注：本文不構(gòu)成任何投資意見和建議，以官方/公司公告為準(zhǔn)；本文僅作醫(yī)療健康相關(guān)藥物介紹，非治療方案推薦（若涉及），不代表耀海生物立場(chǎng)。任何文章轉(zhuǎn)載需得到授權(quán)。

文章導(dǎo)讀

病毒樣顆粒（VLPs, virus-like particles）最初用于在原子水平上解析病毒結(jié)構(gòu)，隨后迅速應(yīng)用于乙型肝炎病毒（HBV）、乳頭瘤病毒（HPV）和戊型肝炎病毒（HEV）等預(yù)防性疫苗的開發(fā)。隨著技術(shù)的發(fā)展，VLP作為炎癥、疼痛、過(guò)敏、腫瘤等治療性疫苗、以及作為藥物遞送載體的相關(guān)研究也取得很大進(jìn)展。

2022年8月，牛津大學(xué)和伯爾尼大學(xué)的Martin F Bachmann和Mona O Mohsen在《Cell Mol Immunol》[IF: 22]發(fā)表綜述文章：Virus-like particle vaccinology, from bench to bedside。作者聚焦于病毒感染預(yù)防性疫苗、以及慢性炎癥、疼痛、過(guò)敏和腫瘤治療性疫苗，簡(jiǎn)述了VLP疫苗的發(fā)展過(guò)程，并匯總了已上市、臨床研究階段與臨床前階段的VLP疫苗品種。

作為重組蛋白疫苗CDMO行業(yè)人員，菌菌詳細(xì)解讀了這篇文章，以剖析VLP疫苗的發(fā)展現(xiàn)狀和研究前景。

鑒于原文內(nèi)容豐富且篇幅較長(zhǎng)，貼心的菌菌將原文分為三個(gè)篇幅連載進(jìn)行摘要簡(jiǎn)牘，菌菌將先后介紹：

1.VLP疫苗的發(fā)展歷程與商業(yè)化/已上市VLP疫苗品種

2.在研VLP預(yù)防性疫苗的研發(fā)進(jìn)展

3.VLP治療性疫苗的研發(fā)進(jìn)展

菌菌在第一部分分享了商業(yè)化的VLP疫苗，感興趣可戳鏈接查看：病毒樣顆粒（VLP）疫苗的研究現(xiàn)狀(1)：商業(yè)化VLP疫苗，相信大家已經(jīng)對(duì)商業(yè)化VLP疫苗品種形成了基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)，包括HBV、HPV、HEV和瘧疾的抗感染等適應(yīng)癥。除已上市的幾款VLP疫苗外，傳染病領(lǐng)域內(nèi)其他VLP疫苗研發(fā)進(jìn)度如何呢？

菌菌今天繼續(xù)第二部分內(nèi)容的分享：VLP預(yù)防性疫苗的研發(fā)進(jìn)度（上市前），涵蓋中東呼吸綜合征（MERS）、嚴(yán)重急性呼吸綜合癥（COVID-19）和流感等由病毒引起的傳染病。

一 VLP預(yù)防性疫苗研發(fā)進(jìn)度

鑒于良好的安全性和適當(dāng)?shù)拿庖咴?，多種基于VLP平臺(tái)開發(fā)的預(yù)防性或治療性疫苗被開發(fā)，且部分已發(fā)展至臨床2-3期階段。在傳染病領(lǐng)域內(nèi)，VLP疫苗在研適應(yīng)癥包括中東呼吸綜合征（MERS）、新冠肺炎（COVID-19）和流感等。

1.1?中東呼吸綜合征（MERS）

MERS是由MERS冠狀病毒（MERS-CoV）引起的重癥呼吸疾病。MERS-CoV是一種RNA病毒，有包膜，含多種免疫原性蛋白，包括刺突蛋白（S, spike）、膜蛋白（M, membrane）、包膜蛋白（E, envelope）與核衣殼（N, nucleocapsid），其中S蛋白在介導(dǎo)病毒進(jìn)入受體細(xì)胞中發(fā)揮重要作用，也是疫苗開發(fā)的重要靶點(diǎn)。

VLP是預(yù)防MERS-CoV的一種技術(shù)平臺(tái)，Mohsen等（綜述原文一作）將破傷風(fēng)毒素（TT）表位融合至黃瓜花葉病毒樣顆粒（CuMV），建立了基于CuMVTT的改良型VLP疫苗平臺(tái)。隨后，團(tuán)隊(duì)人員進(jìn)一步融合MERS-CoV病毒的S蛋白受體結(jié)合域（RBM），開發(fā)了針對(duì)MERS-CoV的嵌合型VLP疫苗mCuMVTT-MERS。mCuMVTT-MERS在大腸桿菌中表達(dá)，可實(shí)現(xiàn)TLR7/8配體（包裹核酸）的自組裝，可誘導(dǎo)高水平的特異性抗體。

Zhang等使用桿狀病毒體系表達(dá)MERS-CoV的三種結(jié)構(gòu)蛋白：S蛋白、包封蛋白（E）和膜蛋白（M），自組裝成VLP。這款MERS-CoV-VLP在恒河猴中誘導(dǎo)了特異性抗體，及T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)還利用犬細(xì)小病毒（CPV）VP2結(jié)構(gòu)蛋白開發(fā)了一種嵌合VLP疫苗，表達(dá)MERS-CoV的RBD蛋白，嵌合疫苗在小鼠模型中誘導(dǎo)了特異性體液免疫和細(xì)胞免疫。

如上所述，當(dāng)前已有幾款MERS-CoV-VLP候選疫苗在體內(nèi)外試驗(yàn)中取得積極結(jié)果，但尚未進(jìn)入臨床階段。

圖1: MERS-CoV與VLP疫苗的結(jié)構(gòu)示意圖

1.2?嚴(yán)重急性呼吸綜合癥（COVID-19）

COVID-19是由新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的呼吸系統(tǒng)疾病。因?yàn)橥瑢儆诠跔畈《?，SARS-CoV-2病毒的結(jié)構(gòu)蛋白與MERS-CoV類似，包含S蛋白、M蛋白、E蛋白和N蛋白。全球約有30種新冠疫苗獲批用于人體，有幾十種候選疫苗處于臨床開發(fā)階段。由于新變種連續(xù)出現(xiàn)，仍需開發(fā)新型的、高保護(hù)效力的疫苗。

Mohsen等采用了化學(xué)耦合的方式開發(fā)新型COVID-19疫苗，團(tuán)隊(duì)成員將SARS-CoV-2的RBD與CuMVTT?VLP耦合，使用賴氨酸殘基對(duì)VLP表面進(jìn)行修飾。體外試驗(yàn)顯示，這款VLP候選疫苗誘導(dǎo)了高特異性抗體反應(yīng)，可有效中和不同變體。將CuMVTT-RBD通過(guò)鼻內(nèi)給藥至小鼠模型，引起了強(qiáng)烈的全身性和粘膜IgG和IgA反應(yīng)。

為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，Mohsen等使用基因融合代替體外化學(xué)耦合，在大腸桿菌中表達(dá)并組裝成VLP嵌合疫苗CuMVTT-RBM，該嵌合疫苗在小鼠和兔體內(nèi)誘導(dǎo)了特異性抗體。CuMVTT-RBM疫苗可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，1000 L發(fā)酵罐可制備250萬(wàn)劑，在4°C條件下可穩(wěn)定儲(chǔ)存14個(gè)月。與AP205噬菌體VLP融合的嵌合疫苗也獲得相似結(jié)果。

此外，研究者還設(shè)計(jì)了一款雙嵌合顆粒，可產(chǎn)生針對(duì)S1蛋白R(shí)BM、以及S2切割位點(diǎn)的中和抗體。

在不含病毒基因組的情況下，SARS-CoV-2的四種結(jié)構(gòu)蛋白（S蛋白、M蛋白、E蛋白和N蛋白）可組裝成VLP。Yilmaz等使用HEK293細(xì)胞表達(dá)六脯氨酸融合的S蛋白、N蛋白、M蛋白和E蛋白，生成的VLP顆粒有效誘導(dǎo)抗體的生產(chǎn)，并預(yù)防肺部病變。該候選疫苗已發(fā)展至II期臨床階段。

Medicago公司選擇了植物表達(dá)體系表達(dá)全長(zhǎng)S蛋白，S蛋白三聚體移動(dòng)到質(zhì)膜中的脂筏上，自發(fā)組裝成VLPs（CoVLPs），在植物細(xì)胞表面“發(fā)芽”。CoVLPs在獼猴體內(nèi)可誘導(dǎo)強(qiáng)烈而持久的IgG反應(yīng)，且AS03佐劑的存在能增強(qiáng)T細(xì)胞反應(yīng)，保護(hù)靈長(zhǎng)類動(dòng)物免受病毒感染。CoVLPs已在加拿大獲批上市。

圖2: 基于化學(xué)偶聯(lián)或基因融合的VLP疫苗開發(fā)

1.3?流感（Influenza）

流感病毒表面的血凝素糖蛋白（HA）和神經(jīng)氨酸酶（NA）是疫苗開發(fā)的重要靶點(diǎn)，HA包括頭部和莖部。當(dāng)前上市的流感疫苗均以HA頭部為中和靶點(diǎn)，然而HA頭部抗原易發(fā)生變異，因此有必要每年或每?jī)赡觊_發(fā)流感疫苗。HA莖部抗原雖相當(dāng)保守，但由于空間結(jié)構(gòu)等因素，并不具備免疫優(yōu)勢(shì)。流感病毒的其他結(jié)構(gòu)蛋白包括表面蛋白M2，內(nèi)部蛋白基質(zhì)蛋白M和核蛋白NP。

圖3: 流感病毒結(jié)構(gòu)示意圖

Buf?n等基于哺乳動(dòng)物細(xì)胞平臺(tái)，開發(fā)了一種含有HA、M1和NA的VLP疫苗，表達(dá)的VLPs與原病毒外表面相似，具有較高的免疫原性。

Mohsen等基于細(xì)菌表達(dá)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了多種HA球狀結(jié)構(gòu)域，與Qβ噬菌體VLP表面耦合，制備的候選疫苗均在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體，在I期臨床中顯示了免疫原性。

由于HA蛋白保守性低，也有研究選擇其他結(jié)構(gòu)蛋白靶點(diǎn)開發(fā)新型疫苗，如M2胞外結(jié)構(gòu)域（eM2）或HA莖部結(jié)構(gòu)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，通過(guò)基因融合或化學(xué)耦合制備的eM2-HBcAg或Qβ可預(yù)防甲型流感病毒的多種分支。與噬菌體Qβ類似，AP205噬菌體衍生的AP205-VLP也可高水平誘導(dǎo)特異性抗體。

Mohsen等以eM2為靶點(diǎn)抗原，同時(shí)將原核來(lái)源的RNA包裹至VLP顆粒內(nèi)部，作為TLR7/8配體，相比真核RNA顯示出更高的保護(hù)效力。以上結(jié)果也提示了，VLP中包裹的RNA類型影響疫苗的免疫原性和保護(hù)效力。

HA莖部結(jié)構(gòu)更加保守，其三聚體形式有助于與VLP化學(xué)偶聯(lián)，將其呈現(xiàn)在乙肝表面抗原HBcAg表面，可在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)強(qiáng)烈的IgG反應(yīng)。此外，小鼠試驗(yàn)顯示，將HA莖部連接至鐵蛋白納米顆粒表面也可誘導(dǎo)中和效應(yīng)。

以上結(jié)果提示，流感疫苗的開發(fā)靶點(diǎn)中，除常規(guī)的HA頭部為靶點(diǎn)抗原外，以甲流病毒保守結(jié)構(gòu)HA或M2為靶點(diǎn)設(shè)計(jì)VLP疫苗也是一種有效策略。也有研發(fā)人員基于H5N1、H7N2和H9N2多個(gè)甲流亞型的HA蛋白設(shè)計(jì)嵌合型VLP疫苗，以達(dá)到廣譜的免疫效果。

基于大腸桿菌和酵母表達(dá)體系，耀海生物已成功交付多個(gè)VLP疫苗工藝開發(fā)和GMP生產(chǎn)服務(wù)項(xiàng)目，具備豐富的VLP疫苗純化、解重聚工藝開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，制備的VLP產(chǎn)品純度可達(dá)95%以上，具備高穩(wěn)定性及適當(dāng)?shù)拿庖咴裕哔|(zhì)量滿足產(chǎn)品商業(yè)化需求。

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結(jié)語(yǔ)

總結(jié)來(lái)看，已上市VLP疫苗主要基于病毒表面抗原的自組裝特性，如乙肝病毒表面抗原（HBsAg）、人乳頭瘤病毒（HPV）L1蛋白、戊肝病毒結(jié)構(gòu)蛋白P329。而部分在研的VLP疫苗以VLP作為載體，如AP205噬菌體、Qβ噬菌體、HBV、黃瓜花葉病毒（CuMV）來(lái)源的VLP，通過(guò)基因融合或化學(xué)偶聯(lián)的方法將目標(biāo)抗原呈現(xiàn)在VLP載體表面，同樣能發(fā)揮良好的免疫原性。天然或改造的VLP載體+目標(biāo)抗原的設(shè)計(jì)，為VLP疫苗的開發(fā)提供了不同的見解，同時(shí)為非自組裝型抗原開發(fā)為VLP疫苗提供了可能性。

耀海生物基于多年的微生物表達(dá)體系（大腸桿菌、酵母）CDMO服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，具備重組蛋白疫苗工藝開發(fā)與GMP級(jí)重組蛋白疫苗生產(chǎn)服務(wù)能力，包括VLP載體、VLP預(yù)防性或治療性疫苗。耀海生物CDMO團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富、交付周期短、產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，可以滿足產(chǎn)品注冊(cè)申報(bào)的需求，以期助力重組蛋白疫苗的快速發(fā)展！

參考文獻(xiàn)

[1] Mohsen MO, Bachmann MF. Virus-like particle vaccinology, from bench to bedside. Cell Mol Immunol. 2022 Sep;19(9):993-1011. doi: 10.1038/s41423-022-00897-8IF: 24.1?Q1?.

[2] Peng Y, Liu Y, Hu Y, et al. Monoclonal antibodies constructed from COVID-19 convalescent memory B cells exhibit potent binding activity to MERS-CoV spike S2 subunit and other human coronaviruses. Front Immunol. 2022 Dec 22;13:1056272. doi: 10.3389/fimmu.2022.1056272IF: 7.3?Q1?.

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