[发明专利]一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法，所述系统包括新冠病毒S蛋白的碱基序列组件和跨膜蛋白碱基序列片段，所述碱基序列组件能够表达可产生免疫应答反应的S蛋白，所述跨膜蛋白碱基序列片段能够使所述S蛋白锚定在囊泡表面并自组装形成囊泡复合体；该系统为能够在生物体组织器官中富集且将S蛋白表达于囊泡表面并自组装成囊泡复合体的碱基序列，所述囊泡复合体能够引发免疫应答反应。在本发明中，所述系统具有生产成本低廉，理化性质稳定，S蛋白组装、分泌过程高效，对病源突变反应快，引发的免疫反应强，安全性、保护性高等优点，提供了一种全新的疫苗类型。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法，用于新型的新冠疫苗的开发。

背景技术

新型冠状病毒是以前从未在人体中发现的冠状病毒新毒株，新型冠状病毒S蛋白(SARS-CoV-2 spike蛋白)是Ⅰ型跨膜糖蛋白，也是病毒最大的结构蛋白，能够刺激机体产生中和抗体和介导免疫反应。现有研究证明，S蛋白与病毒侵入细胞的过程密切相关，因此，针对S蛋白研发疫苗具有重要的意义。

疫苗是防控新冠疫情的最重要手段之一。在本次全球疫情中，以mRNA疫苗为代表的核酸疫苗成为了领跑的疫苗技术路线。mRNA疫苗具有安全、有效、生产速度快、能够快速应对病毒变异等优点。但是目前仍然存在技术流程复杂、短时间难以成功仿制开发、副作用大、成本昂贵、储存和运输条件苛刻等缺点。因此，如果能够开发一种新型的、并解决上述技术问题的疫苗类型，则可能对于本领域而言是一个重大变革，其将带来很多新的优势和新的希望。

在前期研究中南京大学张辰宇团队以哺乳动物自身的组织器官(主要是肝脏，因为能自发内吞裸露的质粒DNA并表达外源基因；当然其他的组织器官也可以)作为天然生物基盘(cell chassis)，直接利用人工设计的合成生物学元件(part)组成的基因环路(circuit)在体内建立了一个基于外泌体自组装、内分泌的基因治疗系统，同时，可以通过操作基因环路使得特定蛋白装载到外泌体的表面并递送到全身各处组织。基于该研究成果，针对现有mRNA疫苗的问题，张辰宇团队开发了“基于合成生物学的自组装核酸疫苗”创新技术。

以上所说的外泌体是一类直径50-200nm的双层膜结构囊泡，几乎所有的细胞都可以分泌外泌体，多项研究表明外泌体在细胞间通讯中发挥了重要作用。本申请人和发明人团队在对于外泌体的研究中一直处于领先地位，也有不少研究成果。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷提供了一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统和方法，旨在克服现有技术中的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明的一个发明点为提供一种基于合成生物学自组装的新冠病毒S蛋白疫苗产生系统，所述系统包括新冠病毒S蛋白的碱基序列组件和跨膜蛋白碱基序列片段，所述碱基序列组件能够表达可产生免疫应答反应的S蛋白，所述跨膜蛋白碱基序列片段能够使所述S蛋白锚定在囊泡表面并自组装形成囊泡复合体；该系统为能够在生物体组织器官中富集且将S蛋白表达于囊泡表面并自组装成囊泡复合体的碱基序列，所述囊泡复合体能够引发免疫应答反应。

进一步地，所述跨膜蛋白为CD63。

进一步地，所述碱基序列组件插入所述CD63的碱基序列片段中。

进一步地，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第20～第60个中的任意两个碱基之间。

进一步地，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第20～第60个中的GG之间。

进一步地，所述碱基序列组件将所述CD63分割成两部分，分别为含有CD63氮端的氮端序列和含有CD63碳端的碳端序列，所述碱基序列组件位于所述氮端序列和碳端序列之间。优选地，所述碱基序列组件插入至CD63氮端第30～第45个中的任意两个碱基之间，如GG之间。