低温培养促进发热伴血小板减少综合征病毒样颗粒生成,为防控带来新希望

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Applied Microbiology and Biotechnology 3.9

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  研究人员为探究 SFTSV 病毒样颗粒(VLPs)制备及应用,发现低温培养可促其生成,对监测和疫苗开发意义重大。

  发热伴血小板减少综合征(Severe fever with thrombocytopenia syndrome,SFTS),听起来或许有些陌生,但它却是一种实实在在威胁人类健康的新兴传染病。它由发热伴血小板减少综合征病毒(SFTS virus,SFTSV)引起,自 2009 年在中国被发现后,便在东亚地区如日本、韩国、越南以及中国台湾等地 “安营扎寨”。感染这种病毒后,患者会出现发热、血小板减少、白细胞减少、疲劳和胃肠道症状等,而且病死率不容小觑,在中国为 1.6 - 29.8%,韩国为 23.3%,日本为 27% 。2018 年,世界卫生组织和美国国立过敏与传染病研究所将其列为优先病原体,然而,尽管科研人员们付出了诸多努力,目前针对 SFTSV 的治疗药物和疫苗仍未获批用于临床。
在检测方面,动物感染 SFTSV 后,由于病毒血症持续时间短、临床症状罕见以及病毒 RNA 在动物体内的低流行率,基于病毒 RNA 的诊断困难重重。因此,血清学方法成为检测动物感染和人体无症状感染的常用手段。不过,传统的病毒中和试验虽然是诊断 SFTSV 的 “金标准”,但它耗时久、成本高,还需要高生物安全等级的实验室才能操作。酶联免疫吸附试验(ELISA)虽然快速、经济且可靠,但此前开发的 ELISA 大多针对核蛋白(NP),对于糖蛋白(Gn/Gc)的检测研究较少。

那么,能否利用完整的 SFTSV 糖蛋白(Gn/Gc)来诱导病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs)的组装,从而用于血清学监测和疫苗生产呢?为了解开这个谜题,来自中国台湾的研究人员展开了深入研究,相关成果发表在《Applied Microbiology and Biotechnology 》上。

研究人员开展了一系列实验。首先是质粒构建,他们将 SFTSV 基因型 B(GB)菌株的完整糖蛋白序列进行密码子优化,然后插入到不同的表达载体中。接着,用构建好的质粒转染人胚肾细胞(HEK293T)和猴肾细胞(COS-1),并对转染后的细胞进行不同温度的培养。为了检测蛋白表达情况,研究人员使用了免疫荧光试验(IFA)、蛋白质免疫印迹法(Western blotting);为了确定是否形成了 VLPs,采用了蔗糖密度梯度离心和透射电子显微镜(TEM)技术 。

研究结果如下:

  • pcDNA3.1 - SFTSV GB 质粒高效表达蛋白:构建的 pcDNA3.1 - SFTSV GB 和 pH - SFTSV GB 两种质粒转染细胞后,IFA 和 Western blotting 检测发现,pcDNA3.1 - SFTSV GB 诱导的细胞内 Gn 和 Gc 表达水平较高,且在细胞外也能检测到 Gn 和 Gc 抗原,说明该质粒在细胞内和细胞外均能高效表达蛋白。
  • 低温培养促进抗原分泌:降低培养温度,研究人员发现 32℃培养时,HEK293T 和 COS-1 细胞分泌的 SFTSV Gn 和 Gc 抗原量显著增加。在 HEK293T 细胞中,32℃培养 5 天时 Gc 抗原分泌量达到峰值;在 COS-1 细胞中,同样是 32℃培养 5 天时,Gc 抗原分泌量最高,且相比 37℃培养,32℃培养的 Gc 产量在 HEK293T 和 COS-1 细胞中分别提高了 4.0 倍和 3.3 倍。
  • 分泌的 Gn/Gc 抗原可被识别:在 32℃培养 5 天的条件下,COS-1 细胞分泌的 Gn/Gc 蛋白能被人源单克隆抗体 MAb4 - 5 识别,通过抗原捕获 ELISA 实验还发现,分泌的 Gn/Gc 抗原保留了 MAb4 - 5 的抗原表位,这表明其在检测病毒感染宿主的抗体方面具有潜力。
  • Gn/Gc 抗原可组装成 VLPs:Western blotting 显示 Gn 和 Gc 蛋白相互作用形成异二聚体,蔗糖密度梯度离心和 TEM 结果证实,细胞内表达的完整 SFTSV 糖蛋白能够形成并分泌直径约 100 - 110nm 的 VLPs,且这些 VLPs 的形态与报道的 SFTSV 形态一致。

在研究结论和讨论部分,研究人员指出,哺乳动物细胞在低于 37℃的温度下仍能存活,且 32℃培养时,HEK293T 和 COS-1 细胞中 SFTSV Gn/Gc 抗原和 VLPs 的产量更高。虽然 28℃培养时,COS-1 细胞在某些时间点也能检测到较高水平的 Gc 抗原,但此时 HEK293T 细胞出现易脱落现象,提示细胞活力可能较低。此外,本研究中制备的 VLPs 不含遗传物质,因此不具有感染性,可以在低生物安全等级的实验室中操作。在初步实验中,这些 VLPs 已显示出能够检测台湾一例 SFTS 病例的抗体反应,这为血清学监测和诊断提供了新的方向。

对于疫苗开发而言,目前多种 SFTSV 疫苗候选方案都存在各自的缺陷,如减毒活疫苗可能突变返强,DNA 疫苗可能整合到宿主基因组,全灭活疫苗需要大型高等级生物安全设施,病毒载体疫苗可能被预先存在的免疫力中和,蛋白亚单位疫苗可能折叠不当导致免疫原性不佳等。而本研究中自组装的 SFTSV Gn/Gc VLPs 有望克服这些问题,因为 VLPs 具有非感染性、可在较宽松的生物安全条件下培养、能利用哺乳动物表达系统进行类似真实病毒的翻译后修饰等优点,在疫苗开发领域展现出了巨大的潜力。

总之,这项研究不仅成功制备出了 SFTSV VLPs,还发现低温培养能够提高其产量,为 SFTSV 的血清学监测和疫苗开发开辟了新的道路,为防控这一危险的传染病带来了新的希望。
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