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普莱柯公司在病毒样颗粒圆环亚单位疫苗方面实现技术突破

作者:普莱柯来源:猪苗技术部 郭江松时间:2017-09-22 16:02点击:

市场上,常见猪用疫苗的类型大致可以分为:全病毒灭活疫苗、减毒活疫苗、基因工程疫苗(包括亚单位疫苗、活载体疫苗、基因重组疫苗)等。亚单位疫苗作为基因工程疫苗的分支,以其安全、高效、可规模化生产等优势逐步成为越来越多研究者关注的焦点。

一、什么样的疫苗是亚单位疫苗?

亚单位疫苗是指利用物理化学方法提纯病原微生物中具有免疫原性的组分,或者利用基因工程表达该组分,纯化后加入佐剂制成的疫苗。

因为在大分子抗原携带的多种特异性的抗原决定簇中,只有少量抗原决定簇对保护性免疫应答起作用。而亚单位疫苗是将病原微生物主要的保护性抗原决定簇存在的组分进行提取、提纯、组装等过程而制成的疫苗。

二、亚单位疫苗的特点有哪些?

1、相对全病毒疫苗来讲,亚单位疫苗无核酸成分,无散毒和毒力返强的风险,安全性更高,稳定性更好。

2、抗原组分单一、纯度高,免疫反应性强,接种后可刺激机体产生特异性免疫应答,节约机体免疫资源。

3、亚单位疫苗可借助大肠杆菌、杆状病毒、毕赤酵母为载体,可实现规模化生产。

4、亚单位疫苗不仅可以产生体液免疫应答,而且组装成VLPs的亚单位疫苗可以诱导机体细胞免疫应答。

三、病毒样颗粒圆环亚单位疫苗的研发情况

猪圆环病毒(Porcinecircovirus,PCV)是迄今发现的最小的动物病毒之一,现已知PCV有两个血清型,即PCV1和PCV2。PCV1为非致病性的病毒,PCV2为致病性的病毒。PCV2是断奶仔猪多系统衰竭综合征(PostweaningMultisystemicWastingSyndrome,PMWS)、皮炎与肾病综合征(PNDS)的主要病原,给世界范围内的养猪业造成重大的经济损失。目前,国内外相继有全病毒灭活疫苗和基因工程亚单位疫苗上市,随着科研的深入,未来安全、高效可规模化生产的新型基因工程疫苗正逐步成为防控该病的主流。


研究证实,猪圆环病毒2型疫苗的免疫效果与疫苗中抗原含量的高低有着直接的关系。众所周知,PCV2的高滴度培养相对比较困难,从而严重影响着全病毒灭活疫苗的免疫效果。Cap蛋白是猪圆环病毒2型唯一的结构蛋白和免疫保护性蛋白,运用各种表达系统可以有效表达Cap蛋白,而且所表达的Cap蛋白可以自组装形成与天然PCV2结构相似的病毒样颗粒(VLPs)。


国内外已上市的猪圆环病毒2型基因工程亚单位疫苗多数采用的是杆状病毒表达系统,在国内已上市的也有采用大肠杆菌表达系统的。从技术而言,由于Cap蛋白无需糖基化修饰,因此利用大肠杆菌表达系统和杆状病毒表达系统所表达的蛋白从本质上不会有任何差异。


将表达Cap蛋白的基因插入适当的载体中,通过筛选不同的表达系统,最终获得大量的可溶性的Cap蛋白,这样即获得了组装病毒VLPs的基本原料。然后通过VLPs组装工艺得到完整的病毒样颗粒,即圆环亚单位疫苗的重要抗原部分。

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普莱柯公司病毒样颗粒圆环亚单位疫苗技术突破

亚单位疫苗作为一种新型的疫苗,在疫病防控、猪场净化等方面会起到越来越重要的作用,也将成为未来疫病防控和净化的首选疫苗。普莱柯公司自2010 年上市国内首个全病毒猪圆环病毒2型灭活疫苗(SH株)之后,长期致力于更高品质圆环系列产品的研究与开发,主要技术突破如下:

1、可溶性蛋白的表达

大肠杆菌表达系统因其自身众多的优点而成为表达外源性蛋白的首选,但是外源蛋白在大肠杆菌表达过程中往往不能正确折叠而形成不溶的无活性蛋白,即包涵体。如何提CAP蛋白的可溶性表达,专家们进行了深入的研究。在丰富的大肠杆菌表达技术储备和完善的载体库与基因库基础上,通过生物信息学统计分析和基因重组克隆技术构建、优化和筛选表达载体,实现该技术的突破,使得可溶性CAP蛋白在大肠杆菌中的表达量有了质的提升。

2、高纯度Cap蛋白获取

Cap蛋白经过表达、粗纯后,其中仍含有大量大肠杆菌的蛋白、核酸、细胞碎片等杂质,这些杂质会影响病毒样颗粒的形成,导致产生不完整和不规整的颗粒,同时也会影响疫苗的免疫效力。获取高纯度的蛋白是做好疫苗的首要难点之一。国家兽用药品工程技术研究中心多位专家经过长期研究,通过多重蛋白层析纯化,获得了高纯度的Cap蛋白,将Cap蛋白的纯度提高至95%以上,从而为后续高效的组装完整的病毒样颗粒奠定了基础。

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3、病毒样颗粒组装

获得了最基本的原料,如何将Cap蛋白组装成有效的病毒样粒子是核心技术。在以前的研究中,该难点是很多学者难以逾越的技术屏障。因为组装条件不成熟,疫苗中Cap蛋白主要以单体或多聚体的形式存在或者部分组装后的颗粒与PCV2病毒本身的大小、结构存在差异,即使含量再高,也无法产生很高的抗体,对猪只无法进行高效的保护。国家兽用药品工程技术研究中心联合新加坡国立大学经过长期的技术攻关,通过切向流超滤等技术在特定的缓冲液中实现组装。动态光散射分析显示将近100%的蛋白都组装成病毒样颗粒。通过投射电镜,我们可以看到组装成VLPs的真实面目:均一、完整的20nm左右的颗粒。

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基于此,普莱柯公司成功研发国内首个纯病毒样颗粒圆环亚单位基因工程疫苗,新产品即将上市,给养殖业健康发展做出新的贡献,同时也将推出关于圆环病毒疫苗的实验室及田间科学的评价手段及方法,敬请关注!   

文章来源:猪苗技术部  郭江松

技术支持:国家兽用药品工程技术研究中心

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责任编辑:冯赛  

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