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第二章兽医生物制品概述 王永侠 一 兽医生物制品学的概念兽医生物制品学是以预防医学 兽医学和生物工程学理论为基础 研究动物传染病和寄生虫病免疫预防 诊断和治疗用生物性制品的制造理论和技术 生产工艺 制品质量检验与控制及保藏和使用方法 以增强动物机体特异性和非特异性免疫力 及时准确诊断动物疫病 并给予特异性治疗 防止疫病传播的综合性应用学科 第一节兽医生物制品的概念与应用 生物制品学 生物制品的生物学 生物制品的工艺学 疫病病原理化特性 培养特点 致病机理及免疫机理 疫苗 诊断液和生物治疗制剂 生产制造工艺 保存条件 使用方法 保证生产优良制品 防止有害因素对人 动物造成危害 兽医生物制品是根据免疫学原理 利用微生物 细菌 病毒 立克次氏体等 寄生虫及其代谢产物或免疫应答产物制备的一类生物制剂 用于动物传染性疾病或其他相关疾病的预防 诊断和治疗 狭义上讲 生物制品主要指疫苗 免疫抗血清及诊断试剂 广义上讲 生物制品还应包括各种血液制剂 肿瘤免疫 移植免疫及自身免疫病等非传染性疾病的免疫诊断 治疗及预防制剂 以及提高动物机体非特异性抵抗力的免疫增强剂等生物制品 二 兽医生物制品的应用 免疫预防诊断治疗 免疫预防 牛瘟 18 19世纪法国和南美大量流行 1938 1941年 青海 甘肃和四川等省死亡100万头 1941年我国引入牛瘟兔化毒 研制成功兔化弱毒疫苗 1952年普及使用 1956年宣告扑灭了牛瘟 牛肺疫60年代 我国育成牛肺疫兔化弱毒株 后来逐渐推广应用牛肺疫兔化弱毒疫苗 牛肺疫兔化绵羊适应弱毒疫苗和牛肺疫兔化藏系绵羊化弱毒疫苗 1996年在全国消灭牛肺疫 而牛肺疫兔化弱毒疫苗为世界公认 猪瘟20世纪50年代我国成功培育猪瘟兔化弱毒株 控制了我国猪瘟的流行 此外 许多重要禽病疫苗也广泛在养鸡场使用 预防免疫存在的缺点 疫苗一方面可用于有效防制动物疫病 另一方面也可成为传播病原体的媒介 制造鸡胚尿囊液和细胞培养液常有可能含有污染源 诊断 诊断水平是衡量一个国家兽医水平的主要标志之一 各种抗原 微生物或其它生物材料 经繁育 传种或精制提纯加工处理等步骤制造而成 如布氏杆菌试管凝集反应抗原 鸡白痢全血凝集反应抗原 锥虫补体结合反应抗原 马传贫琼脂扩散反应抗原 马传贫补体结合反应抗原 钓端螺旋体补体合反应抗原 鸡毒支原体平板凝集反应抗原等 免疫标记抗体 是以已知的合格抗原或采取含有该抗体的动物血清制造而成 如猪瘟荧光抗体 猪瘟酶标记抗体等等 变态反应原 某些细胞内寄生菌如鼻疽菌素 结核菌素 布氏杆菌水解素等 诊断血清 是利用体外抗原抗体来诊断疾病或鉴别微生物的生物制剂 治疗 有些动物的高免血清 痊愈血清和卵黄抗体等生物制品具有帮助动物机体杀死 抑制或消除病原体致病作用 因而成为减少经济损失的重要手段 主要有 抗毒素血清 如人 畜用的破伤风抗毒素血清 蛇毒抗毒素血清等 抗病血清 小鹅瘟免疫血清 抗菌血清 抗炭疽血清 若侵入机体内的病原微生物一旦与机体的有关组织发生结合 这时抗毒素或抗血清则显示不出效力 达不列治疗疾病的目的 因此 对于治疗用生物制剂注射的越早 则疗效越高 第二节兽医生物制品发展历史 一 从疫苗生产看生物制品的发展 12世纪 中国开始用人痘接种预防天花 从症状轻微的天花病人身上人工接染到健康儿童 使其通过产生轻微症状的感染获得免疫力 避免天花引起的严重疾病甚至死亡 1721年 人痘接种法传入英国 英国医生琴纳注意到感染过牛痘的人不会再感染天花 经过多次实验 琴纳于1796年从一挤奶女工感染的痘疱中 取出疱浆 接种于8岁男孩的手臂上 然后让其接种天花脓疱液 结果该男孩并未染上天花 证明其对天花确实具有了免疫力 最早的弱毒活病毒疫苗 1798年 医学界正式承认 疫苗接种确实是一种行之有效的免疫方法 经过一百多年的努力 1980年世界卫生组织宣布全球消灭了天花 1870年 法国科学家巴斯德发明了第一个细菌减毒活疫苗 鸡霍乱疫苗 巴斯德将此归纳为对动物接种什么细菌就可以使其不受该病菌感染的免疫接种原理 从而奠定了疫苗的理论基础 因此人们把巴斯德称为疫苗之父 第二代疫苗 亚基疫苗的出现 克服了第一代疫苗潜在致病性的问题 天然或重组成分为主 第三代疫苗 核酸疫苗 调动细胞免疫和体液免疫两个系统 追求最佳效果 持久 广谱 廉价 根据农业部 中华人民共和国兽用生物制品质量标准 2001年 我国兽医生物制品共有188种 其中灭活苗56种 活疫苗57种 抗血清7种 诊断制品61种 其它制品7种 我国兽医生物制品生产企业30家 其中 已有3个兽用生物制品企业通过GMP认证 15个生产车间通过GMP验收 第三节生物制品的分类与命名原则 一 生物制品的分类 一 按生物制品性质分疫苗等预防类生物制品 细菌类疫苗 病毒类疫苗 类毒素和联合疫苗 抗毒素及免疫血清 由特定抗原免疫动物所得血浆制成的抗毒素或免疫血清 如破伤风抗毒素 抗狂犬病血清等 用于治疗或被动免疫预防 血液制品 如人血白蛋白 人免疫球蛋白 人凝血因子 天然或重组的 红细胞浓缩物等 诊断制品 包括体内诊断制品和体外诊断制品 微生态制剂 如益生素 活菌制剂或生菌剂 副免疫制品 通过刺激动物机体 提高特异性和非特异性免疫力 如脂多糖 免疫刺激复合物 缓稀微球 细胞因子等 二 按制备方法分类普通制品 利用一般生产方法制备的 未经浓缩或纯化处理 如无毒炭疽芽孢苗和猪瘟兔化弱毒细胞培养冻干疫苗等 精制品 将普通制品用物理或化学方法去除无效成分 并进行适当浓缩 如精制破伤风类毒素等 单价制剂 只利用一种微生物的单一血清型 多价制剂 利用一种微生物的若干血清型 混合制剂 利用不同的微生物 按免疫学原理和方法组合而成 三 按物理性状分类液状制品 含有水分的液状兽医生物制品 多数灭活疫苗 猪肺疫氢氧化铝菌苗 猪瘟兔化弱毒组织湿苗等 诊断制品 抗原 血清等 为液状制品 不耐高温 阳光 也不宜低温冻结或反复冻融 故只能在低温冷暗处保存 冻干制品 利用真空冷冻干燥技术去除水分 佐剂制品 加入佐剂后制成的生物制剂 一般制品 不加入佐剂的一般生物制剂 由病原微生物 寄生虫及其组分或代谢产物制成 接种动物后能产生主动免疫 从而预防疾病的一类生物制剂 疫苗 传统疫苗 新型疫苗 疫苗 传统疫苗 利用微生物或寄生虫或代谢产物等完整个体制成的疫苗灭活苗弱毒苗类毒素寄生虫疫苗亚单位疫苗 灭活苗 最受欢迎 将含有病原微生物的材料 利用化学或物理方法处理 使其丧失感染性而保有免疫原性 接种动物后能产生主动免疫并预防疾病的一类生物制品 又称死疫苗或死苗 组织灭活疫苗 又称为脏器灭活苗如兔出血症组织灭活苗 培养物灭活苗如猪丹毒氢氧化铝疫苗羊梭菌多联菌苗 弱毒疫苗 使用最广泛 将微生物的自然强毒株通过化学 物理或生物学方法 使其对原宿主动物致病力丧失或只引起亚临床感染 但仍保存良好抗原性 以此人工致弱的毒株制备的疫苗 又称活疫苗或活苗 猪瘟兔化弱毒疫苗牛肺疫兔化弱毒菌苗猪丹毒弱毒菌苗鸡痘鹌鹑化活疫苗传染性法氏囊活疫苗禽脑脊髓炎活疫苗 从自然界筛选的自然弱毒株 也可以制备弱毒疫苗 如 鸡新城疫Lasota疫苗等 关于灭活苗和弱毒苗的优缺点 类毒素 又称脱毒毒素 是指细菌生长繁殖过程中产生的外毒素 经化学药品 甲醛 处理后 成为无毒而保留免疫原性的生物制剂 接种动物后能产生自动免疫 也可用于注射动物制备抗毒素血清 用磷酸铝或氢氧化铝等吸附剂吸附的类毒素即为吸附精制类毒素 精制类毒素注入动物体后 能延缓吸收 长久地刺激机体产生抗体 增强免疫效果 如破伤风类毒素和明矾沉降破伤风类毒素 寄生虫疫苗 由于寄生虫大多有复杂的生活史 其虫体抗原极其复杂并具有高度易变性 因此 商品化生产较为理想的寄生虫疫苗种类并不多 国际上一些国家使用犬钩端螺旋体疫苗 猪全囊虫匀浆苗和伊氏锥虫疫苗等收到了良好的免疫效果 我国生产的弓形虫疫苗 鸡球虫疫苗 棘球蚴疫苗等 亦广泛应用于生产实践 亚单位疫苗指提取微生物有效抗原部分 利用一种或几种亚单位结构成分制成的疫苗 例如 细菌的荚膜 鞭毛等病毒的囊膜 纤突 衣壳蛋白等 亚单位疫苗去除了全微生物的某些毒副作用 免疫效果好 如 脑膜炎球菌多糖疫苗肺炎球菌荚膜多价多糖疫苗口蹄VP3疫苗和流感血凝素疫苗等然而 其工厂化生产比较困难 成本高 新型疫苗 基因工程亚单位疫苗基因工程活疫苗核酸疫苗合成肽疫苗转基因植物可食疫苗抗独特型疫苗树突状细胞疫苗T细胞疫苗 基因工程亚单位疫苗 病原体的某个或某几个抗原基因 基因重组技术 转入 适当细菌 酵母或哺乳动物细胞 目的基因表达 以获得的表达产物作为免疫原制成的疫苗 称为基因工程亚单位疫苗 如 乙型肝炎基因工程亚单位疫苗口蹄疫基因工程亚单位疫苗 基因工程活疫苗 病原微生物 删除其致病基因或部分片段 基因工程技术 获得毒力丧失或降低的毒株 减毒彻底 毒力不易返祖 安全 遗传性能更稳定 减毒的细菌和病毒也可作为载体 可将外源抗原基因插到细菌或病毒载体的基因组中 就可以制成基因工程活载体疫苗 核酸疫苗 将一种或多种抗原编码基因克隆到真核表达质粒载体上 将构建的重组质粒直接注入到体内而激活机体免疫系统 合成肽疫苗 合成肽疫苗是一种仅含抗原决定簇 决定抗原性的特殊化学基团 的小肽即用人工方法按天然蛋白的氨基酸顺序合成保护性短肽 然后与载体蛋白连接后加佐剂所制成的疫苗 成本高 至今尚不能普遍使用 转基因植物可食疫苗 利用分子生物学技术 将病原微生物的抗原基因导入植物 并在植物中表达出活性蛋白基因 人或动物食用含有该种抗原的转基因植物 激发肠道免疫系统 从而产生针对相应病原微生物的免疫能力 根据免疫网络的原理 利用第一抗体分子中的独特抗原决定簇所制备的具有抗原 内影像 结构的第二抗体 该抗体具有模拟抗原的特性 适用于目前尚不能培养或很难培养的病毒以及直接用病原体制备疫苗有潜在危险的疫病 抗独特型疫苗 A利用免疫学原理制备与原始抗原表位结构相似的抗原内影像 抗独特位抗体即Ab2 B利用独特型网络制备抗肿瘤抗原的抗 抗独特位抗体 Ab3 的基本原理 树突状细胞疫苗 DC是机体内最主要 最有效的抗原提呈细胞 肿瘤患者通常由于DC功能缺陷 不能引发有效的抗肿瘤免疫应答 是肿瘤免疫逃逸重要原因 DC在体外诱导扩增之后 通过基因工程技术将肿瘤抗原基因 细胞因子基因导入或修饰DC 就可以制成树突状细胞肿瘤疫苗 T细胞疫苗 是指用化学或物理方法灭活已活化的致病性T细胞 使其丧失致病力 但保持其免疫特征 从而制备成的疫苗 单价疫苗 利用同一种微生物中的单一血清型菌 毒 株的增殖培养物制备的疫苗称为单价疫苗 单价疫苗对单一血清型微生物所致的疫病有免疫保护效力 如鸡新城疫I系 II系 Lasota系疫苗 但单价苗仅能对多血清型微生物所致的疾病中的对应血清型有保护作用 而不能使免疫动物获得完全的免疫保护 如6B血清型的猪多杀性巴氏杆菌制备的疫苗不能对A型巴氏杆菌引起的疫病无免疫保护作用 多价疫苗 指用同一种微生物中若干血清型菌 毒 株的增殖培养物制备的疫苗称为多价疫苗 多价疫苗能使免疫动物获得完全的保护力 且可在不同地区使用 如口蹄疫A O型鼠化弱毒疫苗 混合疫苗 又称多联疫苗 指利用不同微生物增殖培养物 按免疫学原理和方法组合而成 接种动物后 能产生对相应疾病的免疫保护 具有减少接种次数和使用方便等优点 是一针防多病的生物制剂 如猪瘟 猪丹毒 猪肺疫三联苗 诊断制品 利用微生物 寄生虫及其代谢产物 或动物血液 组织 根据免疫学和分子生物学原理制备 可用于诊断疾病 群体检疫 监测免疫状态和鉴定病原微生物等的一类生物制剂 包含诊断菌液 毒液或抗原 诊断血清和定型血清 标记抗体 诊断用毒素和菌素以及核酸探针和PCR诊断液等 抗病血清 动物经反复多次注射同一种病原微生物等抗原物质后 机体的体液中尤其血清中就会产生大量抗此种抗原的抗体 采取此种动物的血液分离的血清 称为免疫血清 高免血清 抗血清或抗病血清 为含有高效价特异性抗体的动物血清制剂 能用于治疗或紧急预防相应病原体所致的疾病 所以又称为被动免疫制品 微生态制剂 又称益生素 活菌制剂或生菌剂 是用非病原性微生物 如乳酸杆菌 蜡样芽胞杆菌 地衣芽胞杆菌或双歧杆菌等活菌制剂 口服治疗畜禽正常菌群失调引起的下痢 目前该制剂已在临床上应用并用作饲料添加剂 副免疫制品 该类制剂是通过刺激动物机体 提高特异性和非特异性免疫力的免疫制品 从而使动物机体对其它抗原物质的特异性免疫力更强更持久 如脂多糖 多糖 免疫刺激复合物 缓释微球 细胞因子 重组细菌毒素等 1 以明确 简练 科学为基本原则 2 不采用商品名或代号 3 一般采用 动物种名 病名 制品种类 的形式 如猪丹毒活疫苗 牛巴氏杆菌病灭活疫苗 马传染性贫血活疫苗等 诊断制剂则在制品种类之前加诊断方法名称 如布鲁氏菌病虎红平板凝集试验抗原 病名应为国际公认的 普遍的称呼 译音汉字采用国内公认的习惯写法 二 生物制品命名原则 4 共患病一般可不列动物种名 如气肿疽灭活疫苗 狂犬病灭活疫苗 5 由特定细菌 病毒 立克次氏体 螺旋体 支原体等微生物以及寄生虫制成的主动免疫制品 一律称为疫苗 如仔猪副伤寒活疫苗 牛瘟活疫苗 牛环形泰勒虫病活疫苗 6 凡将特定细菌 病毒等微生物及寄生虫毒力致弱或采用异源毒制成的疫苗 称 活疫苗 用物理或化学方法将其灭活后制成的疫苗 称 灭活疫苗 7 同一种类而不同菌 毒 虫 株 系 制成的疫苗 可在全称后加括号注明菌 毒 虫 株 系 如猪丹毒活疫苗 GC42株 猪丹毒活疫苗 G4T10株 8 由两种以上病原体制成的一种疫苗 命名采用 动物种名 若干病名 X联疫苗 的形式命名 如猪瘟 猪丹毒二联活疫苗 9 由两种以上血清型抗原制成的一种疫苗 命名采用 动物种名 病名 若干型名 X价疫苗 的形式 如口蹄疫O型 A型双价活疫苗 10 制品的制造方法 剂型 灭活剂 佐剂一般不标明 但为区别已有制品 可以标明 三 使用生物制品注意事项 1 药瓶上必须有完整的瓶签 并有厂名 稀释倍数 已稀释的药品限当日用完 为用完的应予废弃 2 死菌苗 诊断液及血清 要求在2 15 下保存和运送 若在严寒季节运送 应避免冻结 须在低温保存的活菌苗或弱毒疫苗 在运输中温度不得高于10 并防日光照射 3 必须按厂家印发的说明书所载方法使用 不得擅自更改 以免影响药品效果 甚至发生事故 第四节 常用疫苗菌苗举例 猪瘟是由猪瘟病毒引起的一种猪的急性接触性传染病 死亡率高 无药可治 猪瘟疫苗 本品是弱毒苗 分以下种类 猪瘟兔化弱毒冻干苗 系采用感染兔化弱毒的乳兔的组织制作而成 注射四天可产生免疫力 断奶后仔猪免疫 免疫期可达六个月到一年半 采用兔的脾脏 淋巴制作而成则为猪瘟脾淋苗 效果好 价格高 猪瘟兔化弱毒牛体反应冻干苗 系采用接种过猪瘟疫苗牛的组织制作而成 猪瘟兔化弱毒细胞培养冻干苗 利用接种过猪瘟兔化苗动物的细胞经培养研制而成 价格低 产量高 效果差 一 猪瘟疫苗 二 猪伪狂犬病疫苗 伪狂犬病是由伪狂犬病毒引起的多种家畜和野生动物发生的一种急性传染病 仔猪死亡率高 无药可治 猪伪狂犬常规弱毒苗猪伪狂犬灭活苗猪伪狂犬基因缺失弱毒苗缺TK基因 1种或几种糖蛋白猪伪狂犬基因缺失灭活苗只缺糖蛋白 注意 一个猪场最好只使用一种基因缺失苗 有研究同时接种两种不同的基因缺失苗后 病毒会发生基因重组现象 三 猪传染性胃肠炎 猪传染性胃肠炎 TGE 猪流行性腹泻 PED TP二联疫苗 猪传染性胃肠炎是由TGE病毒引起的猪的一种急性胃肠道传染病 猪流行性腹泻是由PED病毒引起的猪的一种高度接触性肠道传染病 我国哈兽研成功研制的 TP二联灭活苗经后海穴接种 灭活苗主动免疫保护率为96 被动免疫保护率为85 1 TP二联弱毒苗 主动免疫率保护率为97 7 被动免疫保护率为98 四 猪繁殖呼吸综合症 猪繁殖呼吸综合症 PRRS 猪兰耳病疫苗 有减毒苗和灭活苗 PRRS是一种高度接触性传染病 可通过接触 空气 精液 胎盘等传染 病毒增殖具有抗体依赖性增强的作用 即在亚中和抗体水平存在的情况下 病毒在细胞上的复制能力反而增强 所以讲疫苗免疫效果不好 国内外使用减毒疫苗毒苗而在猪群中引起多起PRRS的爆发 目前PRRS主要存在的问题 是以持续感染 亚临床感染 免疫抑制 易继发感染为流行特点 给本病防制带来一定的困难 五 猪流行性乙型脑炎 猪流行性乙型脑炎 有弱毒苗和灭活苗 又称日本乙型脑炎 是由流行性乙脑病毒引起的一种人畜共患的传染病 可引起后备母猪的流产 死胎 木乃伊胎 本病由蚊虫传播感染 有明显的季节性 防制 无特殊治疗方法 要求每个猪场每年3 4月初 在蚊虫未出现之前免疫 免疫对象是后备母猪 1 2胎的青年母猪 所有的公猪 六 猪细小病毒 猪细小病毒是导致易感母猪发生繁殖障碍的主要传染病之一 猪细小病毒属于细小病毒科细小病毒属的自主型细小病毒 主要表现为受感染的母猪 特别是初产母猪以及血清学阴性的经产母猪发生流产 产死胎畸形胎木乃伊 弱仔及屡配不孕 疫苗 有灭活苗和弱毒苗 五月龄注射一次 过一个月再注射一次 即配种前一个月注射 七 猪流行性感冒 该病是由猪流感病毒引起的猪的一种急性 高度接触性呼吸道传染病 临床上以突然发病 发热 咳嗽 呼吸困难 衰竭然后迅速康复 猪流感无特效药 只有对症治疗 疫苗 猪流行性感冒灭活苗 国外已经研制成功 国内已经进入疫苗审批程序 八 猪链球菌病 该病是由各种致病性链球菌感染引起的一种人畜共患的传染病 败血症 化脓性淋巴结炎 脑膜炎 关节炎为主要特征 猪链球菌型菌珠可导致人类的脑膜炎 败血症 心内膜炎 严重可致人死亡 弱毒苗是由C群链球菌制备的 灭活苗是由链球菌二型菌株制备的 也可用本场分离的菌株制备的灭活苗效果更加 九 大肠杆菌病 大肠杆菌病是由致病性大肠埃希氏菌的血清型引起的多种动物不同疾病的统称 以新生幼畜动物为主的肠道传染病 仔猪黄痢 早发性大肠杆菌病 五日龄内发生 有高发病率和死亡率 仔猪白痢 迟发性大肠杆菌病 10 30日龄内仔猪发生 可用疫苗进行被动免疫 母猪产前35天和15天 各分别注射疫苗 常用的有 A 仔猪大肠杆菌三价灭活苗 带有K88 K99 987