As partículas similares a virus ou partículas pseudovirais, simbolizadas na literatura como VLP (do inglés virus-like particle), son moléculas que se parecen moito a virus, pero non son infecciosas porque non conteñen material xenético viral. Poden orixinarse de forma natural ou sintetizarse por medio da expresión individual de proteínas estruturais, que poden despois autoensamblarse na estrutura similar a un virus. Poden usarse para facer vacinas.

Poden usarse combinacións de proteínas estruturais da cápside de diferentes virus para crear VLPs recombinantes. As VLPs poden formarse tamén por autoensamblaxe de proteínas multiméricas naturais, como a ferritina, ou por deseño computacional de proteínas para unha autoensamblaxe robusta en multímeros. Tanto a ensamblaxe in vivo (é dicir, a que se fai dentro da bacteria Escherichia coli por coexpresión recombinante de proteínas múltiples) coma a in vitro (é dicir, a autoensamblaxe de proteínas nun vaso de reacción usando cantidaes estequiométricas de proteínas previamente purificadas) mostraron poder orixinar con éxito partículas similares a virus. En 1968 describíronse no soro dun paciente as VLPs derivadas do virus da hepatite B (HBV) e compostas do pequeno antíxeno de superficie derivado do HBV (HBsAg). Producíronse VLPs de compoñentes dunha ampla variedade de familias de virus, como Parvoviridae (por exemplo, virus adeno-asociados), Retroviridae (por exemplo, VIH), Flaviviridae (por exemplo, virus da hepatite C), Paramyxoviridae (por exemplo, Nipah) e bacteriófagos (por exemplo, Qβ, AP205). As VLPs poden producirse en múltiples sistemas de cultivos celulares, como bacterias, liñas celulares de mamíferos, liñas celulares de insectos, lévedos e células de plantas. Poden producirse VLPs por medio dunha soa proteína viral como a proteína Z da matriz de Mammarenavirus, e utilízanse como ferramenta científica para investigar a actividade de evaxinación viral, inhibición de vRNP, miristoilación e oligomerización.

As VLPs poden ser tamén estruturas producidas na natureza por algúns retrotransposóns LTR (en Ortervirales). Son virións inmaturos defectuosos que ás veces conteñen material xenético, que xeralmente non son infecciosos debido á falta dunha envoltura viral funcional. Ademais, algunhas avespas producen vectores polidnavirus con xenes patóxenos (pero non xenes virais centrais) ou VLPs sen xenes para axudar a controlar os seus hóspedes.

Aplicacións esquerda|miniatura|Diagama que mostra como os virus surrogados que expresan a proteína da espícula do SARS-CoV-2 poden utilizarse para medir a actividade de anticorpos neutralizantes contra a proteína da espícula viral e impiden que o virus entre nas células hóspede.

Axentes terapéuticos e de obtención de imaxes As VLPs son un sistema de entrega candidato para a terapia xénica ou outras terapias. Estes axentes de entrega de fármacos actúan eficientemente sobre células cancerosas in vitro.Galaway, F. A. & Stockley, P. G. MS2 viruslike particles: A robust, semisynthetic targeted drug delivery platform. Mol. Pharm. 10, 59–68 (2013). Hipotetízase que as VLPs poden acumularse en sitios tumorais debido ao efecto de retención e mellora da permeabilidade, que podería ser útil para a entrega de fármacos ou obter imaxes de tumores.Kovacs, E. W. et al. Dual-surface-modified bacteriophage MS2 as an ideal scaffold for a viral capsid-based drug delivery system. Bioconjug. Chem. 18, 1140–1147 (2007).

Vacinas

As VLPs son útiles como vacinas. As VLPs conteñen proteínas da superficie viral expostas en alta densidade e repetitivas que presentan epítopos virais conformacionais que poden orixinar fortes respostas inmunes de células T e B, como contra o virus Chikungunya. O pequeno raio das partículas de aproximadamente 20-200 nm permite unha suficiente drenaxe nos ganglos linfáticos. Como as VLPs non se poden replicar, proporcionan unha alternativa máis segura a patóxenos atenuados. As VLPs usáronse para desenvolver vacinas aprobadas pola FDA para a hepatite B e o papilomavirus humano, das que se dispón comercialmente.

Disponse dunha selección de vacinas baseadas en partículas similares a virus contra o virus do papiloma humano (HPV), como Cervarix de GlaxoSmithKline ou Gardasil e Gardasil-9, producidos por Merck & Co. Gardasil consiste en VLPs recombinantes ensambladas a partir das proteínas L1 do HPV dos tipos 6, 11, 16 e 18 expresados en lévedos. Úsase un adxuvante de sulfato de hidroxifosfato de aluminio. Gardasil-9 consiste en epítopos L1 dos tipos 31, 33, 45, 52 e 58 ademais dos epítopos L1 listados que se atopan en Gardasil. Cervarix consiste en VLPs recombinantes ensamblados a patir de proteínas L1 do HPV dos tipos 16 e 18, expresados en células de insectos, e o coadxuvante é 3-O-desacil-4-monofosforil lípido A (MPL) e hidróxido de aluminio.

Os reguladores da Unión Europea aprobaron a primeira vacina de VLP que proporciona un alto grao de protección contra a malaria, Mosquirix, (RTS,S). Exprésase en lévedos. A RTS,S é unha porción da proteína do circunesporozoíto de Plasmodium falciparum fusionada co antíxeno de superficie da hepatite B (RTS), combinados co antíxeno de superficie da hepatite B (S), e co adxuvante AS01, que é unha combinación de QS-21, liposomas e monofosforil lípido A.

A produción de vacinas pode empezar en canto se secuencia a cepa do virus e pode tardar só 12 semanas, comparadas cos 9 meses das vacinas tradicionais. En ensaios clínicos tmperáns, as vacinas de VLP para a gripe parecen proporcionar unha protección completa contra o subtipo do virus da gripe A H5N1 e o virus da pandemia da gripe de 1918. Novavax e Medicago Inc. están a realizar ensaios clínicos das súas vacinas de VLP para a gripe. Varias vacinas de VLP para a COVID-19, como a Novavax, están en desenvolvemento.

As VLPs utilizáronse para desenvolver unha vacina preclínica candidata contra o virus chikungunya.

Síntese de materiais bioinspirados A compartimentalización é un tema común en bioloxía. A natureza está chea de exemplos de estruturas de multicompoñentes compartimentalizadas xerarquicamente que se autoensamblan a partir de bloques de construción moleculares individuais. Inspirándose na natureza, utilizáronse estratexias sintéticas usando polímeros, micropingas con separación de fase, lípidos e proteínas para imitar a compartimentalización xerárquica de sistemas naturais e para formar nanomateriais funcioanis bioinspirados.ang, T.-Y. D.; Hak, C. R. C.; Thompson, A. J.; Kuimova, M.K.; Williams, D. S.; Perriman, A. W.; Mann, S. Fatty acid membraneassembly on coacervate microdroplets as a step towards a hybridprotocell model.Nat. Chem.2014,6, 527−533.Marguet, M.; Sandre, O.; Lecommandoux, S. Polymersomes in"gelly"polymersomes: toward structural cell mimicry.Langmuir2012,28, 2035−2043.alker, S. A.; Kennedy, M. T.; Zasadzinski, J. A. Encapsulationof bilayer vesicles by self-assembly.Nature1997,387,61−64. Por exemplo, usouse a autoensamblaxe de proteínas para encapsular múltiples copias de gaiolas da proteína ferritina como subcompartimentos dentro de partículas similares a virus P22 como compartimento máis grande, formando esencialmente unha estrutura de gaiola-dentro-de-gaiola como unha especie de Matryoshka aniñada. Demostrouse tamén a encapsulación estequiométrica do encima β-glicosidase que hidroliza a celobiosa (CelB) xunto con gaiolas da proteína ferritina usando unha estratexia de autoensamblaxe in vitro para formar unha estrutura en gaiola de proteína inspirada nunha célula multicompartimentada. Usando unha estratexia similar, os encimas que biosintetizan glutatión encapsuláronse dentro de partículas similares ao virus bacteriófago P22. Nunha investigación separada, un pequeno citocromo C de 3,5 nm con actividade similar á da peroxidase encapsulouse dentro dunha pequena gaiola de 9 nm da proteína Dps para formar unha estrutura de gaiola proteica inspirada nun orgánulo.

Tecnoloxía de lipopartículas As lipopartículas VLP desenvolvéronse para axudar ao estudo das proteínas integrais de membrana. As lipopartículas son VLPs estables, moi purificadas homoxéneas que son preparadas por enxeñaría para que conteñan altas concentracións dunha proteína de membrana de interese intacta conformacionalmente. As proteínas integrais de membrana están implicadas en diversas funcións biolóxicas e son a diana de case o 50 % dos fármacos terapéuticos existentes. Porén, debido aos seus dominios hidrófobos, as proteínas de membrana son difíciles de manipular fóra das células vivas. As lipopartículas poden incorporar unha ampla variedade de proteínas de membrana estruturalemnte intactas, incluíndo os receptores acoplados á proteína G (GPCR)s, canles iónicas e envolturas virais. As lipopartículas proporcionan unha plataforma para numerosas aplicacións incluíndo o cribado de anticorpos, a produción de inmunóxenos e ensaios de unión a ligandos.

Ensamblaxe A comprensión da autoensamblaxe das VLPs estaba antes baseada na ensamblaxe viral. Isto é razoable sempre que a ensamblaxe das VLPs teña lugar dentro da célula hóspede (in vivo), aínda que o proceso da autoensamblaxe se encontrou tamén in vitro desde o principio do estudo da ensamblaxe viral. O estudo tamén revela que a ensamblaxe in vitro de VLPs compite coa agregación, e mesmo a ensamblaxe de cápsides naturais non é sempre perfecta, e existen certos mecanismos dentro da célula para impedir a formación de agregados cando a ensamblaxe está en marcha.

Ligar grupos que se unen a obxectivos celulares a superficies de VLPs É útil ligar proteínas, ácidos nucleicos ou pequenas moléculas á superficie da VLP, para que se unan a tipos de células específicos ou para orixinar unha resposta inmune. Nalgúns casos unha proteína de interese pode ser fusionada xeneticamente a unha proteína da cuberta viral. Porén, esta estratexia ás veces leva a unha alteración da ensamblaxe da VLP e ten unha utilidade limitada se o axente para unirse a obxectivos celulares non está baseado en proteínas. Unha alternativa é ensamblar a VLP e despois usar ligadores cruzados químicos, aminoácidos non naturais reactivos ou a reacción SpyTag/SpyCatcher para ligar covalentemente a molécula de interese. Este método é efectivo para dirixir a resposta inmune contra a molécula unida, inducindo así altos niveis de anticorpos neutralizantes e incluso tendo a capacidade de romper a tolerancia a proteínas propias despregadas en VLPs.

Notas

Véxase tamén Ligazóns externas

Categoría:Vacinas Categoría:Proteínas virais