分享一篇发表在ACS Chemical Biology的文章，文章标题为“Engineered MS2 Virus Capsids for Cellular Display of Peptide Antigens”。本文的通讯作者为加州大学伯克利分校的Matthew B. Francis教授。他们课题组的研究方向是蛋白自组装、药物递送和蛋白位点特异性修饰合成方法开发。本文主要工作是利用酪氨酸酶介导的氧化偶联反应，将肽抗原高效且特异性地连接到工程化的MS2病毒衣壳内部，从而构建了一个模块化的疫苗平台。

当前，全球传染病传播速度加快，亟需快速开发疫苗的技术。采用肽抗原的亚单位疫苗具有安全性高、易于设计的优点，但其在体内易被蛋白酶降解，需要佐剂和递送系统的辅助。病毒样颗粒（VLPs）是理想的递送平台，然而传统的遗传融合方法常面临干扰衣壳组装等问题。本研究采用了一种化学偶联的策略，利用改造的MS2噬菌体衣壳作为纳米载体。MS2衣壳是一个由180个衣壳蛋白单体组成的纳米颗粒，拥有32个直径约2纳米的孔隙，允许小分子肽被动扩散至内部，并通过不可逆的共价键固定在内部特定位点，从而避免了外部修饰可能带来的性质改变，并极大地保护了肽抗原免受血清中蛋白酶的攻击。

本文的核心在于其高效的生物偶联技术与工程化衣壳的协同作用。为了增强MS2衣壳的细胞摄取能力，作者首先采用了带有T71K和G73R突变的衣壳（MS2 PKR），这些衣壳孔附近的正电荷突变显著提升了衣壳在树突状细胞中的摄取效率，同时在孔内带有N87C突变用于偶联药物。进一步的流式细胞术分析显示，衣壳本身又能作为佐剂激活树突状细胞，上调MHC分子和共刺激分子的表达。

连接反应则利用了来自巨大芽孢杆菌的酪氨酸酶megaTyro，它能专一性地氧化肽段C端的酪氨酸，使其与衣壳内部的半胱氨酸形成稳定的共价连接。该方法具有高度位点特异性，且反应条件温和，不影响肽抗原（包括含有复杂二硫键的抗原）的结构。作者进行了多种抗原肽与MS2的结合实验。质谱以及HPLC结果表明，该平台成功实现了多种MHC-I类和MHC-II类模型抗原及肿瘤相关抗原的高载量连接，电镜结果显示形成的疫苗构建体结构稳定，同时未反应的游离肽也能通过缓冲液交换的方式有效去除。

随后作者进行了功能验证。体外细胞实验证实，与游离肽相比，MS2递送的肽抗原不仅被树突状细胞有效摄取，还引发了更持久的主要组织相容性复合体分子呈递。

更重要的是，经过该疫苗构建体处理的树突状细胞能够成功激活抗原特异性T细胞杂交瘤（B3Z细胞），这标志着完整的适应性免疫应答通路被成功打通。此外，预先将构建体置于含血清的培养基中孵育数小时后，其激活T细胞的能力并未减弱，证明了MS2衣壳对内部肽抗原的保护效果。

总之，本研究开发了一种快速、通用且高效的疫苗构建平台。该平台的核心优势在于模块化设计使得通过更换不同的肽抗原，即可快速靶向不同病原体或肿瘤，而MS2衣壳骨架本身兼具递送与佐剂双重功能。

本文作者：CJJ

责任编辑：TZS

DOI：10.1021/acschembio.5c00700

原文链接：https://doi.org/10.1021/acschembio.5c00700