制备新型冠状病毒的病毒样颗粒的载体系统及方法技术方案

本公开涉及一种制备新型冠状病毒的病毒样颗粒的载体系统及方法。其中，所述载体系统包括一种或多种载体，所述一种或多种载体包含目的基因，所述目的基因选自新型冠状病毒的S蛋白、M蛋白、N蛋白和/或E蛋白的基因；所述M蛋白和/或E蛋白的基因在可诱导系统的控制下表达；所述目的基因位于所述载体系统的相同或不同载体上；所述S蛋白为野生型或突变型S蛋白；M蛋白为野生型或突变型M蛋白；N蛋白为野生型或突变型N蛋白；E蛋白为野生型或突变型E蛋白。本公开中构建了可以产出新型冠状病毒的病毒样颗粒的稳定细胞系，使得新型冠状病毒的病毒样颗粒的成本大幅度降低，也增加了病毒样颗粒批次间的稳定性，为开发新型的新冠疫苗奠定了基础。础。

【技术实现步骤摘要】
制备新型冠状病毒的病毒样颗粒的载体系统及方法


[0001]本公开属于生物
，具体涉及用于制备新型冠状病毒的病毒样颗粒的载体系统、细胞以及制备所述病毒样颗粒的方法。

技术介绍

[0002]新型冠状病毒(SARS
‑
CoV
‑
2)属于冠状病毒科，为不分节段的单股正链RNA病毒。它编码两个大的重叠开放阅读框、4种结构蛋白以及9种辅助蛋白。其中，4种结构蛋白分别是：刺突蛋白(Spike Protein，S蛋白)、包膜蛋白(Envelope Protein，E蛋白)、膜蛋白(Membrane Protein，M蛋白)和核衣壳蛋白(nucleocapsid protein，N蛋白)。
[0003]S蛋白是形成冠状病毒外层，并保护内部RNA的四种结构蛋白S，E，M和N之一的蛋白。通过形成三聚体，S蛋白在病毒表面上形成明显的刺突。刺突的一部分可以延伸并附着在ACE2的蛋白质上，然后病毒可以入侵细胞。SARS
‑
CoV
‑
2的刺突蛋白基因中插入了12个碱基：ccucggcgggca。这种突变或有助于刺突与人类细胞更加紧密结合。目前许多科研团队正在设计药物用来阻止刺突蛋白附着在人体细胞上。
[0004]N蛋白是病毒粒子的核心成分，它与病毒基因组RNA结合，将RNA包装成核糖核蛋白(RNP)复合体。除了组装外，N蛋白还在病毒mRNA转录和复制中发挥重要作用，并参与免疫调节。有研究报道N蛋白可以与双链RNA结合而具有RNAi抑制活性，可以对抗宿主RNAi介导的抗病毒反应，同时，N蛋白还可诱导感染后的体液和细胞免疫应答，使其成为早期快速诊断和疫苗研发的关键靶标。
[0005]E蛋白是冠状病毒包膜的组成部分，它是一种膜结合蛋白，但与其他膜结合蛋白大小相比较小，主要通过参与包膜曲度的生成和成熟病毒颗粒包膜的最终切断。研究证实，SARS
‑
CoV的E蛋白可以五聚体结构的形式发挥离子通道作用，而新冠病毒与SARS
‑
CoV的E蛋白的同源性极高，提示了E蛋白在新型冠状病毒颗粒的复制和致病过程中的功能多样性。同时，也有研究表明，E蛋白的缺失会导致病毒株失去致病力。
[0006]M蛋白是病毒颗粒中含量最丰富的一种结构蛋白，负责包膜骨架的搭建，主要通过参与病毒颗粒的形成组装和成熟病毒颗粒的释放等过程。大多数冠状病毒的M蛋白都只存在于高尔基体和内质网中，参与病毒的装配出芽过程，SARS CoV也不例外。而新型冠状病毒与SARS CoV的M蛋白序列的同源性为91％，提示了新型冠状病毒的M蛋白很可能具有同样的功能。此外，M蛋白还存在两种构象变化，对其他刺突蛋白、包膜蛋白和核衣壳蛋白等结构蛋白的结构稳定和功能表达也起重要作用。
[0007]目前新型冠状疫苗种类繁多，其中，在中国被广泛使用的是灭活疫苗，该类疫苗具有研发速度快、生产工艺成熟等优点，但同时也存在生产时要求生物安全等级高、周期长、成本高等问题。相比而言，病毒样颗粒可避免以上问题，其同样具有病毒结构，但不具有致病性和传染性，生产成本较低，生产速度快。已研制出多种基于病毒样颗粒的疫苗，并已上市，如美国默克的加卫苗Gardasil，该疫苗用于预防人类乳头状瘤病毒(HPV6，11，16，18型)引起的子宫颈癌等疾病，且GSK公司的Cervarix也是用于预防HPV，以上疫苗均是病毒样颗
粒，均可以起到很好的预防作用，表明病毒样颗粒是一种安全的，持久的粒子。
[0008]现有技术中可采用酵母表达系统，杆状病毒/昆虫细胞表达系统，大肠杆菌表达系统以及哺乳动物细胞表达系统等方式产生病毒样颗粒，但均存在不同的技术问题。如酵母表达系统易产生糖基化，对甘露糖蛋白的表达也有限制，同时杆状病毒/昆虫细胞表达系统也存在对甘露糖表达有限制的问题，大肠杆菌表达系统中不能使蛋白糖基化，哺乳动物细胞表达系统可在蛋白表达的加工修饰正确方面起到作用，但利用质粒瞬转其成本高，不易人为控制的问题也使其不能被广泛应用。此外，利用质粒瞬转方式生产新冠病毒的病毒样颗粒，需要多种质粒生产，规模难以放大，批次间差异大，疫苗研发生产困难。
[0009]因此，当前急需开发出一种可产生新型冠状病毒样颗粒的方法，以解决现有新冠病毒的病毒样颗粒难以规模化生产、批次间差异大等问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术人发现，在制备新型冠状病毒的病毒样颗粒的过程中，新型冠状病毒的包膜蛋白(E)和膜蛋白(M)基因的表达会影响细胞的正常生长，甚至引起细胞死亡。基于此发现，本公开构建了一种用于产生新型冠状病毒的病毒样颗粒的载体系统，并通过有效控制E和M两种基因的表达(例如通过Tet
‑
on系统来调控E蛋白和M蛋白的表达)，成功构建了可制备新型冠状病毒样颗粒的稳定细胞系，实现了病毒样颗粒规模化生产，解决了批次间差异大等问题。
[0011]在一方面，本公开提供了一种用于制备新型冠状病毒的病毒样颗粒的载体系统，该载体系统包括一种或多种载体，前述一种或多种载体包含密码子优化的目的基因，其中，前述目的基因选自新型冠状病毒的S蛋白、M蛋白、N蛋白和/或E蛋白的基因，前述目的基因位于前述载体系统的相同或不同载体上。
[0012]在另一方面，本公开提供了一种包含前述载体系统的宿主细胞。
[0013]在另一方面，本公开提供了一种制备新型冠状病毒的病毒样颗粒的方法，其包括以下步骤：
[0014](1)构建前述的载体系统；
[0015](2)将该载体系统转染到宿主细胞中，获得前述的宿主细胞；
[0016](3)培养前述宿主细胞，表达目的基因，获得前述新型冠状病毒的病毒样颗粒。
[0017]在另一方面，本公开提供了一种新型冠状病毒的病毒样颗粒或新型冠状病毒疫苗，该病毒样颗粒由前述的方法制备，前述新型冠状病毒疫苗包含前述病毒样颗粒。
[0018]在另一方面，本公开提供了一种新型冠状病毒的病毒样颗粒或新型冠状病毒疫苗在制备预防或治疗新型冠状病毒感染的药物中的用途。
附图说明
[0019]图1示出了新型冠状病毒的结构蛋白基因的表达结果，其中，wtS、wtN、wtM和wtE分别表示新型冠状病毒S、N、M和E蛋白的野生型基因的表达结果；coS、coN、coM和coE分别表示新型冠状病毒S、N、M和E蛋白的密码子优化基因的表达结果；β
‑
actin为内参。
[0020]图2示出了新型冠状病毒的结构蛋白基因的表达对细胞生长的影响，其中，wtS、wtN、wtM和wtE分别表示转染新型冠状病毒野生型S、N、M和E基因的细胞；coS、coN、coM和coE
分别表示转染新型冠状病毒S、N、M和E蛋白的密码子优化基因的细胞；EGFP为转染pCI
‑
EGFP质粒，对照(control)为未转染任何质粒的细胞。
[0021]图3示出了Tet on系统可在HEK293T细胞中正常工作，其中，“48h未加DOX”表示质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备新型冠状病毒(SARS
‑
CoV
‑
2)的病毒样颗粒的载体系统，所述载体系统包括一种或多种载体，所述一种或多种载体包含目的基因，其中，所述目的基因选自新型冠状病毒的S蛋白、M蛋白、N蛋白和/或E蛋白的基因；所述M蛋白和/或E蛋白的基因在可诱导系统的控制下表达；所述目的基因位于所述载体系统的相同或不同载体上；所述S蛋白为野生型或突变型S蛋白；M蛋白为野生型或突变型M蛋白；N蛋白为野生型或突变型N蛋白；E蛋白为野生型或突变型E蛋白；优选地，所述载体至少包含S蛋白和M蛋白；优选地，所述载体至少包含E蛋白和M蛋白。2.权利要求1所述的载体系统，其中，所述可诱导系统包含四环素调控启动子、醇调控启动子、类固醇调控启动子、金属调控启动子、致病调控启动子、温度/热诱导型启动子和光调控启动子、IPTG诱导型系统中的一种或多种；优选地，所述四环素调控启动子选自Tet on启动子、Tet off的启动子和Tet Activator启动子；优选地，所述醇调控启动子选自醇脱氢酶I(alcA)基因启动子、响应于醇反式激活蛋白(AlcR)的启动子；优选地，所述类固醇调控启动子选自大鼠糖皮质激素受体启动子、人雌激素受体启动子、蛾蜕皮激素受体启动子，类视黄醇启动子和甲状腺受体超家族启动子；优选地，所述金属调控启动子选自酵母、小鼠和人的金属硫蛋白启动子；优选地，所述致病调控启动子选自由水杨酸调控启动子、乙烯调控启动子和苯并噻二唑调控(BTH)启动子；优选地，所述温度/热诱导型启动子选自HSP
‑
70启动子、HSP
‑
90启动子和大豆热激启动子；优选地，所述光调控启动子是植物细胞的光应答型启动子；优选地，所述载体选自质粒、粘粒、病毒载体、RNA载体或线性或圆形DNA或RNA分子；优选地，所述质粒选自pCI、puc57、pcDNA3、pSG5、pJ603和pCMV；优选地，所述病毒载体选自逆转录病毒、腺病毒、细小病毒(例如，腺伴随病毒)、冠状病毒、负链RNA病毒诸如正粘病毒(例如，流感病毒)、弹状病毒(例如，狂犬病和水疱性口炎病毒)、副粘病毒(例如，麻疹和仙台)、正链RNA病毒诸如小RNA病毒和甲病毒，和双链DNA病毒，所述双链DNA病毒包括腺病毒、疱疹病毒(例如，单纯疱疹病毒1和2型、愛泼斯坦
‑
巴尔病毒、巨细胞病毒)和痘病毒(例如，牛痘病毒、鸡痘病毒和金丝雀痘病毒)、诺沃克病毒、披膜病毒、黄病毒、呼肠孤病毒、乳多泡病毒、嗜肝DNA病毒、杆状病毒和肝炎病毒；优选地，所述逆转录病毒选自禽造白细胞组织增生
‑
肉瘤、哺乳动物C
‑
型、B
‑
型病毒、D
‑
型病毒、HTLV
‑
BLV集合、慢病毒和泡沫病毒；优选地，所述慢病毒载体选自HIV
‑
1、HIV
‑
2、SIV、FIV、BIV、EIAV、CAEV和绵羊脱髓鞘性脑白质炎慢病毒。3.权利要求1或2所述的载体系统，其中，所述载体包含表达控制元件，所述目的基因与所述表达控制元件可操作地连接；优选地，所述表达控制元件选自转录/翻译控制信号、复制起点、启动子、增强子、内含子、polyA信号、绝缘子和/或内部核糖体进入位点(IRES)中的一种或多种；
优选地，所述载体包含复制起点；优选地，所述复制起点序列选自f1噬菌体ori、RK2oriV、pUC ori以及pSC101ori；优选地，所述载体包含启动子；优选地，所述启动子选自CMV启动子、SV40启动子、hPGK启动子和TRE3GS启动子；优选地，所述载体包含polyA；优选地，所述polyA为牛生长激素polyA(BGH polyA)、短polyA、SV40 polyA、和/或人β珠蛋白polyA；优选地，所述载体包含内含子；优选地，所述内含子序列是人β珠蛋白内含子或兔β珠蛋白内含子II序列；优选地，所述载体包含转录后调节元件；优选地，所述转录后调节元件为土拨鼠肝炎病毒转录后调节元件(WPRE)；优选地，所述载体包含内部核糖体进入位点(IRES)；优选地，所述载体还包含编码标志物基因，优选地，所述标志物选自抗生素抗性蛋白质、毒素抗性蛋白质、有色的或荧光的或发光的蛋白质和介导增强的细胞生长和/或基因扩增的蛋白质中的一种或多种；优选地，所述抗生素选自氨苄青霉素、新霉素、G418、嘌呤霉素和杀稻瘟素；优选地，所述毒素选自炭疽毒素和白喉毒素；优选地，所述有色的或荧光的或发光的蛋白质选自绿色荧光蛋白、增强型绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白和萤光素酶；优选地，所述介导增强的细胞生长和/或基因扩增的蛋白质为二氢叶酸还原酶(DHFR)。4.权利要求1
‑
3任一项所述的载体系统，其中，所述S蛋白、M蛋白、N蛋白和E蛋白的基因位于同一载体中。5.权利要求1
‑
3任一项所述的载体系统，其中，所述S蛋白、M蛋白、N蛋白和E蛋白的基因位于不同载体中；优选地，所述S蛋白基因位于第一载体，所述M蛋白基因位于第二载体，所述N蛋白基因位于第三载体，所述E蛋白基因位于第四载体；优选地，所述S蛋白基因和所述E蛋白基因位于第一载体，所述M蛋白基因和所述N蛋白基因位于第二载体。6.权利要求1
‑
5任一项所述的载体系统，所述S蛋白、M蛋白、N蛋白和E蛋白的基因受启动子驱动；优选地，所述S蛋白基因和/或N蛋白基因受CMV启动子驱动；优选地，所述E蛋白基因和/或M蛋白基因受TRE3GS启动子驱动；优选地，所述载体包含编码选择标记的基因；所述选择标记为嘌呤霉素和/或杀稻瘟菌素；优选地，所述载体包含Tet on启动子或Tet off启动子；优选地，所述新型冠状病毒S蛋白包含与SEQ ID NO：1所示氨基酸序列具有80％或以上同一性的氨基酸序列，优选具有85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％以上同一性的氨基酸序列，更优选具有98％或...

【专利技术属性】
技术研发人员：董飚，刘瑜，杨荔，陈治安，郑赵悦，干春梅，叶静娅，邹凯儿，
申请(专利权)人：四川至善唯新生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：