植物与哺乳动物细胞源HPV假病毒颗粒的制备及感染效能比较研究

推荐：为解决HPV疫苗在低收入国家推广受限及传统假病毒(Pseudovirions, PsVs)生产成本高的问题，研究人员首次系统比较了植物(Nicotiana benthamiana)和哺乳动物细胞(HEK293TT)生产的HPV-16 PsVs在体外和体内(小鼠宫颈阴道感染模型)的感染效率。研究发现植物源PsVs虽能感染HeLa细胞和小鼠，但哺乳动物细胞源PsVs感染效能显著更高(荧光素酶信号强100倍)。该研究为资源有限地区开发低成本HPV研究工具提供了新思路，发表于《Journal of Virological Methods》。

　　

在全球范围内，高危型人乳头瘤病毒(HPV)是导致宫颈癌、肛门癌和口咽癌的主要病原体。尽管现有疫苗能有效预防感染，但在中低收入国家(LMICs)，疫苗的型别覆盖率、高昂成本和接种率等问题严重限制了其应用效果。世界卫生组织(WHO)已将扩大疫苗覆盖范围作为消除宫颈癌全球战略的重要组成部分，特别是在疾病负担最重的LMICs。然而，HPV研究的瓶颈在于其严格的种属特异性——无法通过常规体外培养获得病毒颗粒，这使得疫苗效力评估严重依赖假病毒颗粒(Pseudovirions, PsVs)这一关键研究工具。

传统PsVs生产采用哺乳动物细胞(如HEK293TT)表达系统，虽被视为金标准，但存在设备要求高、生物安全风险(可能包装致癌基因)等局限。植物表达系统因其成本低、可扩展性强和生物安全性高等优势，成为颇具吸引力的替代方案。先前研究表明，植物可生产HPV病毒样颗粒(VLPs)和PsVs，但植物源PsVs的体内感染效能从未被评估过。这项由国际团队开展的研究首次系统比较了两种生产系统制备的HPV-16 PsVs的性能差异，相关成果发表在《Journal of Virological Methods》上。

研究采用三项关键技术：1) 通过钙磷酸盐共转染HEK293TT细胞或农杆菌浸润烟草叶片分别生产哺乳动物源和植物源PsVs；2) 使用透射电镜(TEM)和滚环扩增(RCA)技术验证颗粒形态和DNA包装效率；3) 建立基于荧光素酶报告基因的体外(HeLa细胞)和体内(小鼠宫颈阴道挑战模型)感染评估体系。特别值得注意的是，研究首先通过头对头比较确定了火虫荧光素酶(FLuc)比海肾荧光素酶(GLuc)更适合作为报告基因——前者信号更特异稳定，且支持非侵入性活体成像。

研究结果部分呈现了四个关键发现：

"体外比较哺乳动物细胞生产的含不同荧光素酶报告基因PsVs"显示，虽然两种PsVs均能感染HeLa细胞并被Gardasil?抗血清中和，但FLuc检测特异性更优。GLuc试剂在FLuc样本中产生背景信号，而FLuc试剂仅检测细胞裂解液中的目标信号。

"体内荧光素酶报告基因比较"证实，PsVs-FLuc在小鼠模型中提供更一致的生物发光信号。虽然两种PsVs均能感染小鼠，但GLuc检测需通过侵入性阴道灌洗操作，且信号变异性大(48小时时仅80%小鼠阳性)；而FLuc支持直接成像，72小时时所有实验组小鼠均显示明确信号。

"PsV组装和报告质粒包装确认"通过TEM揭示关键结构差异：哺乳动物源PsVs形成直径40-60 nm的完整颗粒，而植物源PsVs多为20-50 nm的不规则结构，伴有大量蛋白聚集体。RCA证实两者均能包装FLuc质粒，但哺乳动物系统包装效率更高。

"哺乳动物细胞源与植物源PsVs感染性比较"显示，尽管植物源PsVs能感染HeLa细胞和小鼠，但哺乳动物源PsVs的感染效能显著更高——体外荧光信号强10倍，体内信号强度相差约100倍。这种差异可能与植物源颗粒的异质性组装有关。

在讨论环节，作者指出这是首个证明植物源HPV PsVs具有体内感染能力的研究。虽然哺乳动物源PsVs在感染效率上保持优势，但植物生产系统具有革命性潜力：其基础设施成本仅为哺乳动物细胞的1/10，且完全规避了包装致癌基因的风险。研究同时揭示了当前植物系统的局限，包括L1/L2共表达效率低、缺乏成熟处理步骤(哺乳动物系统需37°C孵育24小时促进组装)以及纯化方法的差异(CsCl梯度离心vs Optiprep?)。

这项研究为优化植物表达系统指明了方向：开发单载体共表达策略、建立植物特异的颗粒成熟方案、改进大规模纯化工艺。随着这些技术瓶颈的突破，植物源PsVs有望成为LMICs开展HPV疫苗研究的经济型工具，甚至可能发展为新型DNA疫苗递送系统。正如作者强调的，在WHO推动的"90-70-90"宫颈癌消除战略(到203年实现90%女孩接种HPV疫苗、70%女性定期筛查、90%癌前病变患者治疗)背景下，这种可及性强的技术将有力支持疫苗覆盖率监测和新型疫苗评估，对减轻全球宫颈癌负担具有重要实践意义。