為了克服傳統(tǒng)疫苗的局限性，出現(xiàn)了新的疫苗設(shè)計(jì)平臺(tái)，例如基于病毒載體和病毒樣顆粒 (VLP) 的平臺(tái)。病毒載體疫苗效率高，保護(hù)作用起效快。許多人用重組候選疫苗都是基于屬于不同科的病毒，例如腺病毒科、逆轉(zhuǎn)錄病毒科、副粘病毒科、彈狀病毒科和細(xì)小病毒科。此外，第一個(gè)獲準(zhǔn)用于人類接種的病毒載體疫苗是日本腦炎病毒疫苗。從那時(shí)起，幾種病毒載體已獲批準(zhǔn)用于接種拉沙熱、埃博拉、乙肝、戊肝、SARS-CoV-2 和瘧疾等病毒。VLP 是模擬由結(jié)構(gòu)蛋白自組裝形成的病毒顆粒的納米顆粒，基于VLP 的乙肝和戊肝病毒、人乳頭瘤病毒和瘧疾疫苗已經(jīng)商業(yè)化。正如COVID-19 疫苗生產(chǎn)的加速所證明的那樣，這些新方法是疫苗學(xué)以及針對(duì)病原體和新出現(xiàn)的大流行威脅做出快速反應(yīng)的重要工具。

亮點(diǎn)

? 病毒載體疫苗和VLP已成為疫苗設(shè)計(jì)的新平臺(tái)。

? 病毒載體疫苗具有高效性和快速起效保護(hù)作用。

?病毒載體有助于對(duì)新變種和新出現(xiàn)的病毒做出快速反應(yīng)。

?許多人體重組疫苗候選物都是基于腺病毒和慢病毒。

簡介

疫苗學(xué)時(shí)代始于 1789 年，當(dāng)時(shí)愛德華·詹納研制出第一種天花疫苗。從那時(shí)起，疫苗已經(jīng)挽救了數(shù)百萬人的死亡，并在 1978 年甚至導(dǎo)致了這種疾病的根除。19 世紀(jì)，巴斯德率先開發(fā)了基于病原體滅活或減毒的疫苗。20 世紀(jì)下半葉，利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)病毒促進(jìn)了多種滅活和減毒疫苗的研發(fā)。

20世紀(jì)末分子生物學(xué)出現(xiàn)之前開發(fā)的傳統(tǒng)疫苗由滅活或減毒病原體、類毒素、蛋白質(zhì)疫苗或細(xì)菌多糖組成。因此，這些疫苗的使用減輕了脊髓灰質(zhì)炎、麻疹、破傷風(fēng)和白喉等疾病的影響。

然而，盡管經(jīng)過數(shù)十年的深入研究，仍然尚未研制出針對(duì)某些人類病原體的有效疫苗，例如，表現(xiàn)出高度遺傳變異性（例如，人類免疫缺陷病毒 [HIV] 和丙型肝炎病毒），導(dǎo)致持續(xù)性或潛伏性感染（例如，HIV、丙型肝炎病毒、單純皰疹病毒、愛潑斯坦-巴爾病毒），或不能誘導(dǎo)免疫力。此外，傳統(tǒng)疫苗存在一些缺點(diǎn)，例如安全問題，其中包括減毒活病毒的回復(fù)毒力風(fēng)險(xiǎn)、被活生物體污染的可能性以及對(duì)免疫系統(tǒng)較弱的人的風(fēng)險(xiǎn)。此外，疫苗生產(chǎn)昂貴且耗時(shí)，需要更高水平的生物安全和專門的實(shí)驗(yàn)室。

近幾十年來，隨著基因工程、分子和細(xì)胞免疫學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物信息學(xué)、計(jì)算生物學(xué)、納米技術(shù)和合成生物學(xué)等技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了一些新的、有前景的疫苗平臺(tái)，例如重組病毒載體、病毒樣顆粒 (VLP)、mRNA、合成 DNA和細(xì)菌載體疫苗。此外，疫苗設(shè)計(jì)的新技術(shù)是疫苗學(xué)中克服傳統(tǒng)技術(shù)局限性、快速有效應(yīng)對(duì)新威脅（如新出現(xiàn)的病原體和大流行疫情）的重要工具。在本文中，我們旨在總結(jié)病毒工程的最新進(jìn)展，這些進(jìn)展促成了針對(duì)導(dǎo)致當(dāng)前流行病的病原體（如流感、埃博拉、艾滋病和 COVID-19）的安全有效疫苗的開發(fā)，特別關(guān)注基于病毒載體和 VLP 的疫苗平臺(tái)。

基于病毒載體的疫苗

重組病毒經(jīng)過基因改造，旨在用作對(duì)抗傳染源的疫苗以及抗癌和基因治療。具體而言，病毒載體用于基因治療始于 20 世紀(jì) 90 年代。從那時(shí)起，基因工程、重組 DNA 技術(shù)的進(jìn)步以及用于拯救重組病毒的反向遺傳技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了基于載體的疫苗平臺(tái)的開發(fā)。病毒載體是通過重組 DNA工程將外來抗原或轉(zhuǎn)基因（例如目標(biāo)免疫原）插入病毒遺傳物質(zhì)而構(gòu)建的。此外，病毒載體經(jīng)過特殊改造以消除其固有的致病特性。然后使用新構(gòu)建的病毒載體將抗原基因遞送至宿主，抗原基因在宿主體內(nèi)瞬時(shí)高水平表達(dá)以引發(fā)強(qiáng)大的免疫力。此外，多價(jià)或多病原疫苗的構(gòu)建可以同時(shí)表達(dá)來自相同或不同病原體的各種轉(zhuǎn)基因。此外，在被動(dòng)免疫中，重組病毒攜帶抗體轉(zhuǎn)基因。

迄今為止，已設(shè)計(jì)出兩種主要類型的病毒載體：復(fù)制型載體和復(fù)制缺陷型載體。復(fù)制型載體可擴(kuò)增轉(zhuǎn)基因并產(chǎn)生感染性子代，而非復(fù)制型載體僅遞送轉(zhuǎn)基因的單拷貝而不進(jìn)行復(fù)制，從而提高了其安全性。復(fù)制型載體通過模擬自然感染產(chǎn)生強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。復(fù)制缺陷型載體在外源啟動(dòng)子的控制下表達(dá)免疫原，產(chǎn)生的疫苗反應(yīng)較弱，可能需要使用佐劑。復(fù)制型載體包括腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒、彈狀病毒和副粘病毒載體，而復(fù)制缺陷型載體包括腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒和腺相關(guān)病毒載體（表 2）。單周期病毒載體也可用，它只需一輪復(fù)制，即可增加抗原表達(dá)并避免病毒子代的形成。單周期載體已從腺病毒和彈狀病毒中開發(fā)出來。病毒載體疫苗通常非常有效，可通過誘導(dǎo)強(qiáng)烈的體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)（包括產(chǎn)生干擾素和炎性細(xì)胞因子）提供快速保護(hù)。通常無需使用額外的佐劑，從而簡化了疫苗的組成和配制過程。表1總結(jié)了病毒載體疫苗的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

表1.病毒載體疫苗的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

表2 .本文綜述了用于疫苗開發(fā)的主要病毒和VLP載體類型。

縮寫：

Ad

，腺病毒；

ChAd

，黑猩猩腺病毒；

HBV

，乙型肝炎病毒；

HEV

，戊型肝炎病毒；

HIV-1

，人類免疫缺陷病毒

-1

HPIV3

，人副流感病毒

-3

HPV

，人乳頭瘤病毒；

IAV

，甲型流感病毒；

MV

，麻疹病毒；

NDV

，新城疫病毒；

VLPs

，病毒樣顆粒；

VSV

，水泡性口炎病毒。

許多基于病毒載體的疫苗已獲批用于獸用，例如犬瘟熱病毒、貓白血病病毒、狂犬病毒、新城疫病毒(NDV)、傳染性法氏囊病病毒和馬立克病。例如，基于 NDV 的流感疫苗可保護(hù)雞免受高致病性禽流感的侵害，在墨西哥和中國已被用作獸用疫苗。痘苗病毒是第一個(gè)被開發(fā)為乙肝疫苗載體的病毒。2010 年，首個(gè)針對(duì)黃病毒屬日本腦炎病毒的病毒載體疫苗ChimeriVax-JE (Imojev)獲準(zhǔn)用于人類。ChimeriVax-JE 是一種減毒活疫苗，利用黃熱病病毒17D 株構(gòu)建，其前膜蛋白和囊膜蛋白的編碼序列被日本腦炎病毒的相應(yīng)序列取代。該載體已在澳大利亞和亞洲實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，單劑接種即可引發(fā)快速免疫反應(yīng)，且安全性良好。

盡管目前僅有少數(shù)病毒載體疫苗獲準(zhǔn)用于人體（表3），但廣泛使用的腺病毒載體疫苗已被證明是安全的，可用于對(duì)抗SARS-CoV-2。因此，目前正在開展大量使用重組病毒載體疫苗的臨床試驗(yàn)。

表3 .已獲批準(zhǔn)或處于人體疫苗接種后期臨床試驗(yàn)階段的病毒和VLP載體示例。

縮寫：

Ad

，腺病毒；

EBOV

，埃博拉病毒；

HA

，血凝素；

HBsAg

，乙肝表面抗原；

HIV

，人類免疫缺陷病毒；

HPV

，人乳頭瘤病毒；

MVA

，改良安卡拉痘苗；

NDV

，新城疫病毒；

SARS-CoV-2

，嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥冠狀病毒

-2

VLP

，病毒樣顆粒。

許多人體重組候選疫苗基于腺病毒科、逆轉(zhuǎn)錄病毒科、痘病毒科、副粘病毒科、彈狀病毒科、黃病毒科、披膜病毒科和細(xì)小病毒科的病毒，其中腺病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒是最廣泛使用的載體。然而，用于設(shè)計(jì)疫苗的載體的選擇取決于待插入基因的特性以及與已有免疫力、病毒復(fù)制和遺傳穩(wěn)定性相關(guān)的安全問題。

用于開發(fā)疫苗的主要病毒載體

腺病毒載體

腺病毒 (Ad) 載體已被廣泛用于基因治療，并且是最常用的疫苗平臺(tái)之一。腺病毒科包括無囊膜病毒，其雙鏈線性DNA長度為26至45 kb。其基因組包含5個(gè)早期轉(zhuǎn)錄基因（E1A、E1B、E2、E3和E4）、4個(gè)中間轉(zhuǎn)錄單位（IX、IVa2、L4中間和E2晚期）、5個(gè)晚期單位（L1-L5）以及兩端的兩個(gè)反向末端重復(fù)（ITR）序列。二十面體衣殼由三種主要蛋白質(zhì)組成：纖維蛋白、五鄰體和六鄰體，其中六鄰體是最豐富的蛋白質(zhì)，含有主要的中和表位。人類腺病毒血清型超過100種，分為7個(gè)不同的種（A～G）。最初，Ad5和Ad2是構(gòu)建載體最廣泛使用的血清型，因?yàn)樗鼈冏钊菀撞僮?，而且產(chǎn)量和免疫原性都很高。然而，由于先前存在的免疫力，Ad5已被其他血清流行率較低的血清型所取代，例如Ad6、Ad26和Ad35。此外，還開發(fā)了針對(duì)不同病原體和疾病的猿類衍生腺病毒載體，包括流感、HIV、埃博拉病毒、SARS-CoV-2和瘧疾。

使用腺病毒載體的優(yōu)勢包括轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)能力增強(qiáng)、細(xì)胞趨向性廣、能夠感染分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞以及抗原呈遞細(xì)胞，并且不會(huì)整合到宿主基因組中（表2）。此外，重組基因組在連續(xù)傳代中仍能保持穩(wěn)定，這有助于快速大規(guī)模生產(chǎn)，并可產(chǎn)生高滴度的穩(wěn)定原液。如上所述，腺病毒載體的主要缺點(diǎn)是預(yù)先存在的免疫力和載體本身的免疫原性。這是因?yàn)橄俨《揪哂懈叨让庖咴?，可引發(fā)高滴度的針對(duì)腺病毒主要衣殼蛋白的中和抗體。

根據(jù)病毒基因組編輯的不同，腺病毒載體可分為第一代、第二代和第三代載體（圖 1 a）。然而，負(fù)責(zé)病毒復(fù)制的基因 E1B 和 E1A 已從第一代載體中去除。此外，通過同源重組插入外來基因并刪除 E3 基因?qū)е罗D(zhuǎn)基因的大小從 5 kb 增加到 8 kb。而且，E3 產(chǎn)物的刪除有助于免疫，因?yàn)樗鼘?duì)于抑制宿主的免疫反應(yīng)至關(guān)重要。在第二代腺病毒載體中，E4 和 E2 區(qū)域的刪除增加了轉(zhuǎn)基因能力并降低了宿主細(xì)胞的毒性。第三代腺病毒載體稱為無腸病毒載體或輔助依賴性載體，除了病毒包裝所必需的包裝信號(hào) Ψ 和 ITR 序列外，其大部分結(jié)構(gòu)和功能基因均已被刪除（圖 1 a）。這些載體可容納最大 35 kb 的轉(zhuǎn)基因。輔助依賴性載體在維持免疫反應(yīng)的同時(shí)，具有更高的安全性。

圖 1 .不同病毒載體示意圖：(a) 腺病毒載體。第一代載體中，腺病毒基因組中的 E1A、E1B 和 E3 基因被刪除；第二代載體中，E2 和 E4 基因也被刪除；第三代載體或無腸病毒載體中，除包裝信號(hào)Ψ和ITR序列外，大多數(shù)病毒基因均被刪除。(b) 慢病毒載體。第三代慢病毒載體包含轉(zhuǎn)移載體質(zhì)粒（慢病毒5′和3′LTR經(jīng)修飾使其自我失活，并含有轉(zhuǎn)基因）；囊膜質(zhì)粒包含啟動(dòng)子和假型慢病毒顆粒中的HIV env或VSG-G；以及兩個(gè)分別編碼gag或pol和rev的包裝質(zhì)粒。(c) 副粘病毒載體。圖中顯示的是NDV載體。 T7啟動(dòng)子系統(tǒng)用于從克隆DNA（cDNA）中拯救NDV。NDV，新城疫病毒；T7Pro，T7聚合酶啟動(dòng)子；T7ter，T7末端序列。ITR，反向末端重復(fù)序列；Ψ，包裝信號(hào)；LTR*，自失活長末端重復(fù)序列。

Ad載體通常存在復(fù)制缺陷。此外，單周期Ad載體是通過刪除IIIa衣殼膠蛋白設(shè)計(jì)的；例如，用于埃博拉病毒和SARS-CoV-2疫苗的載體。多項(xiàng)使用動(dòng)物模型的臨床前研究已產(chǎn)生良好的免疫反應(yīng)，這使得開發(fā)用于人類疫苗接種的單周期Ad載體前景廣闊。

目前，已開發(fā)出針對(duì)多種病原體的腺病毒載體疫苗（表3）。部分腺病毒載體疫苗仍在研究中，而針對(duì)埃博拉病毒和SARS-CoV-2的疫苗已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，我們將在后續(xù)章節(jié)中討論。

逆轉(zhuǎn)錄病毒載體

慢病毒是繼腺病毒之后第二大最常用的病毒載體設(shè)計(jì)載體。慢病毒，例如HIV 1 型(HIV-1)，屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒科，該科是有囊膜的單鏈RNA 病毒。進(jìn)入宿主細(xì)胞后，RNA 被逆轉(zhuǎn)錄為 DNA 并整合到染色體 DNA 中?；蚪M編碼三個(gè)必需基因（gag、pol和env）以及六種小蛋白（tat、rev、vif、vpr、vpu和nef）的幾個(gè)調(diào)控基因和輔助基因，這些蛋白對(duì)于病毒復(fù)制、感染和宿主限制系統(tǒng)失活至關(guān)重要。gag基因編碼結(jié)構(gòu)蛋白，pol基因編碼蛋白酶（該組特有的逆轉(zhuǎn)錄酶）和病毒 DNA 整合到宿主基因組中所需的整合酶。 env基因編碼囊膜（Env）糖蛋白gp160，該糖蛋白經(jīng)過蛋白水解酶切產(chǎn)生gp120和gp41跨膜糖蛋白。

慢病毒載體具有巨大的免疫潛力，因?yàn)樗鼈兡軌蜃罴训剞D(zhuǎn)導(dǎo)樹突狀細(xì)胞并有效刺激 T 和 B 淋巴細(xì)胞。臨床前研究表明，慢病毒載體可引發(fā)強(qiáng)健持久的體液和 T 細(xì)胞應(yīng)答，從而有效預(yù)防多種傳染病。慢病毒載體之所以得到廣泛應(yīng)用，還有其他優(yōu)勢，包括：能夠攜帶較大的轉(zhuǎn)基因（<8 kb）；能夠整合到宿主基因組中，從而確保轉(zhuǎn)基因的高表達(dá)和長效表達(dá)；在分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞中均具有高轉(zhuǎn)導(dǎo)效率；遺傳毒性和免疫原性較低，包括抗載體免疫性較低。然而，相對(duì)較高的生產(chǎn)成本和大規(guī)模生產(chǎn)帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)可能會(huì)阻礙慢病毒載體的廣泛應(yīng)用。慢病毒的主要缺點(diǎn)在于其整合，這可能會(huì)誘發(fā)腫瘤（表 2），盡管基于慢病毒的基因治療臨床研究表明插入突變的風(fēng)險(xiǎn)較低。此外，慢病毒的原病毒整合位點(diǎn)并非隨機(jī)，而是相對(duì)非特異性的。對(duì)于 HIV，整合位點(diǎn)偏好包括活躍轉(zhuǎn)錄的基因，而不是啟動(dòng)子區(qū)域。盡管如此，已經(jīng)通過突變病毒整合酶生成了用于疫苗接種的非整合型慢病毒載體。

大多數(shù)慢病毒載體均由HIV產(chǎn)生。第一代慢病毒載體采用三質(zhì)粒表達(dá)系統(tǒng)開發(fā)，該系統(tǒng)包括攜帶gag和pol基因以及輔助基因和調(diào)控基因的包裝質(zhì)粒；囊膜質(zhì)粒；以及帶有轉(zhuǎn)基因盒（兩側(cè)為慢病毒長末端重復(fù)序列 (LTR)）的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒（圖1 b）。慢病毒載體的細(xì)胞趨向性可以通過假型改造進(jìn)行修飾，從而增加病毒的趨向性。在假型載體中，病毒受體結(jié)合蛋白Env被異源囊膜糖蛋白取代，其中最常用的是彈狀病毒水泡性口炎病毒(VSV-G)的G蛋白之一。由于缺乏對(duì)假型慢病毒載體的預(yù)先免疫力，加上其低促炎特性，使其成為粘膜疫苗接種策略的合適候選者。通過從包裝質(zhì)粒中刪除附加毒力基因vif、vpr、vpu和nef ，第二代慢病毒載體變得更加安全。目前用于基因遞送的第三代慢病毒載體也能通過疫苗接種誘導(dǎo)強(qiáng)免疫力。在第三代載體中，病毒基因組被分成三個(gè)不同的質(zhì)粒（gag/pol、rev 和 env 或 VSV-G）。為了防止整個(gè) HIV 基因組的轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因被包含在一個(gè)額外的質(zhì)粒中，該質(zhì)粒含有經(jīng)過修飾以實(shí)現(xiàn)自我失活的慢病毒 LTR 序列（圖 1 b）。

慢病毒載體作為腫瘤疫苗的應(yīng)用也正在研究中，特別是針對(duì)黑色素瘤、淋巴瘤和前列腺癌。正如下一節(jié)將要討論的，已經(jīng)設(shè)計(jì)了許多針對(duì)不同病原體的慢病毒載體，例如流感病毒、西尼羅河病毒、 HIV-1和 SARS-CoV-2。

腺相關(guān)病毒載體

繼腺病毒和慢病毒之后，腺相關(guān)病毒 (AAV) 是第三大最廣泛使用的病毒載體。AAV是無囊膜的單鏈 DNA 病毒，屬于細(xì)小病毒科。AAV 是依賴性病毒，因?yàn)樗鼈冃枰o助病毒（例如腺病毒或單純皰疹病毒）才能復(fù)制。大多數(shù) AAV 載體已用于基因治療。AAV 載體可以感染分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞，并攜帶最大 5 kb 的轉(zhuǎn)基因。AAV 載體主要以附加體的形式存在，并以較低頻率整合到19 號(hào)染色體中。它們的優(yōu)點(diǎn)是無致病性、廣向性、低免疫原性、易于生產(chǎn)以及能夠建立長期轉(zhuǎn)基因表達(dá)。主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)基因體積小（表 2）。為了構(gòu)建基于 AAV 的載體，病毒復(fù)制 (rep) 和結(jié)構(gòu) (cap) 基因被 AAV ITR 兩側(cè)的轉(zhuǎn)基因表達(dá)盒 (轉(zhuǎn)基因以及啟動(dòng)子和調(diào)控元件) 所取代。

不同的研究已經(jīng)評(píng)估了幾種基于 AAV 載體的候選疫苗，這些載體編碼針對(duì)病原體的抗原，例如亨尼巴病毒、登革熱病毒、人乳頭瘤病毒(HPV)、艾滋病毒、埃博拉病毒 (EBOV)、流感病毒和 SARS-CoV-2。此外，已經(jīng)開發(fā)了許多基于 AAV 的載體，用于被動(dòng)免疫策略，以遞送中和抗體基因。該策略可以持續(xù)表達(dá)針對(duì)幾種病原體的抗體，例如 HIV、流感病毒和呼吸道合胞病毒(RSV)，這些病原體的疫苗尚無可用或效果較差。例如，經(jīng)鼻遞送表達(dá)重組單克隆抗體帕利珠單抗的 AAV 血清型 9 載體已被證實(shí)可在小鼠模型中有效防御 RSV 攻擊。

彈狀病毒載體

已經(jīng)開展了大量基于彈狀病毒載體的候選疫苗的臨床前和臨床研究，包括一些商業(yè)化的病毒載體疫苗（表 3）。彈狀病毒科包括具有典型子彈形狀的囊膜病毒，其具有不分段的負(fù)鏈單鏈RNA 基因組。該基因組編碼五種結(jié)構(gòu)蛋白：核衣殼(N)、磷蛋白(P)、基質(zhì)蛋白(M)、糖蛋白 (G) 和大聚合酶 (L)。反向遺傳學(xué)的應(yīng)用使得可以從克隆的 DNA 中拯救負(fù)鏈RNA 病毒。該系統(tǒng)最初于 1994 年為從 cDNA 中拯救狂犬病毒而開發(fā)。與大多數(shù)更復(fù)雜的 DNA 和正鏈 RNA 病毒相比，其基因組的模塊化組織有利于基因改造，并能提供更大的操作空間。

使用彈狀病毒載體的優(yōu)勢包括轉(zhuǎn)基因大?。ㄗ畲罂蛇_(dá) 6 kb），可以表達(dá)多價(jià)彈狀病毒疫苗的多種抗原，細(xì)胞質(zhì)復(fù)制，從而降低病毒整合到宿主基因組中的可能性，預(yù)先存在的免疫力較低或缺失，以及在組織培養(yǎng)中高滴度復(fù)制（表 2）。

基于彈狀病毒的候選疫苗大多使用狂犬病毒和VSV。許多基于彈狀病毒的載體是減毒的，具有復(fù)制能力，盡管也設(shè)計(jì)了單周期載體。此外，在基于VSV的假型載體中，G蛋白（病毒神經(jīng)趨向性的主要貢獻(xiàn)者）被另一種糖蛋白取代。然而，復(fù)制缺陷型彈狀病毒載體疫苗的免疫原性較低。

大量重組狂犬病毒已被開發(fā)用作疫苗載體，用于對(duì)抗多種病原體，例如艾滋病毒、淋巴細(xì)胞性脈絡(luò)叢腦膜炎病毒、埃博拉病毒和馬爾堡病毒、拉沙熱病毒、裂谷熱病毒和 SARS-CoV-2。特別是，表達(dá)拉沙熱病毒糖蛋白復(fù)合物的狂犬病載體疫苗是一種針對(duì)拉沙熱和狂犬病毒的滅活雙重候選疫苗。該載體在小鼠和豚鼠模型中均能誘導(dǎo)針對(duì)拉沙熱病毒和狂犬病毒的持久體液應(yīng)答，并提供針對(duì)拉沙熱病毒的有效保護(hù)。

與狂犬病不同，VSV 會(huì)導(dǎo)致牛、馬和豬患病，但不會(huì)導(dǎo)致人類。編碼外來蛋白的重組VSV 是針對(duì) HIV、EBOV、結(jié)核病和 SARS-CoV-2 等疫苗載體的極佳候選物。使用 VSV 載體的首批成功試驗(yàn)之一是使用基于 VSV 的編碼流感病毒血凝素抗原的載體對(duì)小鼠進(jìn)行疫苗接種。針對(duì)致命的新發(fā)副粘病毒、亨德拉病毒和尼帕病毒的基于彈狀病毒的候選疫苗也已開發(fā)出來。在許多情況下，受體結(jié)合 G 糖蛋白被免疫原取代。如上所述，VSV 的 G 糖蛋白可以整合到假型慢病毒載體中。

至少有兩種基于重組 VSV 的埃博拉疫苗已獲準(zhǔn)用于人類，即rVSV-ZEBOV和 GamEvac-Combi，后者結(jié)合了重組 VSV 和表達(dá) EBOV 囊膜糖蛋白的 Ad5（表 3）。

副粘病毒載體

副粘病毒科由具有負(fù)鏈單鏈RNA基因組的囊膜病毒組成。副粘病毒基因組的組織結(jié)構(gòu)與彈狀病毒相似，編碼五種結(jié)構(gòu)蛋白：核衣殼（NP）、磷蛋白（P）、基質(zhì)蛋白（M）、附著糖蛋白（HN/G）和大聚合酶（L）（圖1 c）。與彈狀病毒類似，副粘病毒的模塊化基因組也有利于通過反向遺傳學(xué)進(jìn)行操作。麻疹病毒（MV）于1995年首次“獲救”，新城疫病毒（ NDV）于1999年“獲救”。許多基于副粘病毒的疫苗載體都基于MV、人副流感病毒3型（HPIV3）和新城疫病毒（NDV ）。

副粘病毒載體具有諸多優(yōu)勢。它們不會(huì)整合到靶細(xì)胞基因組中，而是僅在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制，無需DNA中間體。它們可容納6 kb的插入片段，高效且穩(wěn)定地表達(dá)異源基因，具有粘膜疫苗的潛力，并且生產(chǎn)簡便且經(jīng)濟(jì)高效。就NDV載體疫苗而言，其基于雞蛋的特性使其適合大規(guī)模生產(chǎn)（表2）。

由于減毒活病毒MV的巨大成功，其作為疫苗載體的應(yīng)用在病毒載體疫苗學(xué)領(lǐng)域很早就開始了。不同的麻疹病毒載體已在臨床前和臨床試驗(yàn)中用于對(duì)抗多種病原體和病毒，例如HIV、呼吸道合胞病毒、登革熱、SARS冠狀病毒、MERS冠狀病毒、基孔肯雅病毒、埃博拉病毒和寨卡病毒、乙肝病毒、西尼羅河病毒和SARS-CoV-2等。

天然存在的弱毒 NDV 毒株被廣泛用作家禽業(yè)的減毒活疫苗?；?NDV 的疫苗也已被開發(fā)用于獸用。此外，由于宿主范圍有限且無預(yù)先存在的免疫力，使用基于 NDV 的載體對(duì)人類是安全的?；?NDV 的載體已被設(shè)計(jì)用于攜帶埃博拉病毒 (EBOV)、流感病毒、HIV、SARS-CoV 和尼帕病毒等抗原。編碼 SARS-CoV-2 S 蛋白的NDV 載體的應(yīng)用也已被描述（表 3）。

已經(jīng)開發(fā)出針對(duì) EBOV、RSV和 SARS-CoV的基于 HPIV3 的載體疫苗，包括一種用于兒童COVID-19 疫苗的候選疫苗，但不如 MV 和 NDV 載體疫苗那么廣泛。

病毒樣顆粒

VLP 是由模擬病毒顆粒的病毒結(jié)構(gòu)蛋白自組裝形成的納米顆粒。VLP不含遺傳物質(zhì)，因此不能復(fù)制且不具傳染性。這顯著提高了它們與減毒活疫苗或重組病毒載體相比的安全性，因?yàn)榕c病毒載體疫苗不同，它們不會(huì)合成更多的免疫原拷貝。VLP 可分為兩類：無囊膜 VLP 和有囊膜 VLP。無囊膜 VLP 缺乏外部脂質(zhì)囊膜，而有囊膜 VLP 具有源自宿主細(xì)胞的膜囊膜，可將糖蛋白抗原摻入脂質(zhì)膜。無囊膜和有囊膜 VLP 均可是單層或多層的，并由一種或多種蛋白質(zhì)組裝而成。HPV VLP 疫苗就是一種簡單的無囊膜 VLP 的例子，它由單層組成。流感 VLP 是有囊膜 VLP 的一個(gè)成熟例子。

VLP 攜帶自身或外來抗原（嵌合 VLP）的特異性病毒表位，可安全地刺激體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)并引發(fā)強(qiáng)大的免疫原性。VLP 通常表現(xiàn)出與其來源病毒的抗原相似性。它們以有組織且高度重復(fù)的方式呈遞抗原，從而引發(fā)有效的體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，這是因?yàn)榫哂兄貜?fù)表面的顆粒對(duì) B 細(xì)胞的最佳刺激。此外，VLP 具有激活 T 輔助細(xì)胞的能力，因?yàn)樗鼈兲烊痪幋a可激活細(xì)胞免疫反應(yīng)的T 輔助細(xì)胞表位。通過將具有特定病原體相關(guān)分子模式(PAMP) 的 VLP（例如單鏈 RNA 或CpG 寡脫氧核苷酸(CpG-ODN) ）加載到 VLP 中，可以進(jìn)一步激活免疫系統(tǒng)。即使在較低劑量下，這一特性也能增強(qiáng)VLP 的免疫原性。

已證實(shí) 35 個(gè)病毒家族的 100 多種病毒蛋白（包括有囊膜病毒和無囊膜病毒）可組裝成 VLP。這解釋了為什么 VLP 的使用為創(chuàng)建疫苗提供了一個(gè)多功能的新興平臺(tái)，可為使用病毒載體提供替代方案。近年來，由于設(shè)計(jì)的疫苗類型多樣化及其臨床應(yīng)用，該技術(shù)的應(yīng)用顯著增長。與亞單位疫苗相比，通常較低劑量的抗原足以誘導(dǎo)類似的保護(hù)性反應(yīng)。病毒蛋白自發(fā)組裝成 VLP 可確?？焖俑咝У纳a(chǎn)，從而可以經(jīng)濟(jì)地大規(guī)模生產(chǎn) VLP（表 2 ）。除了用于預(yù)防傳染病和腫瘤疫苗外，VLP 還可用作藥物、染料或納米材料的載體，用于納米醫(yī)學(xué)。

VLP 是通過將病毒結(jié)構(gòu)基因克隆到表達(dá)載體中，然后在表達(dá)系統(tǒng)中表達(dá)這些基因而開發(fā)的。大約 30% 的 VLP 在細(xì)菌中生產(chǎn)，盡管也使用不同的表達(dá)系統(tǒng)，例如桿狀病毒/昆蟲細(xì)胞、哺乳動(dòng)物細(xì)胞和植物。大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)以其易用性和成本效益而著稱。然而，由于缺乏翻譯后修飾 (PTM) 系統(tǒng)，其在生產(chǎn)無囊膜 VLP 方面的應(yīng)用受到限制。在酵母中生產(chǎn)具有生產(chǎn)和維護(hù)成本低的特點(diǎn)，但引入 PTM（例如，糖基化、磷酸化）的能力有限。相反，桿狀病毒-昆蟲細(xì)胞和哺乳動(dòng)物-細(xì)胞系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能夠引發(fā)更完整的PTM修飾，從而有利于生產(chǎn)囊膜和無囊膜VLP，包括組裝多蛋白VLP。此外，植物表達(dá)系統(tǒng)已成為降低蛋白質(zhì)生產(chǎn)成本的多功能且有前景的平臺(tái)。

第一種基于 VLP 的疫苗Recombivax HB 于 1986 年獲準(zhǔn)用于人類。它是一種基于 VLP 的酵母生產(chǎn)的乙肝疫苗，于 1982 年首次研發(fā)。此后，多種基于 VLP 的疫苗已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化（表3）。Engerix-B 是另一種針對(duì)乙肝病毒的疫苗，也是由酵母生產(chǎn)的。Gardasil和Gardasil9是另外兩種基于 VLP 的商業(yè)化疫苗，它們由酵母生產(chǎn)，攜帶HPV的L1 蛋白。最近的研究成功生產(chǎn)了攜帶 Gag以及p17和p24蛋白的 HIV VLP。最近批準(zhǔn)的兩種瘧疾疫苗RTS、S/AS01 (Mosquirix) 和 R21/Matrix M 利用乙肝表面抗原(HBsAg) VLP 作為平臺(tái)，在酵母中形成的 VLP 表面展示瘧疾表位。

Hecolin 是唯一能有效預(yù)防戊型肝炎的疫苗。它是第一個(gè)在攜帶戊型肝炎病毒p239截短衣殼蛋白的細(xì)菌中產(chǎn)生的VLP 疫苗。III期臨床試驗(yàn)已證實(shí) Hecolin 的高免疫原性和有效性，表明其能夠誘導(dǎo)顯著滴度的戊型肝炎病毒抗體。此外，大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)的利用促進(jìn)了具有成本效益的生產(chǎn)。Hecolin 于 2011 年在中國獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。最近，它已被批準(zhǔn)為第三代乙肝疫苗PreHevBio，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中生產(chǎn)。針對(duì)瘧疾、流感、HPV 和西尼羅河病毒的疫苗是在細(xì)菌中產(chǎn)生的VLP 候選疫苗的其他例子。桿狀病毒/昆蟲細(xì)胞系統(tǒng)是VLP生產(chǎn)的首選系統(tǒng)，因?yàn)樗欣诟咝П磉_(dá)具有多種PTM的多蛋白VLP。例如，HPV疫苗Cervarix就含有HPV 16和HPV 18的L1衣殼蛋白。

針對(duì) SARS-CoV-2、甲型流感、埃博拉病毒、腺病毒 7、HPV、HIV-1、乙型肝炎、SARS-CoV、登革熱、狂犬病、輪狀病毒、諾如病毒和瘧疾等病毒，不同的基于 VLP 的疫苗最近已獲批準(zhǔn)或正在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行測試（表 3）。

原文：R. Henríquez, I. Mu?oz-Barroso, Viral vector- and virus-like particle-based vaccines against infectious diseases: A minireview. Heliyon, 2024.

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撰寫| 生物工藝與技術(shù)

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設(shè)計(jì)| Alice