导读
过敏是生活中常见的疾病，过敏在医学上被称为变态反应，其治疗也有多且广的研究。如今免疫工程和调节是新颖又强大的工具，也是使用病毒样颗粒（Virus-like Particle，VLP）治疗免疫疾病的基础。VLP由病毒衣壳形成，因没有遗传物质所以不具有感染性。然而，它们作为抗原呈递平台具有高免疫原性、免疫调节的高功效和低过敏性。在治疗食物过敏的研究中，动植物病毒都是合适的研究对象。这些制剂与佐剂、T细胞刺激表位、TLR配体和其他免疫调节剂相结合，以调节或增强对所呈现过敏原的免疫反应。
这篇综述概述了VLP生产系统、免疫调节能力以及针对过敏性疾病的基于VLP的配方的适用性。
一、过敏的原理和治疗与VLP的生物学特征
过敏是一种世界范围广度的疾病，其特征是对正常耐受分子的免疫反应加剧。在过去几年中，过敏的患病率增加影响了约5%的全球人群[1]。易感个体过敏反应中的过敏原主要是由蛋白质和/或脂蛋白组成的食物分子，避免食物过敏也是医疗保健专业人士建议的避免过敏的主要措施之一。近年来，人们越来越重视利用纳米技术进行过敏原检测、诊断和使用过敏原特异性免疫疗法（Allergen-specific Immunotherapy，AIT）进行治疗。AIT包括逐渐向患者施用少量过敏原，目的是训练免疫系统耐受其存在。提高过敏治疗的有效性、安全性和便利性的方法有：探索新的给药途径；利用通过重组方法产生的过敏原和基于肽的疫苗；引入源自细菌和病毒的新佐剂；改良制剂和递送系统，如病毒样颗粒（VLP）、DNA疫苗、聚集体、纳米颗粒或脂质体。
VLP由病毒衣壳蛋白组成，但没有相应的衣壳化核酸，能够运输各种货物，货物可以通过基因工程或化学融合连接到VLP提高浓度和功效，同时最大限度地减少对潜在有害佐剂的副作用。VLP作为疫苗已经在试验中用于阿尔茨海默氏症、关节炎、动脉粥样硬化、癌症等疾病，并且从其早期开始，用于传染病，例如疟疾、COVID或乳头瘤病毒。本文介绍了VLP的结构和功能，产生VLP的流程和机制，以及VLP在治疗过敏性疾病领域当前的技术水平和研究进展（图1）。
图1 VLP相关的免疫机制以及
在过敏治疗中的应用
二、VLP可作为疫苗的证据和优缺点
VLP的结构特征和分类
VLP无带遗传物质的病毒衣壳，因此可以阻止复制也削弱感染能力，其结构由病毒衣壳蛋白或其他自组装蛋白形成，可以是球形或丝状结构。根据包被蛋白的结构，可分为包膜VLP（enveloped VLP，eVLP）、无包膜或裸VLP（非eVLP）和嵌合VLP（chimeric VLP，cVLP）（图2）。
图2 VLP的示意图和建模结构分类
eVLP是需要宿主膜进行包膜的复杂颗粒，除了蛋白质衣壳外还被脂质双层包被。稳定而灵活的结构使其成为运输组件的理想选择；它们可以附着在最外层或被携带到内部；非eVLP是由一或多种蛋白质自组装产生的无膜颗粒，比eVLP具有更高的稳定性，因为它们不易受到温度、剪切强度和化学处理等环境变化的影响；cVLPs是由至少两种不同病毒血清型病毒成分组装而成或重组DNA产物 ，球形cVLP与分子的封装和展示高度相关。
VLP 的5个生产系统及其局限性
VLP 可以通过去除遗传物质从亲本病毒中获得，通过重组生产衣壳蛋白（含或不含辅助蛋白）产生的大多数VLP是基于异源系统[2]。VLP 的重组生产主要可以从细菌、酵母、杆状病毒/昆虫细胞、哺乳动物细胞和植物五个系统获得，每种系统都有独特的优势和局限。选择合适的合成系统来生产VLP的关键决定因素是产量和放大能力、对VLP结构复杂性和免疫原性的要求、工艺稳定性、修饰灵活性、安全性和成本。每种系统的优缺点总结如下：细菌细胞和酵母细胞产量高，缺点是在复杂翻译后修饰 （Post-translational Modification，PTM） 的限制及其免疫原性的降低；杆状病毒/昆虫细胞系统具有多功能性和高表达水平，但在杆状病毒包膜颗粒的共产和下游加工复杂性上有局限性；哺乳动物细胞能够实现有利于VLP生产的复杂的PTM，但其生产成本较高而可控性较低；转基因植物具有加工成本低、安全性高等优点，但在PTM和表达水平方面面临限制。
VLP 的免疫机制
VLP 可像其起源的病毒一样充当抗原，期20 到 200 nm 之间的和形状促进了与抗原呈递细胞 （Antigen-presenting Cell，APC） 表面的各种相互作用，也有利于被吸收[3]。VLP表面的重复排列使其能够被B细胞受体识别，从而能够诱导强烈的体液反应，也通过交叉呈递诱导有效的细胞毒性T细胞反应，与活病毒或减毒病毒相比，VLP成为一种有吸引力的疫苗接种选择。生产系统的范围、生产时间（3-12周）及其免疫原性使其成为有前途的疫苗接种平台。
三、VLPs在过敏性疾病治疗中的应用
使用VLP治疗过敏的最终目标是潜在地诱导免疫耐受和脱敏，促进调节性 T细胞反应，并将免疫系统重新调控到更耐受的状态。与传统的过敏原免疫疗法相比，基于VLP的过敏治疗引发的副作用更少，全身反应更少。由于游离过敏原和VLP偶联过敏原之间的物理化学差异，与VLP偶联的过敏原似乎无法在过敏个体中引起过敏反应[4]。体外研究发现在VLP上重复显示过敏原会增加其免疫原性，同时通过抑制IgE介导的肥大细胞活化来降低其引起过敏反应的可能性。
过敏原依赖性VLP
该分类包括诱导过敏原依赖性免疫调节的所有 VLP。它基于VLP载体与特异性全长过敏原或B细胞表位的直接结合，目的是诱导过敏原特异性T细胞耐受性和阻断抗体的产生。
已经进行了几项关于使用这些颗粒作为过敏免疫疗法的研究（图3）。
桃子过敏疫苗配方由萝卜花叶病毒（Turnip Mosaic Virus，TuMV）和Pru p3的外壳蛋白组成，由接头分隔。花生过敏的疫苗来自黄瓜花叶病毒（Cucumber Mosaic Virus，CuMV）的VLP用于显示花生过敏原Ara h 1、Ara h 2或Ara R（烤花生提取物）。草花粉过敏疫苗配方包括四种重组融合蛋白，由乙型肝炎病毒衍生的PreS与来自梯牧草花粉过敏原 Phl p 1、2、5和6的IgE结合位点的低过敏性肽融合而成。关于宠物过敏的配方由主要的猫过敏原Fel d 1和源自CuMV的VLP与破伤风毒素衍生的通用T细胞表位tt830-843，皮下注射后诱导强烈特异性IgG抗体反应，导致产生针对过敏原的中和抗体，从而降低其内源性水平。
图3 过敏原依赖性VLP治疗过敏的相关研究
不依赖过敏原的 VLP
3.2.1TLR配体的免疫调节
过敏所遵循的策略之一是尝试从Th2反应转换并诱导Th1偏向反应，可通过暴露与Toll样受体（Toll-like Receptor，TLR）偶联的VLP来实现。这种方法基于基于单链RNA噬菌体的VLP，其能够自组装。这些病毒的衣壳也可以在能够激活TLR9的合成富含CpG的寡脱氧核苷酸存在下自组装。在人类中，TLR9主要由浆细胞样树突状细胞和B细胞表达。
3.2.2 VLPs与细胞因子偶联
这种类型的配方引发了针对典型过敏细胞因子的中和自身抗体的产生，这是诱导和维持过敏性炎症所必需的。这是通过VLP与2型效应细胞因子的直接偶联来实现的。
我们的免疫系统对我们的蛋白质产生了耐受性，因此，针对细胞因子（和IgE）的疫苗需要克服这种耐受性。耐受性的破坏可能会导致不良反应，例如自身免疫性疾病、免疫缺陷、潜伏感染的再激活，甚至影响组织重塑。此外，由于长寿命浆细胞或疫苗诱导的B细胞记忆细胞的建立，一旦进行了给药，它们的效果就很难逆转。
3.2.3 针对过敏原特异性IgE的中和/阻断抗体
对抗过敏的最后一种策略是基于消除产生IgE的细胞或中和IgE本身的功能。对IgE或IgE Fc区高亲和力受体（High-affinity Receptor for the Fc region of IgE，FcεRs）的耐受性可以通过诱导自身抗体或阻断抗体来改变。这可以通过靶向IgE、其特异性受体FcεRs和产生IgE的B/浆细胞来实现。这种方法具有产生阻断抗体的巨大优势，可以抑制IgE与其受体之间的结合并降低IgE血清水平，主要缺点是自身抗体的产生及其相关的副作用。图4描述了使用VLP治疗过敏背后的各种免疫机制。
VLP已成为治疗过敏性疾病的一种新颖且有前景的方法。在用作生物技术工具的纳米颗粒阵列中，VLP显示出使其成为合理选择的优势。它们的结构类似于病毒来源，以及它们的重复模式和大小，在促进进入淋巴系统方面非常有效，特别是在它们被APC摄取和呈递时，表现出低毒或无毒，可生物降解，并且在许多情况下对蛋白酶具有抗性。此外，它们的关键能力是将目标分子包装在内腔内，以及通过化学或基因融合呈递抗原的可能性。
无论采用何种偶联方法，VLP都以有序和重复的结构显示附着的蛋白质，从而提高它们的免疫原性和浓度，并避免降解。由于基因工程的最新进展，VLP 携带和呈递更多抗原的能力将得到优化。生物信息学工具对于设计具有改进的物理化学特性的嵌合蛋白也至关重要[5]。在这方面，附着分子的大小是一个需要考虑的非常重要的方面，可能对公式的正确折叠和抗原呈递构成挑战。
这些结论反映了应用VLP治疗过敏性疾病的潜力。迄今为止获得的数据显示出有希望的结果，表明有益的免疫调节作用和更高的安全性。尽管如此，要充分理解VLP承诺的保护机制，以及它们在人类治疗中的适用性的最终目标，仍有许多未解决的问题。
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参考文献
[1] Bartha, I.; Almulhem, N.; Santos, A.F. Feast for Thought: A Comprehensive Review of Food Allergy 2021–2023. J. Allergy Clin.Immunol. 2024, 153, 576–594.
[2] Tariq, H.; Batool, S.; Asif, S.; Ali, M.; Abbasi, B.H. Virus-Like Particles: Revolutionary Platforms for Developing Vaccines Against Emerging Infectious Diseases. Front. Microbiol. 2022, 12, 790121.
[3] Chung, Y.H.; Cai, H.; Steinmetz, N.F. Viral Nanoparticles for Drug Delivery, Imaging, Immunotherapy, and Theranostic Applications. Adv. Drug Deliv. Rev. 2020, 156, 214–235.
[4] Klimek, L.; Kündig, T.; Kramer, M.F.; Guethoff, S.; Jensen-Jarolim, E.; Schmidt-Weber, C.B.; Palomares, O.; Mohsen, M.O.; Jakob,T.; Bachmann, M. Virus-like Particles (VLP) in Prophylaxis and Immunotherapy of Allergic Diseases. Allergo J. Int. 2018, 27,245–255.
[5] Zehetner, L.; Széliová, D.; Kraus, B.; Graninger, M.; Zanghellini, J.; Hernandez Bort, J.A. Optimizing VLP Production in Gene Therapy: Opportunities and Challenges for in Silico Modeling. Biotechnol. J. 2023, 18, 2200636.
