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HPV 52 在东南亚中低收入国家感染率高,威胁全球健康。研究人员用 pHIPZ4 质粒克隆优化的 HPV 52 L1 基因,在多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)中表达。结果显示,VLPs 诱导了小鼠体液免疫,可中和假病毒感染,有望成 HPV 疫苗新选择。
在全球健康领域,人乳头瘤病毒(HPV)感染一直是个不容忽视的大麻烦。HPV 感染是一种性传播疾病,更是宫颈癌的主要诱因。2020 年,全球约有 604,127 例宫颈癌病例,341,831 人因此失去生命。HPV 就像个 “狡猾的敌人”,盯上了 80% 的性活跃人群,尤其是中低收入国家,这些国家承受着全球约 86% 的宫颈癌负担。虽然 HPV 疫苗是预防宫颈癌的有效手段,但高昂的成本却让很多人望而却步,哪怕在发达国家,HPV 疫苗的接种率也不高。
HPV 家族十分庞大,目前已发现超 200 种类型,依据致癌潜力分为高危和低危型。其中,高危型的 HPV 16、18 等多种类型常出现在宫颈癌病例中。而 HPV 52 在东南亚地区尤为猖獗,在印度尼西亚的感染率更是高达 23.2%。市面上现有的 HPV 预防性疫苗中,只有 Gardasil 9 能预防 HPV 52 感染,开发更实惠的 HPV 疫苗迫在眉睫。
基于此,印度尼西亚国家研究和创新署(BRIN)的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于评估由 HPV 52 L1 病毒样颗粒(VLPs)制备的预防性疫苗候选物的免疫原性。最终研究发现,利用多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)表达系统生产的 HPV 52 L1 VLPs 能够诱导免疫反应,这一成果为 HPV 疫苗的开发开辟了新方向,若进一步研究成熟,有望成为更经济有效的 HPV 疫苗选择,对全球宫颈癌预防工作意义重大,该研究成果发表在《Biologicals》上。
研究人员在研究过程中用到了几个关键技术方法。首先是基因克隆技术,他们从 NCBI 数据库获取 HPV 52 L1 序列,进行密码子优化后,将其克隆到 pHIPZ4 质粒中。蛋白质纯化则采用一步阳离子交换色谱法,以此获取高纯度的目标蛋白。免疫原性检测方面,运用了酶联免疫吸附测定(ELISA)分析小鼠血清,还通过绿色荧光蛋白(GFP)假病毒中和试验来评估免疫效果。
下面来详细看看研究结果。
质粒构建和转化:研究人员从 NCBI 数据库获取与印度尼西亚分离株相似度达 99% 的 HPV 52 L1 序列,经密码子优化后合成 pD902-HPV52L1 质粒。通过 PCR 扩增目的基因,并成功将 HPV 52 L1 N 端截短基因连接到 pHIPZ4 质粒的多克隆位点,构建出 7340bp 的质粒。经菌落 PCR 验证,得到约 1512bp 的条带,为后续研究奠定基础。
蛋白纯化与 VLP 形成验证:利用一步阳离子交换色谱法对表达的蛋白进行纯化,经 SDS-PAGE 和 Western blot 确认纯化效果。透射电子显微镜(TEM)观察显示,纯化的 HPV 52 L1 蛋白成功组装成 VLPs,回收率达 51.76%。
免疫原性研究:用含 AlPO4佐剂的 VLPs 疫苗免疫 BALB/c 小鼠,ELISA 分析小鼠血清发现,L1 抗原诱导产生了高抗体滴度,表明疫苗制剂在小鼠模型中引发了体液免疫反应。GFP 假病毒中和试验进一步证实,小鼠血清中的抗体能够中和 HPV 52 假病毒对人胚肾 293(HEK293)细胞的感染。
综合研究结论和讨论部分,从多形汉逊酵母表达系统中纯化得到的 N 端截短的 HPV 52 L1 重组蛋白来源的 VLPs 具有免疫原性,不仅能诱导体液免疫反应,还能产生特异性中和抗体。而且,一步阳离子交换色谱纯化法成本低、操作简单且可靠。这项研究为表达 HPV 52 L1 主要衣壳蛋白提供了新的构建方案,为开发更经济有效的 HPV 疫苗带来了希望,在宫颈癌预防领域具有重要的理论和实践意义,为后续相关研究和疫苗研发开辟了新道路,有望推动全球宫颈癌防控工作取得新进展。