【耀文解读】病毒样颗粒（VLP）疫苗的研究现状(2)：VLP预防性疫苗研发进展

注：本文不构成任何投资意见和建议，以官方/公司公告为准；本文仅作医疗健康相关药物介绍，非治疗方案推荐（若涉及），不代表耀海生物立场。任何文章转载需得到授权。

文章导读

病毒样颗粒（VLPs, virus-like particles）最初用于在原子水平上解析病毒结构，随后迅速应用于乙型肝炎病毒（HBV）、乳头瘤病毒（HPV）和戊型肝炎病毒（HEV）等预防性疫苗的开发。随着技术的发展，VLP作为炎症、疼痛、过敏、肿瘤等治疗性疫苗、以及作为药物递送载体的相关研究也取得很大进展。

2022年8月，牛津大学和伯尔尼大学的Martin F Bachmann和Mona O Mohsen在《Cell Mol Immunol》[IF: 22]发表综述文章：Virus-like particle vaccinology, from bench to bedside。作者聚焦于病毒感染预防性疫苗、以及慢性炎症、疼痛、过敏和肿瘤治疗性疫苗，简述了VLP疫苗的发展过程，并汇总了已上市、临床研究阶段与临床前阶段的VLP疫苗品种。

作为重组蛋白疫苗CDMO行业人员，菌菌详细解读了这篇文章，以剖析VLP疫苗的发展现状和研究前景。

鉴于原文内容丰富且篇幅较长，贴心的菌菌将原文分为三个篇幅连载进行摘要简牍，菌菌将先后介绍：

1.VLP疫苗的发展历程与商业化/已上市VLP疫苗品种

2.在研VLP预防性疫苗的研发进展

3.VLP治疗性疫苗的研发进展

菌菌在第一部分分享了商业化的VLP疫苗，感兴趣可戳链接查看：病毒样颗粒（VLP）疫苗的研究现状(1)：商业化VLP疫苗，相信大家已经对商业化VLP疫苗品种形成了基础的认识，包括HBV、HPV、HEV和疟疾的抗感染等适应症。除已上市的几款VLP疫苗外，传染病领域内其他VLP疫苗研发进度如何呢？

菌菌今天继续第二部分内容的分享：VLP预防性疫苗的研发进度（上市前），涵盖中东呼吸综合征（MERS）、严重急性呼吸综合症（COVID-19）和流感等由病毒引起的传染病。

一 VLP预防性疫苗研发进度

鉴于良好的安全性和适当的免疫原性，多种基于VLP平台开发的预防性或治疗性疫苗被开发，且部分已发展至临床2-3期阶段。在传染病领域内，VLP疫苗在研适应症包括中东呼吸综合征（MERS）、新冠肺炎（COVID-19）和流感等。

1.1 中东呼吸综合征（MERS）

MERS是由MERS冠状病毒（MERS-CoV）引起的重症呼吸疾病。MERS-CoV是一种RNA病毒，有包膜，含多种免疫原性蛋白，包括刺突蛋白（S, spike）、膜蛋白（M, membrane）、包膜蛋白（E, envelope）与核衣壳（N, nucleocapsid），其中S蛋白在介导病毒进入受体细胞中发挥重要作用，也是疫苗开发的重要靶点。

VLP是预防MERS-CoV的一种技术平台，Mohsen等（综述原文一作）将破伤风毒素（TT）表位融合至黄瓜花叶病毒样颗粒（CuMV），建立了基于CuMVTT的改良型VLP疫苗平台。随后，团队人员进一步融合MERS-CoV病毒的S蛋白受体结合域（RBM），开发了针对MERS-CoV的嵌合型VLP疫苗mCuMVTT-MERS。mCuMVTT-MERS在大肠杆菌中表达，可实现TLR7/8配体（包裹核酸）的自组装，可诱导高水平的特异性抗体。

Zhang等使用杆状病毒体系表达MERS-CoV的三种结构蛋白：S蛋白、包封蛋白（E）和膜蛋白（M），自组装成VLP。这款MERS-CoV-VLP在恒河猴中诱导了特异性抗体，及T细胞介导的免疫反应。该团队还利用犬细小病毒（CPV）VP2结构蛋白开发了一种嵌合VLP疫苗，表达MERS-CoV的RBD蛋白，嵌合疫苗在小鼠模型中诱导了特异性体液免疫和细胞免疫。

如上所述，当前已有几款MERS-CoV-VLP候选疫苗在体内外试验中取得积极结果，但尚未进入临床阶段。

图1: MERS-CoV与VLP疫苗的结构示意图

1.2 严重急性呼吸综合症（COVID-19）

COVID-19是由新型冠状病毒（SARS-CoV-2）引起的呼吸系统疾病。因为同属于冠状病毒，SARS-CoV-2病毒的结构蛋白与MERS-CoV类似，包含S蛋白、M蛋白、E蛋白和N蛋白。全球约有30种新冠疫苗获批用于人体，有几十种候选疫苗处于临床开发阶段。由于新变种连续出现，仍需开发新型的、高保护效力的疫苗。

Mohsen等采用了化学耦合的方式开发新型COVID-19疫苗，团队成员将SARS-CoV-2的RBD与CuMVTT VLP耦合，使用赖氨酸残基对VLP表面进行修饰。体外试验显示，这款VLP候选疫苗诱导了高特异性抗体反应，可有效中和不同变体。将CuMVTT-RBD通过鼻内给药至小鼠模型，引起了强烈的全身性和粘膜IgG和IgA反应。

为实现大规模生产，Mohsen等使用基因融合代替体外化学耦合，在大肠杆菌中表达并组装成VLP嵌合疫苗CuMVTT-RBM，该嵌合疫苗在小鼠和兔体内诱导了特异性抗体。CuMVTT-RBM疫苗可实现大规模生产，1000 L发酵罐可制备250万剂，在4°C条件下可稳定储存14个月。与AP205噬菌体VLP融合的嵌合疫苗也获得相似结果。

此外，研究者还设计了一款双嵌合颗粒，可产生针对S1蛋白RBM、以及S2切割位点的中和抗体。

在不含病毒基因组的情况下，SARS-CoV-2的四种结构蛋白（S蛋白、M蛋白、E蛋白和N蛋白）可组装成VLP。Yilmaz等使用HEK293细胞表达六脯氨酸融合的S蛋白、N蛋白、M蛋白和E蛋白，生成的VLP颗粒有效诱导抗体的生产，并预防肺部病变。该候选疫苗已发展至II期临床阶段。

Medicago公司选择了植物表达体系表达全长S蛋白，S蛋白三聚体移动到质膜中的脂筏上，自发组装成VLPs（CoVLPs），在植物细胞表面“发芽”。CoVLPs在猕猴体内可诱导强烈而持久的IgG反应，且AS03佐剂的存在能增强T细胞反应，保护灵长类动物免受病毒感染。CoVLPs已在加拿大获批上市。

图2: 基于化学偶联或基因融合的VLP疫苗开发

1.3 流感（Influenza）

流感病毒表面的血凝素糖蛋白（HA）和神经氨酸酶（NA）是疫苗开发的重要靶点，HA包括头部和茎部。当前上市的流感疫苗均以HA头部为中和靶点，然而HA头部抗原易发生变异，因此有必要每年或每两年开发流感疫苗。HA茎部抗原虽相当保守，但由于空间结构等因素，并不具备免疫优势。流感病毒的其他结构蛋白包括表面蛋白M2，内部蛋白基质蛋白M和核蛋白NP。

图3: 流感病毒结构示意图

Buffin等基于哺乳动物细胞平台，开发了一种含有HA、M1和NA的VLP疫苗，表达的VLPs与原病毒外表面相似，具有较高的免疫原性。

Mohsen等基于细菌表达系统，设计了多种HA球状结构域，与Qβ噬菌体VLP表面耦合，制备的候选疫苗均在小鼠体内诱导产生抗体，在I期临床中显示了免疫原性。

由于HA蛋白保守性低，也有研究选择其他结构蛋白靶点开发新型疫苗，如M2胞外结构域（eM2）或HA茎部结构。动物实验显示，通过基因融合或化学耦合制备的eM2-HBcAg或Qβ可预防甲型流感病毒的多种分支。与噬菌体Qβ类似，AP205噬菌体衍生的AP205-VLP也可高水平诱导特异性抗体。

Mohsen等以eM2为靶点抗原，同时将原核来源的RNA包裹至VLP颗粒内部，作为TLR7/8配体，相比真核RNA显示出更高的保护效力。以上结果也提示了，VLP中包裹的RNA类型影响疫苗的免疫原性和保护效力。

HA茎部结构更加保守，其三聚体形式有助于与VLP化学偶联，将其呈现在乙肝表面抗原HBcAg表面，可在小鼠体内诱导强烈的IgG反应。此外，小鼠试验显示，将HA茎部连接至铁蛋白纳米颗粒表面也可诱导中和效应。

以上结果提示，流感疫苗的开发靶点中，除常规的HA头部为靶点抗原外，以甲流病毒保守结构HA或M2为靶点设计VLP疫苗也是一种有效策略。也有研发人员基于H5N1、H7N2和H9N2多个甲流亚型的HA蛋白设计嵌合型VLP疫苗，以达到广谱的免疫效果。

基于大肠杆菌和酵母表达体系，耀海生物已成功交付多个VLP疫苗工艺开发和GMP生产服务项目，具备丰富的VLP疫苗纯化、解重聚工艺开发经验，制备的VLP产品纯度可达95%以上，具备高稳定性及适当的免疫原性，高质量满足产品商业化需求。

重组蛋白业务详情：业务介绍 | 耀海生物重组蛋白CRDMO一站式服务

结语

总结来看，已上市VLP疫苗主要基于病毒表面抗原的自组装特性，如乙肝病毒表面抗原（HBsAg）、人乳头瘤病毒（HPV）L1蛋白、戊肝病毒结构蛋白P329。而部分在研的VLP疫苗以VLP作为载体，如AP205噬菌体、Qβ噬菌体、HBV、黄瓜花叶病毒（CuMV）来源的VLP，通过基因融合或化学偶联的方法将目标抗原呈现在VLP载体表面，同样能发挥良好的免疫原性。天然或改造的VLP载体+目标抗原的设计，为VLP疫苗的开发提供了不同的见解，同时为非自组装型抗原开发为VLP疫苗提供了可能性。

耀海生物基于多年的微生物表达体系（大肠杆菌、酵母）CDMO服务经验，具备重组蛋白疫苗工艺开发与GMP级重组蛋白疫苗生产服务能力，包括VLP载体、VLP预防性或治疗性疫苗。耀海生物CDMO团队经验丰富、交付周期短、产品质量达标，可以满足产品注册申报的需求，以期助力重组蛋白疫苗的快速发展！

参考文献

[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 .

推荐阅读

【耀文解读】病毒样颗粒（VLP）疫苗的研究现状(1)：商业化VLP疫苗
 【对症创药】落在脸上的光：重组胶原蛋白新应用——角膜盲
【耀文解读】mRNA IVT篇︱2022最新研究：Bayesian优化算法赋能mRNA疫苗产量倍增方法简析
【耀文解读】新冠解法再添新丁，cricRNA技术抗击新冠科研成果解读
【耀文解读】新冠病毒密码子适应性演化及对mRNA疫苗序列优化的启迪
耀海生物服务覆盖 “重组蛋白/疫苗，质粒/mRNA、纳米抗体”等领域pre-IND至临床Ⅲ期样品制备及商业化生产服务，致力于打造CRO/CDMO/MAH全方位，定制化一站式服务平台。拥有20000平符合GMP要求车间，3000平研发中心，针对客户需求提供50L-2000L定制化服务。相关资讯请联系官方客服耀菌君联系：13380332910（微信同号）