基因工程疫苗的概况.doc

内蒙古师范大学学年论文6 基因工程疫苗的概况生命科学与技术学院 指导教师 摘要 疫苗是人类目前可以彻底消除某一疾病的唯一武器，随着分子生物学及重组DNA技术的发展，基因工程疫苗的研究不断深入。基因工程疫苗有很大的发展前景，它包含了植物基因工程疫苗，动物基因工程疫苗，主要在医学方面有巨大的贡献。关键词 基因工程 疫苗基因工程疫苗是用分子生物学技术,对病原微生物的基因组进行改造,以降低其致病性,提高其免疫原性,或者将病原微生物基因组中的一个或多个对防病治病有用的基因克隆到无毒的原核或真核表达载体上制成疫苗,接种动物产生免疫力和抵抗力,达到防制传染病的目的。 疫苗也是当前制药业最热门的产品之一，全球疫苗市场一直处在一个快速增长期，过去的20年增长了十倍。近两年的增长率约为10%+2007，全球疫苗市场约为130亿美元。20世纪80年代随着现代生物学技术的兴起，特别是DNA重组技术的出现，为研制新一代的疫苗提供了崭新的方法。基因工程疫苗是用分子生物学技术,对病原微生物的基因组进行改造,以降低其致病性,提高其免疫原性,或者将病原微生物基因组中的一个或多个对防病治病有用的基因克隆到无毒的原核或真核表达载体上,制成疫苗，接种动物,产生免疫力和抵抗力，达到防制传染病的目的。 目前利用基因工程技术已经和正在研制开发的新型疫苗主要有亚单位疫苗、活载体疫，传统疫苗在预防和控制传染病过程中起到了重要的作用，但随着现代生物学技术日新月异的发展，尽管目前基因工程疫苗研究还未获得全面突破性进展，但由于传统疫苗的缺陷和基因工程疫苗的潜在优势，基因工程疫苗逐渐成为疫苗研究的热点。 1一 植物基因工程疫苗近年来的许多研究已经显示，动物和人体摄取表达抗原的转基因植物能激发机体的血清和黏膜产生特异性抗体，植物口服疫苗的研究是当今疫苗研究 领域的热点之一。 下面综述亚单位抗原在转基因植物中的表达水平及方式、转 并基于植物口服递送疫苗的免疫原性及免疫保护、基因植物疫苗面临的问题等， 展望其研究趋势和应用前景。植物基因工程疫苗是利用植物系统表达病原菌抗原蛋白一个或几个亚单位的疫苗，他没有病原菌完整的侵染能力，却可以使机体对特异的病毒或细菌产生免疫应答反应。由于转基因植物产生的疫苗对动物实施免疫只是简单地摄取含这种疫苗的植物组织或种子。所以这种疫苗不会被酶类所破坏，可通过机体肠道粘膜作用激发特异性免疫应答，食动物或的持久性疾病防御能力，且没有或很少出现病原体的过敏反应。2传染病一直是威胁人、兽健康的重要疾病已消灭的传染病都得益于疫苗的使用疫苗的类型由 菌体疫苗发展到亚单位疫苗、 DNA 疫苗等，但这些产品价格昂贵，不易推广使用。与常规的注射疫苗 相比，植物基因工程疫苗生物量大，可大范围种植与栽培；成本低廉，容易运输与保存，可直接通过 食用(口服)接种，无需提取纯化；由于植物细胞壁 的存在，使免疫时抗原的释放具有缓释作用， 所以，植物转基因疫苗的研究和应用前景广阔，是近年来疫苗学研究的热点。证明，在转基因植物中表达的蛋白不仅可保持蛋白 的天然构象， 还保留了激发 B 细胞和 T 细胞免疫反 应的抗原决定簇依此首次提出的可食疫苗的概 念，引起了学术界和企业界的广泛关注Kapusta 等利用表达 HBsAg 的转基因生菜通过志愿者的口 服免疫，初步测试了疫苗的免疫效果结果表明， 转基因植物口服疫苗能有效地诱导人体的特异性 免疫应答。现已证明，植物转基因疫苗口服免疫 后不但可以诱导机体产生体液免疫、细胞免疫，而 且可诱导机体产生免疫。1990 年 Curtiss 等在烟草种子中成功表达变异 链球菌表面蛋白 A(SPaA)，该转基因烟草所表达的 SPaA 具有免疫原性1992 年 Mason 等将乙肝表面 抗原(HbsAg)转基因烟草生产乙型肝炎疫苗的研究收稿日期：2007-08-27 基金项目：湖南农业大学人才科学基金(03WD07) 作者简介：黄复深(1964-)，男，湖南新邵人，博士，湖 南农业大学教授 216 湖南农业大学学报(自然科学版) 2008 年 4 月 病原微生物、毒素等)结合，从而产生免疫保护作 用粘膜内参与体液免疫的 B 淋巴细胞被激活后， 分泌血清型抗体到血液中，参与免疫保护粘膜免 疫的 Th 细胞产生的细胞因子， 也可激活细胞毒性T淋巴细胞，产生细胞免疫。可见，转基因植物疫苗 口服免疫后，不但可诱导粘膜免疫，还可引起体液 免疫和细胞免疫研究表明，粘膜免疫可对胃肠道和非胃肠道传染病产生免疫保护作用。转基因植物疫苗研究进展植物转基因疫苗的免疫保护效果 到目前为止，植物中得到了表达的抗原已有几十种。3二动物基因工程疫苗 近10多年是世界生物技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物技术在生命科学的所有领域得到了广泛的应用，促进了相关学科的发展。尤其是近年来利用生物高新技术研制成功了许多动物基因工程疫苗，展示了其广阔的应用前景，将在动物疫病的控制上具有巨大潜力。本文拟就动物基因工程疫苗的特点、研究现状、存在问题及其对策作一简要叙述。动物基因工程疫苗的特点 目前用于防制人和动物传染病的疫苗，无论是灭活苗、弱毒苗，还是亚单位苗，其研制都是以大量培养致病微生物为基础的，这不仅给疫苗的制造带来了局限性，同时在疫苗的安全性、免疫性能、产量及保存等诸多方面存在缺陷，如病原微生物灭活不彻底，导致强毒散播；致弱的疫苗返强等。近几年发展起来的基因工程技术为研制新的更为有效的疫苗带来了希望，已成为目前生物技术的热点之一。 J en n e r 用痘苗病毒免疫接种使机体产生抗传染免疫，经过10多年的发展， 疫苗已成为控制多种动物传染病的有效方法，由于某些病原评的遣 传结构容易改变导致现有的一些疫苗无效，某些病原体不能在体外培养中生 长或不能在体外传代。至今尚无相应的疫苗此外用常规方法生产的毒力致弱 活疫苗容易引起病原体扩散且某些疫苗表现出残余致病力引起不良副作，甚 至导致死亡。所以有必要寻找新的方法，生产更有效更安全性能更好的疫苗。传统疫苗的研制和生产主要是通过改变培养条件，或在不同寄主动物上传代使致病微生物毒性减弱，或通过物理、化学方法将其灭活来完成的。随着人类知识的不断进步，传统疫苗的局限性也日益显露出来：(1)动物和人类的病毒需要在动物细胞中培养，这使得疫苗生产的成本很高；(2)疫苗中的致病物质在疫苗生产过程中有可能没有完全杀死或充分减毒，这会导致疫苗中含有强毒性致病物质，进而使得疾病在更大的范围内传播；(3)减毒菌株有可能会发生突变；(4)有些疾病(例如艾滋病)用传统的疫苗防治收效甚微。与传统疫苗相比，基因工程疫苗有以下优点：(1)把保护性抗原基因插入载体的能力,修饰的载体能表达来自病原微生物的保护性抗原基因,细菌和病毒载体，都能产生兼有活疫苗和灭活苗优点的疫苗,这种类型的疫苗具有亚单位苗的安全性又具有活疫苗的效力；(2)它们易于大规模使用(喷雾或气雾)；(3)生产费用相对较低,目前世界上几个研究组织正在生产特定的禽用疫苗载体。 基因工程提供了一个研制疫苗的更加合理的途径,现在可以在相对可以预测的情况下生产无致病性的、稳定的细菌和病毒,这与常规活疫苗研制的经典发展历程相反,同时还能生产与自然型病原可区分的疫苗,这将大大有助于疫病的诊断和扑灭程。基因工程疫苗应该比目前应用的常规疫苗具备更多优点,为了被人们接受,它们必须具备安全性、生产工艺、免疫效力、免疫期、免疫途径、生产成本等方面的优点,并被有关管理部门和公众接受。 参考文献1 崔宝安 动物基因工程疫苗研究进展 第7卷 第1期 1995 年 6 月 2 王伟青 植物基因工程疫苗研究进展 兽药市场指南 2009年 第1期 5-6页3 袁 鑫