病毒样颗粒（Virus-likeParticles，VLP）是一种独特的生物材料，具有与真实病毒相似的外形和结构，但本质上不含有病毒的遗传物质，如DNA或RNA，因此它们不具备感染能力。由于VLP的这一特性，它们在疫苗研发中显示出了巨大的潜力，尤其是在设计针对乙型肝炎、人类乳头瘤病毒（HPV）以及最新的新型冠状病毒（COVID-19）的疫苗时。
VLPs能够激发免疫系统的响应，因为它们能够被宿主的免疫系统识别为外来物质，从而引发特异性免疫反应，包括产生抗体和细胞介导的免疫反应。这使得VLP成为一种安全且有效的疫苗平台，可以用于预防多种由病毒引起的疾病。
此外，VLPs还可以用作递送系统，将特定的分子或药物递送到体内特定的细胞中。由于VLPs能够模仿病毒的进入途径，它们可以用来研究病毒的生命周期，以及开发新的抗病毒治疗方法。
近年来，VLP技术在预防医学领域迅猛发展，成功推动了多种针对不同传染性疾病的高度有效疫苗候选物的研发，显著增强了疫苗领域的预防潜力。
1.VLP疫苗发展进程
VLP作为高度结构化的蛋白质颗粒，其颗粒结构有利于抗原呈递细胞的摄取，可以激发宿主先天和适应性免疫反应功能。在过去的三十年中，VLP应用逐渐广泛，尤其在疫苗领域。一些基于VLP的疫苗已经用于商业化生产，或者已进入临床研究的不同阶段（图1）。乙型肝炎病毒（HepatitisBVirus，HBV）VLP是第一个获得批准的基于VLP的疫苗，其次人类乳头状瘤病毒（HumanPapillomaVirus，HPV）VLP和戊型肝炎病毒（HepatitisEVirus，HEV）VLP相继被批准[1]，2021年，疟疾疫苗被批准上市。除此之外，诺瓦克病毒VLP疫苗和流感病毒VLP疫苗正在进行临床试验，丙型肝炎病毒VLP疫苗和登革病毒VLP疫苗正在处于临床前试验阶段。同时，基于VLP的动物病毒也在不断开发，如猪细小病毒VLP疫苗等。
图1目前批准的基于VLP的疫苗的发展
2.VLP的多样性
2.1
结构多样化
图2VLP的结构多样化
2.2
功能多样化
VLP的功能多样化主要是由于结构的可设计性和修饰性[2]。首先，VLP分子具有高度均匀、规则的形状。特别是对于复杂的VLP，可能被用于合并多个大型表位，这些表位可以合理地设计用于多功能目的。但是，掺入多个大表位可能会破坏VLP的自组装。其次，在VLP的构建中，VLP可以很容易地在外表面或内表面用分子进行遗传或化学修饰，以调节其免疫原性和化学性质。最后，天然病毒中，蛋白质衣壳的作用是包含和保护遗传物质，以便感染到宿主细胞中。类似的原理，一些病毒衣壳蛋白的特性允许VLP封装蛋白质、分子或核酸。这些VLP充当递送容器，旨在通过靶向VLP表面的抗体或细胞特异性配体将其输送到特定的细胞，组织或器官。
图4VLP的合成及修饰策略
3.VLP的作用机制
图3VLP的免疫刺激
4.VLP表达平台
包括原核生物和真核生物系统在内的各种表达平台都可用于生产VLP，例如酵母、杆状病毒/昆虫细胞系统、哺乳动物细胞和植物系统（表1）。此外，无细胞表达系统也已成功应用在VLP的表达上[5]。
表1VLP表达系统对比
4.1
细菌
细菌是最广泛使用的表达系统之一，由于二硫键形成不完全和蛋白质溶解度问题等各种因素，因此不适合生产包膜VLP，但可用于生产具有一种或两种病毒结构蛋白的非包膜VLP。大肠杆菌是VLP生产中最常见的细菌宿主细胞，生产成本低、细胞生长快、蛋白表达水平高和易于放大，使用大肠杆菌表达系统生成的各种VLP疫苗已进入临床试验。除大肠杆菌外，在其他细菌中也观察到VLP的成功形成，例如：干酪乳杆菌、荧光假单胞菌等。
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4.2
酵母
酵母常用于重组蛋白表达，也用于VLP的生产，通常用于生成无包膜VLP。尤其是酿酒酵母和毕赤酵母，因其细胞生长快、表达蛋白产量高、可扩展性、以及一定程度的翻译后修饰（Post-translationalModifications，PTM）等优点而受到青睐。现今，经FDA批准的两种基于VLPs的疫苗，Engerix-B（HBV疫苗）和Gardasil（HPV疫苗）都已经在酵母表达系统中产生。但缺乏复杂的PTM途径是酵母表达系统的一个主要缺点，这限制了它们在VLP生产中的应用。
4.3
杆状病毒/昆虫细胞
杆状病毒/昆虫细胞表达系统是生产VLP最常用的表达系统。基于杆状病毒的VLP表达迅速而便捷，因此该系统适用于生产快速改变其表面抗原的病毒疫苗（如流感病毒疫苗）。昆虫细胞表达系统具有多种优势，例如表达蛋白的产量高，存在复杂的PTM通路和多蛋白VLP的形成等，常用的昆虫细胞系包括Sf9细胞、Sf21细胞、Tn-368细胞和HighFive细胞。杆状病毒/昆虫细胞表达系统的主要潜在缺点是，与哺乳动物细胞相比，表达的糖蛋白的N-糖基化模式更简单，这对于某些VLP应用来说可能是一个缺点。如果昆虫细胞糖基化模式得到改善，杆状病毒/昆虫细胞系统可能是基于VLP疫苗生产中最佳的表达系统。
4.4
植物细胞
与传统方法相比，植物表达系统具有高蛋白表达水平、低成本和高性能表达处理等优势。因此，植物表达系统目前是生产不同药用蛋白质（包括疫苗）的具有成本效益和可扩展的替代方案。已有超过55种不同的植物病毒已被用于构建抗原表达平台，包括烟草花叶病毒、苜蓿花叶病毒、豇豆花叶病毒和木瓜花叶病毒等。其中，最有效的植物表达系统之一是基于农杆菌介导的烟草花叶病毒表达载体。
4.5
哺乳动物和鸟类细胞
4.6
无细胞系统
5.VLP的优化
图5生物过程优化策略
结语
基于VLP设计的疫苗被认为既可以引起抵抗多种抗原的强烈的体液免疫和细胞免疫，同时相比传统疫苗更加安全，并且由于其与亲本病毒的大小和形态相似等诸多特点，在过去的几年里，VLP已经发展成为一种被广泛应用的生物技术。同时VLP结构的多样性和功能的多功能性提供了快速发展的研究潜力，强大而灵活的生产平台为该领域开辟了广泛的可能性。随着VLP技术的最新发展，其在疫苗生产、疫苗制备工艺方面所展现的优势为新型疫苗的研制提供了重要的研究平台和广阔的应用前景。
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