Вирионоподобные частицы: свойства и характеристики стандартных образцов

Вирионоподобные частицы давно вызывают интерес молекулярных биологов и метрологов, так как являются, с одной стороны, биологической, а с другой – упорядоченной структурой, как правило, имеющей не свойственную живым организмам, а свойственную вирусам форму в виде икосаэдра, спирали, куба, цилиндра. Несмотря на напоминающую вирус структуру, вирионоподобная частица не содержит ДНК или РНК вируса, тем самым не может служить источником заражения. Стандартизация свойств таких частиц, методов их создания и контроля характеристик является важной задачей развития биотехнологий и молекулярной биологии.

Целью настоящего исследования является обоснование требований, методов и средств прослеживаемости результатов исследований стандартных образцов (СО) вирионоподобных частиц.

В ходе исследования рассмотрены такие методы подтверждения биологических и физико-химических свойств СО вирионоподобных частиц, как баланс масс; высокоэффективная жидкостная хроматография с масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ–МС); газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ–МС); кулонометрическое титрование по Карлу Фишеру; ионная хроматография; масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой; аминокислотный анализ с изотопным разбавлением.

В результате аналитического обзора установлены основные требования, которым должны удовлетворять характеристики СО вирионоподобных частиц: присутствие молекулярных паттернов, общих для многих патогенных биологических агентов (ПБА), но отсутствующих у организма; обладание составом, прослеживаемым к единицам Международной системы единиц (СИ); отсутствие собственного генетического материала, а в случае доставки с их помощью вакцин – наличие только инактивированных гомогенных штаммов.

Практическая значимость создания СО на основе вирионоподобных частиц позволит улучшить системы метрологического обеспечения для диагностических и терапевтических применений, а также для производства вакцин.

1. DNA origami inside-out viruses / J. R. Burns [et al.] // ACS Synthetic Biology. 2018. Vol. 7, № 3. P. 767–773. https://doi.org/10.1021/acssynbio.7b00278

2. Bárcena J., Blanco E. Design of novel vaccines based on virus-like particles or chimeric virions. In: Mateu M. (eds.). Structure and Physics of Viruses // Subcellular Biochemistry. 2013. Vol. 68. P. 631–665. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6552-8_21

3. Citrus sudden death-associated virus as a new expression vector for rapid in planta production of heterologous proteins, chimeric virions, and virus-like particles / E. E. Matsumura [et al.] // Biotechnology Reports. 2022. Vol. 35. P. e00739. https://doi.org/10.1016/j.btre.2022.e00739

4. Structurally plastic peptide capsules for synthetic antimicrobial viruses / V. Castelletto [et al.] // Chemical Science. 2016. Vol. 7. P. 1707–1711. https://doi.org/10.1039/c5sc03260a

5. Syomin B. V., Ilyin Y. V. Virus-like particles as an instrument of vaccine production // Molekulyarnaya Biologiya. 2019. Vol. 53, № 3. P. 367–379. https://doi.org/10.1134/S0026898419030157

6. Reovirus virion-like particles obtained by recoating infectious subvirion particles with baculovirus-expressed sigma3 protein: an approach for analyzing sigma3 functions during virus entry / J. Jané-Valbuena [et al.] // Journal of Virology. 1999. Vol. 73, № 4. P. 2963–2973. https://doi.org/10.1128/JVI.73.4.2963–2973.1999

7. Zepp F. Principles of vaccine design-lessons from nature. Vaccine. 2010. Vol. 28, Suppl 3. P. 14–24. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2010.07.020

8. Virus offence meets host defense / S. J. Flint [et al.] // Principles of virology: molecular biology, pathogenesis, and control of animal viruses, 2nd edn. Washington: ASM Press, 2003. P. 531–584.

9. Development and characterization of reference materials for genetic testing: focus on public partnerships / L. V. Kalman [et al.] // Annals of Laboratory Medicine. 2016. Vol. 36, № 6. P. 513–520. https://doi.org/10.3343/alm.2016.36.6.513

10. An SI-traceable reference material for virus-like particles / A. Briones [et al.] // iScience. 2022. Vol. 25, № 5. P. 104294. https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104294

11. Directive 2001/83/EC of the European Parliament and of the Council on the Community code relating to medicinal products for human use as regards advanced therapy medicinal products // European Joint Programme on Rare Diseases. URL: https://www.ejprarediseases.org/wp-content/uploads/2021/10/DIRECTIVE-2009–120-EC.pdf. (Accessed: 10 August 2022).

12. Кулябина Е. В., Кулябина Т. В. Применение государственных стандартных образцов и тестовых смесей для поверки и калибровки средств измерений, используемых в биологических исследованиях // Измерительная техника. 2013. № 12(56). С. 50–51. https://doi.org/10.1007/s11018-014-0395-2

13. Кулябина Е. В. К взаимосвязи возможности сохранения человека как биологического вида и уровня метрологического обеспечения лабораторной медицины и биоанализа // Законодательная и прикладная метрология. 2017. № 6(151). С. 49–51.