9月20日，国际学术期刊Vaccines在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）丛尧研究组、复旦大学上海市重大传染病和生物安全研究院黄忠研究组、以及华淞（上海）生物医药科技有限公司刘庆伟团队的最新合作研究成果“Vaccine Potency and Structure of Yeast-Produced Polio Type 2 Stabilized Virus-like Particles”。该论文报道了利用酵母重组表达系统高效制备脊髓灰质炎病毒2型（PV2）的病毒样颗粒（Virus-Like Particle，VLP），并系统地研究了其抗原性、热稳定性、免疫原性及结构特征，为候选疫苗的开发提供了重要理论基础。
脊髓灰质炎病毒（简称脊灰病毒，PV）是小RNA病毒科肠病毒属成员，分三种血清型：PV1、PV2和PV3。感染PV的患者常出现以肢体松弛性麻痹为主要症状的脊髓灰质炎，严重者可以导致瘫痪甚至死亡，多见于儿童，故又名小儿麻痹症。口服减毒脊灰病毒活疫苗（OPV）和灭活脊灰病毒疫苗（IPV）的使用极大地降低了小儿麻痹症发病率和脊灰病毒感染率，但作为传统疫苗仍存在一定的局限性。因此，为了实现全球范围内消除脊灰病毒的目标，急需开发一种在生产和接种过程中均不涉及使用活病毒的新一代脊灰疫苗。
研究团队通过毕赤酵母成功组装了野生型VLP（wtVLP）和热稳定VLP（sVLP）。研究发现，sVLP的保护性D-抗原含量显著高于wtVLP（图a），并且在热稳定性测试中表现更佳（图b）。小鼠实验进一步证实了sVLP疫苗能有效诱导中和抗体的产生（图c）。特别地，加入氢氧化铝佐剂的sVLP疫苗显著提高了免疫原性，这不仅减少了抗原的使用量，还增强了疫苗的供应效率。
研究人员进一步应用冷冻电镜技术解析了wtVLP和sVLP两种颗粒的高分辨率结构。从整体上看，两种VLP均展现出了典型的球状形态和对称性，其表面特征与肠道病毒科的其他成员相似。然而，wtVLP与sVLP在结构上存在显著差异：wtVLP的半径较sVLP更大，且呈现出膨胀状态（图d）；在wtVLP的二重轴上存在一个开放的通道，而sVLP的相应位置则是封闭的（图e）；sVLP的VP1蛋白的疏水口袋中存在神经鞘氨醇分子，而wtVLP的疏水口袋是空的（图f）。深入的结构比较揭示了PV2 wtVLP与膨胀态135S颗粒的结构高度相似，而PV2 sVLP则与其成熟病毒颗粒的紧密状态结构高度一致。从分子水平上看，sVLP包含的5个氨基酸突变位点（即VP1 T41I， VP1 F134L，VP1 Y159F，VP3 L85F和VP3 Q178L），不仅增强了衣壳蛋白单体内部的相互作用，而且扩大了五聚体中不同亚基之间的接触界面（图g）。这些突变共同作用，使得sVLP的构象更加紧凑和稳定。
总体而言，该项研究成功验证了通过酵母表达系统产生的PV2 sVLP作为新型脊髓灰质炎疫苗的潜力和效力。研究解析了PV2 sVLP的高分辨率冷冻电镜结构，阐明了其独特的组装机制和热稳定性特性。这些发现为加速开发新一代脊髓灰质炎疫苗提供了重要的分子层面的见解，有望为实现“全球小儿麻痹症根除计划”的目标，贡献更安全、更有效的疫苗策略。
分子细胞卓越中心博士生洪琴，上海市重大传染病和生物安全研究院专任工程师王淑侠为该论文的共同第一作者。复旦大学上海市重大传染病和生物安全研究院黄忠研究员，分子细胞卓越中心丛尧研究员，华淞（上海）生物医药科技有限公司刘庆伟博士为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、上海市“重大突发传染病防控关键核心技术研究”市级科技重大专项、中国科学院先导专项的经费支持；同时得到国家蛋白质科学研究（上海）设施的冷冻电镜系统、数据库与计算分析系统的大力支持。
文章链接：https://www.mdpi.com/2076-393X/12/9/1077
（a）wtVLP/sVLP的D-抗原含量；（b）wtVLP/sVLP的热稳定性比较，可见sVLP更稳定；（c）wtVLP/sVLP的免疫原性测试；（d）wtVLP/sVLP的冷冻电镜结构；（e）wtVLP/sVLP的二重轴区域的结构差异，显示sVLP二重轴孔洞被打开；（f）不同VLP的疏水口袋比较，sVLP疏水口袋含鞘氨醇分子；（g）wtVLP/sVLP衣壳蛋白单体内部的相互作用，表明sVLP单体各衣壳蛋白相互作用更紧密。
