免疫学教学面临的挑战ppt课件

免疫学教学面临的挑战 1 学科发展和社会发展 Knowledge update 每五年增加一倍:文献、专著、教课书间的平衡 教什么？ 教科书？ 参考书？ Know VS understand 2 本次会议 集体备课？ 一桶和一瓢的关系 3 免疫防治 内容很多 内容很重要 内容很有用 免疫防治的分类 特异性非特异性 预 防 主动特异性预防 被动特异性预防 隔离 逃避 药物 治 疗 主动特异性治疗 被动特异性治疗 非特异性免疫治 疗 单击此处编辑 母版副标题样 式 LOGO 单击单击 此处编辑处编辑 母版标题样标题样 式 vv23 23 免疫防治免疫防治 吴玉章 第三军医大学全军免疫学研究所 免疫预防 现在的努力2 面临的问题 3 3 辉煌的历史 3 1 4 我国疫苗研究使用现状 历史上天花曾经肆虐 u 3000年前在中国、印度、埃及的古医书及僧侣经 文中，就有了天花的相关记录 u 公元前l160年统治古埃及的法老拉美西斯五世， 从其木乃伊考证他面部有天花疤痕 u 公元三四世纪罗马帝国出现大规模天花流行， 饱受天花的肆虐 u 约六世纪非洲暴发天花、八世纪欧洲暴发 u 十七十八世纪天花传入大洋洲在西半球肆虐 u 十八世纪末在欧洲的所有盲人中，三分之一以上 是由天花引起的失明 天花 (smallpox) 由天花病毒引起的急性传 染病。天花病毒繁殖速度 快、传染性强、死亡率高 。潜伏期717天(平均约 12天) 唐开元间（618） 江南赵氏：鼻苗种痘法（清牛痘新书） Preparation of smallpoxPreparation of smallpox Jenner的贡献 v看到：挤奶女工不容易得天花 v想到：牛痘可防人痘？ v做到：给Philips接种，证明安全 论文不接受，自行散发 v贡献： -预防性疫苗研制策略 mimic the immune response of natural infection - 天花在人类被消灭 -EPI计划 -WHO评价 1979年世界卫卫生组织郑组织郑 重 宣市“天花在地球上绝绝迹” 这这是人类对传类对传 染病预预防进进 行人工免疫最优优秀的范例 人类使用各种疫苗的时间表 开始使用年份可预防疾病疫苗类型 1772天花天花活病毒 1798天花自然减毒牛痘苗 1885狂犬减毒活病毒和死病毒 1896伤寒灭活全菌体 1896霍乱灭活全菌体 1897鼠疫灭活全菌体 1923白喉粗制福尔马林类毒素 1927结核病卡介苗 1955小儿麻痹症灭活疫苗 1963麻疹减毒活疫苗 1981乙型肝炎灭活血浆功 1991甲型肝炎减毒活苗和死疫苗 美国疫苗使用前后的传染病死亡人数比较 传染病最高死亡人数1997年死亡人数死亡降低百分数 白喉206939（1921） 599.99 麻疹894134（1941） 13599.98 腮腺炎152209（1968） 61299.60 百日咳265269（1934） 551999.92 小儿麻痹症21269（1952） 499.98 风疹57686（1969） 0100.00 破伤风1560（1923） 4397.24 流感嗜血杆菌20000（1984） 24298.70 乙肝疫苗26611（1985） 1612639.40 免疫预防的巨大贡献 WHO评论 在生命科学还没有一个领域对人 类健康作出如此重大的贡献： l 一些重要传染病得到控制或消灭 l 改变了人类的疾病谱 l 延长了人类的平均寿命 我国：50年代初到现在平均寿命由35岁达到了73岁 免疫预防 现在的努力2 面临的问题 3 3 辉煌的历史 3 1 4 我国疫苗研究使用现状 世界卫生组织的扩大免疫措施 (Expend Program Immunization EPI) n 1974年WHO在全球发起了EPI，经35年的不懈的努力 ，全球的婴儿免疫接种的覆盖率已经达到了80%以 上 nEPI计划包括： 卡介苗、白、百、破、麻疹、脊髓灰质炎、乙肝、黄热病、 流感嗜血杆菌 n1990年世界儿童会议上提出 20世纪末麻疹发病率和死亡率分别降到90%和95%， 基本消灭新生儿破伤风和小麻痹症， 2000年中国宣布消灭脊髓灰质炎 疫苗出生 1月2月4月6月12月15月18月1923月23岁46岁 乙肝1HepBHepB HepB HepB 轮状2 RotaRotaRota 白喉、破伤风、百日咳3 DTaPDTaPDTaPDTaPDTaP b型流感嗜血杆菌4 HibHibHibHibHib 肺炎5 PCVPCVPCVPCV PCV PPV 脊灰灭活疫苗 IPVIPVIPVIPV 流感6 Influenza(每年) 麻疹、风疹、腮腺炎7 MMRMMR 水痘8 Varicella Varicella 甲肝9 HepA(2剂)HepA 脑膜炎10 MPSV4 美国儿童免疫接种计划 我国儿童计划免疫接种程序 乙肝疫苗、卡介苗、脊灰疫苗 、百白破疫苗、麻疹疫苗、 乙型肝炎、结核病、脊髓灰 质炎、百日咳、白喉、破伤 风、麻疹、甲型肝炎、流行 性脑脊髓膜炎、流行性乙型 脑炎、风疹、流行性腮腺炎 、流行性出血热、炭疽和钩 端螺旋体病 牛痘 鼠疫 霍乱 乙肝 结核 疫苗改变世界 传染性疾病得到进一步控制 免疫预防 现在的努力2 面临的问题 3 3 辉煌的历史 3 1 4 我国疫苗研究使用现状 老的疾病尚未解决，新的传染（感染）性疾病不断出现 v 老的传染病时有起伏： big three：爱滋、结核、疟疾 v 新的传染病不断出现 *平均每年在动物发现2-3种新的病毒性疾病： 疯牛病、疯狗病、疯羊病、疯猪病 *近20年出现了15种没法治疗的新的病毒性疾病 *1970年以来新发展的传染病有20多种，如1977年的肺炎军团菌、1983 年幽门螺杆菌和艾滋病毒、1988年的丙型肝炎、2003年的SARS等 v 传染病的威胁仍然巨大 当今世界上每年有1700万人死于传染病 其中2/3是因为无疫苗可用 1/3是因为疫苗本身的质量或接种等原因造成 v 我国 乙肝2亿 AIDS：1999国家公布50万, 2010将达1000万? 免疫预防面临的问题 v提高“好苗”的接种率、普及率 v提高“差苗”的保护率 v研制针对“无苗”的疾病的疫苗 v从传染病到非传染病 v策略和技术改进 面临的技术困难 天然感染不能产生终生免疫力的疾病 保护性抗原高度变异 黏膜感染性疾病 非感染性疾病 保护性抗原是非蛋白抗原 减毒活疫苗毒力回复 传统疫苗学 microorganism Antigen Clone genes Test in animal models Vaccine development Identify components Purify components Test immunogenicity Test convalecent sera 5-15 years whole genome sequence Prediction of novel Ag in silico Vaccine candidates express recombinant protein Test in Animal models Vaccine development 反向疫苗学 1-2 years 疫苗研制策略 免疫预防 现在的努力2 面临的问题 3 3 辉煌的历史 3 1 4 我国疫苗研究使用现状 我国预防性疫苗研究使用情况简介 理论研究有一定的差距，应用研究与国际先进水平差距不大 正在使用的疫苗、正在更新换代的疫苗、正在研发的新疫苗，代表着我国现时状况 和发展趋势 现在使用的传统疫苗 l细菌性疫苗： 卡介菌、鼠疫、布氏杆菌、炭疽 l病毒性疫苗： 麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎 开始使用年份可预防疾病疫苗类型 1772天花天花活病毒 1798天花自然减毒牛痘苗 1885狂犬 减毒活病毒和死病 毒 1896伤寒灭活全菌体 1896霍乱灭活全菌体 1897鼠疫灭活全菌体 1923白喉 粗制福尔马林类毒 素 1927结核病卡介苗 1955小儿麻痹症灭活疫苗 1963麻疹减毒活疫苗 1981乙型肝炎灭活血浆功 1991甲型肝炎减毒活苗和死疫苗 因使用量小没有进一步研究 现有机遇进行研究 炭疽活疫苗 -历史 1881年Pasteur首创炭疽活疫苗 1958年我国董树林研究小组经艰苦卓越的工 作研究成功人用炭疽减毒活疫苗 1961年生产，划痕接种，每年加强 美国和英国20世纪50年代开始使用铝胶培养 上清液疫苗，注射接种，18个月接种6针，每 年加强 n效果与安全性 保护率在80%以上，但持续时间短，每年加强。副反应较大 中国疫苗与美国现用疫苗相比优点为： 1. 接种次数少 2. 副反应相对小 n发展 改变先有疫苗接种方式 如皮下或皮内注射 保护性抗原（PA）组分疫苗 表达突变PA，纯化后可得到一致的抗原 表达PA的炭疽杆菌减毒活疫苗 消除炭疽杆菌的质粒、毒素和荚膜，然后表达PA 卡介苗 l历史 1921开始用于儿童，1928年以后在全世界广泛使用， 至今已接种40亿人，现在每年有1亿儿童接种。接种方法早 期为口服，二十世纪50年代后改为皮内接种 l安全性 40亿人接种，是世界上最安全的疫苗之一。但对免疫缺 陷者不安全。对感染艾滋病毒者接种卡介菌要慎重。WHO 建议可对无症状的感染艾滋病毒者接种卡介苗；而不能给有 症状的患者接种 急需有换代产品，但尚未有突破性进展 l 使用效果 用卡介苗预防肺结核已超70年代，各种临床观察实验有 数十次。WHO综合分析免疫保护力在50%，但这只是 理论计算数据，根据每年发病人数估计，卡介苗预防肺结 核的作用十分有限。从人类消灭天花的经验推测，疫苗的 免疫保护力必须达到80%以上才有可能预防该种传染病 ，并进一步控制和消灭它。因此卡介苗的效果显然不尽如 意，研制和开发新的结核疫苗势在必行 对于防止结核杆菌的播散，预防结核性脑膜炎和粟粒性结 核等重症结核病的免疫保护力十分显著。在多次大规模临 床试验中平均保护力在75%。数十年来它拯救了数百万 儿童的生命。对于预防脑膜炎和粟粒性结核来说，在发展 中国家继续广泛接种卡介苗的计划是有积极意义的 l新疫苗研究 * BCG重组疫苗和DNA疫苗 人型结核杆菌基因在BCG中表达，19X103和38X103脂蛋白质 已经表达，其他保护性抗原基因也在进行尝试。Ag85ADNA 疫苗在小鼠实验中有保护效果 * 营养缺陷型减毒活疫苗 牛型结核菌BCG营养缺陷型减毒活疫苗：甲硫氨酸或亮氨酸 生物合成缺陷 人型结核菌BCG营养缺陷型减毒活疫苗：亮氨酸生物合成缺 陷，有效，但毒力恢复频率高 -现在状况 日本于1981年首先研究成功含有百日咳毒素（PT）和丝状血凝 素（FHA）的无细胞百日咳疫苗，并代替了百日咳菌体疫苗。我国于 1991年研制成无细胞百日咳疫苗，1994年研制成DTaP。从临床观 察来看，无细胞百日咳疫苗和Daap与老疫苗相当或更高，副反应明显 降低。目前全世界有十几个国家推广使用新疫苗，我国目前新老疫苗 并存，也在逐步推广 百日咳疫苗 -历史 20世界30年代开始使用灭活百日咳菌体疫苗，百日咳的发病率明 显下降。我国百日咳的发病率从1978年到1999年下降了99.6%。 HWO估计，每年有7000万儿童接种该疫苗受到保护。但接种全菌 体疫苗产生的严重副反应使一些国家接种率下降，随之又出现百日 咳流行，重新接种疫苗后百日咳发病率又明显下降。 现处于更新阶段 已经更新换代的疫苗 多糖疫苗 伤寒Vi多糖疫苗 纯化疫苗 精制狂犬疫苗、流感亚单位疫苗和裂解疫苗 基因工程疫苗 乙肝疫苗 -历史 早期使用的伤寒疫苗主要是灭活的全菌体疫苗，经工艺的多次 改进发展成为热灭活-酚防腐或丙活全菌体疫苗，保护率为60-70% ，但副反应大。美国和法国联合研究成功纯化伤寒Vi多糖疫苗，商 业化产品1989年问世 -使用现状 我国20世纪80年代开始伤寒Vi多糖疫苗研究，1996年开始生产 。疫苗经肌肉或皮下深部一次性接种，90%以上个体有4倍以上抗 荚膜多糖抗体产生，抗体水平维持3年，但加强免疫没有回忆反应， 诱生的抗体与首次接种相近。保护力十分显著，统计的2200万人接 种人群，6人发生了伤寒，其中确认免疫接种失败的2人 -发展趋势 伤寒Vi多糖疫苗缺点有两个；其一是2岁以下儿童没有保护性免疫反应 ，其二是没有再次接种的免疫记忆反应，因为多糖是T细胞非依赖性抗原。 因此发展多糖蛋白结合疫苗已在研究中。另外在各种伤寒减毒疫苗加以改造 ，引入Vi多糖基因 伤寒Vi多糖疫苗 年代国外发状况年代国内发展状况 1908 成年脑组织苗1919成年脑组织苗 1955 幼年脑组织苗不详 幼年脑组织苗 1960 地鼠肾细胞苗1980地鼠肾细胞苗 1994浓缩苗 2000纯化精制苗 2001Vero细胞纯化苗 狂犬疫苗国内外发展比较 狂犬疫苗 效果和安全评价 我国的地鼠肾细胞苗接种5针后有明显的保护但与国外的二倍体细胞苗比较，抗体产 生较晚，对严重复 咬伤者或潜伏期短者不能保护。按WHO建议，狂犬灭活疫苗的效力必须在2.5 U以上，由 此研制了浓缩苗。解决了抗原量不足的问题。浓缩后的细胞杂质增多，使副反应加重，从而有研制了纯化苗 。纯化苗的效果好，副反应低，是我国目前使用的疫苗 发展趋势 当前使用的地鼠肾细胞纯化苗，可能随着要求的不断提高，可能对原代细胞的外源性因子进行 严格控制，生产成本可能要大幅提高，因此用传代细胞生产的疫苗将有可能是下一步的换代产品。法国的基 因工程口服疫苗已经应用到野生动物的免疫，我国也有同类产品在前期研究，但离市场化有较大距离 发展史 1964年发现澳大利亚抗原，1971年将含有高滴度的HBsAg血浆稀释 后加热，接种志原者，证明能产生抗体，有保护力。在此基础上美国NIH作出 了纯化血源苗。我国19890年生产血源苗，多年的应用表明，血源苗遥效果是 理想的，抗体阳转率在90%左右。但长期使用阳性有血安全性问题，而乙肝病 毒无法在体外培养，因此发展基因工程疫苗成为乙肝疫苗换代产品的必然趋势 ，国内外相继研制出了真核表达的乙肝疫苗 乙肝基因工程疫苗乙肝疫苗是目前国内正式使用的唯一一个基因工程疫苗品种 。国产的是中国预防医学科学院阮力研究员研制的CHO细胞表达的乙肝基因工 程疫苗，从国外引进的是酵母细细胞表达的乙肝基因工程疫苗，我国目前这两 种疫苗用于预防乙肝，血源疫苗已经停止生产 发展趋势 怎么解决5-15%无反应性 乙肝疫苗 轮状病毒疫苗 研究和使用现状：到目前为止国外在婴幼儿人群中使用过的源于动物的轮状病 毒疫苗有两种：两株牛的和一株恒河猴的轮状病毒疫苗。 其中牛的轮状病毒疫苗因保护力不明确放弃，恒河猴的轮 状病毒疫苗在、基临床中发生肠套暂停试验 我国兰州生物制品研究所白值生研究员利用羊轮状病毒株 研制了口服活疫苗。6-24个月龄婴幼儿进行临床试验证 明了安全性和有效性，1998年在我国获得批准生 产，现大 规模生产 发展趋势： 4价的重配株疫苗：国外已完成用牛和 猴株与人株重配，进入 到临床阶段。我国尚有一株还未完成。 人轮状病毒减毒活疫苗：尚未有结果，其原因是难以组织培 养传代，有少数可能达到临床试验阶段。 VLP：昆虫细胞表达，形成类病毒颗粒有免疫原性，尚未完 成动物实验 Summary 感染、免疫 与疫苗 免疫学的发展 艾滋 SARS 天花 霍乱 乙肝 结核 禽流感 哮喘 脊髓灰质炎 麻疹 鼠疫 疟疾 特异性免疫治疗 v基于抗体的治疗 v基于cytotoxic T lymphocyte(CTL)的治疗 治疗用抗体的历史和发展 治疗用单抗的应用范围 1. 治疗肿瘤 Rituxan淋巴瘤 Herceptin乳腺瘤 2. 治疗自身免疫疾病 抗CD3、CD4、MHC-2等淋巴细胞表面分子的抗体 3. 预防和治疗器官移植中排斥反应 Orthoclone OKT3肾 4. 抗感染、抗毒素所致的疾病 RespicanRSV CroFab抗蛇毒 5. 治疗心血管疾病 Abciximab RePro血栓 美国已上市的部分治疗用抗体 名称 治疗病种 生产公司 OKT3(CD3) 肾移植 Ortho Biotech Rituxan(人源化) 淋巴瘤 IDEC Hexceptin(人源化) 乳腺癌 Genentech Reopro(人源化) 溶血栓 Centocor RespiGam (RSV) 抗病毒 Medlmmune Zenapax(人源化) 肾移植 Roche CytoGam(人源化) CMV 感染 Meclmmune CroFab 响尾蛇咬 Protherics ReFacto 血友病 Genetics Ins. 英国研究治疗用抗体 名称 治疗病种 开发公司 抗CD3抗体 移植排异 牛津大学 抗CD33抗体 白血病 Celltech (人源化) chiroscience 抗IL-5抗体 哮喘等 C.C. 抗IL-12抗体 自身免疫疾病 CAT Bexxar 肿瘤等 Smith Kline Theragyn 卵巢癌等 Antisoma PDGF 心脏病 C.C. 注：Cambridge Antibody Technology(CAT) 问题 1、鼠源单抗的异源性，“人源化” 后活性降低 2、单抗 “小型化” 是研究方向，但与相应抗原结合 靶点也相对减少 3、基因工程单抗表达量低，临床剂量大 4、导向药物偶联 “弹头” 未到靶细胞之前解离，损 伤健康组织 5、双特异性抗体：亲和力/动力学？ 主动特异性免疫治疗治疗性疫苗 一、基本原理 二、研究进展 慢性持续性感染 认知性疾病 自身免疫病 肿瘤 Vaccination against HIV Vaccination approachViral protein in vaccine EfficacyEfficacy with HAART Whole, killed HIVHIV-1 depleted of gp120 - -, phase III study VaxSyn Recombinant gp120of HIV- 1 IIIB - n.d. Defined HIV core ProtP24 and p17 - n.d. DNA vaccine HIV-1 Env and Rev + + (human) Live virus vectorsHIV-1 Gag, Pol and nef, and gp120 + (macaques) + HSPHSP70 and HSP72 alone or linked togp120 or p27 n.d. n.d. Combination with immune -based therapies Inactivated HIV and GM- CSF and IL-2 + n.d. Therapeutic HSV vaccines Vaccine or companyVaccine description Inactivated whole-cell virus vaccine Eli LillyFormalin-inactivated; rabbit kidney cells “Lupidon”Heat-killed virus Dundarov vaccineFormalin-inactivated; rabbit kidney cells Skinner vaccine Formalin-inactivated; detergent extraction Kutiniva vaccineHSV1 lectin purified glycoproteins on Al(OH)3 CappelHSV2 glycoproteins lederleGD1+alum Recombinant subunit vaccine Chiron-Biocine GD +alum/Mf-59 GlaxoSmithKline Truncated gD2+alum+MPL GenetechTruncated gD1 Therapeutic HSV vaccines (continued) Genetically engineered HSV mutants DISC VACCINE Deletion of nonstructural protein ICP 4-8-27 5 Black Z virusRecombination of a mutant HSV-1 ICP8 gene into a HSV-2 wild type strain Single-cycle mutants R7017-R7020Deletion of sequences in HSV1 to reduce virulence and neutrotropin RAV 9395 Deletion of UL55,UL56 and r1 34.5 genes,function as a live attenuated HSV-2 vaccine Other vaccines Viral vectorsVaccinia :VgD52(HSV1), VP176(gD1),VP221(Gd2) DNA vaccinesPlasmids encoding for gC,gD,gE from HSV1 Therapeutic HBV vaccines Inactivated purified envelope vaccines MSDHBsAg+alum Recombinant protein based vaccines Aventis PasteurS-pre-S2+alum Biotechnology General LtdS-pre-S1-pre-S2+alum Chiron CooperationS-pre-S2+MF-59 Medeva LtdS-pre-S2+alum GlaxoSmithKline BiologicalsS+AS2 Other vaccines Cytel CorporationCore lipopeptide PowerjectHBS-DNA vaccine Shanghai Inst Bio ProdHBsAg-anti-HBs Ab comples Institute of Immunology, PLAmimogen Therapeutic HPV vaccines Live vector vaccines XenovaRecombinant vaccinia; modified e6 and E7 from HPV 16 and 18 Sig/E7/LAMP-1Recombinant vaccinia Protein-based vaccines Xenova/GlaxoSmithKline BiologicalsL2E7 fusion protein, HPV6 Med ImmuneHPV11 L1 VLP on alum CLS, AustraliaHPV-16 E6-E7 protein with chelating “Iscomatrix” Stress Gene BiotechnologiesHPV16 E7 +BCG HS/65 Chiron PharmaceuticalsHPV16 E2 protein with MF59 Adjuvant Other vaccines Peptide HLA H2 restricted HPV E7 peptide +PADRE HPV16 E7 peptide +PADRE+Montanide ISA 51 adjuvant HPV16 E7 peptide conjugated with ISCAR DNADNA plasmids expressed early proteins DNA plasmid +gold microparticles 认知性疾病 v “朊病毒”疾病 “朊病毒”： Creutzfeldt-Jakob病（CJD）等疾病 v “朊病毒”是正常细胞朊蛋白（PrPc）的一种构象亚 型。体外实验已经证明抗朊蛋白抗体6H4可结合细胞 表面的PrPc，抑制PrPsc的形成。提示可能用疫苗治疗 “朊病毒”疾病 v 采用编码PrPc的基因Prnp在小鼠进行免疫以诱导抗体 产生，后者可防止疾病的发生。但由于PrPc在体内广 泛分布，固有引发自身免疫性疾病的可能 Huntington氏病（HD） v 虽然Huntington氏病的发病机理并不十分清楚，但已知 富含-片层的蛋白聚集是十分重要的。Huntingtin蛋白N -末端多聚谷氨酸异常延长可引起病理性蛋白相互作用和 聚集 v 通过抗体库技术得到了可特异性结合于临近Huntingtin蛋 白外显子-1 上多聚谷氨酸的17个氨基酸序列的单链抗体 。将其作为一种内抗体（intrabody）与异常Huntingtin 蛋白-GFP共表达，可显著降低蛋白聚集。目前正在动物 模型进行临床前的评价 Alzheimer氏病（AD） l AD的病理特征是细胞内淀粉样斑快的聚集导细胞死亡。 斑块内的主要成分是A肽（40-42个氨基酸） l 1999年，在小鼠模型证明用A肽免疫可抑制斑块形成及 相关的神经病理变化。这一发现为用疫苗治疗AD奠定了基 础。虽然其后有实验证明接受此项治疗的小鼠可恢复记忆 和学习能力。主要的疑问是斑快的清除是否在人类与行为 改善、神经生理功能的恢复、及神经细胞死亡的减少有关 。新近，因为其副作用，都柏林的Elan已声明终止了一项 临床试验 l 另外的一种策略是基于免疫激发针对A肽的EFRH表位（ A肽的3-6氨基酸序列）的抗体 自身免疫性疾病 1 多发性硬化症（MS） Copolymer 1 是丙氨酸、谷氨酰胺、赖氨酸、酪氨酸