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        昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)的應(yīng)用與展望

        2018-01-04 10:17:43宋姍姍
        中國科技縱橫 2017年22期
        關(guān)鍵詞:桿狀病毒基因治療疫苗

        宋姍姍

        摘 要:昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)具有生物安全性高、能容納較大外源基因片段并實(shí)現(xiàn)多基因共表達(dá)、有完備的翻譯后加工修飾系統(tǒng)等特點(diǎn),因而得到廣泛的應(yīng)用。近年來,隨著重組桿狀病毒構(gòu)建技術(shù)、昆蟲細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn),加大了昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)在疫苗制備、治療性抗體、藥物研發(fā)和基因治療中的應(yīng)用力度。本文綜述了桿狀病毒表達(dá)載體的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用范圍,討論了目前桿狀病毒表達(dá)載體重組蛋白易降解的問題。隨著科技的進(jìn)步,對(duì)桿狀病毒載體的研究與優(yōu)化會(huì)更加深入,昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)的應(yīng)用研究尤為重要。

        關(guān)鍵詞:桿狀病毒;疫苗;治療性抗體;基因治療

        中圖分類號(hào):Q789 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2017)22-0209-01

        昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)(Baculovirus expression vector system,BEVS)是當(dāng)今基因工程四大表達(dá)系統(tǒng)之一,具有生物安全性高、能容納較大外源基因片段、可實(shí)現(xiàn)多基因共表達(dá)、具有完備的翻譯后加工修飾系統(tǒng)、無內(nèi)毒素污染等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。同時(shí),由于宿主細(xì)胞系的建立和優(yōu)化、細(xì)胞培養(yǎng)基成分的不斷改進(jìn),使得細(xì)胞生存率達(dá)到95%,基本可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模培養(yǎng)[1]。因此,昆蟲桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)越來越廣泛的應(yīng)用于疫苗制備、藥物研發(fā)、農(nóng)林牧漁等領(lǐng)域。

        1 昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)的研究進(jìn)展

        Kitts等在1990年提出了線性技術(shù),并設(shè)計(jì)了重組-救活方法,提高了桿狀病毒基因組同源重組能力,將其設(shè)計(jì)的BacPAK6的重組效率提到80%以上,有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值[4]。但由于DNA酶切消化效率影響,重組病毒的獲得仍需通過噬斑純化過程。Bac-to-Bac技術(shù)的出現(xiàn)避免了噬斑純化步驟,縮短了重組桿狀病毒的周期,同時(shí),此方法在大腸桿菌中進(jìn)行,非常便捷,不需要空斑純化,較為節(jié)省時(shí)間。但由于鱗翅目昆蟲細(xì)胞系缺乏功能性糖基轉(zhuǎn)移酶和唾液酸生物合成與利用途徑,其產(chǎn)生的糖基化修飾缺乏末端唾液酸化,影響糖蛋白的整體性質(zhì),因此研究人員設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)基因昆蟲細(xì)胞系,使昆蟲細(xì)胞對(duì)重組蛋白的糖基化修飾更加接近哺乳動(dòng)物細(xì)胞,更利于昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)的研究。

        2 昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)的應(yīng)用

        桿狀病毒載體表達(dá)系統(tǒng)具有表達(dá)效率高、表達(dá)蛋白的加工修飾過程及安全性好等優(yōu)勢(shì),該系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)、疫苗生產(chǎn)、重組病毒殺蟲劑等領(lǐng)域。隨著研究的深入,桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)應(yīng)用范圍將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大,為人類和動(dòng)物健康提供更多的幫助和保護(hù)。

        2.1 昆蟲桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)在疫苗中的應(yīng)用

        2.1.1 人乳頭瘤病毒(HPV)疫苗

        2009年,美國食品和藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)Cervarix上市,其為第一個(gè)利用昆蟲桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)的人用疫苗,研究表明其能誘導(dǎo)產(chǎn)生針對(duì)HPV同型的高滴度IgG抗體,并對(duì)HPV同型的感染能提供100%的保護(hù)[5]。

        2.1.2 艾滋病病毒(HIV)疫苗

        20世紀(jì)80年代,利用該系統(tǒng)構(gòu)建的艾滋病病毒疫苗進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段,利用該系統(tǒng)獲得的無傳染性的VLP可誘導(dǎo)細(xì)胞免疫和中和抗體免疫反應(yīng)。但最終因該疾病的特殊性,目前還未有疫苗上市。

        2.1.3 動(dòng)物疫苗

        禽流感病毒、牛皰疹病毒、犬細(xì)小病毒、藍(lán)舌病毒、口蹄疫病毒、圓環(huán)病毒疫苗等亞單位疫苗是利用桿狀病毒載體表達(dá)系統(tǒng)研制疫苗的熱點(diǎn),目前應(yīng)用于市場(chǎng)的僅有圓環(huán)病毒疫苗。B.Ingellhein公司于2006年首次推出豬圓環(huán)2型病毒疫苗--CircoFLEX,該疫苗具有較好的保護(hù)力,并且應(yīng)激反應(yīng)小。2010年該疫苗引入國內(nèi),為目前國內(nèi)外圓環(huán)疫苗市場(chǎng)的主力產(chǎn)品。

        2.1.4 其他疫苗

        除上述提到的兩種疫苗外,目前利用該系統(tǒng)生產(chǎn)的上市疫苗還有豬瘟疫苗(Porcilis Pesti)和治療性前列腺癌疫苗(Provenge)。

        2.2 昆蟲桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)在基因治療方面的應(yīng)用

        Liu等構(gòu)建了一個(gè)重組AcMNPV,利用CMV啟動(dòng)子啟動(dòng)的eGFP基因表達(dá),并用其作為基因轉(zhuǎn)移載體轉(zhuǎn)導(dǎo)哺乳動(dòng)物原代椎間盤細(xì)胞。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,桿狀病毒能有效轉(zhuǎn)導(dǎo)兔的椎間盤細(xì)胞,并不具有毒性。重組桿狀病毒作為基因轉(zhuǎn)移載體應(yīng)用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞已經(jīng)得到廣泛證實(shí),桿狀病毒在基因治療方面更具有應(yīng)用潛力。

        2.3 昆蟲桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)在農(nóng)、林業(yè)方面的應(yīng)用

        目前,化學(xué)農(nóng)藥仍是國內(nèi)外害蟲綜合治理的主力軍,但其易造成農(nóng)藥殘留,給人們健康造成影響,對(duì)環(huán)境造成污染。昆蟲對(duì)桿狀病毒抗性較弱,不會(huì)產(chǎn)生明顯耐藥性,對(duì)人類和自然環(huán)境比較溫和,不易引起大規(guī)模的生態(tài)平衡破壞,因此,利用其作為殺蟲劑已經(jīng)成為現(xiàn)今生物農(nóng)藥研究熱點(diǎn)。20世紀(jì)90年代初,研究人員重組了細(xì)菌、螨蟲、蝎子和黃蜂的毒蛋白基因的桿狀病毒,這些重組桿狀病毒提高了殺蟲效果,加快了發(fā)揮效應(yīng)的速度。

        3 昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)存在的問題與展望

        昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)因其簡單、生產(chǎn)低成本和重組蛋白能力廣受歡迎,但也存在不足之處,如普遍存在于昆蟲桿狀病毒表達(dá)載體系統(tǒng)中重組蛋白易降解的問題[6]。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的日益成熟,研究者將進(jìn)一步優(yōu)化病毒載體和發(fā)展昆蟲細(xì)胞系,包括對(duì)糖基化和折疊途徑的改變,使蛋白質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)與天然哺乳動(dòng)物蛋白更相似,更適合治療應(yīng)用和功能研究。未來昆蟲桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)將取代傳統(tǒng)制藥工藝,其所生產(chǎn)的疫苗、藥物、生物農(nóng)藥等會(huì)在人們的生活中普遍存在,并將發(fā)揮不可估量的作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]Oers MM,Pijlman GP,Vlak JM.Thirty years of baculovirus-insect cell protein expression:From dark horse to mainstream technology.J Gen Virol,2015,96(Pt1):6-23.

        [2]Lin SY,Chung YC,Hu YC.Update on baculovirus as an expression and/or delivery vehicle for vaccine antigens.Expert Rev Vaccines,2014,13(12):1501-1521.

        [3]Sylla S,Cong YL,Sun YX,et al.Protective immunity conferred by porcine circovirus 2 ORF2-based DNA vaccine in mice.Microbiol Immunol,2014,(06):307-316.

        [4]Contreras-Gómez A,Sánchez-Mirón A,García-Camacho F,et al.Protein production using the baculovirus-insect cell expression system.Biotechnol Prog,2014,30(1):1-18.

        [5]Feng H,Hu GQ,Wang HL,et al.Canine parvovirus VP2 protein expressed in silkworm pupae self-assembles into virus-like particles with high immunogenicity.PLoS One,2014,9(1):e79575.

        [6]Schachner A,Marek A,Jaskulska B,et al.Recombinant FAdV-4 fiber-2 protein protects chickens against hepatitis-hydropericardium syndrome(HHS).Vaccine,2014,32(9):1086-1092.

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