昆虫细胞基质流感疫苗解决方案

2025-12-04 09:29

昆虫细胞基质技术

在全球公共卫生领域，疫苗的生产技术正悄然发生一场革命，而昆虫细胞基质技术正是这场变革的前沿。季节性流感每年在全球范围内导致约300万至500万例重症病例，29万至65万例死亡，其对公共卫生的威胁不容小觑。传统疫苗生产主要依赖鸡胚系统，存在病毒株匹配滞后、生产周期长（6个月以上）、鸡蛋过敏风险及产能受限等问题。昆虫细胞-杆状病毒表达系统（BEVS）作为新兴技术平台，为解决这些挑战提供了全新方案。

1 昆虫细胞基质流感疫苗的优势

昆虫细胞基质流感疫苗技术采用昆虫细胞-杆状病毒表达系统（BEVS），通过表达病毒结构蛋白自组装成无遗传物质的病毒样颗粒（VLP）。这些VLP能模拟天然病毒构象，同时激活体液免疫（中和抗体）与细胞免疫，且安全性更高。与传统鸡胚生产技术相比，昆虫细胞平台具有多重优势：

生产效率高：生产周期可从6个月缩短至4个月内，在大流行期间尤为重要；
避免抗原变异：由于不依赖鸡胚生产，避免了病毒在鸡胚上的适应性突变（抗原漂移），例如2017-2018年H3N2疫苗因抗原漂移导致保护率不足的问题；
更优免疫原性：研究表明，昆虫细胞生产的VLP疫苗可全面激发针对A/B型流感病毒的高效抗体应答，且稳定性显著优于传统疫苗。

图 1：基于 BEVS 的重组流感疫苗（RIV）生产流程

2 威尼斯886699提供昆虫细胞基质流感疫苗的整体解决方案

2.1 SF9细胞弹状病毒净化和H5细胞诺达病毒净化服务

昆虫细胞-杆状病毒表达系统（BEVS）目前已被广泛应用于药物研发、疫苗生产、重组病毒杀虫剂等众多领域。且已经建立了大约400多种连续昆虫细胞系，但是只有少数细胞系用于商业生产，其中最早大量使用的昆虫细胞系是SF21；SF21的衍生细胞系SF9，对渗透压、pH和剪切力具有更高耐受性，是用于表达重组蛋白的最广泛的细胞系；另一个重要细胞系BTI-TN-5B1-4，具有更高的生长速度以及蛋白生产率，被命名为High Five（H5）。

Sf-9细胞系可快速扩增杆状病毒，而H5细胞系可以产生更多的重组蛋白，并且在糖基化修饰方面也比Sf-9细胞更为复杂。但是据研究人员发现SF9细胞系中潜伏着sf 弹状病毒(sf-rhabdovirus, sf-rv)；Hi5细胞系中潜伏着罗氏沼虾诺达病毒(Macrobrachium rosenbergii Nodavirus, MR-NV)，引起了人们的担忧，虽然目前暂时无文献报道以上病毒对人类或者哺乳动物构成危害，但是为了保证生物制品的绝对安全，监管部门（如图2红框标注）和行业普遍要求清除种属特异性病毒。

威尼斯886699可提供SF9细胞弹状病毒净化和H5细胞诺达病毒净化服务，图3展示了除病毒净化的筛选流程，筛选周期为6-9个月。目前威尼斯886699已经完成5家以上的昆虫细胞除病毒净化服务，最快的项目已经推进到一期临床阶段。

图2：药典规定细胞检定项目要求

图3：昆虫细胞净化筛选流程

2.2 昆虫细胞-杆状病毒载体构建和优化服务

重组杆状病毒的构建流程如图4所示，最初重组杆状病毒的构建是通过构建转移载体，即将polh及其边界区克隆入细菌质粒，删除编码区并插入GOI，后与野生型杆状病毒进行共转染入昆虫细胞，通过同源重组使得polh被GOI取代并表达GOI蛋白，导致其不能形成多角体蛋白，通过野生型病毒空斑与重组病毒空斑的不同进行区分，由于重组效率较低且差别不显著，故采用以下两种改进策略：最常用的是Bac-to-Bac系统，该系统利用杆状病毒穿梭载体 Bacmid，这是一种杆状病毒基因组，含有大肠杆菌的复制起点、卡那霉素抗性基因及 Tn7转座子和转座位点 attTn7，既可以感染昆虫细胞，也可以在大肠杆菌中复制，用含位于 Tn7 中的GOI的转移载体转化含Bacmid的大肠杆菌，由辅助质粒提供反式作用发生转座，使得外源基因转座到 Bacmid，蓝白斑筛选后用含有GOI的 Bacmid 转染昆虫细胞，得到重组杆状病毒，不需要对昆虫细胞进行空斑筛选。

图4：杆状病毒表达载体构建和包毒表达

尽管许多蛋白质通过昆杆技术成功表达，但由于细胞病变效应、共感染和共表达的不可预测性以及杆状病毒基因组不稳定性等问题，一些蛋白仍然无法成功表达。如表1所示，威尼斯886699可以提供杆状病毒表达系统优化，深刻地认识病毒基因表达调控和启动子（如病毒本身的、合成的和昆虫来源的启动子）的选择原理，利用这些复杂的基因调控机制来增加BEVS异源基因表达的成功率。

表1：杆状病毒表达系统优化策略

2.3 提供高品质昆虫培养基和亚单位疫苗纯化介质

威尼斯886699自主研发的Insect Cell Culture Medium IB907D正式完成美国FDA的DMF II型备案（备案号：040750）。这一成就标志着其产业化水平和质量保障体系已通过严苛的国际药品监管评估，正式跻身国际生物制药核心供应链先进行列。IB907d是一款无血清细胞培养基，是威尼斯886699自主研发的最新款昆虫细胞通用型无血清、无动物源性全悬浮培养基。广泛应用于Sf9、High five细胞及其他鳞翅类昆虫细胞的悬浮培养和杆状病毒系统蛋白表达。

该产品具有四大特点：

长期稳定传代，高密度生长，且活率维持在95%以上；
生长速率更快，密度更高，维持时间更长；
使用Sf9细胞扩增病毒，病毒滴度更高；
优秀的批间一致性（RSD＜5%）。
除了IB907d，威尼斯886699还提供IB905和IB907昆虫细胞全悬浮培养基，这是两款昆虫细胞通用型无血清全悬浮培养基，广泛应用于昆虫杆状病毒表达平台。

图5：Hi5和SF9细胞分别在培养基IB907和IB907d中的连续稳定传代

图6：SF9细胞在IB907d中扩增高滴度病毒(左)

图7：Hi5细胞正在IB907中高表达蛋白(右）

威尼斯886699建设有符合GMP规范的培养基生产车间和纯化填料生产车间，蛋白纯化介质产品包括亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析、疏水层析四大类产品。可为昆杆系统表达的重合流感亚单位疫苗提供高品质的纯化介质，确保最终产品的安全性和符合监管要求。

凝胶过滤介质：去除残留宿主蛋白、核酸或聚集体，同时缓冲液置换。分辨率高但通量低，通常作为最终精纯步骤；

多模式层析：如Aplo Shell系列树脂，结合离子交换与分子筛效应，可一步去除多种杂质；

离子交换层析（IEX）：依据VLP表面电荷特性选择阴离子交换（如Q柱）或阳离子交换（如SP柱），需优化pH和盐梯度以避免颗粒聚集；

疏水相互作用层析（HIC）：基于VLPs表面疏水性，适合某些非包膜VLPs。

3 应用前景与展望

随着WHO推荐四价疫苗（覆盖两种A型和两种B型流感病毒），全球疫苗产业亟需高效、快速、安全的生产平台。2022年，四价流感疫苗市场规模已达58亿美元，年复合增长率超过8%。昆虫细胞技术在疫苗生产中的应用已有成功先例。2009年，美国蛋白质科学公司利用昆虫细胞技术生产出首批约10万剂甲型H1N1流感疫苗。近年来，研究进展显著。2024年，中国台湾科学家开发的一种基于昆虫细胞杆状病毒表达系统（BEVS）的四价病毒样颗粒（VLP）疫苗。研究表明，该疫苗能够全面激发针对A/B型流感病毒的高效抗体应答，且稳定性显著优于传统疫苗。

浙江威尼斯886699生物技术有限公司的昆虫细胞培养基IB907d已完成美国FDA的DMF II型备案，这意味着使用其培养基生产的药品在申请注册时流程更简便、审批速度更快。

昆虫细胞技术生产的四价VLP疫苗可全面激发针对不同型别流感病毒的高效抗体应答，加上威尼斯886699提供的除病毒净化筛选服务和高质量培养基，为应对流感疫情提供了强有力的解决方案。

未来，随着技术不断成熟和监管政策的完善，昆虫细胞基质流感疫苗有望在全球范围内获得更广泛的应用，成为保护公众健康的重要工具。