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自从首例Ⅰ型人类免疫缺陷病毒(HIV-1)感染病例被发现至今，HIV-1病毒在全球的流行已经对人类的健康安全构成了极大的威胁。尽管防治HIV-1流行需要诸如教育、预防、治疗等多种综合手段，研制出能成功阻止HIV-1感染的疫苗仍旧是人类预防艾滋病的最主要的方法。从1987年至今，已经有多种不同种类的预防性疫苗以及治疗性疫苗被用来检测预防和治疗HIV-1的感染效果。然而迄今为止，还没有一种成功的抗HIV-1感染的疫苗被研制出来应用于临床。 历史上，人类曾经使用减毒疫苗或灭活疫苗来预防病毒感染并取得巨大的成功。但是由于这两种疫苗仍旧带有病毒自身的遗传物质，具有潜在的安全隐患，所以不适合用来做HIV-1的疫苗。基因工程重组表达的HIV-1亚单位疫苗如HIV-1囊膜蛋白(Env)gp120也曾经被用来论证作为HIV-1疫苗的可行性。但是这种蛋白疫苗本身无法体现其在病毒颗粒上的自然构象而且动物和临床实验表明，这种疫苗并不能引起好的体液和细胞免疫，特别是诱导出好的中和抗体反应。其他的疫苗如DNA疫苗，重组型病毒载体或细菌载体的疫苗虽然被证实能够引起较好的体液和细胞免疫，但是在临床应用中仍旧不能完全保护所有的受试人群，而且由于人体内对这些载体的预存免疫作用也会影响这些疫苗的效价从而限制其在临床上的应用。病毒样颗粒(VLP)由于不带有病毒的遗传物质，其本身不能自我复制不具有致病性。而且VLP其本身具有和真病毒相似的颗粒大小，结构和天然构象，能够很好地模拟病毒进入人体细胞的过程，所以有研究表明即使在没有添加佐剂的情况下，VLP仍旧能够引起较好的体液和细胞免疫反应并且能诱导出较高的中和抗体滴度。同时，作为VLP的结构蛋白能被大量地表达且能在体外自我组装成具有天然构象的病毒颗粒。所以VLP作为疫苗被广泛的用于预防和治疗各种病毒的感染，如人乙肝病毒(HBV)、人乳头瘤病毒(HPV)等。 现有的HIV-1 VLP的表达系统主要有细菌表达系统、哺乳动物细胞表达系统，酵母表达系统、痘病毒(Vaccinia virus)、腺病毒(adenovirus)表达系统和杆状病毒感染的昆虫细胞表达系统。这些表达系统都能表达一定量的HIV-1VLP但是都存在许多问题如：表达量不高；有些瞬时表达系统不能稳定持续地进行表达而且表达产物存在批次间的差异；有些系统表达的HIV-1 VLP的Env蛋白在修饰和剪切上与野生型病毒有很大的差异；还有些系统表达的HIV-1VLP中含有载体病毒并且很难通过现有的方法与HIV-1 VLP分离等。 针对以上已有的HIV-1 VLP表达系统的各种缺陷，本实验室使用果蝇Schneider2(S2)细胞作为HIV-1 VLP的表达系统。首先，S2表达系统是一种质粒稳定转染的真核细胞蛋白表达系统。其次，S2细胞为悬浮细胞便于大规模培养。第三，已有研究表明S2细胞能表达大量的蛋白并分泌到上清中。第四，S2表达到上清中的目的蛋白易于分离纯化。在本实验中，将HIV-1 VLP的衣壳蛋白gag构建到组成型表达载体上，而HIV-1 VLP囊膜蛋白Env和表达辅助蛋白Rev构建到诱导型表达载体上。然后将以上蛋白表达质粒和筛选质粒通过磷酸钙转染的方法转入S2细胞内，通过筛选和有限稀释法得到稳定表达VLP的S2细胞克隆。通过研究发现：1)稳定转染的S2细胞系能够有效地表达HIV-1 VLP到培养上清中并且HIV-1 Gag表达量最高可达到9.6mg/L而HIV-1 Env的表达量最高可达7.8mg/L。这与用重组昆虫杆状病毒转染的Sf9细胞表达系统相当甚至更高。2)HIV-1囊膜蛋白被有效地剪切并主要以多价甘露糖形式被糖基化修饰。3)成熟的囊膜蛋白与HIV-1 gag能有效地组装成VLP。4)透射电镜的结果显示在稳定转染S2细胞膜表面有相当多的HIV-1 VLP颗粒在以出芽的形式出胞，并且培养上清中有大量的病毒颗粒。5)冷冻电镜的结果显示经过纯化的HIV-1 VLP颗粒表面有一定数量的囊膜蛋白刺突。后续的层析成像技术显示这些HIV-1 VLP颗粒的平均直径大小在125nm左右与野生型HIV-1病毒颗粒相当而且平均每个颗粒有仃个囊膜蛋白刺突，也与野生型HIV-1病毒相似。6)S2细胞系表达的HIV-1 VLP能够与多种人的广谱性中和抗体结合。7)S2细胞系表达的HIV-1 VLP能够诱导出良好的体液免疫反应和细胞免疫反应。 由以上工作得出以下结论：稳定转染的S2表达系统具有以往传统的HIV-1 VLP表达系统不具有的优势，其能够有效地表达大量的HIV-1 VLP进入培养上清中。稳定转染的S2细胞系所表达的HIV-1 VLP在颗粒大小和结构以及囊膜蛋白Env的剪切，修饰和在HIV-1 VLP颗粒表面的数量上与野生型HIV-1病毒相似。并且HIV-1 VLP具有较好的抗原性和免疫原性。因此稳定转染的果蝇S2表达系统作为HIV-1 VLP疫苗大规模表达系统在实际生产应用中有相当大的潜力。