Virusliknande partiklar

Virusliknande partiklar ( VLP , från Virus-Like Particle) är molekylära komplex som liknar virus , men som inte kan infektion eftersom de inte innehåller det virala genomet . VLP kan bildas naturligt eller syntetiseras genom individuellt uttryck av virala strukturella proteiner , som under självmontering bildar en virusliknande struktur [1] [2] [3] [4] . Kombinationer av strukturella kapsidproteiner från olika virus kan användas för att generera rekombinanta VLP.

Beskrivning

VLPs härrörande från hepatit B-virus ( HBV ) och bestående av det lilla ytantigenet HBsAg beskrevs första gången 1968 från patientsera [5] . VLPs har härletts från komponenter av en mängd olika virusfamiljer, inklusive Parvoviridae (t.ex. adenoassocierat virus ), Retroviridae (t.ex. HIV ), Flaviviridae (t.ex. hepatit C-virus ), Paramyxoviridae ( t.ex. henipavirus ) och bakteriofager ( t.ex. ) [1] . VLP kan genereras i olika cellodlingssystem, inklusive bakteriekulturer, däggdjurscellinjer, insektscellinjer, jäst- och växtceller [6] [7] .

VLP kan också inkludera strukturer producerade av vissa LTR-retrotransposoner (relaterade till Ortervirales ) i naturen. Dessa är defekta omogna virioner, ibland innehållande genetiskt material, som i allmänhet är icke-smittsamma på grund av bristen på ett funktionellt viralt hölje [8] [9] . Dessutom producerar getingar polydnavirusvektorer med patogena gener (men inte kärnvirusgener) eller generiska VLP:er för att hjälpa till att kontrollera sin värd [10] [11] .

Användning

Inom bioteknik är VLP en potentiell plattform eller leveranssystem för gener eller andra terapeutiska medel [12] . Dessa läkemedelstillförselmedel har visat sig vara effektiva mot cancerceller in vitro [13] . Det antas att VLP kan ackumuleras på tumörställen på grund av ökad permeabilitet och retentionseffekt, vilket kan vara användbart för läkemedelsleverans eller tumöravbildning [14] .

I vacciner

Virusliknande partiklar kan användas som vaccin. De innehåller konformationella virala epitoper som kan inducera ett starkt T- och B-cellsimmunsvar [15] . Partiklarnas lilla radie, cirka 20-200 nm, säkerställer effektiv leverans till lymfkörtlarna. Eftersom virusliknande partiklar inte kan replikera är de ett säkrare alternativ till försvagade virus. Virusliknande partiklar används i produktionen av FDA-godkända och kommersiellt tillgängliga vacciner mot hepatit B och humant papillomvirus.

Humant papillomvirusvaccin baserade på virusliknande partiklar inkluderar GlaxoSmithKlines Cervarix och Merck & Co :s Gardasil och Gardasil-9 . Gardasil består av rekombinanta virusliknande partiklar sammansatta av L1-proteinerna från humant papillomvirus typ 6, 11, 16 och 18 uttryckt i jäst. Vaccinet innehåller även aluminiumhydroxifosfatsulfat som adjuvans . Gardasil-9 innehåller, förutom de listade L1-epitoperna, även L1-epitoperna 31, 33, 45, 52 och 58. Cervarix består i sin tur av rekombinanta virusliknande partiklar sammansatta av L1-proteiner av humant papillomvirus typ 16 och 18 , uttryckt i insektsceller, och kompletterat med 3-O-desacyl-4-monofosforyllipid (MPL) A och aluminiumhydroxid [16] .

Det första virusliknande partikelbaserade malariavaccinet, Mosquirix ( RTS,S ), har godkänts av EU:s tillsynsmyndigheter. Partiklarna produceras i jästceller. RTS,S är en del av Plasmodium falciparum circumsporozoite-proteinet kopplat till hepatit B-ytantigen (RTS), i kombination med hepatit B -ytantigen (S) och adjuvans AS01 (sammansatt av (MPL)A och saponin).

Produktionen av ett sådant vaccin kan påbörjas omedelbart efter sekvenseringen av virusstammen och kan ta så lite som 12 veckor jämfört med 9 månader för traditionella vacciner. Influensavaccin baserade på virusliknande partiklar i tidiga kliniska prövningar förväntades ge fullständigt skydd mot både influensa A-virus subtyp H5N1 och influensa som orsakade pandemin 1918 [17] . Novavax och Medicago Inc [18] [19] har testat sina egna influensavacciner baserade på virusliknande partiklar . Novavax testar ett virusliknande partikelvaccin mot COVID-19 [20] .

Virusliknande partiklar har använts för att utveckla en chikungunya-virusvaccinkandidat i prekliniska tester [21] .

I biologi

Virusliknande partiklar har utvecklats som en metod för att studera integrala membranproteiner [22] . VLP är stabila, homogena partiklar med hög reningsgrad. De kan utformas för att innehålla höga koncentrationer av ett speciellt membranprotein i dess naturliga konformation. Integrala membranproteiner är involverade i en mängd olika biologiska funktioner. De är måltavlor för cirka 50 % av befintliga terapeutiska läkemedel. Men på grund av deras hydrofoba domäner är membranproteiner svåra att studera utanför levande celler. VLP kan inkludera en mängd olika strukturellt intakta membranproteiner, inklusive G-proteinkopplade receptorer (GPCR), jonkanaler och virala höljen. VLP tillhandahåller en plattform för en mängd olika tillämpningar, inklusive antikroppsscreening, immunogenproduktion och ligandbindningsanalyser [23] [24] .

Bygga en VLP

Förståelsen av VLP-självmontering baserades från början på sammansättningen av själva virusen, vilket är rationellt om VLP-sammansättningen sker inuti värdcellen ( in vivo ), vars process upptäcktes in vitro från början av studien av virussamling [25] . Det är känt att VLP-montering in vitro konkurrerar med aggregering [26] , medan vissa mekanismer finns inuti cellen som förhindrar bildandet av aggregat under montering [27] .

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Zeltins A (januari 2013). "Konstruktion och karakterisering av virusliknande partiklar: en recension" . Molekylär bioteknik . 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). "Utveckling av virusliknande partikelbaserade vacciner för infektionssjukdomar och cancer". Expertgranskning av vacciner . 10 (11): 1569-83. DOI : 10.1586/erv.11.135 . PMID  22043956 .
  3. ↑ NCI Dictionary of Cancer  Termer . National Cancer Institute (2 februari 2011). Hämtad 19 april 2019. Arkiverad från originalet 13 augusti 2020.
  4. ↑ Mohsen MO, Gomes AC, Vogel M, Bachmann MF (juli 2018). "Interaktion mellan virusliknande partiklar härrörande från viruskapsid (VLP) med det medfödda immunsystemet" . Vacciner . 6 (3):37 . doi : 10.3390/vaccines6030037 . PMC  6161069 . PMID  30004398 .
  5. ↑ Bayer ME, Blumberg BS, Werner B (juni 1968). "Partiklar associerade med Australiens antigen i sera från patienter med leukemi, Downs syndrom och hepatit". naturen . 218 (5146): 1057-9. Bibcode : 1968Natur.218.1057B . DOI : 10.1038/2181057a0 . PMID  4231935 .
  6. ↑ Santi L, Huang Z, Mason H (september 2006). "Virusliknande partikelproduktion i gröna växter" . 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-härledda virusliknande partiklar i vaccinutveckling" . 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 (januari 2006). "Virusliknande partiklar av Ty3 retrotransposon samlas i samband med P-kroppskomponenter" . 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. (Januari 2013). "Utforska Ty1 retrotransposon RNA-struktur i virusliknande partiklar" . Nukleinsyraforskning . 41 (1): 463-73. doi : 10.1093/nar/ gks983 . PMC 3592414 . PMID 23093595 .  
  10. ↑ Burke, Gaelen R.; Strand, Michael R. (2012-01-31). "Polydnavirus av parasitgetingar: Domesticering av virus för att fungera som genleveransvektorer" . Insekter [ engelska ] ]. 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). "Tomesticeringen av ett stort DNA-virus av Wasp Venturia canescens involverar riktad genomreduktion genom pseudogenisering" . Genombiologi och 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). "Användningen av virusliknande partiklar för genöverföring". Aktuell åsikt i Molecular Therapeutics . 5 (5): 524-8. PMID  14601522 .
  13. ↑ Galaway, FA & Stockley, PG MS2 virusliknande partiklar: En robust, semisyntetisk riktad läkemedelsleveransplattform. Mol. Pharm. 10, 59-68 (2013).
  14. ↑ Kovacs, EW et al. Dubbelytmodifierad bakteriofag MS2 som en idealisk ställning för ett viralt kapsidbaserat läkemedelstillförselsystem. Biokonjug. Chem. 18, 1140-1147 (2007).
  15. ↑ Wataru Akahata, Zhi-yong Yang, Hanne Andersen, Siyang Sun, Heather A. Holdaway. Ett VLP-vaccin mot epidemiskt Chikungunya-virus skyddar icke-mänskliga primater mot infektion  // Naturmedicin. — 2010-3. - T. 16 , nej. 3 . — S. 334–338 . — ISSN 1078-8956 . - doi : 10.1038/nm.2105 . Arkiverad från originalet den 25 mars 2022.
  16. ↑ Xiao Zhang, Lu Xin, Shaowei Li, Mujin Fang, Jun Zhang. Lärdomar från framgångsrika humana vacciner: Avgränsa nyckelepitoper genom att dissekera kapsidproteinerna  // Human Vaccines & Immunotherapeutics. — 2015-03-09. - T. 11 , nej. 5 . - S. 1277-1292 . — ISSN 2164-5515 . - doi : 10.1080/21645515.2015.1016675 . Arkiverad från originalet den 25 mars 2022.
  17. ↑ Lucy A. Perrone, Attiya Ahmad, Vic Veguilla, Xiuhua Lu, Gale Smith. Intranasal vaccination med 1918 influensavirusliknande partiklar skyddar möss och illrar från Lethal 1918 och H5N1 Influenza Virus Challenge  // Journal of Virology. — 2009-6. - T. 83 , nej. 11 . — S. 5726–5734 . — ISSN 0022-538X . - doi : 10.1128/JVI.00207-09 . Arkiverad från originalet den 25 mars 2022.
  18. ↑ PRIME® fortgående medicinsk  utbildning . primeinc.org . Hämtad 18 februari 2022. Arkiverad från originalet 18 februari 2022.
  19. ↑ Nathalie Landry, Brian J. Ward, Sonia Trepanier, Emanuele Montomoli, Michèle Dargis. Preklinisk och klinisk utveckling av växttillverkat virusliknande partikelvaccin mot aviär H5N1-influensa  // PLoS ONE. — 2010-12-22. - T. 5 , nej. 12 . — S. e15559 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0015559 . Arkiverad från originalet den 16 december 2019.
  20. ↑ Leroy Leo. Hoppas kunna lansera Covovax i september, säger Serum Institutes  VD . mint (27 mars 2021). Hämtad 18 februari 2022. Arkiverad från originalet 13 maj 2021.
  21. ↑ Wataru Akahata, Zhi-yong Yang, Hanne Andersen, Siyang Sun, Heather A. Holdaway. Ett VLP-vaccin mot epidemiskt Chikungunya-virus skyddar icke-mänskliga primater mot infektion  //  Naturmedicin. — 2010-03. — Vol. 16 , iss. 3 . — S. 334 . - doi : 10.1038/nm.2105 . Arkiverad från originalet den 18 februari 2022.
  22. ↑ Integral Molecular (inte tillgänglig länk) . Hämtad 30 april 2010. Arkiverad från originalet 31 juli 2009. 
  23. ↑ Willis S, Davidoff C, Schilling J, Wanless A, Doranz BJ, Rucker J (juli 2008). "Virusliknande partiklar som kvantitativa prober för 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). "Cellfri analys av G-proteinkopplade receptorer med fluorescenspolarisering". Journal of Biomolecular Screening . 13 (5): 424-9. DOI : 10.1177/1087057108318332 . PMID  18567842 .
  25. ↑ Adolph KW, Butler PJ (november 1976). "Sammansättning av ett sfäriskt växtvirus". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Serie B, Biologiska vetenskaper . 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). "Modellera konkurrensen mellan aggregering och självmontering under virusliknande partikelbearbetning". Bioteknik och bioteknik . 107 (3): 550-60. DOI : 10.1002/bit.22821 . PMID20521301  . _
  27. ↑ Chromy LR, Pipas JM , Garcea RL (september 2003). "Chaperone-medierad in vitro montering av polyomaviruskapsider" . 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 .

Länkar