基于扩增型MS2病毒样颗粒的SARS-CoV-2 RBD表面展示与核酸递送系统研究

本研究通过SpyTag-SpyCatcher技术将SARS-CoV-2三聚体RBD抗原展示于工程化扩增型MS2病毒样颗粒（VLPs）表面，并实现荧光标记寡核苷酸（ODNs）及mRNA的高效封装。该研究突破传统MS2 VLP的尺寸限制，通过增大颗粒直径至T=4对称结构，显著提升抗原负载量与核酸递送能力，为疫苗开发及核酸药物递送提供新型平台技术。

　　

研究背景与意义
在疫苗开发和核酸药物递送领域，病毒样颗粒（Virus-like particles, VLPs）因其非感染性和高生物相容性成为理想载体。MS2噬菌体衍生的VLPs尤其受到关注，其衣壳蛋白（CP）可通过基因改造插入外源肽段，但传统MS2 VLP存在两大瓶颈：一是表面抗原负载空间有限，难以容纳如SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合域（RBD）等大分子抗原；二是内部腔体体积较小，限制功能性mRNA或免疫佐剂寡核苷酸（ODNs）的封装效率。

波兰国家科学中心资助的研究团队通过工程化改造，成功构建直径增加4.4 nm的扩增型MS2 VLP（MS2-SpyTag4），其T=4对称结构使表面SpyTag肽段数量增至120个（野生型为90个），内部容积扩大至8156 nm³（野生型为5188 nm³）。这一创新设计为同时实现大分子抗原展示与核酸递送提供了可能。

关键技术方法
研究采用以下核心技术：1）昆虫细胞-杆状病毒系统表达SARS-CoV-2 RBD-SpyCatcher融合蛋白；2）动态光散射（DLS）和尺寸排阻色谱（SEC）分析VLP粒径与纯度；3）荧光标记ODNs和体外转录mRNA的静电吸附封装；4）流式细胞术评估哺乳动物免疫细胞对功能化VLPs的摄取效率。

研究结果
1. 抗原生产与MS2-SpyTag4 VLP的偶联
通过SpyTag-SpyCatcher共价连接系统，将三聚体RBD（约75 kDa）高效锚定于MS2-SpyTag4表面。SEC-MALS（多角度光散射）证实复合物分子量达8.9 MDa，较未修饰VLP（4.6 MDa）显著增加，且保持单分散性（PDI<0.1）。

2. 核酸封装与特性分析
荧光标记的CpG ODN（20 nt）和eGFP mRNA（~1000 nt）通过化学解组装-重组装策略被成功封装，封装效率分别达78%和65%。冷冻电镜显示扩增型VLP能容纳更长的核酸链，且mRNA在血清中稳定性提升3倍。

3. 免疫细胞摄取实验
负载Cy5-ODN的MS2-SpyTag4被RAW264.7巨噬细胞高效内化（2小时内摄取率达92%），显著高于游离ODN组（35%），证实其递送优势。

结论与展望
该研究首次证明扩增型MS2 VLP可同步实现复杂抗原展示（SARS-CoV-2 RBD）与核酸药物（ODNs/mRNA）递送双重功能。其创新性体现在：1）通过几何重构突破天然VLP尺寸限制；2）建立"表面装饰-内部装载"的模块化平台；3）为组合疫苗（抗原+核酸佐剂）开发提供新思路。作者指出，未来需进一步验证该平台在动物模型中的免疫原性，并探索其他疾病相关抗原的适配性。论文发表于《International Journal of Pharmaceutics》，为传染病防治和核酸药物递送提供了重要技术参考。