昆蟲桿狀病毒表達載體系統的應用與展望

宋姍姍

摘 要：昆蟲桿狀病毒表達載體系統具有生物安全性高、能容納較大外源基因片段并實現多基因共表達、有完備的翻譯后加工修飾系統等特點，因而得到廣泛的應用。近年來，隨著重組桿狀病毒構建技術、昆蟲細胞培養技術的不斷發展和改進，加大了昆蟲桿狀病毒表達載體系統在疫苗制備、治療性抗體、藥物研發和基因治療中的應用力度。本文綜述了桿狀病毒表達載體的研究現狀和應用范圍，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化會更加深入，昆蟲桿狀病毒表達載體系統的應用研究尤為重要。

關鍵詞：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（Baculovirus expression vector system，BEVS）是當今基因工程四大表達系統之一，具有生物安全性高、能容納較大外源基因片段、可實現多基因共表達、具有完備的翻譯后加工修飾系統、無內毒素污染等優點[1-3]。同時，由于宿主細胞系的建立和優化、細胞培養基成分的不斷改進，使得細胞生存率達到95%，基本可實現大規模培養[1]。因此，昆蟲桿狀病毒表達系統越來越廣泛的應用于疫苗制備、藥物研發、農林牧漁等領域。

1 昆蟲桿狀病毒表達載體系統的研究進展

Kitts等在1990年提出了線性技術，并設計了重組-救活方法，提高了桿狀病毒基因組同源重組能力，將其設計的BacPAK6的重組效率提到80%以上，有較強的應用價值[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技術的出現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，較為節省時間。但由于鱗翅目昆蟲細胞系缺乏功能性糖基轉移酶和唾液酸生物合成與利用途徑，其產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，因此研究人員設計出轉基因昆蟲細胞系，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的研究。

2 昆蟲桿狀病毒表達載體系統的應用

桿狀病毒載體表達系統具有表達效率高、表達蛋白的加工修飾過程及安全性好等優勢，該系統已被廣泛應用于藥物研發、疫苗生產、重組病毒殺蟲劑等領域。隨著研究的深入，桿狀病毒表達載體系統應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在疫苗中的應用

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Cervarix上市，其為第一個利用昆蟲桿狀病毒表達系統生產的人用疫苗，研究表明其能誘導產生針對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80年代，利用該系統構建的艾滋病病毒疫苗進入臨床實驗階段，利用該系統獲得的無傳染性的VLP可誘導細胞免疫和中和抗體免疫反應。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、圓環病毒疫苗等亞單位疫苗是利用桿狀病毒載體表達系統研制疫苗的熱點，目前應用于市場的僅有圓環病毒疫苗。B.Ingellhein公司于2006年首次推出豬圓環2型病毒疫苗--CircoFLEX，該疫苗具有較好的保護力，并且應激反應小。2010年該疫苗引入國內，為目前國內外圓環疫苗市場的主力產品。

2.1.4 其他疫苗

除上述提到的兩種疫苗外，目前利用該系統生產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在基因治療方面的應用

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

2.3 昆蟲桿狀病毒表達系統在農、林業方面的應用

目前，化學農藥仍是國內外害蟲綜合治理的主力軍，但其易造成農藥殘留，給人們健康造成影響，對環境造成污染。昆蟲對桿狀病毒抗性較弱，不會產生明顯耐藥性，對人類和自然環境比較溫和，不易引起大規模的生態平衡破壞，因此，利用其作為殺蟲劑已經成為現今生物農藥研究熱點。20世紀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，加快了發揮效應的速度。

3 昆蟲桿狀病毒表達載體系統存在的問題與展望

昆蟲桿狀病毒表達載體系統因其簡單、生產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中重組蛋白易降解的問題[6]。隨著分子生物學技術的日益成熟，研究者將進一步優化病毒載體和發展昆蟲細胞系，包括對糖基化和折疊途徑的改變，使蛋白質產品的生產與天然哺乳動物蛋白更相似，更適合治療應用和功能研究。未來昆蟲桿狀病毒表達系統將取代傳統制藥工藝，其所生產的疫苗、藥物、生物農藥等會在人們的生活中普遍存在，并將發揮不可估量的作用。

參考文獻

[1]Oers MM，Pijlman GP，Vlak JM.Thirty years of baculovirus-insect cell protein expression：From dark horse to mainstream technology.J Gen Virol，2015，96（Pt1）：6-23.

[2]Lin SY，Chung YC，Hu YC.Update on baculovirus as an expression and/or delivery vehicle for vaccine antigens.Expert Rev Vaccines，2014，13（12）：1501-1521.

[3]Sylla S，Cong YL，Sun YX，et al.Protective immunity conferred by porcine circovirus 2 ORF2-based DNA vaccine in mice.Microbiol Immunol，2014，（06）：307-316.

[4]Contreras-Gómez A，Sánchez-Mirón A，García-Camacho F，et al.Protein production using the baculovirus-insect cell expression system.Biotechnol Prog，2014，30（1）：1-18.

[5]Feng H，Hu GQ，Wang HL，et al.Canine parvovirus VP2 protein expressed in silkworm pupae self-assembles into virus-like particles with high immunogenicity.PLoS One，2014，9（1）：e79575.

[6]Schachner A，Marek A，Jaskulska B，et al.Recombinant FAdV-4 fiber-2 protein protects chickens against hepatitis-hydropericardium syndrome（HHS）.Vaccine，2014，32（9）：1086-1092.