病毒衣壳蛋白被广泛用于亚单位疫苗开发,但其生产复杂性和低免疫原性常常阻碍其发展。在这里,我们报告了一种通过将 mRNA 疫苗技术与蛋白质工程相结合来克服这些挑战的简单方法。以非洲猪瘟病毒 (ASFV) 衣壳蛋白 P72 和五邻体为模型,我们将它们设计成膜结合和分泌形式,并通过 mRNA 疫苗接种将它们的免疫原性与小鼠和猪的天然细胞内形式进行了比较。膜结合和分泌的 P72 和五邻体独立于病毒伴侣折叠成其天然多聚结构,因此保留了它们的构象表位。膜结合的 P72 和五邻体也比其分泌或细胞内的对应物引起明显更强的抗体和 T 细胞反应。我们的研究提供了一种简单的方法 27 来增强病毒衣壳蛋白的折叠、多聚体结构形成和免疫原性 28,用于 ASFV 亚单位疫苗的开发和一般细胞内蛋白质的免疫原性。29 30 31
图6。工程的衣壳表现出增强的过表达人,猕猴或小鼠直系同源物的细胞的转导增强。细胞用过表达质粒编码受体1。转染的细胞用每种AAV转导,并在72小时后通过RT-QPCR评估转基因mRNA表达。*处理过程中丢失的样本。(a)CAPSIDS 1-3单独评估并与父母血清型AAV9进行比较。受体靶向的衣壳在过表达受体1的细胞中表现出明显的转基因mRNA表达,但在转染控制条件下却没有明显增强。此外,这种功能的增益在受体的人,猕猴和小鼠直系同源物中得到了保守。(b)相对于对照的转基因表达的倍数增加。一个非线性回归模型用于每个衣壳受体条件的相对转基因表达值。然后将这些值缩放到每个衣壳的转染控制值。(C)在过表达人,猕猴或小鼠受体1的细胞中,工程上的衣壳介导更高的转基因表达。
现在,抗逆转录病毒疗法的演变已装扮成一种由两种药物组成的方案,并且越来越倾向于取消长期肠胃外肠胃外配方,以提高治疗依从性并减少与药物每日吸收的多面个人负担。这种新方法首先是由由Insti cabotegravir和Nnrti rilpivirine组成的双重协会铺成的,其表述允许每两个月一次进行一次管理。在2022年,一种具有新型作用机理和更长的有效药物浓度持续性的新药在许多国家提供了与其他甲状腺病毒相关的耐药性HIV感染的治疗。lenacapavir是类capsid抑制作用中的第一个,它通过与帽子的结构蛋白结合而对HIV复制产生抑制作用。这种前所未有的作用机理实际上与所有先前抗逆转录病毒的动作机理不同,因为Lenacapavir会干扰多个阶段,而不是单个酶。这种结合决定了对HIV生命周期顺序步骤的一系列抑制作用,而净结果是具有令人印象深刻的内在抗逆转录病毒效力,正如通过体外研究和10天单一注射的10天单疗法临床研究所证明的那样。Lenacapavir的抗逆转录病毒活性不受影响
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如图3所示,完全和部分衣壳的比例取决于进行每次运行的条件。发现大多数测试条件对产量和基因组包装产生负面影响,但有些是有益的。有趣的是,基因组包装的动力学也受到特定条件的影响,其中有几个参数加速了转染后第2天全帽的增加。对部分全部人群的变化很小,这可能表明这主要受到起始材料而不是过程参数的影响。总共发现至少有四个参数会影响完整的衣壳的比例和/或改变生产和包装的动力学。这些发现表明,可以优化上游过程,以有利于产生较高百分比的全胶囊,同时最大程度地减少收获时部分填充颗粒的形成。
扩大基因治疗应用需要可制造的载体,这些载体可以有效地传导人类和临床前模型中的靶细胞。传统的腺相关病毒 (AAV) 衣壳文库选择方法无法在广阔的序列空间中搜索一小部分具有临床转化所必需的多种性状的载体。在这里,我们介绍了 Fit4-Function,这是一种可通用的机器学习 (ML) 方法,用于系统地设计多性状 AAV 衣壳。通过利用均匀采样可制造序列空间的衣壳文库,可以生成可重复的筛选数据来训练准确的序列到功能模型。结合六种模型,我们设计了一个多性状(肝脏靶向、可制造)衣壳文库,并根据所有六个预定标准验证了 88% 的文库变体。此外,仅使用小鼠体内和人类体外 Fit4Function 数据进行训练的模型准确预测了 AAV 衣壳变体在恒河猴中的生物分布。顶级候选物表现出与 AAV9 相当的生产产量、高效的小鼠肝脏转导、高达 1000 倍的人类肝细胞转导以及在恒河猴肝脏转导筛选中相对于 AAV9 的富集度增加。Fit4Function 策略最终使得预测肽修饰 AAV 衣壳的跨物种性状成为可能,并且是组装预测 AAV 衣壳在数十种性状中表现的 ML 图谱的关键一步。
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重组腺相关病毒(RAAV)载体目前是通过基因疗法治疗眼科疾病的唯一经过验证的车辆。目前正在采用针对眼部疾病的广泛基因治疗计划。将近20年的研究已经增强了靶向视网膜组织并改善转基因对特定细胞类型的效率。工程化的AAV CAPSID,AAV2.7M8目前是玻璃体内(IVT)注射后转导视网膜的最佳衣壳之一。然而,在视网膜在临床试验中施用AAV2.7M8载体后,已经报道了包括眼内炎症在内的不良反应。此外,我们一直观察到AAV2.7M8表现出低包装滴度,而与矢量构造设计无关。在本报告中,我们发现AAV2.7M8包装矢量基因组具有比AAV2更高的程度。我们还发现,基因组加载的AAV2.7M8刺激了IVT给药后小鼠视网膜中小胶质细胞的纤维化,而对基因组负载的AAV2和空的AAV2.7M8 capsids的反应产生了很多较轻的响应。这个发现表明,IVT施用AAV2.7M8载体可能会刺激视网膜免疫反应,部分原因是它偏爱包装和提供非单位长度基因组。