桿狀病毒載體表達系統可提高醫用蛋白質產量

采用哺乳動物細胞如中華倉鼠細胞、人胚腎細胞生產醫用蛋白質成為現在醫藥領域的研究重點。隨著市場需求的擴大，對醫用蛋白質藥物的產能提出了更高的需求。研究發現構建高效的桿狀病毒載體表達系統可以提高哺乳動物細胞醫用蛋白質的產量。

桿狀病毒載體表達系統是一個利用桿狀病毒作為載體，在昆蟲培養細胞或蟲體中表達外源蛋白的真核表達系統，目前已經成為包括大腸桿菌、酵母和哺乳動物細胞表達系統在內的4大表達系統之一。美迪西生物醫藥在重組蛋白表達與純化服務方面經驗豐富，其擁有多種蛋白表達系統，包括原核蛋白表達系統、酵母蛋白表達系統、昆蟲細胞蛋白表達系統（桿狀病毒）哺乳動物細胞蛋白表達系統，具備多種融合技術，可以為客戶在蛋白表達與純化方面提供多種選擇。桿狀病毒載體表達系統對外源基因容量大，適合表達細胞毒性蛋白，安全性且表達產量高，其后加工過程完全，可以同時表達多個外源基因還可以在體內表達。然而桿狀病毒載體表達系統的缺點就是瞬時表達且糖基化簡單。

構建高效的表達載體系統是提高哺乳動物細胞醫用蛋白質產量的首要策略，也是目前制約醫用蛋白質產業化的瓶頸。外源基因可以通過質粒載體轉染或病毒載體感染的方式導入哺乳動物宿主細胞，表達目的蛋白。傳統質粒載體需要轉染宿主細胞獲得穩定表達，耗時費力，不利于醫用蛋白質的大規模生產。目前，病毒載體主要以桿狀病毒載體和慢病毒載體最為常用。

一般來說，人工構建的哺乳動物細胞表達載體為穿梭載體，含有便于載體擴增和大量制備的原核序列，如復制子和抗生素抗性基因等，以及調控外源基因轉錄與翻譯活性的啟動子、增強子、終止子和polyA 信號序列等真核生物表達序列。優化調節啟動子、增強子及其相關轉錄調控元件有助于高效表達外源基因。桿狀病毒載體表達系統具有很好的生物安全性。桿狀病毒對包括人在內的哺乳動物無致病性，不能在哺乳動物細胞中復制。進入哺乳動物細胞的桿狀病毒會被降解，未見桿狀病毒整合到哺乳動物細胞染色體上的報道。桿狀病毒載體表達系統是高效的重組蛋白生產系統，109 個培養的昆蟲細胞能產生100mg的重組蛋白。

桿狀病毒載體表達系統能夠對表達的重組蛋白進行多種翻譯后修飾，如二硫鍵形成、磷酸化、酰化、糖基化、寡聚化和折疊。桿狀病毒的克隆容量可達38kb，可載有多個外源基因及其調控元件。桿狀病毒載體表達系統即可表達單一重組蛋白，又可同時表達多個重組蛋白。在昆蟲細胞中，表達的單一重組蛋白或多個重組蛋白可形成具有良好抗原性的病毒樣顆粒。

目前用于桿狀病毒載體系統表達的病毒疫苗主要有以下幾種

（1）人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗

HPV主要引起皮膚、黏膜的良性或惡性腫瘤如宮頸癌。HPV基因組的早期區部分編碼的E6、E7蛋白為癌蛋白；晚期區編碼的衣殼蛋白L1和次要衣殼蛋白L2，是引起人體免疫反應的主要蛋白。1994年，利用桿狀病毒表達系統表達出L1、L2蛋白，并組裝成病毒樣顆粒蛋白（VLP），具有典型的HPV結構基礎。通過實驗發現，VLP可以與單克隆抗體發生反應。經動物試驗后，發現該VLP可以激發免疫的動物的體液免疫系統及細胞免疫。此外，研究發現該VLP還可以作為多重抗原表位的載體，產生佐劑的效用。

（2）艾滋病病毒疫苗　

人類免疫缺陷病毒（HIV）是引發艾滋病的病原體，目前發現其有HIV2兩種亞型。利用桿狀病毒載體表達系統構建獲得的無傳染性的VLP通過實驗發現其可誘導細胞免疫和中和抗體免疫反應。而在小鼠黏膜免疫實驗中發現既有黏膜免疫反應，又有系統免疫反應。該疫苗已經于20世紀80年代進入臨床實驗，但最終因該疾病的特殊性，所以未能走入市場大范圍使用，但仍未艾滋病疫苗的研制提供一種新思路。

（3）動物疫苗

目前使用桿狀病毒載體表達系統研制出的具有免疫效力的亞單位疫苗如禽流感病毒、牛皰疹病毒、犬細小病毒、藍舌病毒、口蹄疫病毒、圓環病毒疫苗等。除圓環病毒疫苗外，大多數疫苗僅限于實驗室疫苗，未能應用于市場。2006年勃林格殷格翰公司在國外市場首次推出豬圓環2型病毒疫苗，并很快占領該疫苗超過60%的市場份額。2010年該疫苗引入國內，成為國內獸用疫苗市場上首個針對豬圓環病毒的疫苗。通過長期的使用和實踐證明該疫苗具有較好的保護力，應激反應小，為目前圓環疫苗市場的主力產品。利用桿狀病毒載體系統表達的禽流感病毒H5型和H7型的HA，牛副流感病毒3型蛋白都具有良好的抗體中和反應。

（4）細菌疫苗

與病毒疫苗相比，針對細菌感染的亞單位疫苗的報道較少，至今未能有成功的重組細菌疫苗供人類使用。而使用桿狀病毒載體系統表達的細菌疫苗更少，目前僅見到有使用桿狀病毒載體系統表達布魯氏桿菌熱激蛋白的報道。

（5）寄生蟲疫苗

寄生蟲的結構較病毒要復雜的多，同時在人體或哺乳動物體內經歷不同的發育生長階段，具有不同的生長狀態和模式，會出現免疫逃避的現象，種種因素導致寄生蟲疫苗的研究和發展。近年來，通過使用多基因疫苗免疫策略突破了寄生蟲免疫的障礙。利用桿狀病毒載體表達系統對惡性瘧原蟲、血吸蟲等寄生蟲進行重組蛋白、抗體方面的研究。

桿狀病毒載體可以通過昆蟲細胞大量制備病毒顆粒，感染多種哺乳動物細胞，并在合適的啟動子控制下表達外源基因，加上桿狀病毒載體具備基因組大、操作性好、靶向性強、生物安全性高等優點，已成為一項比較成熟、安全、經濟、高效的蛋白質表達技術，被越來越多地應用于哺乳動物細胞生產多肽藥物和疫苗等醫用蛋白質的研制。