一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法，所述系统包括新冠病毒S蛋白的碱基序列组件和跨膜蛋白碱基序列片段，所述碱基序列组件能够表达可产生免疫应答反应的S蛋白，所述跨膜蛋白碱基序列片段能够使所述S蛋白锚定在囊泡表面并自组装形成囊泡复合体；该系统为能够在生物体组织器官中富集且将S蛋白表达于囊泡表面并自组装成囊泡复合体的碱基序列，所述囊泡复合体能够引发免疫应答反应。在本发明专利技术中，所述系统具有生产成本低廉，理化性质稳定，S蛋白组装、分泌过程高效，对病源突变反应快，引发的免疫反应强，安全性、保护性高等优点，提供了一种全新的疫苗类型。疫苗类型。疫苗类型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法


[0001]本专利技术涉及生物医药
，具体涉及一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法，用于新型的新冠疫苗的开发。

技术介绍

[0002]新型冠状病毒是以前从未在人体中发现的冠状病毒新毒株，新型冠状病毒S蛋白(SARS
‑
CoV
‑
2 spike蛋白)是Ⅰ型跨膜糖蛋白，也是病毒最大的结构蛋白，能够刺激机体产生中和抗体和介导免疫反应。现有研究证明，S蛋白与病毒侵入细胞的过程密切相关，因此，针对S蛋白研发疫苗具有重要的意义。
[0003]疫苗是防控新冠疫情的最重要手段之一。在本次全球疫情中，以mRNA疫苗为代表的核酸疫苗成为了领跑的疫苗技术路线。mRNA疫苗具有安全、有效、生产速度快、能够快速应对病毒变异等优点。但是目前仍然存在技术流程复杂、短时间难以成功仿制开发、副作用大、成本昂贵、储存和运输条件苛刻等缺点。因此，如果能够开发一种新型的、并解决上述技术问题的疫苗类型，则可能对于本领域而言是一个重大变革，其将带来很多新的优势和新的希望。
[0004]在前期研究中南京大学张辰宇团队以哺乳动物自身的组织器官(主要是肝脏，因为能自发内吞裸露的质粒DNA并表达外源基因；当然其他的组织器官也可以)作为天然生物基盘(cell chassis)，直接利用人工设计的合成生物学元件(part)组成的基因环路(circuit)在体内建立了一个基于外泌体自组装、内分泌的基因治疗系统，同时，可以通过操作基因环路使得特定蛋白装载到外泌体的表面并递送到全身各处组织。基于该研究成果，针对现有mRNA疫苗的问题，张辰宇团队开发了“基于合成生物学的自组装核酸疫苗”创新技术。
[0005]以上所说的外泌体是一类直径50
‑
200nm的双层膜结构囊泡，几乎所有的细胞都可以分泌外泌体，多项研究表明外泌体在细胞间通讯中发挥了重要作用。本申请人和专利技术人团队在对于外泌体的研究中一直处于领先地位，也有不少研究成果。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术的缺陷提供了一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法，旨在克服现有技术中的不足。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：
[0008]本专利技术的一个专利技术点为提供一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，所述系统包括新冠病毒S蛋白的碱基序列组件和跨膜蛋白碱基序列片段，所述碱基序列组件能够表达可产生免疫应答反应的S蛋白，所述跨膜蛋白碱基序列片段能够使所述S蛋白锚定在囊泡表面并自组装形成囊泡复合体；该系统为能够在生物体组织器官中富集且将S蛋白表达于囊泡表面并自组装成囊泡复合体的碱基序列，所述囊泡复合体能够引发免
疫应答反应。
[0009]进一步地，所述跨膜蛋白为CD63。
[0010]进一步地，所述碱基序列组件插入所述CD63的碱基序列片段中。
[0011]进一步地，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第20～第60个中的任意两个碱基之间。
[0012]进一步地，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第20～第60个中的GG之间。
[0013]进一步地，所述碱基序列组件将所述CD63分割成两部分，分别为含有CD63氮端的氮端序列和含有CD63碳端的碳端序列，所述碱基序列组件位于所述氮端序列和碳端序列之间。优选地，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第30～第45个中的任意两个碱基之间，如GG之间。
[0014]进一步地，所述氮端序列包括seq1或与该seq1序列70％以上同源的序列；所述碳端序列包括seq2或与该seq2序列70％以上同源的序列；
[0015]上述的同源的序列均包括在原序列基础上增加一个或几个碱基、减少一个或几个碱基、替换其中任意一个或几个碱基后得到的序列；
[0016]进一步地，所述氮端序列与所述碱基序列组件之间通过第一连接序列连接。
[0017]进一步地，所述第一连接序列为AGATCTCTAGCCACC或在该序列基础上增加、减少或替换其中任意1～4个碱基后得到的序列。
[0018]进一步地，所述碱基序列组件与所述碳端序列之间通过第二连接序列连接。
[0019]进一步地，所述第二连接序列为ACCGGTGGAGCTCGAATCAGATCT或在该序列基础上增加、减少或替换其中任意1～6个碱基后得到的序列。
[0020]进一步地，所述S蛋白的碱基序列组件包括该碱基序列组件本身或与该序列70％以上同源的序列，该同源的序列包括在碱基序列组件本身的基础上增加一个或几个碱基、减少一个或几个碱基、替换其中任意一个或几个碱基后得到的序列：S蛋白的基因序列为现有技术，在众多网站和文献中都有记载，如Wu,F.et al.A new coronavirus associated with human respiratory disease in China.Nature 579,265
–
269(2020)，因此，本申请不再列举。
[0021]对应地，所述新冠病毒S蛋白包括S蛋白以及S蛋白序列中的任意一个或几个氨基酸突变以后的序列。
[0022]进一步地，在所述囊泡复合体中，所述S蛋白通过所述CD63连接于所述囊泡的外表面，所述CD63通过两个跨膜域与所述囊泡的表面连接。
[0023]进一步地，所述S蛋白疫苗产生系统还包括位于上游的启动子；优选地，所述启动子设置于所述氮端序列的上游。
[0024]进一步地，所述S蛋白疫苗产生系统还包括位于下游的终止信号；优选地，所述终止信号位于所述碳端序列的下游，所述终止信号优选为HSV终止信号。
[0025]进一步地，所述碱基序列组件为可编辑或可合成的基因组件。
[0026]进一步地，所述系统还包括能够装载或携带本申请中基因线路的载体。所述载体包括但不限于质粒和病毒。
[0027]进一步地，所述系统中的任意一个或几个碱基均独立地为修饰过的碱基或未经过修饰的碱基；其中，所述修饰包括硫代修饰、氟代修饰、氨代修饰、甲氧基修饰。
[0028]进一步地，所述组织器官包括生物体的所有细胞、组织和器官，所述囊泡为外泌体，所述囊泡复合体为外泌体复合体。
[0029]本专利技术另一个专利技术点为提供一种基于合成生物学自组装的病毒疫苗产生方法，所述方法包括构建以上任意一段所述的系统，该系统为能够在生物体细胞、组织和/或器官中富集且将S蛋白表达于囊泡表面并自组装成囊泡复合体的序列，所述囊泡复合体为能够引发免疫应答反应的疫苗。具体地，合成碱基序列组件以及其他序列，按照本申请记载的任意一种排列方式合成。
[0030]本专利技术还有一个专利技术点为提供一种疫苗，其包括以上任意一段所述的系统。
[0031]进一步地，所述疫苗的给药方式包括但不限于口服、吸入、皮下注射、肌肉注射、静脉注射。
[0032]本专利技术的主要具有的有益效果为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，其特征在于：所述系统包括S蛋白的碱基序列组件和跨膜蛋白碱基序列片段，所述碱基序列组件能够表达可产生免疫应答反应的S蛋白，所述跨膜蛋白碱基序列片段能够使所述S蛋白锚定在囊泡表面并自组装形成囊泡复合体；该系统为能够在生物体组织器官中富集且将S蛋白表达于囊泡表面并自组装成囊泡复合体的碱基序列，所述囊泡复合体能够引发免疫应答反应。2.根据权利要求1所述的基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，其特征在于，所述跨膜蛋白为CD63；优选地，所述碱基序列组件插入所述CD63的碱基序列片段中。3.根据权利要求2所述的基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，其特征在于，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第20～第60个中的任意两个碱基之间；优选地，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第20～第60个中的GG之间。4.根据权利要求2所述的基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，其特征在于，所述碱基序列组件将所述CD63分割成两部分，分别为含有CD63氮端的氮端序列和含有CD63碳端的碳端序列，所述碱基序列组件位于所述氮端序列和碳端序列之间；优选地，所述氮端序列为含有seq1或与该seq1序列70％以上同源的序列；所述碳端序列为含有seq2或与该seq2序列70％以上同源的序列；上述的同源的序列均包括在原序列基础上增加一个或几个碱基、减少一个或几个碱基、替换其中任意一个或几个碱基后得到的序列。5.根据权利要求3所述的基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，其特征在于，所述氮端序列与所述碱基序列组件之间通过第一连接序列连接；优选地，所述第一连接序列为AGATCTCTAGCCACC或在该序列基础上增加、减少或替换其中任意1～4个碱基后得到的序列。6.根据权利要求3所述的基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，其特征在于，所述碱基序列组件与所述碳端序列之间通过第二连接序列连接；优选地，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辰宇，陈熹，詹守斌，许烨，周圣凯，徐蕊，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：