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为解决靶向递送系统效率低、载药量有限等问题，斯坦福大学研究人员开展基于乙型肝炎核心蛋白病毒样颗粒（HBc VLP）的多功能纳米颗粒平台研究。通过无细胞蛋白合成（CFPS）等技术，实现高效载药与表面修饰，产量达 6×1013 NPs/mL，为靶向治疗和疫苗开发提供新策略。
在医学领域，精准靶向治疗与高效疫苗开发一直是备受关注的难题。传统病毒载体如腺相关病毒（AAV）存在载药量低、生产困难等局限，而乙型肝炎核心蛋白病毒样颗粒（HBc VLP）虽具备较大空腔和表面修饰潜力，但传统生产方法难以实现高效组装与功能化。在此背景下，斯坦福大学的研究人员致力于开发一种多功能纳米颗粒平台，以突破现有技术瓶颈，为靶向治疗和疫苗研发提供更优解决方案。
斯坦福大学的研究团队开展了基于 HBc VLP 的多功能纳米颗粒平台研究。研究发现，通过创新技术构建的平台可实现高效载药、稳定生产及精准表面修饰，显著提升了靶向递送系统的性能，相关成果发表在《iScience》。
研究中用到的主要关键技术方法包括：无细胞蛋白合成（CFPS）技术，用于生产未组装的 HBc 亚基并引入非天然氨基酸，避免传统体内表达的局限性；厌氧条件下的镍 - 氮三乙酸（Ni-NTA）纯化技术，实现亚基高效分离；两步组装法结合疏水负载结构域，提升病毒样颗粒的组装效率与 cargo 负载能力；点击化学（Click Chemistry）介导的表面功能化技术，实现聚乙二醇（PEG）、登革热抗原等分子的可控修饰。
研究结果
避免过早组装与优化纯化工艺
在 CFPS 过程中，通过降低离子强度（50 mM KGlu）有效避免 HBc VLP 过早组装，同时通过添加吐温 20（Tween 20）和尿素优化 Ni-NTA 纯化条件，使亚基回收率从 25% 提升至 85%，获得纯度 > 95% 的 HBc 亚基。
VLP 组装效率优化
采用两步 NaCl 添加法（先至 300 mM 孵育再升至 1 M），结合厌氧处理和过氧化氢（H?O?）诱导二硫键形成，将组装效率从 40% 提升至近 60%，并通过动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）证实形成直径约 30-35 nm 的稳定 VLPs。
多元 cargo 高效负载
利用 C 端疏水负载结构域（IGIGIC），实现小分子（如荧光染料 AF750M、抗癌毒素美坦新）、大分子（如 CpG DNA、超折叠绿色荧光蛋白 sfGFP）的高效负载。其中，单链 DNA 负载效率达 95%，且首次实现两种 cargo 同时负载，内部浓度因子 > 10?。
表面功能化与免疫原展示
通过点击化学（SPAAC 和 IEDDA 反应）实现 VLPs 表面精准修饰，PEG 修饰覆盖率达 100%，登革热病毒 E 蛋白结构域 3（DENV2 ED3）抗原展示效率达 95%，且可调控不同配体（如 PEG 与抗原）的修饰比例，免疫沉淀实验证实抗原构象正确。
体内成像与稳定性验证
经 PEG 修饰的 VLPs 在小鼠体内表现出延长的循环时间，荧光成像显示其在注射部位的滞留及向淋巴结的迁移。VLPs 在 4℃下稳定保存 3 个月，为多候选药物并行开发提供可能。
研究结论与意义
该研究构建的 HBc VLP 多功能平台通过 CFPS、厌氧纯化、点击化学等技术创新，解决了传统载体在生产效率、载药能力和功能化方面的关键问题。平台产量达 6×1013 NPs/mL，较 AAV 高 100 倍，且兼具多 cargo 共载和表面多功能化能力，为靶向癌症治疗（如毒素 - 荧光染料双载 VLPs）、疫苗开发（如登革热抗原展示）和影像诊断提供了通用型解决方案。其稳定的物理特性和可扩展的生产工艺，有望加速从实验室到临床的转化，推动精准医学与新型疫苗的发展。研究首次实现 HBc VLP 的多元功能整合，为病毒样颗粒在生物医学领域的广泛应用奠定了基础。
