FDA团队首次在疫苗生产用昆虫细胞中发现新型病毒样颗粒

斜纹夜蛾Sf9细胞系作为一种常用的昆虫细胞系，在杆状病毒表达载体系统中发挥着重要作用，广泛应用于多种病毒疫苗和基因治疗产品的开发。然而，早期研究发现Sf9细胞会产生逆转录酶(RT)活性，由于RT通常与逆转录病毒颗粒相关，这引起了人们对生物制品生产中潜在逆转录病毒风险的担忧。

美国食品药品监督管理局（FDA）研究团队近期在《Viruses》发表的一项研究中，首次通过透射电子显微镜（TEM）和冷冻电镜（cryoEM）可视化鉴定了草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）Sf9细胞系分泌的逆转录病毒样颗粒（RVLPs），并结合多维度实验揭示其物理特性与潜在感染风险。

研究内容

图 1 Sf9细胞上清中的病毒样颗粒形态

透射电子显微镜（TEM）图像（图1A）显示，Sf9细胞超离心沉淀中存在球形颗粒（直径65-110nm），部分颗粒与果蝇细胞中报道的A型逆转录病毒样颗粒（约50nm）相似。此外，图像中可见杆状的Sf-弹状病毒（170-190nm，箭头标注），提示细胞上清中存在多种颗粒成分。冷冻电镜（cryoEM）图像（图1B）进一步揭示，颗粒呈现40-120nm单膜球形结构，表面有纹理状蛋白质物质，部分颗粒内部含高电子密度核心，或包裹于更大囊泡中。这类形态与细胞外囊泡（EVs）及逆转录病毒样颗粒的特征一致。

Sf9细胞分泌的颗粒具有形态异质性，包含逆转录病毒样颗粒和细胞外囊泡，研究者推测其多样性可能与内源性逆转录元件的表达及细胞分泌机制相关。

图 2 颗粒尺寸与RT活性的关联

超速离心实验显示（图2A），延长离心时间（20小时vs. 1小时）可使沉淀中的RT活性增加30%，提示部分颗粒需更长时间才能沉降，可能因密度较低或结构松散。尺寸过滤实验（图2B）显示，Sf9上清中的RT活性主要通过300K滤膜（截留分子量300kDa，对应孔径约35nm），约5%通过100K滤膜（10nm孔径），但无法通过30K滤膜（3nm孔径）。这表明RT活性与30-100nm颗粒相关，符合逆转录病毒样颗粒的尺寸范围。

图 3 昆虫细胞上清液中逆转录酶（RT）活性的OptiPrep密度梯度分析

OptiPrep梯度离心显示（图3A），Sf9细胞上清的RT活性峰值对应1.08g/mL低密度，显著低于已知包膜逆转录病毒的密度（1.16g/mL）。果蝇细胞（D.Mel.2）上清中也观察到类似低密度峰（图3B），暗示昆虫细胞的逆转录病毒样颗粒可能具有保守的物理特性，且其密度差异可能与颗粒包膜成分或与细胞外囊泡的相互作用有关。

图 4 Sf9细胞化学诱导RT活性的PERT分析

使用5-碘-2'-脱氧尿苷（IUdR,200µg/mL）处理Sf9细胞后，RT活性在第2天达到峰值，较未处理细胞提升33倍（图4，而其他诱导剂（如5-氮杂胞苷、丁酸钠）仅引起微弱反应。蔗糖梯度离心显示，诱导产生的颗粒密度与未处理细胞一致（1.086g/mL），表明其来源于内源性逆转录元件的激活。

图 5 Sf-RT颗粒的感染性分析

将Sf9上清（未处理及IUdR处理）接种于人类细胞系（A204、MRC-5等）和猴肾细胞（Vero），30天培养期内均未检测到RT活性升高或病毒复制迹象（图5A、B）。阳性对照中，猿泡沫病毒（SFV-1）感染的细胞RT活性显著增强（图5C），验证了实验体系的有效性。全基因组高通量测序进一步证实，接种后的MRC-5细胞基因组中无病毒整合证据，从基因层面排除了感染风险。

因此，尽管化学诱导可增强RT活性，但Sf9来源的颗粒无法在哺乳动物细胞中复制或整合基因组，提示其对人类生物制品生产的安全性风险极低。

这项研究不仅加深了我们对斜纹夜蛾Sf9细胞系中内源性逆转录病毒样颗粒的认识，而且对于评估使用Sf9细胞系生产的生物制品的安全性具有重要意义。研究结果为生物制品生产过程中的病毒安全性检测和质量控制提供了科学依据，有助于进一步优化和改进生物制品的生产流程，降低潜在的病毒风险，保障公众健康。

原文链接：https://doi.org/10.3390/v17020136