昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)的應(yīng)用與展望

宋姍姍

摘 要：昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)具有生物安全性高、能容納較大外源基因片段并實現(xiàn)多基因共表達、有完備的翻譯后加工修飾系統(tǒng)等特點，因而得到廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著重組桿狀病毒構(gòu)建技術(shù)、昆蟲細胞培養(yǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和改進，加大了昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)在疫苗制備、治療性抗體、藥物研發(fā)和基因治療中的應(yīng)用力度。本文綜述了桿狀病毒表達載體的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用范圍，討論了目前桿狀病毒表達載體重組蛋白易降解的問題。隨著科技的進步，對桿狀病毒載體的研究與優(yōu)化會更加深入，昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)的應(yīng)用研究尤為重要。

關(guān)鍵詞：桿狀病毒；疫苗；治療性抗體；基因治療

中圖分類號：Q789 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0209-01

昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)（Baculovirus expression vector system，BEVS）是當(dāng)今基因工程四大表達系統(tǒng)之一，具有生物安全性高、能容納較大外源基因片段、可實現(xiàn)多基因共表達、具有完備的翻譯后加工修飾系統(tǒng)、無內(nèi)毒素污染等優(yōu)點[1-3]。同時，由于宿主細胞系的建立和優(yōu)化、細胞培養(yǎng)基成分的不斷改進，使得細胞生存率達到95%，基本可實現(xiàn)大規(guī)模培養(yǎng)[1]。因此，昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)越來越廣泛的應(yīng)用于疫苗制備、藥物研發(fā)、農(nóng)林牧漁等領(lǐng)域。

1 昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)的研究進展

Kitts等在1990年提出了線性技術(shù)，并設(shè)計了重組-救活方法，提高了桿狀病毒基因組同源重組能力，將其設(shè)計的BacPAK6的重組效率提到80%以上，有較強的應(yīng)用價值[4]。但由于DNA酶切消化效率影響，重組病毒的獲得仍需通過噬斑純化過程。Bac-to-Bac技術(shù)的出現(xiàn)避免了噬斑純化步驟，縮短了重組桿狀病毒的周期，同時，此方法在大腸桿菌中進行，非常便捷，不需要空斑純化，較為節(jié)省時間。但由于鱗翅目昆蟲細胞系缺乏功能性糖基轉(zhuǎn)移酶和唾液酸生物合成與利用途徑，其產(chǎn)生的糖基化修飾缺乏末端唾液酸化，影響糖蛋白的整體性質(zhì)，因此研究人員設(shè)計出轉(zhuǎn)基因昆蟲細胞系，使昆蟲細胞對重組蛋白的糖基化修飾更加接近哺乳動物細胞，更利于昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)的研究。

2 昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)的應(yīng)用

桿狀病毒載體表達系統(tǒng)具有表達效率高、表達蛋白的加工修飾過程及安全性好等優(yōu)勢，該系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)、疫苗生產(chǎn)、重組病毒殺蟲劑等領(lǐng)域。隨著研究的深入，桿狀病毒表達載體系統(tǒng)應(yīng)用范圍將會進一步擴大，為人類和動物健康提供更多的幫助和保護。

2.1 昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)在疫苗中的應(yīng)用

2.1.1 人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗

2009年，美國食品和藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)Cervarix上市，其為第一個利用昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)生產(chǎn)的人用疫苗，研究表明其能誘導(dǎo)產(chǎn)生針對HPV同型的高滴度IgG抗體，并對HPV同型的感染能提供100%的保護[5]。

2.1.2 艾滋病病毒（HIV）疫苗

20世紀(jì)80年代，利用該系統(tǒng)構(gòu)建的艾滋病病毒疫苗進入臨床實驗階段，利用該系統(tǒng)獲得的無傳染性的VLP可誘導(dǎo)細胞免疫和中和抗體免疫反應(yīng)。但最終因該疾病的特殊性，目前還未有疫苗上市。

2.1.3 動物疫苗

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(huán)病毒疫苗等亞單位疫苗是利用桿狀病毒載體表達系統(tǒng)研制疫苗的熱點，目前應(yīng)用于市場的僅有圓環(huán)病毒疫苗。B.Ingellhein公司于2006年首次推出豬圓環(huán)2型病毒疫苗--CircoFLEX，該疫苗具有較好的保護力，并且應(yīng)激反應(yīng)小。2010年該疫苗引入國內(nèi)，為目前國內(nèi)外圓環(huán)疫苗市場的主力產(chǎn)品。

2.1.4 其他疫苗

除上述提到的兩種疫苗外，目前利用該系統(tǒng)生產(chǎn)的上市疫苗還有豬瘟疫苗（Porcilis Pesti）和治療性前列腺癌疫苗（Provenge）。

2.2 昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)在基因治療方面的應(yīng)用

Liu等構(gòu)建了一個重組AcMNPV，利用CMV啟動子啟動的eGFP基因表達，并用其作為基因轉(zhuǎn)移載體轉(zhuǎn)導(dǎo)哺乳動物原代椎間盤細胞。體內(nèi)實驗表明，桿狀病毒能有效轉(zhuǎn)導(dǎo)兔的椎間盤細胞，并不具有毒性。重組桿狀病毒作為基因轉(zhuǎn)移載體應(yīng)用于哺乳動物細胞已經(jīng)得到廣泛證實，桿狀病毒在基因治療方面更具有應(yīng)用潛力。

2.3 昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)在農(nóng)、林業(yè)方面的應(yīng)用

目前，化學(xué)農(nóng)藥仍是國內(nèi)外害蟲綜合治理的主力軍，但其易造成農(nóng)藥殘留，給人們健康造成影響，對環(huán)境造成污染。昆蟲對桿狀病毒抗性較弱，不會產(chǎn)生明顯耐藥性，對人類和自然環(huán)境比較溫和，不易引起大規(guī)模的生態(tài)平衡破壞，因此，利用其作為殺蟲劑已經(jīng)成為現(xiàn)今生物農(nóng)藥研究熱點。20世紀(jì)90年代初，研究人員重組了細菌、螨蟲、蝎子和黃蜂的毒蛋白基因的桿狀病毒，這些重組桿狀病毒提高了殺蟲效果，加快了發(fā)揮效應(yīng)的速度。

3 昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)存在的問題與展望

昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)因其簡單、生產(chǎn)低成本和重組蛋白能力廣受歡迎，但也存在不足之處，如普遍存在于昆蟲桿狀病毒表達載體系統(tǒng)中重組蛋白易降解的問題[6]。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的日益成熟，研究者將進一步優(yōu)化病毒載體和發(fā)展昆蟲細胞系，包括對糖基化和折疊途徑的改變，使蛋白質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)與天然哺乳動物蛋白更相似，更適合治療應(yīng)用和功能研究。未來昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)將取代傳統(tǒng)制藥工藝，其所生產(chǎn)的疫苗、藥物、生物農(nóng)藥等會在人們的生活中普遍存在，并將發(fā)揮不可估量的作用。

參考文獻

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