Viruksen kaltaisia ​​hiukkasia

Viruksen kaltaiset hiukkaset ( VLP , Virus-Like Particle) ovat molekyylikomplekseja, jotka ovat samankaltaisia ​​kuin virukset , mutta eivät kykene tarttumaan , koska ne eivät sisällä viruksen genomia . VLP:t voivat muodostua luonnollisesti tai syntetisoitua viruksen rakenneproteiinien yksilöllisen ilmentymisen kautta , jotka muodostavat itsekokoonpanon aikana viruksen kaltaisen rakenteen [1] [2] [3] [4] . Eri viruksista peräisin olevien rakenteellisten kapsidiproteiinien yhdistelmiä voidaan käyttää rekombinanttien VLP:iden muodostamiseen.

Kuvaus

Hepatiitti B -viruksesta ( HBV ) peräisin olevat VLP:t, jotka koostuvat pienestä pinta-antigeenistä HBsAg , kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 1968 potilaan seerumeista [5] . VLP:t on johdettu useiden virusperheiden komponenteista, mukaan lukien Parvoviridae (esim. adeno-assosioitunut virus ), Retroviridae (esim. HIV ), Flaviviridae (esim. C-hepatiittivirus ), Paramyxoviridae (esim. henipavirukset ) ja bakteriofagit ( esim . AP2β5 ) [1] . VLP:itä voidaan tuottaa erilaisissa soluviljelyjärjestelmissä, mukaan lukien bakteeriviljelmät, nisäkässolulinjat, hyönteissolulinjat, hiiva- ja kasvisolut [6] [7] .

VLP:t voivat sisältää myös tiettyjen LTR-retrotransposonien (sukulaisia ​​Orterviralesiin ) luonnossa tuottamia rakenteita. Nämä ovat viallisia epäkypsiä virioneja, jotka joskus sisältävät geneettistä materiaalia, jotka eivät yleensä ole tarttuvia, koska niissä ei ole toimivaa virusvaippaa [8] [9] . Lisäksi ampiaiset tuottavat polydnavirusvektoreita, joissa on patogeenisiä geenejä (mutta eivät ydinvirusgeenejä) tai geenisiä VLP:itä, jotka auttavat hallitsemaan isäntiään [10] [11] .

Käyttö

Bioteknologiassa VLP:t ovat mahdollinen alusta tai jakelujärjestelmä geeneille tai muille terapeuttisille aineille [12] . Näiden lääkkeitä kuljettavien aineiden on osoitettu olevan tehokkaita syöpäsoluja vastaan ​​in vitro [13] . Oletuksena on, että VLP:t voivat kerääntyä kasvainkohtiin lisääntyneen läpäisevyyden ja retentiovaikutuksen vuoksi, mikä voi olla hyödyllistä lääkkeen antamisessa tai kasvaimen kuvantamisessa [14] .

Rokotteissa

Viruksen kaltaisia ​​hiukkasia voidaan käyttää rokotteina. Ne sisältävät konformationaalisia virusepitooppeja, jotka kykenevät indusoimaan vahvan T- ja B-soluimmuunivasteen [15] . Hiukkasten pieni säde, noin 20-200 nm, varmistaa tehokkaan kuljetuksen imusolmukkeisiin. Koska viruksen kaltaiset hiukkaset eivät voi replikoitua, ne ovat turvallisempi vaihtoehto heikennetyille viruksille. Viruksen kaltaisia ​​partikkeleita käytetään FDA:n hyväksymien ja kaupallisesti saatavien hepatiitti B- ja ihmisen papilloomavirusrokotteiden valmistuksessa.

Ihmisen papilloomavirusrokotteita, jotka perustuvat viruksen kaltaisiin partikkeleihin, ovat GlaxoSmithKlinen Cervarix ja Merck & Co :n Gardasil ja Gardasil-9 . Gardasil koostuu rekombinanteista viruksen kaltaisista partikkeleista, jotka on koottu ihmisen papilloomavirustyyppien 6, 11, 16 ja 18 L1-proteiineista, jotka ilmentyvät hiivassa. Rokote sisältää myös alumiinihydroksifosfaattisulfaattia adjuvanttina . Gardasil-9 sisältää lueteltujen L1-epitooppien lisäksi myös L1-epitoopit 31, 33, 45, 52 ja 58. Cervarix puolestaan ​​koostuu rekombinanttiviruksen kaltaisista partikkeleista, jotka on koottu ihmisen papilloomavirustyyppien 16 ja 18 L1-proteiineista , ilmennetty hyönteissoluissa ja täydennetty 3-O-desasyyli-4-monofosforyylilipidi (MPL) A:lla ja alumiinihydroksidilla [16] .

EU:n sääntelyviranomaiset ovat hyväksyneet ensimmäisen viruksen kaltaisen hiukkaspohjaisen malariarokotteen, Mosquirixin ( RTS,S ). Hiukkaset tuotetaan hiivasoluissa. RTS,S on osa Plasmodium falciparum circumsporozoite -proteiinia, joka on kytketty hepatiitti B -pinta-antigeeniin (RTS) yhdessä hepatiitti B -pinta-antigeenin (S) ja adjuvantin AS01 kanssa (koostuu (MPL)A:sta ja saponiinista).

Tällaisen rokotteen valmistus voidaan aloittaa välittömästi viruskannan sekvensoinnin jälkeen ja kestää vain 12 viikkoa verrattuna perinteisten rokotteiden 9 kuukauteen. Varhaisissa kliinisissä kokeissa viruksen kaltaisiin partikkeleihin perustuvien influenssarokotteiden odotettiin antavan täydellisen suojan sekä influenssa A -viruksen alatyyppiä H5N1 että influenssaa vastaan, joka aiheutti vuoden 1918 pandemian [17] . Novavax ja Medicago Inc [18] [19] ovat testanneet omia influenssarokotteitaan, jotka perustuvat viruksen kaltaisiin partikkeleihin . Novavax testaa viruksen kaltaista hiukkasrokotetta COVID-19:ää vastaan ​​[20] .

Viruksen kaltaisia ​​hiukkasia on käytetty chikungunya-virusrokoteehdokkaan kehittämiseen prekliinisissä testeissä [21] .

Biologiassa

Viruksen kaltaisia ​​partikkeleita on kehitetty menetelmäksi integraalisten kalvoproteiinien tutkimiseen [22] . VLP:t ovat stabiileja, homogeenisia hiukkasia, joiden puhdistusaste on korkea. Ne voidaan suunnitella sisältämään korkeita pitoisuuksia tiettyä kalvoproteiinia sen natiivissa konformaatiossa. Integraaliset kalvoproteiinit osallistuvat moniin biologisiin toimintoihin. Ne ovat kohteena noin 50 %:lle olemassa olevista terapeuttisista lääkkeistä. Hydrofobisten domeeniensa vuoksi kalvoproteiineja on kuitenkin vaikea tutkia elävien solujen ulkopuolella. VLP:t voivat sisältää laajan valikoiman rakenteellisesti ehjiä kalvoproteiineja, mukaan lukien G-proteiiniin kytketyt reseptorit (GPCR:t), ionikanavat ja virusvaipat. VLP:t tarjoavat alustan erilaisille sovelluksille, mukaan lukien vasta-aineseulonnat, immunogeenien tuotanto ja ligandin sitoutumismääritykset [23] [24] .

VLP:n rakentaminen

VLP:n itsekokoamisen ymmärtäminen perustui alun perin virusten itsensä kokoonpanoon, mikä on järkevää, jos VLP:n kokoaminen tapahtuu isäntäsolun sisällä ( in vivo ), jonka prosessi havaittiin in vitro heti tutkimuksen alusta lähtien. viruskokoonpanosta [25] . Tiedetään, että VLP:n kokoaminen in vitro kilpailee aggregaation kanssa [26] , kun taas solun sisällä on tiettyjä mekanismeja, jotka estävät aggregaattien muodostumisen kokoamisen aikana [27] .

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Zeltins A (tammikuu 2013). "Viruksen kaltaisten hiukkasten rakentaminen ja karakterisointi: katsaus" . Molekyylibioteknologia . 53 (1): 92-107. DOI : 10.1007/s12033-012-9598-4 . PMC  7090963 . PMID23001867  _ _
  2. ↑ Buonaguro L, Tagliamonte M, Tornesello ML, Buonaguro FM (marraskuu 2011). "Virusmaisten hiukkaspohjaisten rokotteiden kehitys tartuntatauteja ja syöpää varten". Rokotteiden asiantuntijakatsaus . 10 (11): 1569-83. DOI : 10.1586/erv.11.135 . PMID  22043956 .
  3. ↑ NCI Dictionary of Cancer  Terms . National Cancer Institute (2. helmikuuta 2011). Haettu 19. huhtikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 13. elokuuta 2020.
  4. ↑ Mohsen MO, Gomes AC, Vogel M, Bachmann MF (heinäkuu 2018). "Viruskapsidista peräisin olevien viruksen kaltaisten hiukkasten (VLP) vuorovaikutus synnynnäisen immuunijärjestelmän kanssa" . Rokotteet . 6 (3): 37. doi : 10.3390/rokotteet6030037 . PMC  6161069 . PMID  30004398 .
  5. ↑ Bayer ME, Blumberg BS, Werner B (kesäkuu 1968). "Australian antigeeniin liittyvät hiukkaset leukemiaa, Downin oireyhtymää ja hepatiittia sairastavien potilaiden seerumeissa". luonto . 218 (5146): 1057-9. Bibcode : 1968Natur.218.1057B . DOI : 10.1038/2181057a0 . PMID  4231935 .
  6. ↑ Santi L, Huang Z, Mason H (syyskuu 2006). "Virusmaisten hiukkasten tuotanto viherkasveissa" . Menetelmät . 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 colista peräisin olevat viruksen kaltaiset partikkelit rokotteen kehittämisessä" . NPJ-rokotteet . 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 (tammikuu 2006). "Ty3-retrotransposonin viruksen kaltaiset hiukkaset kokoontuvat yhdessä P-rungon komponenttien kanssa" . 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 ai. (tammikuu 2013). "Ty1-retrotransposonin RNA-rakenteen tutkiminen viruksen kaltaisissa partikkeleissa" . Nukleiinihappotutkimus . 41 (1): 463-73. doi : 10.1093/nar/ gks983 . PMC 3592414 . PMID 23093595 .  
  10. ↑ Burke, Gaelen R.; Strand, Michael R. (31.1.2012). "Loisaimpiaisten polydnavirukset: Virusten kesyttäminen toimimaan geeninsiirtovektoreina" . Hyönteiset [ englanti ] ]. 3 (1): 91-119. doi : 10.3390 / hyönteiset3010091 . PMC  4553618 . PMID26467950  _ _
  11. ↑ Leobold, Matthieu; Bezier, Annie; Pichon, Apolline; Herniou, Elisabeth A; Volkoff, Anne-Nathalie; Drezen, Jean-Michel; Abergel, Chantal (heinäkuu 2018). "Suuren DNA-viruksen kesyttäminen Wasp Venturia canescensin toimesta sisältää kohdistetun genomin vähentämisen pseudogenisaation avulla" . Genomibiologia ja evoluutio . 10 (7): 1745-1764. DOI : 10.1093/gbe/evy127 . PMC  6054256 . PMID  29931159 .
  12. ↑ Petry H, Goldmann C, Ast O, Luke W (lokakuu 2003). "Viruksen kaltaisten hiukkasten käyttö geeninsiirtoon". Nykyinen mielipide molekyyliterapiassa . 5 (5): 524-8. PMID  14601522 .
  13. ↑ Galaway, FA & Stockley, PG MS2 viruksen kaltaiset hiukkaset: Vankka, puolisynteettinen kohdistettu lääkkeiden jakelualusta. Mol. Pharm. 10, 59-68 (2013).
  14. ↑ Kovacs, EW et ai. Kaksipinta-modifioitu bakteriofagi MS2 on ihanteellinen tukirakenne viruskapsidipohjaiselle lääkkeenantojärjestelmälle. Bioconjug. Chem. 18, 1140-1147 (2007).
  15. ↑ Wataru Akahata, Zhi-yong Yang, Hanne Andersen, Siyang Sun, Heather A. Holdaway. VLP-rokote epidemiaa Chikungunya-virusta vastaan ​​suojaa kädellisiä infektioilta  // Luontolääketiede. – 2010-3. - T. 16 , no. 3 . — S. 334–338 . — ISSN 1078-8956 . - doi : 10.1038/nm.2105 . Arkistoitu alkuperäisestä 25. maaliskuuta 2022.
  16. ↑ Xiao Zhang, Lu Xin, Shaowei Li, Mujin Fang, Jun Zhang. Menestyneistä ihmisrokotteista saadut opetukset: Pääepitooppien rajaaminen leikkaamalla kapsidiproteiineja  // Human Vaccines & Immunotherapeutics. – 9.3.2015. - T. 11 , no. 5 . - S. 1277-1292 . — ISSN 2164-5515 . - doi : 10.1080/21645515.2015.1016675 . Arkistoitu alkuperäisestä 25. maaliskuuta 2022.
  17. ↑ Lucy A. Perrone, Attiya Ahmad, Vic Veguilla, Xiuhua Lu, Gale Smith. Intranasaalinen rokotus vuoden 1918 influenssaviruksen kaltaisilla hiukkasilla suojaa hiiriä ja frettejä tappavalta 1918- ja H5N1-influenssavirushaasteelta  // Journal of Virology. – 2009-6. - T. 83 , no. 11 . — S. 5726–5734 . — ISSN 0022-538X . - doi : 10.1128/JVI.00207-09 . Arkistoitu alkuperäisestä 25. maaliskuuta 2022.
  18. ↑ PRIME® jatkuva lääketieteellinen  koulutus . Primeinc.org . Haettu 18. helmikuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 18. helmikuuta 2022.
  19. ↑ Nathalie Landry, Brian J. Ward, Sonia Trepanier, Emanuele Montomoli, Michèle Dargis. Kasviperäisen viruksen kaltaisen hiukkasrokotteen prekliininen ja kliininen kehittäminen lintu-H5N1-influenssaa vastaan  ​​// PLoS ONE. – 22.12.2010. - T. 5 , no. 12 . — S. e15559 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0015559 . Arkistoitu alkuperäisestä 16. joulukuuta 2019.
  20. ↑ Leroy Leo. Toivottavasti Covovax julkaistaan ​​syyskuuhun mennessä, sanoo Serum Instituten  toimitusjohtaja . minttu (27. maaliskuuta 2021). Haettu 18. helmikuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 13. toukokuuta 2021.
  21. ↑ Wataru Akahata, Zhi-yong Yang, Hanne Andersen, Siyang Sun, Heather A. Holdaway. VLP-rokote epidemiaa Chikungunya-virusta vastaan ​​suojaa kädellisiä infektioilta  //  Luontolääketiede. - 2010-03. — Voi. 16 , iss. 3 . - s. 334 . - doi : 10.1038/nm.2105 . Arkistoitu alkuperäisestä 18. helmikuuta 2022.
  22. ↑ Integral Molecular (linkki ei saatavilla) . Haettu 30. huhtikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 31. heinäkuuta 2009. 
  23. ↑ Willis S, Davidoff C, Schilling J, Wanless A, Doranz BJ, Rucker J (heinäkuu 2008). "Viruksen kaltaiset partikkelit kalvoproteiinien vuorovaikutusten kvantitatiivisina koettimina" . biokemia . 47 (27): 6988-90. DOI : 10.1021/bi800540b . PMC  2741162 . PMID  18553929 .
  24. ↑ Jones JW, Greene TA, Grygon CA, Doranz BJ, Brown kansanedustaja (kesäkuu 2008). "G-proteiiniin kytkettyjen reseptoreiden soluton määritys fluoresenssipolarisaatiolla". Journal of Biomolecular Screening . 13 (5): 424-9. DOI : 10.1177/1087057108318332 . PMID  18567842 .
  25. ↑ Adolph KW, Butler PJ (marraskuu 1976). "Pyörämäisen kasviviruksen kokoonpano". Lontoon kuninkaallisen seuran filosofiset tapahtumat. Sarja B, Biologiset tieteet . 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 (lokakuu 2010). "Aggregaation ja itsekokoamisen välisen kilpailun mallintaminen viruksen kaltaisten hiukkasten käsittelyn aikana". Biotekniikka ja biotekniikka . 107 (3): 550-60. DOI : 10.1002/bit.22821 . PMID20521301  _ _
  27. ↑ Chromy LR, Pipas JM , Garcea RL (syyskuu 2003). "Chaperone-välitteinen polyomaviruksen kapsidien kokoonpano in vitro" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America . 100 (18): 10477-82. Bibcode : 2003PNAS..10010477C . DOI : 10.1073/pnas.1832245100 . PMC  193586 . PMID  12928495 .

Linkit