什么是假病毒?
假病毒(Pseudovirus)是指經(jīng)過(guò)改造后的病毒顆粒。將病毒顆粒進(jìn)行人工改造,保留其部分特性的同時(shí),成為無(wú)致病性的假病毒顆粒。在病毒性傳染病防治過(guò)程中,通過(guò)小分子、中和抗體等抑制病毒入侵細(xì)胞是關(guān)鍵的一環(huán),假病毒在這一過(guò)程的研究中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。相較于“真”病毒,其安全性高,即使是高致病性病毒對(duì)應(yīng)的假病毒,也不需要在高生物安全等級(jí)(BSL3/ BSL4)實(shí)驗(yàn)室操作。
VSV病毒介紹
VSV是Vesicular Stomatitis Virus的縮寫,中文名稱為“水皰性口炎病毒”,屬于水皰病毒屬,彈狀病毒科(Rhabdoviridae),其外形如同其名字呈現(xiàn)出子彈型。
VSV的基因組結(jié)構(gòu)
野生型的VSV是一種由包膜病毒,其病毒體結(jié)構(gòu)呈彈狀或桿狀,擁有一條單鏈負(fù)義RNA基因組(-ssRNA),并且其復(fù)制依賴病毒的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)。含有5種結(jié)構(gòu)蛋白:核蛋白(N),磷酸化蛋白質(zhì)(P),RNA聚合酶(L),基質(zhì)蛋白(M)以及糖蛋白(G)。
圖片來(lái)源:知乎
VSV感染靶細(xì)胞時(shí),其中的G糖蛋白誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生內(nèi)吞作用,幫助病毒侵入細(xì)胞。侵入細(xì)胞后,VSV的組裝發(fā)生在質(zhì)膜上,病毒粒子從細(xì)胞表面出芽,在出芽時(shí)VSV 獲得一個(gè)包膜,該包膜包含源自質(zhì)膜的脂質(zhì)雙層和G 蛋白三聚體的刺突蛋白。這一包膜過(guò)程的顯著特性之一是,VSV病毒粒子對(duì)可摻入病毒包膜的膜蛋白類型沒有特別的選擇性,當(dāng)細(xì)胞與VSV和其他包膜病毒共感染時(shí),VSV很容易包被其他病毒的膜蛋白。VSV病毒粒子在沒有G糖蛋白的情況下可以出芽,再加上異源糖蛋白可以摻入VSV的性質(zhì),由此誕生了重組VSV病毒(rVSV),其中糖蛋白G 的基因被報(bào)告基因取代,例如 GFP、RFP等熒光蛋白、螢光素酶或其他易于檢測(cè)的分泌酶(SEAP;分泌的人胎盤堿性磷酸酶)等,成為rVSV-ΔG,而其包膜蛋白來(lái)自待研究的異源病毒。
應(yīng)用場(chǎng)景:
1.病毒入侵機(jī)制研究?
如通過(guò)替換異源包膜蛋白(如新冠病毒S蛋白),模擬高危病毒入侵過(guò)程,解析受體結(jié)合(如ACE2)及膜融合機(jī)制,規(guī)避高等級(jí)實(shí)驗(yàn)室需求。
2.疫苗與藥物開發(fā)?
疫苗載體:如首個(gè)獲批的埃博拉疫苗rVSV-ZEBOV(V920),用ZEBOV GP蛋白替換VSV-G,誘導(dǎo)強(qiáng)效免疫應(yīng)答。
中和抗體評(píng)價(jià):假病毒中和試驗(yàn)(pVNT)可快速評(píng)估疫苗或抗體對(duì)變異株(如Delta、Omicron)的保護(hù)效果。
3.診斷質(zhì)控品開發(fā)?
攜帶新冠病毒靶基因(ORF1ab、N基因)的VSV假病毒,可作為核酸檢測(cè)陽(yáng)性對(duì)照,驗(yàn)證試劑靈敏度及操作規(guī)范性,避免活病毒使用風(fēng)險(xiǎn)。
4.抗病毒藥物篩選?
假病毒結(jié)合報(bào)告基因,高通量篩選阻斷病毒入侵的抑制劑或抗體,如針對(duì)S蛋白-ACE2結(jié)合的小分子藥物。
DIFF 假病毒系統(tǒng)
迪福潤(rùn)絲生物通過(guò)在VSV載體中插入報(bào)告基因eGFP或Luciferase,用其他病毒的囊膜蛋白替換VSV載體的關(guān)鍵蛋白,形成了各種可定制化的假病毒。
相較于ELISA等方法,VSV假病毒檢測(cè)方法具有以下優(yōu)勢(shì):
l 高通量:增強(qiáng)了結(jié)果讀取的便捷性、客觀性,適合批量檢測(cè);
l 可復(fù)制性:更高的仿真度,可以更好地模擬感染的真實(shí)過(guò)程,增強(qiáng)結(jié)果可信性;
l 降低生物安全等級(jí):可降低生物安全等級(jí)要求,篩選安全等級(jí)要求高的抗病毒藥物。
服務(wù)案例:
圖2.疫苗鼻腔免疫后滴鼻途徑感染VSV新冠假病毒活體成像
圖3.疫苗鼻腔免疫小鼠后滴鼻途徑感染VSV新冠假病毒后存活率
圖4.VSV狂犬假病毒熒光斑點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果
圖5.VSV-H5N1假病毒熒光斑點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果
圖6.VSV-H5N1假病毒中和實(shí)驗(yàn)抑制率曲線
圖7.VSV-SFTSV假病毒熒光斑點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果
基于VSV假病毒的中和抗體檢測(cè)
迪福潤(rùn)絲生物自有的CRO服務(wù)平臺(tái)「DIFF+」可利用DIFF VSV假病毒提供基于熒光斑點(diǎn)計(jì)數(shù)法的中和抗體檢測(cè)服務(wù),檢測(cè)流程(圖4)如下:
圖9. 中和抗體檢測(cè)流程圖
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DIFF VSV假病毒產(chǎn)品及服務(wù)信息:
參考文獻(xiàn):
[1]Whitt MA. Generation of VSV pseudotypes using recombinant ΔG-VSV for studies on virus entry, identification of entry inhibitors, and immune responses to vaccines. J Virol Methods. 2010 Nov;169(2):365-74.
[2]Nie, J., Li, Q., Wu, J. et al. Quantification of SARS-CoV-2 neutralizing antibody by a pseudotyped virus-based assay. Nat Protoc 15, 3699–3715 (2020).