新一代疫苗及药物递送载体——病毒样颗粒（VLPs）

• 病毒样颗粒（VLPs）疫苗的优势及应用
• 病毒样颗粒（VLPs）疫苗的设计与构建
• 病毒样颗粒（VLPs）疫苗的纯化工艺
• 区带转子密度梯度离心优化VLPs 的大规模纯化
• 下载白皮书《基于密度梯度离心的超速离心机区带转子P32ZT 的大体积样品分离》

VLPs 良好的安全性是因其不含病毒的遗传物质，避免了病毒复制的风险；另外，VLPs 可以被设计成多价或嵌合形式，这意味着一个VLP 可以携带多种不同的抗原，这对于同时对抗多种病原体或多种病毒株的疫苗来说意义重大。目前已有针对人乳头瘤病毒（HPV）、疟疾和乙型及戊型肝炎的VLP疫苗得到上市批准。

除了上述提到的应用于疫苗的开发与制备外，VLPs 还可以携带DNA、mRNA、siRNA、抗体、配体和小分子等药物，将它们递送到目标细胞内，用于基因药物、蛋白药物或小分子药物等的递送，以达到治疗相应疾病的目的。例如：上海本导基因技术有限公司利用VLPs 递送CRISPR 基因编辑工具，靶向切割1型单纯疱疹病毒的基因组以清除病毒，从而达到治疗疱疹病毒型角膜炎的目的疗，该药物IND 已获CDE 批准，正在开展1期临床试验^【3】 。

目前，VLPs 的设计与构建涉及多种策略和技术，例如：

（1）基因重组与自组装蛋白系统：使用基因工程技术在宿主细胞中表达病毒的结构蛋白，这些蛋白随后自我组装成VLPs。常用的宿主细胞包括哺乳动物细胞、昆虫细胞、酵母、细菌和植物细胞。

（2）融合蛋白技术：将抗原序列融合到病毒结构蛋白上，使VLPs 表面展示目标抗原，以此激发针对特定病原体的免疫反应。

（3）化学偶联：通过化学手段将抗原偶联至预形成的VLPs表面，以增强免疫原性。

（4）Synthetic Zipper Pairs 技术：这种技术在疫苗开发中被用来促进蛋白质之间的相互作用，进而形成稳定的VLP-抗原复合体。

（5）卷曲螺旋肽技术（Coiled-Coil Forming Peptides）：利用卷曲螺旋肽的特性，如E肽和K肽，促进VLPs 的稳定性和抗原的定向展示^【1】 。

构建制备出来的VLPs 需要通过下游纯化工艺去除其制备生产过程中引入的杂质，如宿主细胞蛋白、残留的培养基成分、核酸等，确保最终产品的纯度和安全性。可以说，VLPs 的下游纯化工艺是生产高质量VLP 疫苗的关键部分，这部分工艺流程主要涉及以下几步：（下述每个步骤的具体细节会根据VLPs的类型、生产规模以及最终用途有所不同。此外，实际操作中可能会根据具体情况调整或增加步骤，以达到所需的纯度和质量标准。）

（2）浓缩：采用超滤或透析浓缩法减少液体体积，同时去除小分子杂质。

（3）超速离心或层析纯化：浓缩完成后，为了获得较高纯度的VLPs 需要采用超速离心或层析对其进行进一步的纯化。

（4）纯度检测与控制：使用各种分析方法评估纯化后的VLPs 纯度，检测是否存在残留的宿主细胞蛋白、核酸、内毒素等杂质。此外，需进行生物活性测试，确认VLPs 的功能完整性^{【1，4，5】} 。

上述各步骤中，超速离心纯化或者层析是下游纯化工艺的关键。其中，

（1）层析纯化是基于VLPs 与其他杂质之间的物理化学性质差异进行的分离技术。常见的层析法，整体上耗材成本较高，操作复杂，需要精确控制流速、温度、pH值等参数，对操作人员技能要求较高。

（2）VLPs 的超速离心纯化主要是利用密度梯度离心技术，根据不同粒子的密度和形状将其分开。相对于层析来说，超速离心的耗材成本较低，纯化的时间较短。传统的超速离心法主要被用于实验室规模的VLPs 纯化^【6】 。而区带转子密度梯度离心法（Zonal Rotor Density Gradient Centrifugation）可用于VLPs 大规模纯化工艺。在VLPs 的大规模纯化过程中，区带转子密度梯度离心法通常被用作纯化步骤，以去除大部分杂质，之后再次精纯，以确保得到高纯度的产品。

总之，凭借其独特的优点及其生产工艺等相关技术的进步，VLPs 在疫苗、药物递送等领域定会展现出更加广阔的应用前景。

1.Ogrina A, Balke I, Kalnciema I, Skrastina D, Jansons J, Bachmann MF, Zeltins A. Bacterial expression systems based on Tymovirus-like particles for the presentation of vaccine antigens. Front Microbiol. 2023 Mar 23;14:1154990.
2.Chauveau L, Bridgeman A, Tan TK, Beveridge R, Frost JN, Rijal P, Pedroza-Pacheco I, Partridge T, Gilbert-Jaramillo J, Knight ML, Liu X, Russell RA, Borrow P, Drakesmith H, Townsend AR, Rehwinkel J. Inclusion of cGAMP within virus-like particle vaccines enhances their immunogenicity. EMBO Rep. 2021 Aug 4;22(8):e52447.
3.https://mp.weixin.qq.com/s/XWYaUIgcqkCicwaquyUOdw
4.https://www.aerohome.com.cn/hangjiahao/87312.html
5.https://www.xjishu.com/zhuanli/27/202111002926.html

白皮书：《基于密度梯度离心的超速离心机区带转子P32ZT 的大体积样品分离》