全 文 ：综述与专论
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2009年第 5期
有效呈递系统 免疫增强重建流感病毒体
魏刚才 赵朴 郑玉姝 常新耀
(河南科技学院动物科学学院,新乡 453003 )
摘 要: 免疫增强重建流感病毒体 ( IR IV )是重建的流感病毒囊膜,保持由病毒囊膜糖蛋白血凝素介导的细胞结合和膜
融合特性, 但缺乏病毒遗传物质。在 IR IV重建的过程中, 外源大分子包括蛋白质抗原、DNA /RNA和多糖能包被入 IR IV。因
此, 一旦由细胞通过受体介导的内吞作用摄取, IR IV就能将其内含物递送入胞质溶胶。重点综述 IR IV作为呈递系统在疫苗
和基因治疗中的应用。
关键词: 免疫增强重建流感病毒体 呈递系统 疫苗 基因治疗
Study on Immunopotentiating Reconstituted Influenza V irosomes
as Efficient Delivery Systems
W e iGangcai Zhao Pu Zheng Yushu Chang X inyao
(D epar tment of A nimal Science and T echnology, H enan Institute of Science and T echnology, X inx iang 453003)
Abstrac:t Imm unostim ulating reconstituted influenza v irosom es( IR IV ) as reconstituted v ira l envelopes, can retain the cell bind ing
and m embrane fus ion properties o f the native v irus, m ed ia ted by the v ira l enve lope g lycoprote in haem agg lutinin, but lack the v iral g enet
icm a terial Fo re ign macrom o lecules, includ ing prote in antigens, DNA /RNA and po lysacchar ides can be encapsu lated in IR IV dur ing
the reconstitution process Thus, upon uptakn by ce lls through recepto rm ed ia ted endocytos is, IR IV would deliver assoc iated con tent to
the ce ll cytoso l In th is rev iew, the use o f IR IV as delivery systems in vaccines and gene therapy w as summ ar ized
Key words: IR IV De liv ery system s Vacc ine G ene therapy
收稿日期: 20081106
作者简介:魏刚才 ( 1962) ,男,副教授,主要从事动物病毒学研究
通讯作者:郑玉姝, Em ai:l yszheng2003@ 163 com
免疫增强重建流感病毒体 ( immunopo tent iat ing
reconstituted influenza v irosomes, IRIV)是由类脂膜及
嵌入类脂膜上的流感病毒膜蛋白 主要是血凝素
( haemagglutinin, HA )构成的直径大约 150 nm的球
形小囊泡,它们保持天然流感病毒的受体结合、细胞
进入和膜融合特性, 但缺乏病毒遗传物质。因此,
IR IV能通过受体介导的内吞作用被细胞摄取, 直接
将病毒体送入内体细胞区室。随后, 在内体弱酸性
pH值诱导下 IR IV膜与内体膜融合,使 IR IV内腔和
胞质溶胶连接起来。 IR IV一旦与靶细胞相互作用,
IR IV包被的内容物 (蛋白质 /DNA /RNA /多糖 )将被
呈递入胞质溶胶。因此, IR IV易于设计成安全、有
效和细胞特异性的呈递系统,近年来这方面在疫苗
和基因治疗研究中取得了令人瞩目的进展。
1 疫苗抗原呈递载体
11 呈递蛋白质抗原
一般来说,针对传染病的预防性疫苗以诱导阻止
病原体感染的体液免疫反应为目标。P luschke研究小
组先前研究已经表明在小鼠和家兔免疫中, IR IV呈递
UK39 恶性疟原虫环孢子蛋白 ( circumsporozo ite
protein, CSP)的 NANP重复区,或 AMA49C1 顶膜
抗原 1( apica lmembrane antigen 1, AMA1)功能域 III,
以产生高滴度的交叉保护抗体,并且 IRIV分别呈递
UK39和 AMA49C1的组合免疫对抗体滴度没有任何
负效应 [ 1]。在 1期临床实验中, IR IV呈递恶性疟原虫
的 CSP和 AMA1在受试志愿者体内诱导了高滴度的
肽特异性抗体 [ 2],进一步研究发现 IRIV呈递 CSP在人
体中诱导的长效抗体具有抑制恶性疟原虫活性,并且
2009年第 5期 魏刚才等:有效呈递系统 免疫增强重建流感病毒体
与 IR IV化 AMA1的联合免疫没有干扰任一肽的免疫
原性 [ 3]。最近,又证明 IRIV表面偶联的合成 AMA1
能被有效呈递,并诱导了特异性细胞免疫反应,而且原
有流感特异性 T细胞反应不负向干扰疟疾肽特异性体
液和细胞免疫反应的诱导 [ 4]。结果表明, IRIV载体系
统不仅有效诱导肽特异性抗体及细胞免疫,而且具有
开发多价疟原虫疫苗的潜力。
另一方面,针对病毒感染细胞和肿瘤细胞的治疗
性免疫需要诱导能特异性识别和裂解感染细胞或转化
的肿瘤细胞的细胞毒 T淋巴细胞 ( cyto toxic T lympho
cytes, CTL)。Amacker等 [ 5]研究证明,载有丙型肝炎病
毒 ( hepat itis C v irus, HCV ) CTL表位的 IR IV能在小鼠
体内有效诱导抗原特异性 CTL,这表明了 IRIV作为开
发治疗和预防性的 T细胞疫苗载体的潜能。近来,
Bungener等 [ 6]将包囊化人乳头 (状 )瘤病毒 ( human
papilloma v irus, HPV ) 16 E7的 IR IV免疫小鼠,分析表
明小鼠不仅建立了坚强的 E7特异性 CTL反应,而且产
生了 E7特异性抗体,并且在肿瘤攻毒实验中, 多于
70%的免疫小鼠中肿瘤生长抑制。与这一结果相一
致,包囊化黑色素瘤 MelanA肽的 IRIV能靶向结合浆
细胞样树突状细胞 ( plasmacyto id dendritic ce lls, PDC),
结合 MelanAIR IV的 PDC能诱导 MelanA特异性 T
细胞激活,而且能比结合游离 MelanA肽的 PDC以更
高的效率激活 T细胞 [ 7]。最近, Correale等 [ 8]证实了
CIR IV /PTR 4 载有 PTR4, 即具有 HLAA (* )
0201氨基酸结合基序 CTL表位甲状旁腺激素相关蛋
白 ( parathyro id hormonerelated prote in, PTHrP )衍生肽
的 IR IV,在小鼠体内的抗肿瘤活性。可溶性 PTR4和
CIR IV /PTR 4免疫表现出相似的免疫活性和清除产
生靶抗原 PTRrP的肿瘤细胞克隆的能力。然而, C
IRIV /PTR 4免疫小鼠阻止肿瘤生长更有效,在小鼠肿
瘤组织中能检测到 IRIV相关的抗血管生成效应。结
果证实 CIR IV /PTR 4针对通常高表达 PTHrP的恶
性肿瘤如乳腺癌、前列腺癌和肺癌具有更加有效的治
疗潜力。
IRIV不仅能有效将蛋白抗原送入胞质溶胶,而且
能靶向增强 APC对递送抗原的摄取,并经主要组织相
容性复合体 (major histocompab ility complex, MHC) II类
和 I类途径有效呈递,激活体液免疫和细胞免疫反应,
特别是 CTL反应,是诱导非复制性抗原进入 MHC I类
呈递途径的有效载体。
12 呈递质粒 DNA
IR IV不仅能将表达质粒靶向呈递给抗原递呈
细胞 ( antigen presenting ce l,l APC ) ,而且能避免核酸
酶对质粒 DNA的降解,从而增强 DNA疫苗的效力。
Cusi等 [ 9 ]将装配于 IRIV的异硫氰酸荧光素 ( fluo
rescein isoth iocyanate, FITC )标记 DNA, 鼻内免疫
Balb /c小鼠,引流淋巴结的流式细胞分析表明 FITC
标记的 DNA被有效摄入一群表达树突状细胞 ( den
drit ic ce l,l DC)表面标记的淋巴结来源细胞;这些淋
巴结的 mRNA表明 IR IV呈递的基因被有效转录为
mRNA。体外转染 FITC标记 DNA / IR IV DC浓缩的
外周血单核细胞 ( periphera l blood monouclear ce lls,
PMBC )进行流式细胞分析, 发现大多数 APC, 包括
DC, B淋巴细胞和 CD16+细胞能参入 FITC标记的
DNA。最近, de Jonge等 [ 10]将短链磷脂 DCPC ( dica
proy lphosphatidy lcho line)增溶的流感病毒囊膜与质
粒 DNA和阳离子脂质体混合, 通过透析从混合物中
移去 DCPC,病毒囊膜的重建和质粒 DNA的包被同
时完成。线性蔗糖密度梯度离心分析表明在结构上
蛋白质、磷脂和质粒 DNA形成粒子, 电子显微镜分
析表明纤突蛋白插入膜。该 DNAIR IV不仅保持天
然流感病毒的膜融合特性,而且其中质粒 DNA被完
全保护免于核酸酶降解,表明 DNA被高度浓缩和包
被于 IR IV的内腔。包含报告基因的 DNAIR IV, 能
转染多种细胞系, 效率接近 90% [ 10]。这些结果表
明 IRIV是有效的 DNA呈递系统。
13 呈递多糖抗原
多糖抗原为非胸腺依抗原,由于不能激活辅助
性 T细胞, 故只能激活 B细胞产生 IgM,而不能经抗
体类别转换产生 IgG。近来, L iu等 [ 11]将利什曼原
虫相关的合成四糖抗原偶联于磷脂和流感病毒衣壳
蛋白血凝素,导致这些聚糖共轭物包被入 IR IV的脂
质膜。在小鼠体内,多糖抗原 IRIV诱导产生了 IgM
和 IgG抗聚糖抗体, 表明抗体类别转变为 IgG, 并且
在体外这些抗血清与利什曼原虫表达的相应天然糖
抗原具有交叉反应 [ 11]。因此, IR IV能作为多糖疫
苗的有效呈递载体。
2 siRNA呈递载体
RNA干扰 ( RNA interference, RNA i)对开发新型
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生物技术通报 B iotechnology Bulletin 2009年第 5期
干预疗法具有重要潜力,然而, RNA i在体内的成功应
用依赖于将小干扰 RNA ( smallinterfering RNA, siR
NA)导入靶细胞的有效载体系统。 de Jonge等 [ 12]研
究表明混于阳离子脂质体 siRNA能有效包被于
IRIV,并且在体外 IR IVsiRNA以 pH值依赖方式与细
胞膜融合,将其中 siRNA呈递给数个细胞系。 IR IV
呈递的针对绿色荧光蛋白 ( GFP) siRNA能显著降低
靶细胞中组成性表达的 GFP,而且,腹腔内注射 IRIV
siRNA能有效将 siRNA呈递给腹膜腔细胞。这表明
IRIV对体内尤其是局部 (如呼吸道 )应用 siRNA是有
前景的载体系统。
3 展望
综上所述,不难看出由脂质和流感病毒蛋白重建
的半合成病毒样粒子 IR IV不仅能有效增强 APC对
抗原的摄取,并经 MHC II类和 I类途径有效呈递,激
活体液免疫和细胞免疫反应,特别是 CTL反应,而且
呈递给靶细胞的 DNA可避免核酸酶的降解。另外,
IRIV蛋白 /DNA /RNA /多糖复合物成分易于改造, 因
此, IR IV载体系统可以根据预期目的进行人为修饰。
Cusi等 [ 13]制备了携带 CD40L基因和癌胚抗原 ( carcino
embryon ic ant igen, CEA )基因的 IRIV ( CD40L / IRIV和
CEA / IR IV) ,鼻内免疫小鼠,结果表明 CD40L / IR IV能
增强 CEA / IR IV诱导的 CEA特异性 CTL活性和 CEA
特异性保护免疫。近来, de Jonge等 [ 14]建立了易于适
应工业化生产 IRIV的新透析程序,生产 IR IV简单有
效,这将进一步促进 IRIV在学术及工业上作为呈递
系统的开发和利用。
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