Virusová částice - Virus-like particle

Virové částice (VLP) jsou molekuly, které se velmi podobají viry, ale jsou neinfekční, protože neobsahují žádný virový genetický materiál. Mohou se přirozeně vyskytovat nebo syntetizovat prostřednictvím individuální exprese virových strukturních proteinů, které se pak mohou samy sestavit do struktury podobné viru.[1][2][3][4] K vytvoření rekombinantních VLP lze použít kombinace strukturních kapsidových proteinů z různých virů. VLP odvozené z Žloutenka typu B virus (HBV) a složený z malého povrchového antigenu odvozeného od HBV (HBsAg ) byly popsány v roce 1968 ze sér pacientů.[5] VLP byly vyrobeny ze složek nejrůznějších skupin virů včetně Parvoviridae (např. virus spojený s adeno ), Retroviridae (např. HIV ), Flaviviridae (např. Virus hepatitidy C. ), Paramyxoviridae (např. Nipah ) a bakteriofágy (např. Qp, AP205).[1] VLP mohou být produkovány ve více systémech buněčných kultur, včetně bakterií, buněčných linií savců, buněčných linií hmyzu, kvasinek a rostlinných buněk.[6][7]

VLP mohou také odkazovat na struktury produkované některými LTR retrotranspozony (pod Ortervirales ) v přírodě. Jsou vadné, nezralé viriony, někdy obsahující genetický materiál, které jsou obecně neinfekční kvůli nedostatku a funkční virová obálka.[8][9] Kromě toho produkují vosy polydnavirus vektory s patogenními geny (ale ne jádrovými virovými geny) nebo bez genů VLP, které pomáhají kontrolovat jejich hostitele.[10][11]

Aplikace

Terapeutické a zobrazovací látky

VLP jsou kandidátským doručovacím systémem pro geny nebo jiná terapeutika.[12] Ukázalo se, že tato činidla dodávající léčiva účinně cílí na rakovinné buňky in vitro.[13] Předpokládá se, že se VLP mohou hromadit v místech nádoru kvůli vylepšená propustnost a retenční efekt, které by mohly být užitečné pro podávání léků nebo pro zobrazování nádorů [14]

Vakcíny

VLP jsou užitečné jako vakcíny. VLP obsahují opakující se zobrazení s vysokou hustotou virových povrchových proteinů, které představují konformační viry epitopy které mohou vyvolat silné T buňka a B buňka imunitní odpovědi.[15]; malý poloměr částic přibližně 20–200 nm umožňuje dostatečný odtok do lymfatických uzlin. Protože se VLP nemohou replikovat, představují bezpečnější alternativu k oslabeným virům. VLP byly použity k vývoji vakcín schválených FDA Žloutenka typu B a lidsky papillomavirus, které jsou komerčně dostupné.

V současné době existuje výběr vakcín proti lidsky papillomavirus (HPV), jako je Cervarix od GlaxoSmithKline spolu s Gardasil a Gardasil-9, vyráběné společností Merck & Co.. Gardasil se skládá z rekombinantních VLP sestavených z proteinů L1 HPV typů 6, 11, 16 a 18 exprimovaných v droždí a je adjuvován hydroxyfosforečnanem hlinitým. Gardasil-9 se skládá z epitopů L1 31, 33, 45, 52 a 58 kromě uvedených epitopů L1 nalezených v Gardasilu. Cervarix se skládá z rekombinantních VLP sestavených z proteinů L1 HPV typů 16 a 18, exprimovaných v hmyzích buňkách, a je adjuvován 3-O-desacyl-4-monofosforyl lipid (MPL) A a hydroxid hlinitý [16]

Nejaktuálnější vakcínou proti viru hepatitidy B (HBV) je Sci-B-Vac vyráběná společností VBI Vaccines Inc. Vyrábí se expresí v buňkách vaječníků čínského křečka (CHO). Tři epitopy povrchového antigenu hepatitidy B: S, Pre-S1 a Pre-S2 v jejich glykosylované a neglykosylované formě jsou zobrazeny na fosfolipidové matrici s adjuvans hydroxidem hlinitým. To je považováno za přímého konkurenta společnosti Engerix-B vyráběné společností GlaxoSmithKline, který se skládá z povrchového antigenu hepatitidy B adsorbovaného na hydroxid hlinitý.

První vakcína proti VLP zaměřená na malárii, Mosquirix, (RTS, S ) byl schválen regulačními orgány v EU. Byl vyjádřen v kvasnicích. RTS, S je část Plasmodium falciparum protein cirkumsporozoitů fúzovaný s Povrchový antigen hepatitidy B. (RTS), v kombinaci s povrchovým antigenem hepatitidy B (S) a s adjuvans AS01 (skládající se z (MPL) A a saponin ).

Výzkum naznačuje, že VLP vakcíny proti virus chřipky by mohly poskytnout silnější a dlouhodobější ochranu proti chřipkovým virům než konvenční vakcíny.[17] Výroba může začít, jakmile je kmen viru sekvenován, a může trvat pouhých 12 týdnů, ve srovnání s 9 měsíci u tradičních vakcín. V raných klinických studiích se zdálo, že vakcíny proti chřipce VLP poskytují úplnou ochranu proti oběma Virus chřipky A. podtyp H5N1 a Pandemie chřipky v roce 1918.[18] Novavax a Medicago Inc. provedli klinické zkoušky svých vakcín proti chřipce VLP.[19][20]

VLP byly také použity k vývoji preklinického kandidáta na vakcínu proti chikungunya virus.[15]

Technologie lipoparticle

Lipočástice VLP byly vyvinuty na pomoc při studiu integrální membránové proteiny.[21] Lipočástice jsou stabilní, vysoce purifikované, homogenní VLP, které jsou konstruovány tak, aby obsahovaly vysoké koncentrace sledovaného konformačně intaktního membránového proteinu. Integrované membránové proteiny se podílejí na různých biologických funkcích a jsou zaměřeny na téměř 50% stávajících terapeutických léků. Kvůli jejich hydrofobním doménám je však obtížné manipulovat s membránovými proteiny mimo živé buňky. Lipočástice mohou obsahovat širokou škálu strukturně intaktních membránových proteinů, včetně Receptory spojené s G proteinem (GPCR) s, iontové kanály a virové obálky. Lipoparticles poskytují platformu pro řadu aplikací, včetně screeningu protilátek, produkce imunogeny a testy vazby ligandů.[22][23]

Shromáždění

Pochopení samo-sestavování VLP bylo kdysi založeno na virálním shromáždění. To je racionální, pokud se sestava VLP odehrává uvnitř hostitelské buňky (in vivo), ačkoli byla nalezena událost vlastní montáže in vitro od samého začátku studie o virové montáži.[24] Studie to také odhaluje in vitro montáž VLP soutěží s agregací[25] a uvnitř buňky existují určité mechanismy, které zabraňují tvorbě agregátů, zatímco probíhá montáž.[26]

Propojení skupin cílení s povrchy VLP

Je užitečné připojit proteiny, nukleové kyseliny nebo malé molekuly na povrch VLP, například pro zacílení na specifický buněčný typ nebo pro zvýšení imunitní odpovědi. V některých případech může být požadovaný protein geneticky fúzován s virovým obalovým proteinem.[27] Tento přístup však někdy vede k narušení sestavování VLP a má omezenou použitelnost, pokud cílicí činidlo není založeno na proteinu. Alternativou je sestavení VLP a následné použití chemických zesíťovacích prostředků,[28] reaktivní nepřirozené aminokyseliny[29] nebo SpyTag / SpyCatcher reakce[30][31] za účelem kovalentního připojení požadované molekuly. Tato metoda je účinná při směrování imunitní odpovědi proti připojené molekule, čímž indukuje vysoké hladiny neutralizující protilátky a dokonce je schopna porušit toleranci k vlastním proteinům zobrazeným na VLP.[31]

Reference

  1. ^ A b Zeltins A (leden 2013). „Konstrukce a charakterizace virových částic: recenze“. Molekulární biotechnologie. 53 (1): 92–107. doi:10.1007 / s12033-012-9598-4. PMC  7090963. PMID  23001867.
  2. ^ Buonaguro L, Tagliamonte M, Tornesello ML, Buonaguro FM (listopad 2011). „Vývoj virových částic ve vakcínách proti infekčním chorobám a rakovině“. Odborná recenze vakcín. 10 (11): 1569–83. doi:10.1586 / erv.11.135. PMID  22043956.
  3. ^ „Slovník pojmů rakoviny NCI“. Národní onkologický institut. 2011-02-02. Citováno 2019-04-19.
  4. ^ Mohsen MO, Gomes AC, Vogel M, Bachmann MF (červenec 2018). „Interakce virových částic odvozených z virů podobných virům (VLP) s vrozeným imunitním systémem“. Vakcíny. 6 (3): 37. doi:10,3390 / vakcíny6030037. PMC  6161069. PMID  30004398.
  5. ^ Bayer ME, Blumberg BS, Werner B (červen 1968). „Částice spojené s australským antigenem v séru pacientů s leukémií, Downovým syndromem a hepatitidou“. Příroda. 218 (5146): 1057–9. Bibcode:1968 Natur.218.1057B. doi:10.1038 / 2181057a0. PMID  4231935.
  6. ^ Santi L, Huang Z, Mason H (září 2006). „Produkce částic podobných virům v zelených rostlinách“. Metody. 40 (1): 66–76. doi:10.1016 / j.ymeth.2006.05.020. PMC  2677071. PMID  16997715.
  7. ^ Huang X, Wang X, Zhang J, Xia N, Zhao Q (2017-02-09). „Částice podobné viru odvozené z Escherichia coli ve vývoji vakcín“. NPJ vakcíny. 2 (1): 3. doi:10.1038 / s41541-017-0006-8. PMC  5627247. PMID  29263864.
  8. ^ Beliakova-Bethell N, Beckham C, Giddings TH, Winey M, Parker R, Sandmeyer S (leden 2006). „Virusové částice retrotransposonu Ty3 se shromažďují ve spojení s komponentami P-těla“. RNA. 12 (1): 94–101. doi:10,1261 / rna.2264806. PMC  1370889. PMID  16373495.
  9. ^ Purzycka KJ, Legiewicz M, Matsuda E, Eizentstat LD, Lusvarghi S, Saha A a kol. (Leden 2013). „Zkoumání struktury RNA retrotransposonu Ty1 v částicích podobných virům“. Výzkum nukleových kyselin. 41 (1): 463–73. doi:10.1093 / nar / gks983. PMC  3592414. PMID  23093595.
  10. ^ Burke, Gaelen R .; Strand, Michael R. (2012-01-31). „Polydnaviry parazitických vos: Domestikace virů jako vektory pro dodávání genů“. Hmyz. 3 (1): 91–119. doi:10,3390 / hmyz3010091. PMC  4553618. PMID  26467950.
  11. ^ Leobold, Matthieu; Bézier, Annie; Pichon, Apolline; Herniou, Elisabeth A; Volkoff, Anne-Nathalie; Drezen, Jean-Michel; Abergel, Chantal (červenec 2018). „Domestikace velkého viru DNA pomocí vosy Venturia canescens zahrnuje cílenou redukci genomu prostřednictvím pseudogenizace“. Biologie genomu a evoluce. 10 (7): 1745–1764. doi:10.1093 / gbe / evy127. PMC  6054256. PMID  29931159.
  12. ^ Petry H, Goldmann C, Ast O, Lüke W (říjen 2003). "Použití virových částic pro přenos genů". Aktuální názor na molekulární terapii. 5 (5): 524–8. PMID  14601522.
  13. ^ Galaway, F. A. & Stockley, P. G. MS2 virové částice: Robustní, polosyntetická cílená platforma pro podávání léků. Mol. Pharm. 10, 59–68 (2013).
  14. ^ Kovacs, E. W. a kol. Duální povrchově modifikovaný bakteriofág MS2 jako ideální lešení pro systém podávání léků na bázi virové kapsidy. Biokonjug. Chem. 18, 1140–1147 (2007).
  15. ^ A b Akahata W, Yang ZY, Andersen H, Sun S, Holdaway HA, Kong WP a kol. (Březen 2010). „Virová vakcína proti částicím proti epidemii viru Chikungunya chrání nehumánní primáty před infekcí“. Přírodní medicína. 16 (3): 334–8. doi:10,1038 / nm. 2105. PMC  2834826. PMID  20111039.
  16. ^ Zhang X, Xin L, Li S, Fang M, Zhang J, Xia N, Zhao Q (2015). „Poučení z úspěšných lidských vakcín: Vymezení klíčových epitopů disekcí kapsidových proteinů“. Lidské vakcíny a imunoterapeutika. 11 (5): 1277–92. doi:10.1080/21645515.2015.1016675. PMC  4514273. PMID  25751641.
  17. ^ „Vytvoření mutantního kmene Streptococcus bez všech integrovaných virů“ (Tisková zpráva). Americká společnost pro mikrobiologii. 27. května 2010. Citováno 8. června 2010.
  18. ^ Perrone LA, Ahmad A, Veguilla V, Lu X, Smith G, Katz JM a kol. (Červen 2009). „Intranazální očkování částicemi podobnými viru chřipky 1918 chrání myši a fretky před smrtící výzvou viru chřipky H5N1 v roce 1918“. Journal of Virology. 83 (11): 5726–34. doi:10.1128 / JVI.00207-09. PMC  2681940. PMID  19321609.
  19. ^ John Gever (12. září 2010). „ICAAC: vysoké titry protilátek viděné s novou vakcínou proti chřipce“.
  20. ^ Landry N, Ward BJ, Trépanier S, Montomoli E, Dargis M, Lapini G, Vézina LP (prosinec 2010). Fouchier RA (ed.). „Preklinický a klinický vývoj rostlinné virové vakcíny proti ptačí chřipce H5N1“. PLOS One. 5 (12): e15559. Bibcode:2010PLoSO ... 515559L. doi:10.1371 / journal.pone.0015559. PMC  3008737. PMID  21203523.
  21. ^ „Integral Molecular“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2009-07-31. Citováno 2010-04-30.
  22. ^ Willis S, Davidoff C, Schilling J, Wanless A, Doranz BJ, Rucker J (červenec 2008). „Částice podobné virům jako kvantitativní sondy interakcí membránových proteinů“. Biochemie. 47 (27): 6988–90. doi:10.1021 / bi800540b. PMC  2741162. PMID  18553929.
  23. ^ Jones JW, Greene TA, Grygon CA, Doranz BJ, hnědý poslanec (červen 2008). „Bezbuněčný test receptorů spřažených s G-proteinem pomocí fluorescenční polarizace“. Journal of Biomolecular Screening. 13 (5): 424–9. doi:10.1177/1087057108318332. PMID  18567842.
  24. ^ Adolph KW, Butler PJ (listopad 1976). „Sestavení viru sférické rostliny“. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. Série B, Biologické vědy. 276 (943): 113–22. Bibcode:1976RSPTB.276..113A. doi:10.1098 / rstb.1976.0102. PMID  13422.
  25. ^ Ding Y, Chuan YP, He L, Middelberg AP (říjen 2010). "Modelování konkurence mezi agregací a vlastní sestavou během zpracování virových částic". Biotechnologie a bioinženýrství. 107 (3): 550–60. doi:10,1002 / bit. 22821. PMID  20521301.
  26. ^ Chromy LR, Pipas JM, Garcea RL (září 2003). "Chaperonem zprostředkované in vitro shromáždění kapsid Polyomavirus". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 100 (18): 10477–82. Bibcode:2003PNAS..10010477C. doi:10.1073 / pnas.1832245100. PMC  193586. PMID  12928495.
  27. ^ Wetzel D, Rolf T, Suckow M, Kranz A, Barbian A, Chan JA a kol. (Únor 2018). „Zřízení kvasinkové platformy VLP pro prezentaci antigenu“. Továrny na mikrobiální buňky. 17 (1): 17. doi:10.1186 / s12934-018-0868-0. PMC  5798182. PMID  29402276.
  28. ^ Jegerlehner A, Tissot A, Lechner F, Sebbel P, Erdmann I, Kündig T a kol. (Srpen 2002). „Molekulární montážní systém, který činí vybrané antigeny vysoce repetitivními pro indukci ochranných ochranných B-buněk“. Vakcína. 20 (25–26): 3104–12. doi:10.1016 / S0264-410X (02) 00266-9. PMID  12163261.
  29. ^ Patel KG, Swartz JR (březen 2011). „Povrchová funkcionalizace virových částic přímou konjugací pomocí azid-alkynové klikové chemie“. Biokonjugovaná chemie. 22 (3): 376–87. doi:10.1021 / bc100367u. PMC  5437849. PMID  21355575.
  30. ^ Brune KD, Leneghan DB, Brian IJ, Ishizuka AS, Bachmann MF, Draper SJ a kol. (Leden 2016). „Plug-and-Display: dekorace virových částic pomocí izopeptidových vazeb pro modulární imunizaci“. Vědecké zprávy. 6: 19234. Bibcode:2016NatSR ... 619234B. doi:10.1038 / srep19234. PMC  4725971. PMID  26781591.
  31. ^ A b Thrane S, Janitzek CM, Matondo S, Resende M, Gustavsson T, de Jongh WA a kol. (Duben 2016). „Bakteriální superlepidlo umožňuje snadný vývoj účinných vakcín na bázi virů podobných částic“. Journal of Nanobiotechnology. 14 (1): 30. doi:10.1186 / s12951-016-0181-1. PMC  4847360. PMID  27117585.

externí odkazy