昆虫杆状病毒表达载体系统的应用与展望

宋姗姗

摘 要：昆蟲杆状病毒表达载体系统具有生物安全性高、能容纳较大外源基因片段并实现多基因共表达、有完备的翻译后加工修饰系统等特点，因而得到广泛的应用。近年来，随着重组杆状病毒构建技术、昆虫细胞培养技术的不断发展和改进，加大了昆虫杆状病毒表达载体系统在疫苗制备、治疗性抗体、药物研发和基因治疗中的应用力度。本文综述了杆状病毒表达载体的研究现状和应用范围，讨论了目前杆状病毒表达载体重组蛋白易降解的问题。随着科技的进步，对杆状病毒载体的研究与优化会更加深入，昆虫杆状病毒表达载体系统的应用研究尤为重要。

关键词：杆状病毒；疫苗；治疗性抗体；基因治疗

中图分类号：Q789 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）22-0209-01

昆虫杆状病毒表达载体系统（Baculovirus expression vector system，BEVS）是当今基因工程四大表达系统之一，具有生物安全性高、能容纳较大外源基因片段、可实现多基因共表达、具有完备的翻译后加工修饰系统、无内毒素污染等优点[1-3]。同时，由于宿主细胞系的建立和优化、细胞培养基成分的不断改进，使得细胞生存率达到95%，基本可实现大规模培养[1]。因此，昆虫杆状病毒表达系统越来越广泛的应用于疫苗制备、药物研发、农林牧渔等领域。

1 昆虫杆状病毒表达载体系统的研究进展

Kitts等在1990年提出了线性技术，并设计了重组-救活方法，提高了杆状病毒基因组同源重组能力，将其设计的BacPAK6的重组效率提到80%以上，有较强的应用价值[4]。但由于DNA酶切消化效率影响，重组病毒的获得仍需通过噬斑纯化过程。Bac-to-Bac技术的出现避免了噬斑纯化步骤，缩短了重组杆状病毒的周期，同时，此方法在大肠杆菌中进行，非常便捷，不需要空斑纯化，较为节省时间。但由于鳞翅目昆虫细胞系缺乏功能性糖基转移酶和唾液酸生物合成与利用途径，其产生的糖基化修饰缺乏末端唾液酸化，影响糖蛋白的整体性质，因此研究人员设计出转基因昆虫细胞系，使昆虫细胞对重组蛋白的糖基化修饰更加接近哺乳动物细胞，更利于昆虫杆状病毒表达载体系统的研究。

2 昆虫杆状病毒表达载体系统的应用

杆状病毒载体表达系统具有表达效率高、表达蛋白的加工修饰过程及安全性好等优势，该系统已被广泛应用于药物研发、疫苗生产、重组病毒杀虫剂等领域。随着研究的深入，杆状病毒表达载体系统应用范围将会进一步扩大，为人类和动物健康提供更多的帮助和保护。

2.1 昆虫杆状病毒表达系统在疫苗中的应用

2.1.1 人乳头瘤病毒（HPV）疫苗

2009年，美国食品和药品管理局（FDA）批准Cervarix上市，其为第一个利用昆虫杆状病毒表达系统生产的人用疫苗，研究表明其能诱导产生针对HPV同型的高滴度IgG抗体，并对HPV同型的感染能提供100%的保护[5]。

2.1.2 艾滋病病毒（HIV）疫苗

20世纪80年代，利用该系统构建的艾滋病病毒疫苗进入临床实验阶段，利用该系统获得的无传染性的VLP可诱导细胞免疫和中和抗体免疫反应。但最终因该疾病的特殊性，目前还未有疫苗上市。

2.1.3 动物疫苗

禽流感病毒、牛疱疹病毒、犬细小病毒、蓝舌病毒、口蹄疫病毒、圆环病毒疫苗等亚单位疫苗是利用杆状病毒载体表达系统研制疫苗的热点，目前应用于市场的仅有圆环病毒疫苗。B.Ingellhein公司于2006年首次推出猪圆环2型病毒疫苗--CircoFLEX，该疫苗具有较好的保护力，并且应激反应小。2010年该疫苗引入国内，为目前国内外圆环疫苗市场的主力产品。

2.1.4 其他疫苗

除上述提到的两种疫苗外，目前利用该系统生产的上市疫苗还有猪瘟疫苗（Porcilis Pesti）和治疗性前列腺癌疫苗（Provenge）。

2.2 昆虫杆状病毒表达系统在基因治疗方面的应用

Liu等构建了一个重组AcMNPV，利用CMV启动子启动的eGFP基因表达，并用其作为基因转移载体转导哺乳动物原代椎间盘细胞。体内实验表明，杆状病毒能有效转导兔的椎间盘细胞，并不具有毒性。重组杆状病毒作为基因转移载体应用于哺乳动物细胞已经得到广泛证实，杆状病毒在基因治疗方面更具有应用潜力。

2.3 昆虫杆状病毒表达系统在农、林业方面的应用

目前，化学农药仍是国内外害虫综合治理的主力军，但其易造成农药残留，给人们健康造成影响，对环境造成污染。昆虫对杆状病毒抗性较弱，不会产生明显耐药性，对人类和自然环境比较温和，不易引起大规模的生态平衡破坏，因此，利用其作为杀虫剂已经成为现今生物农药研究热点。20世纪90年代初，研究人员重组了细菌、螨虫、蝎子和黄蜂的毒蛋白基因的杆状病毒，这些重组杆状病毒提高了杀虫效果，加快了发挥效应的速度。

3 昆虫杆状病毒表达载体系统存在的问题与展望

昆虫杆状病毒表达载体系统因其简单、生产低成本和重组蛋白能力广受欢迎，但也存在不足之处，如普遍存在于昆虫杆状病毒表达载体系统中重组蛋白易降解的问题[6]。随着分子生物学技术的日益成熟，研究者将进一步优化病毒载体和发展昆虫细胞系，包括对糖基化和折叠途径的改变，使蛋白质产品的生产与天然哺乳动物蛋白更相似，更适合治疗应用和功能研究。未来昆虫杆状病毒表达系统将取代传统制药工艺，其所生产的疫苗、药物、生物农药等会在人们的生活中普遍存在，并将发挥不可估量的作用。

参考文献

[1]Oers MM，Pijlman GP，Vlak JM.Thirty years of baculovirus-insect cell protein expression：From dark horse to mainstream technology.J Gen Virol，2015，96（Pt1）：6-23.

[2]Lin SY，Chung YC，Hu YC.Update on baculovirus as an expression and/or delivery vehicle for vaccine antigens.Expert Rev Vaccines，2014，13（12）：1501-1521.

[3]Sylla S，Cong YL，Sun YX，et al.Protective immunity conferred by porcine circovirus 2 ORF2-based DNA vaccine in mice.Microbiol Immunol，2014，（06）：307-316.

[4]Contreras-Gómez A，Sánchez-Mirón A，García-Camacho F，et al.Protein production using the baculovirus-insect cell expression system.Biotechnol Prog，2014，30（1）：1-18.

[5]Feng H，Hu GQ，Wang HL，et al.Canine parvovirus VP2 protein expressed in silkworm pupae self-assembles into virus-like particles with high immunogenicity.PLoS One，2014，9（1）：e79575.

[6]Schachner A，Marek A，Jaskulska B，et al.Recombinant FAdV-4 fiber-2 protein protects chickens against hepatitis-hydropericardium syndrome（HHS）.Vaccine，2014，32（9）：1086-1092.