病毒经过这次疫情，你可能有了很多了解，可是，对伪装的病毒，即病毒样颗粒，你是否听说过呢？
病毒样颗粒（virus-like particles，VLPs）在一定的体外条件下由病毒结构蛋白自发自组装，但不包括遗传物质和潜在的复制能力，是含有某种病毒的一个或多个结构蛋白的空心颗粒，没有病毒遗传物质，不能自主复制，在形态上与真正病毒粒子相同或相似，俗称伪病毒。
VLPs具有多个特征：
- 可以通过现有的表达系统大量快速制备，
- 在构象和外观上与真实的病毒高度相似，并显示重复的表位簇。
- 它们的衣壳可通过基因插入或化学偶联修饰，从而促进同源或异种表位抗原的多价显示。
另外，VLPs直径约为20~150nm，具有表面积大、表面易被某些氨基酸修饰(如赖氨酸、谷氨酸残基)、空间结构不均匀、生物相容性好等特点。因此，VLPs作为一种特殊运载多种物质的运载系统具有巨大的潜力，VLPs被认为是一种安全有效的预防和治疗性的候选疫苗。
VLPs是如何被发现的呢
20世纪60年代，科学家第一次发现一些没有核酸的空病毒颗粒，随后鉴定发现是肝B病毒的衣壳蛋白。随后，发现肝B病毒VLPs，可以诱导宿主免疫应答，以消除真正的肝病毒的入侵。这一现象为理解VLPs与宿主免疫系统的关系提供了线索。
随着基因工程技术的发展，通过体外实验实现了人乳头瘤病毒(HPV)主要衣壳蛋白的表达和纯化。从而，获得了了解VLPs体外组装的模型。20世纪80年代，人们对HBsAg VLPs的抗原性和免疫原性机制进行了研究。由此，基于VLPs的疫苗得到了研究人员的进一步关注和投入很多的研究。
到目前，VLPs在疫苗中的应用只是其主要生物学应用之一。VLPs与纳米材料具有相似的特性，能够通过生物技术手段介导更多的生物医学功能。因此，VLPs作为一种新的生物工具，在药物传递、基因治疗、细胞靶向和癌症治疗等方面具有重要作用。
第一个VLPs疫苗的诞生
18世纪末，爱德华·詹纳(Edward Jenner)首次提出了疫苗接种的概念。这一突破使得病毒灭活、减毒病毒疫苗在兽医和人类的广泛的应用。然而，这些早期疫苗有时会导致病毒暴发，其中最重要的是口蹄疫病毒(FMDV)。
第一个基因工程疫苗的诞生：为了阻止FMDV的广泛传播，科学家们在20世纪70年代发现，只使用该病毒的一种关键蛋白就可以生产出疫苗。1981年6月，Kleid和他的同事成功地在大肠杆菌中克隆了FMDV的抗原多肽VP3，并将其制成用于牛和猪的疫苗，从而产生了世界上第一个基因工程疫苗。
第一个VLPs商业化疫苗：随着重组DNA技术应用于疫苗领域，1986年，第一个基于类病毒颗粒(VLPs)的商业化疫苗获得许可，即乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg) 的VLP。虽然这种人重组HBV疫苗是第一个VLP衍生的疫苗，但它不是一个真正意义的VLP，因为它不能模仿完整的病毒粒子，而是利用了在正常HBV感染中产生的不同粒子的多样性。
迄今为止，VLPs已被用于30多种感染人类和其他动物的病毒。这些病毒结构多样，有单个或多个衣壳蛋白或脂质包膜。并非所有病毒都适合作为疫苗开发的VLP靶点，也并非所有VLP都适合作为候选疫苗。事实上，许多VLPs只是用于基础研究(例如，组装和结构研究，以及病毒-宿主和蛋白质-蛋白质相互作用研究)。近年来，VLPs在纳米颗粒生物技术中也有应用。
重组乙型肝炎的VLPs疫苗的意义和研究
目前，约有20亿人(约占世界人口的三分之一)有过或继续感染乙肝病毒的血清学证据，其中3.7亿人患有慢性乙肝病毒感染。世界卫生组织估计，每年有100万人死于与乙肝病毒相关的肝脏疾病，包括肝硬化和肝细胞癌。乙肝主要在亚洲、非洲、南欧和拉丁美洲流行，HBsAg在人口中的携带率从2到20%不等，是一个全球性的健康问题。
世界卫生组织建议，在所有国家，乙肝疫苗接种已经成为常规婴儿免疫规划的一部分。第一个乙肝疫苗于1981年获得许可，然而经过很长时间，乙肝疫苗才在较贫穷的发展中国家普及免疫接种。截至2003年，只有76%的世卫组织会员国报告已将乙肝疫苗纳入其常规儿童免疫接种计划。
HBV是一种包膜DNA病毒，属于肝病毒科。该病毒基因组由一种不寻常的部分双链环状DNA组成。HBV基因组只有3.2 kb，是已知最小的DNA病毒之一。感染人血清的电镜显示存在42-47-nm的双壳病毒粒子，包含一个由脂质和三个包膜蛋白组成的外膜。在包膜内，有一个27纳米的核衣壳核心，含有结构C蛋白，称为乙型肝炎病毒核心抗原(HBcAg)。这三种包膜蛋白分别被称为小(S)、中(M)和大(L)包膜蛋白，并自组装成亚病毒HBsAg颗粒。这三种蛋白在体内均以糖基化和非糖基化形式存在。在受感染的血清中也发现了主要由HBsAg组成的亚病毒颗粒。亚病毒颗粒是22纳米的球形颗粒和管状长丝(直径22纳米，长度可变)，不含核酸，因此不具传染性。
在20世纪80年代早期，基于从HBV感染中恢复的个体的血清中含有大量的抗HBsAg抗体这一事实，由从HBV携带者血清中纯化的灭活HBsAg颗粒组成的疫苗被开发出来。在1981-1982年,通过血浆分离的颗粒制成疫苗被使用。然而，对血液制品安全性和供体血浆可用性的担忧，以及重组DNA技术的进步，很快导致了重组HBsAg的开发，从而产生了第二代HBV疫苗。
第二代HBV疫苗：S基因的克隆和表达最早是在大肠杆菌中实现的。然而，当在细菌中产生时，HBsAg不分泌，很难以其自然形式纯化和非免疫原性。为了产生免疫原性VLPs，使用了真核表达宿主，如酵母和哺乳动物细胞。目前已有的重组疫苗是在酵母(Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and Hansenula polymorpha)或哺乳动物细胞(Chinese hamster ovary cell line）中生产的。
宿主细胞的选择对产生的VLP的结构和生产过程都有影响。在CHOs和H.多态性中产生的重组HBsAg进行了表征;分子质量、大小和单体数均有显著差异。在生产过程中，酵母细胞更容易培养。在酵母基础上的过程中，细胞收获后必须进行一个破坏步骤来释放HBsAg。其他胞内成分也随之释放，使得纯化过程更加复杂。然而，哺乳动物细胞能够则以22nm亚病毒颗粒的形式分泌HBsAg，使细胞培养上清液更容易恢复和纯化。
以CHO细胞为基础的疫苗由法国的Pasteur-Merieux Aventis (GenHevac B®)和以色列的SciGen (Sci-B-Vac™)，这两种疫苗不仅包含HBsAg S蛋白，还包含M蛋白(GenHevac B)或M和L蛋白(Sci-B-Vac)。与传统疫苗相比，这些疫苗不仅含有HBsAg的表位，还可能具有更强的免疫原性，能更快地起作用，并能对无应答者提供保护。
目前，还有 许多研究仍在进行中，但重组HBV疫苗仍然是一个令人难忘的成就，因为它代表了第一个基于VLPs的商业疫苗。
参考：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1586/erv.10.115
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7080154/
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