Teknologi VLP Terapan dalam Riset Dasar

Read Also

Bebas dari materi genetik di dalamnya, VLP memiliki aplikasi potensial yang luas dan merupakan topik hangat di banyak bidang penelitian saat ini. Dalam hal arsitektur struktur, VLP dapat dibagi menjadi dua jenis: non-enveloped dan enveloped (Gambar). VLP non-enveloped, seperti human papillomavirus (HPV) VLP, strukturnya relatif sederhana dan terdiri dari satu atau beberapa protein struktural dari virus tertentu. VLP yang diselimuti, seperti VLP influenza, memiliki struktur kompleks yang terdiri dari komponen virus dan membran inang. Selain kemampuannya untuk merangsang respon imun, kedua bentuk VLP dapat dimanipulasi menjadi struktur chimeric untuk menampilkan antigen asing untuk kekebalan yang lebih luas, dan dapat digunakan kembali sebagai nanocarrier yang sangat spesifik untuk pengiriman antigen atau molekul terapeutik.

Gambar. VLP non-envelop dan envelope sebagai platform untuk presentasi antigen dan pengiriman kargo. Rongga internal VLP menampung oligonukleotida eksogen (digambarkan sebagai bercak seperti gen coklat), molekul obat (lingkaran merah), dan small proteins (pentagram hijau) yang dapat dikirim setelah VLP mendapatkan organ atau sel target. Permukaan luar VLP menampilkan protein asing yang menyatu (segitiga merah) atau covalently conjugated (lingkaran kuning-hijau) ke partikel.

 

VLP Imunogen

VLP telah menjadi alat penting dalam bidang biomedis. VLP mampu self-assembly, mereka memiliki urutan berulang dan, karena tidak adanya genom virus, VLP dapat memberikan imunogenisitas dan antigenisitas yang tinggi. VLP umumnya berdiameter 20~200 nm, yang mendekati diameter optimal yang dikenali oleh DC dan antigen-presenting cells (APCs). Dengan demikian, VLP mudah diserap oleh APC dan diangkut ke kelenjar getah bening. Ini, pada gilirannya, merangsang sekresi berbagai sitokin oleh APC untuk menginduksi respon imun yang kuat. Selanjutnya, sebagai polihedron biasa dengan epitop yang sangat berulang, VLP dapat menghubungkan reseptor sel B dan secara efektif mengaktifkan sel B. Dengan tidak adanya DC, sel B cukup untuk menginduksi perkembangan sel pembantu folikel T. Selain itu, sel B yang teraktivasi dapat mendorong proliferasi dan diferensiasi sel T CD4+ melalui interaksi homolog atau melalui sinyal Toll-like receptor (TLR) untuk mengatur produksi sitokin dan menginisiasi respons seluler. Beberapa penelitian telah melaporkan bahwa VLP yang dilapisi dengan sekuens DNA yang kaya akan motif CG yang tidak termetilasi (cytosine phosphoguanosine oligodeoxynucleotides atau "CpGs") yang spesifik untuk APC tidak hanya dapat mengurangi efek samping serius dari CpG telanjang tetapi juga meningkatkan efisiensi farmakokinetiknya. Misalnya, ketika diberikan pada tikus, VLP meningkatkan sifat ajuvan dari CpG dan menginduksi respon imun yang lebih kuat. Lebih lanjut, beberapa VLP, seperti Qβ-VLP, dapat menginduksi respon imunoglobulin M (IgM) sel T dan respon imunoglobulin G (IgG) tergantung sel T.

 

Nanocarrier VLP yang Menampilkan Epitop

Nanopartikel banyak digunakan dalam ilmu material, kedokteran, dan biologi. VLP dianggap sebagai jenis nanopartikel karena secara struktural memungkinkan penyisipan gen asing atau fragmen peptida untuk presentasi antigen. Situs berulang pada permukaan VLP dapat dimodifikasi atau digabungkan dengan antigen asing patogen lain dengan fusi kimia atau genetik untuk membentuk VLP chimeric, yang secara substansial meningkatkan stimulasi sistem kekebalan oleh antigen asing. Antigen asing ditampilkan pada permukaan VLP dapat dicapai dengan rekayasa gen atau kimia cross-linking. Salah satu cara adalah dengan memasukkan antigen asing ke beberapa situs spesifik dalam protein struktural virus dengan ekspresi protein fusi, cara lain adalah dengan menghias permukaan VLP secara kimia dengan antigen target melalui cross-linker bifungsional, seperti 4-(N- maleimidemethyl) loop Hexane-1-carboxylic acid sulfosuccinimide ester (sulfo-SMCC), nanogels, dan sebagainya. Selain itu, terkadang gen atau substansi molekul kecil perlu dienkapsulasi di dalam VLP untuk pengiriman yang efektif. Banyak VLP dapat mengalami transisi yang mengarah pada pembentukan pori-pori, sehingga bagian dalam VLP dapat dieksploitasi dengan difusi sederhana melalui pori-porinya atau proses pembongkaran/pemasangan kembali. Misalnya, doxorubicin (DOX) yang dicampur dengan polimer asam poliakrilat dapat dikemas dalam VLP hepatitis B core antigen (HBcAg) melalui proses disosiasi dan asosiasi.

Banyak VLP (misalnya, adenovirus, virus hepatitis B, virus mosaik kacang tunggak, virus hemoragik kelinci, antara lain) telah menyatu dengan protein struktural virus untuk menampilkan antigen asing. Contoh yang sering adalah HBcAg, antigen inti virus hepatitis B yang dapat merakit sendiri menjadi partikel ikosahedral, dan dapat digunakan sebagai vaksin terapeutik terhadap chronic hepatitis B (CHB) atau sebagai pembawa untuk presentasi berbagai epitop. Memang, penelitian terbaru menunjukkan bahwa VLP HBc dapat menampilkan antigen cytomegalovirus manusia AD-4 dengan kepadatan berbeda pada epitop permukaannya terkait dengan transpeptidase sortase A. Ketika kepadatan mencapai di atas 64,2%, VLP dapat menginduksi titer antibodi AD-4 yang cukup tinggi. antigen. Demikian pula, VLP HBcAg telah digunakan sebagai vektor imunologi untuk vaksin influenza A virus (IAV), Tandiflu1. Empat antigen yang dilestarikan dari domain ekstraseluler dari protein matriks IAV 2 dan batang hemagglutinin dimasukkan ke dalam major immunodominant region (MIR) dari HBcAg, yang menginduksi reaktivitas silang dan antibodi pelindung. Yang penting, Tandiflu1 menawarkan perlindungan 100% terhadap dosis fatal H1N1 IAV. Akhirnya, yang lain telah menunjukkan bahwa VLP dari bakteriofag RNA AP205 dapat secara bersamaan menampilkan antigen malaria plasenta (VAR2CSA) dan epitop HPV L2 RG1 dalam kepadatan tinggi untuk membuat vaksin kombinasi berbasis VLP terhadap kedua malaria plasenta, yang disebabkan oleh infeksi Plasmodium falciparum, dan virus papiloma manusia. Singkatnya, VLP memiliki keunggulan alami sebagai nanocarriers dan diharapkan menjadi alat yang bermanfaat untuk pengembangan vaksin pencegahan atau terapi.

 

Platform Pengiriman VLP

Ada keuntungan signifikan menggunakan VLP sebagai platform pengiriman, termasuk penargetan spesifik, penetrasi sel inang yang efisien, biokompatibilitas, dan degradabilitas. Mirip dengan virus alami, reseptor yang terpapar pada permukaan VLP dapat memediasi penargetan sel inang tertentu, dan membantu memfasilitasi endositosis untuk menembus sel inang secara efisien. Selain itu, mekanisme proteolitik berarti bahwa VLP dapat terdegradasi, dan produk degradatif bersifat biokompatibel. Oleh karena itu, VLP dapat digunakan untuk membungkus obat, molekul kecil, dan asam nukleat untuk pengiriman yang ditargetkan, dan dapat dimanfaatkan untuk pengembangan vektor terapi gen. VLP MS2 bakteriofag dapat merakit sendiri menjadi VLP T = 3. Beberapa operon RNA eksogen dapat memicu perakitan MS2 VLP untuk mengemas obat, kemudian dikirim ke sel tertentu yang dimediasi oleh beberapa molekul pemandu spesifik yang telah terkonjugasi secara kovalen ke VLP. Demikian pula, reseptor untuk vitamin folic acid (FA) diekspresikan secara berlebihan pada sel tumor. Menghubungkan FA secara kovalen dengan permukaan cowpea mosaic virus (CPMV) dan VLPs Hibiscus chlorotic ringspot virus (HCRSV), dapat mencapai pengiriman spesifik sel. Selain itu, konjugasi C60 ke bakteriofag Qβ-VLPs dapat secara signifikan meningkatkan kelarutan C60 dan mempromosikan pengiriman ke sel target.

Adenovirus (Ad) adalah vektor virus yang paling umum digunakan untuk pengiriman obat atau terapi gen. Protein struktural dari serotipe Iklan yang berbeda dapat dirakit sendiri menjadi VLP dengan ukuran berbeda. Adenovirus dodecahedron (Dd) VLP berasal dari serotipe 3. Dd digunakan sebagai pembawa pengiriman karena dapat secara efektif melintasi membran sel untuk pengiriman langsung agen antikanker yang terikat secara kovalen pada permukaan pembawa atau sebagai promotor untuk pengiriman obat ke tumor baik in vivo maupun in vitro. Misalnya, Dd dapat berhasil memberikan inhibitor onkogen (misalnya, analog struktur tutup inhibitor eIF4E dan doxorubicin) untuk menghambat proliferasi kultur sel kanker in vitro, mengurangi pertumbuhan tumor sebesar 40% pada model tikus hepatocellular carcinoma (HCC), dan secara signifikan mengurangi tingkat ekspresi onkogen eIF4E dan c-myc dalam biopsi tumor tikus. Penggunaan Dd sebagai agen pengiriman juga dapat membantu mengurangi sitotoksisitas agen antikanker dengan menurunkan dosis efektif yang diperlukan. Misalnya, Dd-based delivery of bleomycin (BLM), antibiotik antikanker, dapat menginduksi kematian sel dalam sel yang diubah melalui kerusakan DNA untai ganda dan melakukannya seefisien bleomycin (BLM) tetapi pada dosis 100 kali lebih rendah. VLP dengan demikian memiliki potensi untuk secara signifikan meningkatkan bioavailabilitas berbagai zat yang dikirim.