных вакцин. В ранних клинических испытаниях VLP-вакцины против гриппа, по-видимому, обеспечивали полную защиту как от вируса гриппа A подтипа H5N1, так и от пандемии гриппа 1918 года . [18] Novavax и Medicago Inc. провели клинические испытания своих вакцин против гриппа VLP. [19] [20]

VLP также использовались для разработки доклинической вакцины-кандидата против вируса чикунгунья . [15]

Технология липочастиц [ править ]

Липочастицы VLP были разработаны для помощи в изучении интегральных мембранных белков . [21] Липочастицы представляют собой стабильные, высокоочищенные, гомогенные VLP, которые сконструированы таким образом, чтобы содержать высокие концентрации интересующего конформационно неповрежденного мембранного белка. Интегральные мембранные белки участвуют в различных биологических функциях, и на них нацелены почти 50% существующих терапевтических препаратов. Однако из-за их гидрофобных доменов мембранные белки трудно манипулировать вне живых клеток. Липочастицы могут включать в себя широкий спектр структурно неповрежденных мембранных белков, включая G-белковые рецепторы (GPCR), ионные каналы.и вирусные конверты. Липочастицы обеспечивают платформу для множества применений, включая скрининг антител, производство иммуногенов и анализы связывания лигандов. [22] [23]

Сборка [ править ]

Понимание самосборки VLP когда-то основывалось на вирусной сборке. Это рационально, пока сборка VLP происходит внутри клетки-хозяина ( in vivo ), хотя событие самосборки было обнаружено in vitro с самого начала исследования сборки вируса. [24] Исследование также показывает, что сборка VLP in vitro конкурирует с агрегацией [25], и внутри клетки существуют определенные механизмы, предотвращающие образование агрегатов во время сборки. [26]

Связывание групп таргетинга с поверхностями VLP [ править ]

Полезно прикрепление белков, нуклеиновых кислот или небольших молекул к поверхности VLP, например, для нацеливания на определенный тип клеток или для повышения иммунного ответа. В некоторых случаях представляющий интерес белок может быть генетически слит с белком вирусной оболочки. [27] Однако этот подход иногда приводит к нарушению сборки VLP и имеет ограниченную применимость, если нацеливающий агент не основан на белке. Альтернатива для сборки VLP , а затем использовать химические сшиватели, [28] реактивный неприродные аминокислоты [29] или SpyTag / SpyCatcher реакция [30] [31]чтобы ковалентно присоединить интересующую молекулу. Этот метод эффективен для направления иммунного ответа против присоединенной молекулы, тем самым вызывая высокие уровни нейтрализующих антител и даже имея возможность нарушить толерантность к собственным белкам, отображаемым на VLP. [31]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Zeltins A (январь 2013 г.). «Конструирование и характеристика вирусоподобных частиц: обзор» . Молекулярная биотехнология . 53 (1): 92–107. DOI : 10.1007 / s12033-012-9598-4 . PMC  7090963 . PMID  23001867 .
  2. ^ Buonaguro L, M Tagliamonte, Tornesello ML, Buonaguro FM (ноябрь 2011). «Разработка вакцин на основе вирусоподобных частиц для инфекционных заболеваний и рака». Экспертный обзор вакцин . 10 (11): 1569–83. DOI : 10,1586 / erv.11.135 . PMID 22043956 . 
  3. ^ "Словарь терминов рака NCI" . Национальный институт рака . 2011-02-02 . Проверено 19 апреля 2019 .
  4. Перейти ↑ Mohsen MO, Gomes AC, Vogel M, Bachmann MF (июль 2018). «Взаимодействие вирусоподобных частиц, полученных из вирусного капсида (VLP), с врожденной иммунной системой» . Вакцины . 6 (3): 37. DOI : 10.3390 / Vacines6030037 . PMC 6161069 . PMID 30004398 .  
  5. Перейти ↑ Bayer ME, Blumberg BS, Werner B (июнь 1968 г.). «Частицы, связанные с австралийским антигеном, в сыворотке крови пациентов с лейкемией, синдромом Дауна и гепатитом». Природа . 218 (5146): 1057–9. Bibcode : 1968Natur.218.1057B . DOI : 10.1038 / 2181057a0 . PMID 4231935 . 
  6. Перейти ↑ Santi L, Huang Z, Mason H (сентябрь 2006 г.). «Производство вирусоподобных частиц в зеленых растениях» . Методы . 40 (1): 66–76. DOI : 10.1016 / j.ymeth.2006.05.020 . PMC 2677071 . PMID 16997715 .  
  7. ^ Хуан X, Ван X, Чжан Дж, Ся Н, Чжао Q (2017-02-09). «Вирусоподобные частицы, полученные из Escherichia coli, при разработке вакцины» . NPJ Vaccines . 2 (1): 3. DOI : 10.1038 / s41541-017-0006-8 . PMC 5627247 . PMID 29263864 .  
  8. ^ Белякова-Бетелл Н, Бекхэм С, Гиддингса ТД, Winey М, Паркер R, S Зандмейера (январь 2006). «Вирусоподобные частицы ретротранспозона Ty3 собираются вместе с компонентами Р-тельца» . РНК . 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. (Январь 2013). «Изучение структуры РНК ретротранспозона Ty1 в вирусоподобных частицах» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (1): 463–73. DOI : 10.1093 / NAR / gks983 . PMC 3592414 . PMID 23093595 .  
  10. ^ Burke, Gaelen R .; Стрэнд, Майкл Р. (31 января 2012 г.). «Полиднавирусы паразитических ос: одомашнивание вирусов для использования в качестве векторов доставки генов» . Насекомые . 3 (1): 91–119. DOI : 10,3390 / insects3010091 . PMC 4553618 . PMID 26467950 .  
  11. ^ Леобольд, Матье; Безье, Энни; Пишон, Аполлина; Эрниу, Элизабет А; Волкова, Энн-Натали; Дрезен, Жан-Мишель; Абергель, Шанталь (июль 2018 г.). «Одомашнивание большого ДНК-вируса осой Venturia canescens предполагает целевое сокращение генома посредством псевдогенизации» . Геномная биология и эволюция . 10 (7): 1745–1764. DOI : 10.1093 / GbE / evy127 . PMC 6054256 . PMID 29931159 .  
  12. ^ Petry H, C Гольдмана, Аст O, Lüke W (октябрь 2003). «Использование вирусоподобных частиц для переноса генов». Текущее мнение в области молекулярной терапии . 5 (5): 524–8. PMID 14601522 . 
  13. ^ Галауэй, Ф.А. и Стокли, П.Г. Вирусоподобные частицы MS2: надежная полусинтетическая платформа для целевой доставки лекарств. Мол. Pharm. 10, 59–68 (2013).
  14. ^ Ковач, EW et al. Бактериофаг MS2 с модифицированной двойной поверхностью в качестве идеального каркаса для системы доставки лекарств на основе вирусного капсида. Биоконъюг. Chem. 18, 1140–1147 (2007).
  15. ^ а б Акахата В., Ян З.Й., Андерсен Х., Сан С., Холдэвей Н.А., Конг В.П. и др. (Март 2010 г.). «Вакцина из вирусоподобных частиц против эпидемического вируса Чикунгунья защищает нечеловеческих приматов от инфекции» . Природная медицина . 16 (3): 334–8. DOI : 10.1038 / nm.2105 . PMC 2834826 . PMID 20111039 .  
  16. Перейти ↑ Zhang X, Xin L, Li S, Fang M, Zhang J, Xia N, Zhao Q (2015). «Уроки, извлеченные из успешных вакцин для человека: определение ключевых эпитопов путем анализа белков капсида» . Человеческие вакцины и иммунотерапевтические препараты . 11 (5): 1277–92. DOI : 10.1080 / 21645515.2015.1016675 . PMC 4514273 . PMID 25751641 .  
  17. ^ «Создание мутантного штамма Streptococcus, свободного от всех интегрированных вирусов» (пресс-релиз). Американское общество микробиологии . 27 мая 2010 . Проверено 8 июня 2010 года .
  18. ^ Перроне Л.А., Ахмад А, Veguilla В, Л Х, Смит О, Кац Ю.М. и др. (Июнь 2009 г.). «Интраназальная вакцинация вирусоподобными частицами 1918 г. защищает мышей и хорьков от смертельного заражения вирусом гриппа 1918 г. и H5N1» . Журнал вирусологии . 83 (11): 5726–34. DOI : 10,1128 / JVI.00207-09 . PMC 2681940 . PMID 19321609 .  
  19. ^ Джон Gever (12 сентября 2010). «ICAAC: высокие титры антител при использовании новой вакцины против гриппа» .
  20. ^ Ландри N, Уорд BJ, Trépanier S, Montomoli E, Dargis M, Lapini G, Везина LP (декабрь 2010). Фушье Р.А. (ред.). «Доклиническая и клиническая разработка вакцины на основе вирусоподобных частиц растительного происхождения против птичьего гриппа H5N1» . PLOS One . 5 (12): e15559. Bibcode : 2010PLoSO ... 515559L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0015559 . PMC 3008737 . PMID 21203523 .  
  21. ^ "Интегральная молекулярная" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 31 июля 2009 года . Проверено 30 апреля 2010 .
  22. ^ Уиллис S, Дэвидофф С, Шиллинг Дж, Wanless А, Doranz BJ, Рукер J (июль 2008 г.). «Вирусоподобные частицы как количественные датчики взаимодействия мембранных белков» . Биохимия . 47 (27): 6988–90. DOI : 10.1021 / bi800540b . PMC 2741162 . PMID 18553929 .  
  23. ^ Джонс JW, Greene Т.А., Grygon CA, Doranz BJ, Brown MP (июнь 2008). «Бесклеточный анализ рецепторов, связанных с G-белком, с использованием поляризации флуоресценции» . Журнал биомолекулярного скрининга . 13 (5): 424–9. DOI : 10.1177 / 1087057108318332 . PMID 18567842 . 
  24. ^ Адольф KW, Butler PJ (ноябрь 1976). «Сборка шаровидного вируса растений» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 276 (943): 113–22. Bibcode : 1976RSPTB.276..113A . DOI : 10,1098 / rstb.1976.0102 . PMID 13422 . 
  25. Перейти ↑ Ding Y, Chuan YP, He L, Middelberg AP (октябрь 2010 г.). «Моделирование конкуренции между агрегацией и самосборкой во время обработки вирусоподобных частиц». Биотехнология и биоинженерия . 107 (3): 550–60. DOI : 10.1002 / bit.22821 . PMID 20521301 . 
  26. ^ Chromy LR, Pipas JM , Garcea RL (сентябрь 2003). «Шаперон-опосредованная сборка капсидов полиомавируса in vitro» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (18): 10477–82. Bibcode : 2003PNAS..10010477C . DOI : 10.1073 / pnas.1832245100 . PMC 193586 . PMID 12928495 .  
  27. ^ Ветцель Д., Рольф Т., Суккоу М., Кранц А., Барбиан А., Чан Дж. А. и др. (Февраль 2018). «Создание дрожжевой платформы VLP для презентации антигена» . Фабрики микробных клеток . 17 (1): 17. DOI : 10,1186 / s12934-018-0868-0 . PMC 5798182 . PMID 29402276 .  
  28. ^ Jegerlehner A, Tissot A, Lechner F, Sebbel P, Erdmann I, Kündig T и др. (Август 2002 г.). «Система сборки молекул, которая делает выбранные антигены очень повторяющимися для индукции защитных В-клеточных ответов». Вакцина . 20 (25–26): 3104–12. DOI : 10.1016 / S0264-410X (02) 00266-9 . PMID 12163261 . 
  29. Перейти ↑ Patel KG, Swartz JR (март 2011 г.). «Функционализация поверхности вирусоподобных частиц путем прямого конъюгации с использованием химии щелчка азида-алкина» . Биоконъюгатная химия . 22 (3): 376–87. DOI : 10.1021 / bc100367u . PMC 5437849 . PMID 21355575 .  
  30. ^ Брун К.Д., Ленеган Д.Б., Брайан И.Дж., Ишизука А.С., Бахманн М.Ф., Дрейпер С.Дж. и др. (Январь 2016 г.). «Plug-and-Display: украшение вирусоподобных частиц с помощью изопептидных связей для модульной иммунизации» . Научные отчеты . 6 : 19234. Bibcode : 2016NatSR ... 619234B . DOI : 10.1038 / srep19234 . PMC 4725971 . PMID 26781591 .  
  31. ^ a b Thrane S, Janitzek CM, Matondo S, Resende M, Gustavsson T, de Jongh WA и др. (Апрель 2016 г.). «Бактериальный суперклей позволяет легко разрабатывать эффективные вакцины на основе вирусоподобных частиц» . Журнал нанобиотехнологий . 14 (1): 30. DOI : 10,1186 / s12951-016-0181-1 . PMC 4847360 . PMID 27117585 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • «Частицы, подобные вирусу Эбола, предотвращают смертельную инфекцию, вызванную вирусом Эбола» (PDF) . Медицинский научно-исследовательский институт инфекционных болезней армии США . 2003-12-09. Архивировано из оригинального (PDF) 30 декабря 2006 года . Проверено 23 февраля 2007 .