9月20日，國際學(xué)術(shù)期刊Vaccines在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）叢堯研究組、復(fù)旦大學(xué)上海市重大傳染病和生物安全研究院黃忠研究組、以及華淞（上海）生物醫(yī)藥科技有限公司劉慶偉團(tuán)隊(duì)的最新合作研究成果“Vaccine Potency and Structure of Yeast-Produced Polio Type 2 Stabilized Virus-like Particles”。該論文報(bào)道了利用酵母重組表達(dá)系統(tǒng)高效制備脊髓灰質(zhì)炎病毒2型（PV2）的病毒樣顆粒（Virus-Like Particle，VLP），并系統(tǒng)地研究了其抗原性、熱穩(wěn)定性、免疫原性及結(jié)構(gòu)特征，為候選疫苗的開發(fā)提供了重要理論基礎(chǔ)。

脊髓灰質(zhì)炎病毒（簡稱脊灰病毒，PV）是小RNA病毒科腸病毒屬成員，分三種血清型：PV1、PV2和PV3。感染PV的患者常出現(xiàn)以肢體松弛性麻痹為主要癥狀的脊髓灰質(zhì)炎，嚴(yán)重者可以導(dǎo)致癱瘓甚至死亡，多見于兒童，故又名小兒麻痹癥?？诜p毒脊灰病毒活疫苗（OPV）和滅活脊灰病毒疫苗（IPV）的使用極大地降低了小兒麻痹癥發(fā)病率和脊灰病毒感染率，但作為傳統(tǒng)疫苗仍存在一定的局限性。因此，為了實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)消除脊灰病毒的目標(biāo)，急需開發(fā)一種在生產(chǎn)和接種過程中均不涉及使用活病毒的新一代脊灰疫苗。

研究團(tuán)隊(duì)通過畢赤酵母成功組裝了野生型VLP（wtVLP）和熱穩(wěn)定VLP（sVLP）。研究發(fā)現(xiàn)，sVLP的保護(hù)性D-抗原含量顯著高于wtVLP（圖a），并且在熱穩(wěn)定性測試中表現(xiàn)更佳（圖b）。小鼠實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了sVLP疫苗能有效誘導(dǎo)中和抗體的產(chǎn)生（圖c）。特別地，加入氫氧化鋁佐劑的sVLP疫苗顯著提高了免疫原性，這不僅減少了抗原的使用量，還增強(qiáng)了疫苗的供應(yīng)效率。

研究人員進(jìn)一步應(yīng)用冷凍電鏡技術(shù)解析了wtVLP和sVLP兩種顆粒的高分辨率結(jié)構(gòu)。從整體上看，兩種VLP均展現(xiàn)出了典型的球狀形態(tài)和對稱性，其表面特征與腸道病毒科的其他成員相似。然而，wtVLP與sVLP在結(jié)構(gòu)上存在顯著差異：wtVLP的半徑較sVLP更大，且呈現(xiàn)出膨脹狀態(tài)（圖d）；在wtVLP的二重軸上存在一個開放的通道，而sVLP的相應(yīng)位置則是封閉的（圖e）；sVLP的VP1蛋白的疏水口袋中存在神經(jīng)鞘氨醇分子，而wtVLP的疏水口袋是空的（圖f）。深入的結(jié)構(gòu)比較揭示了PV2 wtVLP與膨脹態(tài)135S顆粒的結(jié)構(gòu)高度相似，而PV2 sVLP則與其成熟病毒顆粒的緊密狀態(tài)結(jié)構(gòu)高度一致。從分子水平上看，sVLP包含的5個氨基酸突變位點(diǎn)（即VP1 T41I， VP1 F134L，VP1 Y159F，VP3 L85F和VP3 Q178L），不僅增強(qiáng)了衣殼蛋白單體內(nèi)部的相互作用，而且擴(kuò)大了五聚體中不同亞基之間的接觸界面（圖g）。這些突變共同作用，使得sVLP的構(gòu)象更加緊湊和穩(wěn)定。

總體而言，該項(xiàng)研究成功驗(yàn)證了通過酵母表達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生的PV2 sVLP作為新型脊髓灰質(zhì)炎疫苗的潛力和效力。研究解析了PV2 sVLP的高分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，闡明了其獨(dú)特的組裝機(jī)制和熱穩(wěn)定性特性。這些發(fā)現(xiàn)為加速開發(fā)新一代脊髓灰質(zhì)炎疫苗提供了重要的分子層面的見解，有望為實(shí)現(xiàn)“全球小兒麻痹癥根除計(jì)劃”的目標(biāo)，貢獻(xiàn)更安全、更有效的疫苗策略。

分子細(xì)胞卓越中心博士生洪琴，上海市重大傳染病和生物安全研究院專任工程師王淑俠為該論文的共同第一作者。復(fù)旦大學(xué)上海市重大傳染病和生物安全研究院黃忠研究員，分子細(xì)胞卓越中心叢堯研究員，華淞（上海）生物醫(yī)藥科技有限公司劉慶偉博士為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、上海市“重大突發(fā)傳染病防控關(guān)鍵核心技術(shù)研究”市級科技重大專項(xiàng)、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)支持；同時得到國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施的冷凍電鏡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫與計(jì)算分析系統(tǒng)的大力支持。

文章鏈接：https://www.mdpi.com/2076-393X/12/9/1077

（a）wtVLP/sVLP的D-抗原含量；（b）wtVLP/sVLP的熱穩(wěn)定性比較，可見sVLP更穩(wěn)定；（c）wtVLP/sVLP的免疫原性測試；（d）wtVLP/sVLP的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)；（e）wtVLP/sVLP的二重軸區(qū)域的結(jié)構(gòu)差異，顯示sVLP二重軸孔洞被打開；（f）不同VLP的疏水口袋比較，sVLP疏水口袋含鞘氨醇分子；（g）wtVLP/sVLP衣殼蛋白單體內(nèi)部的相互作用，表明sVLP單體各衣殼蛋白相互作用更緊密。