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2025-09-10T19:56:53Z

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'''Virusartige Partikel''' (auch '''virusähnliche Partikel''', englisch '''''v'''irus-'''l'''ike '''p'''articles'', '''VLP'''s) sind [[Selbstassemblierung|selbst assemblierende]], [[Virusinfektion|nicht-infektiöse]] [[Supramolekulare Chemie|supramolekulare]] Strukturen, welche dem ursprünglichen [[Viren|Virus]] in Form und Größe ähneln. Sie beinhalten kein funktionelles virales [[Genom]].

VLPs sind die Basis für mehrere [[Impfstoff]]e und werden in der [[Virologie]] und [[Immunologie]] benötigt, um Immunreaktionen, Viren und Zellfunktionen zu untersuchen.

== Eigenschaften ==
VLPs bestehen aus strukturiert zusammengelagerten [[Protein]]en der viralen Kapsel ([[Kapsid]]) oder [[Virushülle|Hülle]]. Da sie keine viralen Nukleinsäuren enthalten, können sie nicht in den [[Tropismus (Virologie)|Zielzellen]] vermehrt werden. Da sie ferner – anders als [[viraler Vektor|virale Vektoren]] – auch keine anderen funktionalen Nukleinsäuren enthalten, sind sie auch nicht in der Lage, ein [[Transgen]] zu überbringen.

VLPs sind dennoch oftmals nicht leer, sondern können – etwa zur Stabilisierung – unspezifische Nukleinsäuren oder nicht funktionelle DNA bzw. RNA mit den jeweiligen Erkennungssequenzen enthalten. In größeren VLPs können gezielt Proteine verpackt werden.

== Anwendungen ==
Virusartige Partikel sind etwa für die Impfstoffherstellung bedeutsam, da sie durch das enthaltene Virusprotein immunogen wirken, jedoch nicht vermehrungsfähig sind und sich im Gegensatz zu den Ganzvirus- oder Spaltimpfstoffen, die aus aufwändig zu kultivierenden Viren gewonnen werden, auch [[rekombinant]] herstellen lassen.
Medizinisch verwendete VLPs lassen sich in Analogie zur Morphologie der pathogenen Viren einteilen in nicht-umhüllte und umhüllte Partikel. Als [[Expressionssystem]]e kommen Bakterien, Hefen, [[Insektenzellkultur|Insektenzellen]], Säugetier- und Vogelzellen sowie Pflanzenzellen, aber auch zellfreie Systeme zur Anwendung.

=== Nicht umhüllte VLPs ===
Sie bestehen aus einem oder mehreren Proteinen, die sich einschichtig oder mehrschichtig zusammenlagern. Die [[Rekombinantes Protein|rekombinant hergestellten Proteine]] lassen sich je nach Expressionssystem [[Glykosylierung|glykosyliert]] oder nicht-gykosiliert erzeugen, was sich auf die Effizienz der Immunisierung auswirken kann. Als Weiterentwicklungen anzusehen sind Impfstoffantigene, die mittels genetischer Fusion oder chemischer Konjugation an virale Strukturproteine hergestellt werden, wobei chimäre VLPs entstehen. Technologisch existieren verschiedene Strategien zur „Dekoration“ einer VLP-Oberfläche mit Antigenen, unter denen bspw. Spy[[Protein-Tag|Tag-]]/SpyCatcher-Technologie zu erwähnen ist.<ref>K.L. Aves, L. Goksøyr, A.F. Sander: ''Advantages and Prospects of Tag/Catcher Mediated Antigen Display on Capsid‐Like Particle‐Based Vaccines''. Viruses, Band 12 (2020), S. 185. {{DOI|10.3390/v12020185}}</ref>

Frühe VLP-Impfstoffe stellen die Schutzimpfungen ab den 1980er Jahren gegen [[Hepatitis B]] dar, die Partikel von Oberflächenantigenen des [[Hepatitis-B-Virus]] (HBV) enthalten ([[HBsAg]], S-Protein). Die ersten Vertreter (''Heptavax B, Hevac B'') wurden aus dem Blutplasma von mit HBV infizierten Patienten gewonnen, wegen der Kontaminationsgefahr jedoch später ersetzt durch rekombinant ─ entweder mittels des Hefepilzes ''[[Saccharomyces cerevisiae]]'' (monovalent: ''Recombivax, Engerix B'') oder mittels [[CHO-Zellen]] (bivalent: ''GenHevac B''; trivalent: ''Sci-B-Vac'') ─ produzierter Impfstoffe.

{| class="wikitable toptextcells" style="float:right; margin-top:-1em; margin-left:2em;" width=50%
|+ Tabelle: VLP-Impfstoffe mit Zulassung<ref>nach Kushnir et al. 2012</ref>
|-
! Ziel
! Plattform
! Expressionssystem(e)
! Antigen(e)
! Impfstoffname(n)
|-
! colspan = "5" class="hintergrundfarbe9"| Nicht umhüllte VLP
|-
| rowspan="6" | [[Hepatitis-B-Virus|HBV]]
| HBsAg
| ''[[S. cerevisiae]]''
| [[HBsAg]]
| Recombivax, Engerix B
|-
| HBsAg
| ''[[Komagataella phaffii|P. pastoris]]''
| HBsAg
| Enivac HB, Heberbiovac HB
|-
| HBsAg
| ''[[Ogataea angusta|H. polymorpha]]''
| HBsAg
| Hepavax-Gene
|-
| HBsAg
| [[CHO-Zellen]]
| HBsAg, prä-S2
| GenHevac B
|-
| HBsAg
| CHO-Zellen
| HBsAg, prä-S1, prä-S2
| Sci-B-Vac
|-
| HBsAg
| ''P. pastoris'', ''[[E. coli]]''
| HBsAg, [[HBcAg]]
| HeberNasvac ([[Kuba|CU]])
|-
| ''[[Plasmodium falciparum|P. falciparum]]'' (Malaria)
| HBsAg
| ''S. cerevisiae''
| [[Circumsporozoitprotein|Circumsporozoit-Protein]] (CSP) von ''P. falciparum''
| Mosquirix<ref group=" Anmerk." name=":1" /> ([[RTS,S]], chimäres VLP)
|-
| [[Hepatitis-E-Virus|HEV]]
| HEV
| ''S. cerevisiae''
| HEV 239 (HEV/ORF2)<ref>''Hepatitis E Vaccine: Composition, Safety, Immunogenicity and Efficacy. A document prepared for Strategic Advisory Group of Experts on Immunization (SAGE) by the Hepatitis E Vaccine Working Group.'' WHO, 2014 ([https://www.who.int/immunization/sage/meetings/2014/october/2_HepEvaccsafety_immunogenicity_efficacy_final_1Oct2014.pdf PDF]).</ref>
| Hecolin ([[Volksrepublik China|CN]])
|-
| rowspan="3" | [[Humane Papillomviren|HPV]]
| HPV
| ''S. cerevisiae''
| HPV 6/11/16/18 L1
| Gardasil
|-
| HPV
| ''S. cerevisiae''
| HPV 6/11/16/18/31/33/45/52/58 L1
| Gardasil 9
|-
| HPV
| IC-BEVS
| HPV 16/18 L1
| Cervarix
|-
| [[Porcines Circovirus-2|PCV2]]
| PCV
| IC-BEVS
| PCV2/ORF2
| Ingelvac CircoFLEX, Porcilis PCV ID
|-
! colspan = "5" class="hintergrundfarbe9"| Virosomale VLP
|-
| [[Influenza-A-Virus|IAV]]
| Influenza-Virosom
| ''zellfrei''
| Influenza A (H1N1), A H3N2, B, HA und NA
| Infexal V<ref group=" Anmerk." name=":2" />
|-
| [[Hepatitis-A-Virus|HAV]]
| Influenza-Virosom
| ''zellfrei''
| Inaktiviertes HAV (Stamm: RG-SB)
| Epaxal<ref group=" Anmerk." name=":2" />
|-
|colspan = "5"|
<references group="Anmerk.">
<ref group="Anmerk." name=":1">Der Impfstoff hat noch keine Marktzulassung, wird jedoch nach einer positiven Empfehlung durch die [[Europäische Arzneimittelagentur]] von der [[WHO]] in drei afrikanischen Ländern im breiten Einsatz erprobt.[https://www.aerztezeitung.de/Medizin/Kritik-an-WHO-Projekt-zur-Malaria-Impfung-407104.html]</ref>
<ref group="Anmerk." name=":2"> Nicht mehr im Handel</ref>
</references>
|}

Einen therapeutischen Impfstoff zur Behandlung der [[Hepatitis B#Chronische Hepatitis B|chronischen Hepatitis B]] (CHB) stellt die Kombination von VLPs des HBsAg mit dem Kapsidproteins [[HBcAg]] dar, die in ''[[Komagataella phaffii|Pichia pastoris]]'' bzw. ''[[Escherichia coli]]'' exprimiert werden (''HeberNasvac'').<ref>J. K. Ho, B. Jeevan-Raj, H. J. Netter: ''Hepatitis B Virus (HBV) Subviral Particles as Protective Vaccines and Vaccine Platforms.'' In: ''Viruses.'' Band 12, Nummer 2, 01 2020, S. 126, {{DOI|10.3390/v12020126}}, PMID 31973017, {{PMC|7077199}} (Review).</ref>
{{Hauptartikel|Hepatitis-B-Impfstoff}}

Bei den beiden 2006 und 2007 eingeführten Impfstoffen gegen durch [[Papillomviren]] ausgelöste Erkrankungen (bestimmte Krebsarten des [[Gebärmutterhals]]es, des [[Penis]], der [[Vulva]], des [[Anus]] und des Mundes, sowie [[Genitalwarzen]]) handelt es sich um virusartige Partikel, die spontan oder induziert entstehen durch das Zusammenlagern von L1-Kapsidproteinen verschiedener Papillomvirusstämme. Diese Proteine werden ebenfalls rekombinant hergestellt, in ''Saccharomyces cerevisiae'' (''Gardasil'') oder in einer von dem Schmetterling [[Aschgraue Höckereule]] (''Trichoplusia ni'') abgeleiteten Insektenzelllinie mittels des [[Viraler Vektor#Baculoviren|Baculovirus-Expressionssystems]] (''Cervarix'').
{{Hauptartikel|HPV-Impfstoff}}

Ein weiterer bis zur Marktreife gelangter VLP -Impfstoff ist PCV2/ORF2 zur Impfung von Mastschweinen gegen die durch Infektion mit dem [[Porcines Circovirus-2|porcinen Circovirus-2]] (PCV2) verursachten Krankheitsbilder (''porcine circovirus diseases'', PCVD). Sie sind insbesondere durch ausbleibendes Wachstum, Gewichtsverlust und erhöhte [[Mortalität|Sterblichkeit]] der Tiere gekennzeichnet, einhergehend mit einer entsprechenden Viruslast in Blut und lymphatischen Geweben sowie Virenausscheidung. Der Wirkstoff enthält das Hauptkapsidprotein, das von einem spezifischen Gen (dem [[Offener Leserahmen|Open-Reading-Frame]]-2-Gen, ORF2) des PCV2 kodiert wird. Die Herstellung erfolgt in Baculovirus-Insektenzell-Expressionssystemen (IC-BEVS) mittels Zelllinien aus den Ovarien des Schmetterlings ''[[Spodoptera frugiperda]]'', wobei die Zelltypen [[Sf-9-Zellen|Sf-9]] (''Ingelvac CircoFLEX''<ref>''Ingelvac CircoFLEX - Scientific Disussion '', EMA, 25. Februar 2008 ([https://www.ema.europa.eu/en/documents/scientific-discussion/ingelvac-circoflex-epar-scientific-discussion_en.pdf PDF])</ref>) oder Sf-21 (''Porcilis PCV ID''<ref>''CVMP assessment report for Porcilis PCV ID'', EMA, 9. Juli 2015 ([https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/porcilis-pcv-id-epar-public-assessment-report_en.pdf PDF])</ref>) zum Einsatz kommen.

Mit [[RTS,S]] (''Mosquirix'') wurde 2015 ein chimäres VLP als Malariaimpfstoff entwickelt zur Immunisierung gegen die durch ''[[Plasmodium falciparum]]'' ausgelöste Malaria. Der Wirkstoff besteht aus zwei rekombinanten Proteinen: dem RTS-[[Fusionsprotein]] (Teil des [[Circumsporozoitprotein|Circumsporozoiten-Proteins]] von ''P. falciparum'' und HBsAg) und freiem S-Protein des Hepatitis-B-Virus (HBsAg). Beide werden in ''Saccharomyces cerevisiae'' exprimiert und lagern sich intrazellulär und spontan zu gemischten Partikelstrukturen zusammen.<ref>''Assessment report Mosquirix™'', EMA, 23. Juli 2015 ({{Webarchiv|url=https://www.ema.europa.eu/en/documents/medicine-outside-eu/mosquirix-public-assessment-report_en.pdf |wayback=20210717042726 |text=PDF }}).</ref>

Erforscht wird auch die Eignung der Mantelproteine verschiedener [[Pflanzenviren]] ([[Tabakmosaikvirus]], [[Alfalfa-Mosaikvirus]], [[Augenbohnenmosaikvirus]], [[Kartoffelmosaikvirus]]) als Fusionspartner für Impfstoffantigene. Als Zielantigene wurden diverse Krankheitserreger wie etwa ''P. falciparum'', [[Tollwutvirus]], [[HIV-1]], [[Humanes Respiratorisches Synzytial-Virus]] oder [[Influenzavirus]] eingesetzt.

Komplexere VLPs stellen solche aus mehreren strukturellen Proteinen dar, die sich beispielsweise aus Vertretern der Virenfamilie der ''[[Reoviridae]]'' erzeugen lassen: aus bis zu nur vier der sieben Kapsidproteine des [[Blauzungenvirus]] konnten in Baculovirus-Insektenzell-Expressionssystemen VLP-Impfantigene gegen die [[Blauzungenkrankheit]] der [[Wiederkäuer]] gewonnen werden, aus vier Strukturproteinen des [[Rotavirus]] entstanden stabile doppel- und dreischichtige VLPs.

Das {{lang| en| ''Core Protein''}} des Hepatitis-B-Virus (HBcAg) dient auch als Basis für die extravirale [[Proteindomäne]] des [[M2 (Influenza)|Matrixprotein 2]] des Influenzavirus zur Erzeugung von breitenwirksamen Impfstoffen gegen [[Influenza]].<ref>W. Fiers, M. De Filette, K. El Bakkouri, B. Schepens, K. Roose, M. Schotsaert, A. Birkett, X. Saelens: M2e-based universal influenza A vaccine. In: ''Vaccine.'' (2009) 27(45):6280-3. PMID 19840661.</ref> Weiterhin werden VLPs basierend auf dem [[Norwalk-Virus]],<ref name="Alves">A. Roldão, M. C. Mellado, L. R. Castilho, M. J. Carrondo, P. M. Alves: Virus-like particles in vaccine development. In: ''Expert Rev Vaccines.'' (2010) Bd. 9(10), S. 1149–76. PMID 20923267.</ref><ref>M. Herbst-Kralovetz, H. S. Mason, Q. Chen: Norwalk virus-like particles as vaccines. In: ''Expert Rev Vaccines.'' (2010) Bd. 9(3), S. 299–307. PMID 20218858; {{PMC|2862602}}.</ref> dem [[Parvovirus]]<ref name="Alves" /> und [[Filoviren]]<ref>K. L. Warfield, M. J. Aman: Advances in virus-like particle vaccines for filoviruses. In: ''[[J Infect Dis]].'' (2011) Bd. 204 Suppl 3, S. S1053-9. PMID 21987741; {{PMC|3189993}}.</ref> eingesetzt.

=== Umhüllte VLPs ===
Mit einer Hüllmembran umgebene VLPs lassen sich unter Einsatz von Insektenzellen, Säugetierzellen oder Pflanzenzellen herstellen. Umhüllte VLPs stellen komplexe Strukturen dar und bestehen aus der Wirtszellmembran als Hülle, auf deren Außenfläche die integrierten Zielantigene präsentiert werden. Umhüllte VLPs bieten ein höheres Maß an Flexibilität für die Integration von mehreren Antigenen aus denselben oder heterologen Pathogenen. Die Herstellung von umhüllten VLPs erfordert neben der Koexpression mehrerer struktureller viraler Proteine, die sich zu Partikeln zusammenfügen und in die Wirtsmembran eingebaut werden, auch die Abschnürung der VLPs aus der Membran der Wirtszelle („Knospung“). Um eine solche Knospung auszulösen, bedarf es eines Signals durch ein Protein eines behüllten Virus. Als geeignet gezeigt haben sich etwa bestimmte Strukturproteine des [[Influenza-A-Virus]], die ''gag'' und ''env''-Proteine von [[Retroviren]], sowie die Kern- und [[Virushülle|Hüllproteine]] des [[Hepatitis-C-Virus]] (HCV). Untersucht wurde die Integration von entsprechenden Oberflächenproteinen krankmachender Erreger wie [[SARS-CoV]] in von Säugetierzelllinien oder die Oberflächenproteine von [[Ebolavirus|Ebolaviren]] in von Insektenzelllinien produzierten Membranhüllen.

Die zellfreie ''[[in-vitro]]''-Konstitution von Virusproteinen mit membranartigen Strukturen aus Phospholipiden führt zu „Virosome“ genannten Partikeln. Sie ähneln im Aufbau den [[Liposom]]en, tragen aber in ihrer Lipidmembran zusätzlich Proteine der [[Virushülle]]. Abhängig von der gewünschten Art der Immunantwort, die durch einen virosomalen Impfstoff induziert werden soll, kann das Antigen entweder auf der Virosomenoberfläche präsentiert werden (durch Integration oder Verankerung in der Lipiddoppelschicht, Vernetzung mit membranassoziierten viralen Proteinen oder Adsorption an der Doppelschichtoberfläche) oder in sein Inneres eingebettet werden, wodurch die Antikörperproduktion bzw. [[Cytotoxische T-Zelle|CTL]]-Reaktionen stimuliert werden.

Beispiele für Impfstoffe auf Basis zellfrei hergestellter VLPs sind der virosomal formulierte Influenza-A-Impfstoff ''Inflexal V'' und der Hepatitis-A-Impfstoff ''Epaxal''. Der Vertrieb wurde vom Hersteller aufgegeben.<ref>[https://m.apotheke-adhoc.de/nc/nachrichten/detail/markt/pharmakonzerne-biocsl-uebernimmt-novartis-grippeimpfstoffe/ ''Novartis: Grippeimpfstoffe gehen an bioCSL''], apotheke adhoc, 27. Oktober 2014.</ref>

== Ausblick ==
[[Datei:238054 web surrogate viruses.jpg|mini|Das Diagramm zeigt, wie das [[SARS-CoV-2]]-[[Spike-Protein]] exprimierende Surrogatviren verwendet werden können, um die Aktivität von [[Antikörper]]n zu messen, die auf dieses Spike-Protein abzielen um das Virus am Eindringen in die [[Wirtszelle]] zu hindern.]]
VLP wurden bzw. werden in zahlreichen Anwendungsgebieten erprobt, darunter auch als [[COVID-19-Impfstoff]].<ref>{{Internetquelle |url=https://www.mpg.de/15393185/news-from-mpi |titel=Virus-like particles as possible Covid-19 vaccine |abruf=2021-02-14 |werk=www.mpg.de |datum=2020-09-17}}</ref> Jedoch nicht nur Vorbeugung vor Infektionskrankheiten sind mögliche Indikationen, sondern auch therapeutische Ansätze werden verfolgt, beispielsweise für die gezielte Freisetzung von Arzneistoffen (''drug delivery'', ''cellular targeting''), für die Gentherapie und zur Behandlung von Krebserkrankungen.<ref name=yan2015>D. Yan, Y.Q. Wei, H.C. Guo, S.Q. Sun: ''The application of virus-like particles as vaccines and biological vehicles.'' Applied Microbiology and Biotechnology, Band 99, 2015, S. 10415–10432. [[doi:10.1007/s00253-015-7000-8]]</ref>

== Literatur ==
* E.V. Grgacic, D.A. Anderson: ''Virus-like particles: passport to immune recognition.'' In ''Methods.'' Band 40, 2006. S. 60─65[[doi: 10.1016/j.ymeth.2006.07.018]].
* N. Kushnir, S.J. Streatfield, V. Yusibov: ''Virus-like particles as a highly efficient vaccine platform: Diversity of targets and production systems and advances in clinical development''. Vaccine, Band 31, 2012, S. 58–83. [[doi:10.1016/j.vaccine.2012.10.083]].
* A. Roldão, M.C. Mellado, L.M. Castilho et al.: ''Virus-like particles in vaccine development.'' Expert Reviews Vaccines, Band 9, 2010, S. 1149–1176. [[doi: 10.1586/erv.10.115]]
* L.H.L. Lua, N.K. Connors, F. Sainsbury, Y.P. Chuan, N. Wibowo, AP.J. Middelberg: ''Bioengineering Virus-Like Particles as Vaccines''. Biotechnology and Bioengineering, Band 111, 2014. S. 425–440. [[doi: 10.1002/bit.25159]].

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Virologie]]
[[Kategorie:Biotechnologie]]
[[Kategorie:Biochemische Methode]]

Virusartige Partikel - Versionsgeschichte

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