Virus-like Particles in Vaccine Applications

Abstract

Virus-like particles (VLPs) are virus-like nanostructures resembling native viruses, with the exception that they do not contain the genetic material of the virus at all, making VLP unable to cause infection. The high degree of organization of the virus-mimicking structure of the VLP and the repetition of structural units strongly attracts both the innate and the adaptive immune systems. Thus, VLPs are particularly good alternatives as vaccine technologies instead of the traditional live and inactive vaccine technologies, which could pose a danger to immunocompromised individuals.

The first vaccines based on VLPs entered the market already in the mid-1980s. Interest in VLPs has grown more and more in recent decades, but there are only about 15 vaccines using this vaccine technology approved for the market worldwide, which is a relatively small number compared to many other vaccine technologies.

This thesis reviews the role of VLPs as vaccines. The work discusses the current situation of various vaccine technologies and compares them to VLPs. In addition, the thesis examines the special features of the immunity produced by VLPs compared to other vaccine technologies. The structure of VLPs and their production techniques are also subject to closer scrutiny. This thesis also goes through the history of development of the first malaria vaccine based on VLP that was approved for clinical use in 2021, after more than 30 years of development. Based on this thesis, it can be concluded that the use of VLPs as vaccines is well justified and the development of flexible VLP technologies for vaccines continues strongly.

Viruksen kaltaiset partikkelit ovat virusta muistuttavia nanorakenteita, jotka eivät sisällä lainkaan viruksen perimäainesta, eivätkä ne näin ollen ole infektiokykyisiä. Viruksen kaltaisen partikkelin virusta muistuttava rakenne, partikkelin korkea järjestymisaste ja rakenneyksiköiden toistuvuus indusoivat voimakkaasti niin synnynnäistä kuin hankittua immuunijärjestelmää. Näin ollen viruksen kaltaiset partikkelit ovat erityisen hyvä vaihtoehto rokotekäyttöön perinteisempien elävien ja ei-elävien rokotteiden sijaan. Tämä on tärkeää etenkin sellaisten henkilöiden tapauksessa, joiden immuunipuolustus on heikentynyt.

Ensimmäiset viruksen kaltaisiin partikkeleihin perustuvat rokotteet tulivat markkinoille jo 1980-luvun puolivälissä. Kiinnostus on viime vuosikymmeninä noussut paljon viruksen kaltaisia partikkeleita kohtaan, mutta markkinoille hyväksyttyjä, tätä rokoteteknologiaa hyödyntäviä rokotteita on maailmanlaajuisestikin vain noin 15, joka on verrattain pieni määrä moniin muihin rokoteteknologioihin verrattuna.

Tässä opinnäytetyössä käydään läpi, millainen viruksen kaltaisten partikkeleiden asema on rokoteteollisuudessa. Työssä käsitellään erilaisten rokoteteknologioiden tilannetta nykypäivänä ja verrataan niitä viruksen kaltaisiin partikkeleihin. Lisäksi työssä käydään läpi viruksen kaltaisten partikkeleiden tuottaman immuniteetin erityispiirteet muihin rokoteteknologioihin verrattuna. Lähemmän tarkastelun kohteena ovat myös viruksen kaltaisten partikkeleiden rakenne ja niiden tuotantotekniikat. Opinnäytteessä käydään läpi myös ensimmäisen kliiniseen käyttöön hyväksytyn viruksen kaltaiseen partikkeliin perustuvan malariarokotteen kehitystyön historiaa. Tämä malariarokote hyväksyttiin käyttöön vuonna 2021, yli 30 vuoden kehitystyön jälkeen. Tutkielman perusteella voidaan todeta, että viruksen kaltaisten partikkeleiden käyttö rokotteina on hyvin perusteltua ja kehitystyö yhä parempien viruksen kaltaisia partikkeleita sisältävien rokotteiden eteen jatkuu voimakkaana edelleen.