基因工程疫苗

基因工程疫苗第1頁/共20頁出生后嬰兒需要接種的疫苗乙肝疫苗流腦疫苗甲肝疫苗脊髓灰質(zhì)炎疫苗麻腮風疫苗百白破疫苗白破聯(lián)合疫苗乙腦疫苗卡介苗麻疹疫苗第2頁/共20頁傳統(tǒng)的疫苗主要是滅活或減毒的致病物，即病原物在培養(yǎng)、純化后，或被滅活，或降低毒性，但前提是不喪失引起免疫反應(yīng)的能力。乙肝病毒甲型流感病毒結(jié)構(gòu)示意圖第3頁/共20頁傳統(tǒng)疫苗的缺陷弱化的菌株可能發(fā)生回復突變成為有毒的，或失去其免疫原性；滅活不當?shù)囊呙邕€會引起疾病的流行；而且許多疫苗需要冷凍，造成運輸上的困難，不適合于實際使用一些不能培養(yǎng)或難以培養(yǎng)的病原體和一些有潛在致癌性的病原體，就無法或很難用傳統(tǒng)技術(shù)研制疫苗第4頁/共20頁定義:基因工程疫苗是用分子生物學技術(shù),對病原微生物的基因組進行改造,以降低其致病性,提高其免疫原性,或者將病原微生物基因組中的一個或多個對防病治病有用的基因克隆到無毒的原核或真核表達載體上制成疫苗,接種動物產(chǎn)生免疫力和抵抗力,達到防制傳染病的目的。第5頁/共20頁分類：基因工程亞單位疫苗、基因工程活載體疫苗、核酸疫苗、合成肽疫苗、轉(zhuǎn)基因植物可食疫苗、第6頁/共20頁基因工程亞單位疫苗

基因工程亞單位疫苗(Subunitvaccine)又稱生物合成亞單位疫苗或重組亞單位疫苗,指只含有病原體的一種或幾種抗原,而不含有病原體的其他遺傳信息。能利用體外表達系統(tǒng)(如大腸埃希氏菌,桿狀病毒,酵母等)大量表達病毒的主要保護性抗原蛋白作為免疫原,因此具有良好的安全性,且便于規(guī)?；a(chǎn)。第7頁/共20頁1.細菌性疾病亞單位疫苗:傳統(tǒng)的細菌疫苗用全菌、細菌胞壁抽提物或培養(yǎng)肉湯粗濾液制成,除免疫原外,還含有很多有毒成分。鑒定和分離致病菌關(guān)鍵的免疫原和毒力因子是研究細菌性亞單位疫苗的基礎(chǔ),現(xiàn)已研制出預防產(chǎn)腸毒素大腸埃希氏菌、炭疽桿菌、鏈球菌和牛布魯氏菌病等的亞單位疫苗,都能對相應(yīng)的疾病產(chǎn)生有效的保護作用。

2.病毒性疾病亞單位疫苗:研制病毒性亞單位疫苗比細菌性亞單位疫苗簡單,病毒病原體只編碼少數(shù)幾種基因產(chǎn)物,大部分病毒基因組已被克隆和完全測序,這為病毒性亞單位疫苗的研制提供了有利條件。目前已商品化或在中試階段的病毒性疾病亞單位疫苗主要有乙型肝炎、口蹄疫、狂犬病等十幾種亞單位疫苗。

3.激素亞單位疫苗:動物的生長主要受生長激素的調(diào)節(jié),而生長激素的分泌受到生長抑制素的抑制。所謂生長抑制素疫苗是以生長抑制素作免疫原,使免疫動物的生長抑制素水平下降,生長激素釋放增多,使牛、羊等家畜獲得顯著的增重效果。

第8頁/共20頁活載體疫苗(Liverecombinantvaccine)可以是非致病性微生物通過基因工程的方法使之表達某種特定病原物的抗原決定簇基因,產(chǎn)生免疫原性,也可以是致病性微生物通過基因工程的方法修飾或去掉毒性基因,但仍保持免疫原性。在這種疫苗中,抗原決定簇的構(gòu)象與致病性病原體抗原的構(gòu)象相同或者非常相似,活載體疫苗克服了常規(guī)疫苗的缺點,兼有死疫苗和活疫苗的優(yōu)點,在免疫效力上很有優(yōu)勢,主要有基因突變疫苗和復制性活載體疫苗。

1.基因突變疫苗:這類疫苗是人為地將病原體的某個或某些基因(復制非必需,或與毒力相關(guān))全部或部分刪除,使其毒力下降,不再引起臨床疾病,但仍能感染宿主并誘發(fā)保護性免疫力。這種基因缺失的病毒作為疫苗的突出優(yōu)點是不易返祖而重新獲得毒力。缺失的基因可作為一種遺傳標志用于建立鑒別診斷方法。雖然,到目前為止這類疫苗中成功的例子還不多,但的確是研制疫苗的一個重要方向。

第9頁/共20頁2.復制性活載體疫苗:這類疫苗以非致病性病毒(株)或細菌為載體來表達其他致病性病原體的抗原基因,在被接種的動物體內(nèi),特定免疫原基因可隨重組載體復制而適量表達,從而刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的免疫抗體,根據(jù)載體不同分為:病毒活載體疫苗和細菌活載體疫苗。病毒活載體疫苗利用低致病力的病毒作為載體,將其它病原的主要保護性抗原基因插入到載體基因組的非必需區(qū)形成新的重組體,在同源或兼容性好的啟動子驅(qū)動下隨載體的復制表達插入的外源基因。此疫苗具有常規(guī)疫苗的所有優(yōu)點,而且便于構(gòu)建多價疫苗,建立鑒別診斷方法。常作為載體的病毒有痘苗病毒、禽痘病毒、火雞皰疹病毒、腺病毒、偽狂犬病毒、反轉(zhuǎn)錄病毒等。

第10頁/共20頁核酸疫苗(Nucleicvaccine)又名基因疫苗(Genevaccine)或DNA疫苗(DNAvaccine),是一種或多種抗原編碼基因克隆到真核表達載體上,將構(gòu)建的重組質(zhì)粒直接注入到體內(nèi)而激活機體免疫系統(tǒng),因此也有人稱之為DNA免疫。它所合成的抗原蛋白類似于亞單位疫苗,區(qū)別只在于核酸疫苗的抗原蛋白是在免疫對象體內(nèi)產(chǎn)生,并能引起體液和細胞免疫反應(yīng)。第11頁/共20頁合成肽疫苗(Syntheticalpeptidevaccine)也稱表位疫苗(Epitopevaccine),是用化學合成法人工合成類似于抗原決定簇的小肽(約20-40個氨基酸)。合成肽疫苗分子是由多個B細胞抗原表位和T細胞抗原表位共同組成的,大多需與一個載體骨架分子相耦聯(lián)。合成肽疫苗的研究最早始于口蹄疫病毒(FMDV)合成肽疫苗,主要集中在FMDV的單獨B細胞抗原表位或與T細胞抗原表位結(jié)合而制備的合成肽疫苗研究。分析合成肽疫苗免疫效果不佳的原因主要有:(1)疫苗缺乏足夠的免疫原性,很難如蛋白質(zhì)抗原那樣誘導集體的多種免疫反應(yīng);(2)B細胞和T細胞抗原表位很難發(fā)揮協(xié)同作用;(3)缺乏足夠多的B細胞抗原表位的刺激。針對提高合成肽疫苗的免疫原性,進行了許多研究,如獨特型肽疫苗、熱休克蛋白—肽復合體疫苗等。一般來說單獨的抗原決定簇的免疫原性較弱,所以通常要與載體偶聯(lián),或以融合蛋白的形式進行免疫,還可以與細胞因子一起作用,以提高免疫原性。

第12頁/共20頁轉(zhuǎn)基因植物可食疫苗(Transgenicplantsediblevaccines)利用分子生物學技術(shù),將病原微生物的抗原編碼基因?qū)胫参?并在植物中表達出活性蛋白,人或動物食用含有該種抗原的轉(zhuǎn)基因植物,激發(fā)腸道免疫系統(tǒng),從而產(chǎn)生對病毒、寄生蟲等病原菌的免疫能力。

轉(zhuǎn)基因植物疫苗具有獨特的優(yōu)勢:(1)可食用性,使用方便;(2)生產(chǎn)成本低廉,易大規(guī)模生產(chǎn);(3)使用安全,沒有其他病原污染;(4)轉(zhuǎn)基因植物能對蛋白質(zhì)進行準確的翻譯后加工修飾,使三維空間結(jié)構(gòu)更趨于自然狀態(tài),表達的抗原與動物病毒抗原有相似的免疫原性和生物活性;(5)投遞于胃腸道粘膜表面,進入粘膜淋巴組織,能產(chǎn)生較好的免疫效果。

第13頁/共20頁應(yīng)用：用基因重組技術(shù)把乙型肝炎病毒的表面抗原（HbsAg）基因片段插入酵母細胞或哺乳動物細胞的基因中，在體外培養(yǎng)增殖過程中組裝或分泌出乙型肝炎表面抗原，然后把表面抗原收集起來，提純之后做成乙型肝炎疫苗。第14頁/共20頁重組酵母乙肝疫苗首先在美國默克公司研制成功，并于1986年被美國FDA批準通過1991年，我國自行研制的第一個基因工程疫苗——哺乳動物細胞生產(chǎn)乙肝疫苗獲準生產(chǎn)。我國當前已能大規(guī)模生產(chǎn)乙型肝炎表面抗原重組疫苗，分別稱酵母重組和CHO(中國倉鼠卵巢細胞)重組疫苗，免疫效果比同劑量的血源疫苗優(yōu)良，并且十分安全，可以放心使用。

第15頁/共20頁基因工程乙肝疫苗是我國1991年正式批準投放市場的第一種重組疫苗，獲國家科技進步一等獎。繼乙肝疫苗之后，我國又研制成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的痢疾、霍亂等基因工程疫苗，經(jīng)國家批準上市。第16頁/共20頁提起避孕，許多人都會想到女性，因為女性的避孕方式多種多樣。相比之下，目前男性的避孕方式似乎只有避孕套、輸精管結(jié)扎和體外排精這幾種。為了增加男性避孕方式的種類和提高性生活質(zhì)量，1980年—2008年以來，科學家們一直在研究適用于男性的避孕疫苗。其主要原理就是在男性身上接種疫苗，使其體內(nèi)形成可以抑制精子活性的生理反應(yīng)系統(tǒng)，從而達到避孕的目的。2008年底，這一努力取得了重大突破。

據(jù)最新一期的《科學》雜志報道，美國北卡羅來納大學的生殖學專家邁克爾·歐蘭德和同事進行了男性避孕疫苗的研究。他們以9只公猴為對象，每隔3周為它們注射一種名為EPPIN的人體蛋白質(zhì)，這種物質(zhì)能夠附著在精子的外層。接受注射后，其中7只猴子體內(nèi)產(chǎn)生了大量的EPPIN蛋白質(zhì)抗體，當它們與母猴交配后，都達到了避孕效果。歐蘭德解釋說，公猴在接種疫苗后生成的抗體與EPPIN蛋白質(zhì)牢牢結(jié)合在一起，阻止了精子的正?；顒?，從而達到避孕效果。他們認為，這可以成為一種適用于男性的避孕方法?！拔覍λ那熬案械椒浅酚^”。加拿大蒙特利爾麥克吉爾大學男性生殖學專家貝納德·羅拜爾指出，時至今日，全世界研制男性避孕疫苗的努力都“遭遇了失敗”。其中一個關(guān)鍵的難點在于，疫苗生成的蛋白質(zhì)抗體會影響到其他細胞，從而引發(fā)炎癥。第二個難點是男性避孕疫苗必須完全有效。這意味著在接種疫苗后必須產(chǎn)生足夠的抗體，每次射精時都能有效抑制數(shù)以千萬計的精子的活性避孕疫苗第17頁/共20頁新型的避孕疫苗是由沙門氏菌進行基因改造而成的。經(jīng)過基因改后，沙門氏菌就不會產(chǎn)生有害感染。這種經(jīng)過基因改造過的沙門氏菌之所以能夠阻止懷孕，就是因為它會產(chǎn)生一種重要的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)一旦附在卵子的表面后，可以有效地阻止精子與卵子的結(jié)合，從而達到避孕的目的。避孕疫苗的發(fā)明是人類節(jié)育手段的一次革命，它比目前的任何一種節(jié)育手段都更安全、更容易使用。與目前使用最普遍的避孕藥片相比，避孕疫苗也更容易被那些反對非自然節(jié)育方式的宗教國家和民族所接受。避孕疫苗是由美國圣路易斯華盛頓大學的繁殖生物學家羅伊·卡斯蒂斯和他的研究小組成員共同研制成功的。對老鼠的實驗已經(jīng)取得了成功。研究人員聲稱，他們將把這項技術(shù)首先用于控制有害動物的生育上，但最終希望能用于人類的節(jié)育。第18頁/共20頁

展望：

總之,理想的疫苗必須安全、有效,同時還應(yīng)具備價廉、易于推廣等優(yōu)點,基因工程疫苗技術(shù)是一項新興的具有應(yīng)用前景的生物技術(shù),具有許多傳統(tǒng)疫苗無法比擬的優(yōu)點。研制疫苗的首要原則就是要獲得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,多聯(lián)或多價