动物口蹄疫疫苗的研究进展.doc

动物口蹄疫疫苗的研究进展专业：08化工4班 摘要：本文是对动物口蹄疫疾病防疫疫苗方面进行了综述，认为防控口蹄疫，传统灭活疫苗起到了重要作用，但其安全性和免疫效果不佳。为克服传统疫苗的种种弊端，目前逐渐开发了口蹄疫新型疫苗，新型的口蹄疫疫苗相对于传统疫苗具有生物安全性好，免疫副作用小，免疫效果好等优点。各种基因工程疫苗的不断涌现，为口蹄疫的防控带来了新的希望。关键词：口蹄疫；疫苗；研究进展 口蹄疫的病原为口蹄疫病毒(FMDV) , 血清型众多, 有 A、O、C、Asia I、SAT1、SAT2 和 SAT3 共7个血清型, 血清型间无交叉免疫现象。FMDV 抗原结构十分复杂, 存在广泛的抗原变异。即便是免疫动物，在其接触新病毒后, 也可形成隐性感染而持续带毒。更可怕的是，在免疫和非免疫条件下病毒均可适应机体而长期存在。口蹄疫的传播途径分为直接传播途径和间接传播途径，最重要的传播途径是易感动物与发病动物的直接接触。此外，口蹄疫病毒还可通过空气间接地传染给易感动物。接种口蹄疫疫苗是特异性预防口蹄疫的有效方法，在防治中被广泛应用。口蹄疫疫苗主要有弱毒疫苗、灭活疫苗和新型疫苗。目前利用的FMD疫苗主要为灭活疫苗, 弱毒疫苗已停止使用。从20世纪80年代开始，基因工程疫苗、合成肽疫苗、病毒活载体疫苗、核酸疫苗等新型疫苗研究日趋活跃，并取得了重大进展和应用，给口蹄疫的有效防控带来了新的希望。现对各种疫苗种类及研究进展作一综述：1、弱毒疫苗FMD弱毒疫苗是把原始病毒通过豚鼠(乳鼠)、鸡胚或细胞连续传代驯化或人工诱变的途径获得的减毒毒株, 经接种制苗材料, 大量扩增病毒后感染组织培养物并加入一定的保护剂和佐剂制成的病毒制剂。根据国外研究表明，FMDV毒力可以被致弱即减毒。我国在20世纪80年代培育出温度敏感毒株, 并培育了O型OP4细胞培养弱毒疫苗。由于该病毒对一种动物的减毒并不一定对其他动物减毒, 且新的亚型不断出现及毒株致弱结果和致弱时间都不能确定的原因，目前基本停止了对弱毒疫苗的研究和使用。2、灭活疫苗研究灭活疫苗是目前使用最广泛的疫苗，安全可靠，免疫效果好。在过去很多年，灭活疫苗对口蹄疫的预防、控制都发挥了重要作用。灭活疫苗的缺点是热稳定性差,需要低温保存, 免疫持续期短, 抗病毒谱有限, 不能区分注射疫苗动物和自然感染动物, 同时存在病毒灭活不彻底而散毒的可能性。国外学者先后用分子生物学方法证明欧洲暴发的FMD是因使用了灭活不彻底的抗原制备的疫苗所引起。另外灭活疫苗所用种毒均为强毒，所以必须要有严密的防范设施和严格的操作规程，而且存在一定的生物安全隐患。常规灭活疫苗是经一系列试验动物选择的田间毒株经病毒培养系统大量扩增获得的病毒制备物, 灭活剂处理后添加佐剂制成的一类生物制品。疫苗生产过程主要包括FMDV的细胞培养, FMDV细胞培养物的浓缩、灭活, 佐剂的加入, 安全性检验和效力检验等程序。灭活疫苗研究主要有三个重要环节: 获取大量的病毒抗原、选择适宜的灭活剂和灭活方法、选择适宜的无毒副作用的免疫佐剂。目前广泛应用二乙烯亚胺(BEI)作为灭活剂。佐剂有氢氧化铝胶、皂素、弗氏不完全佐剂、油包水乳剂等。1930年人类首次成功地实现了FMDV 的体外培养，满足了疫苗的规模化生产，并实现了对病毒量化研究。1931年4月在柏林微生物学会首次召开了专题学术会议，确定了FMD 疫苗研究的方向。 1962年英国开始用乳仓鼠肾传代细胞(BHK-21)培养FMDV，生产灭活疫苗并迅速商业化。目前我国在牲畜口蹄疫强制免疫中主要应用细胞培养病毒的BEI灭活苗, 对猪使用O型口蹄疫灭活疫苗, 对牛、羊、骆驼和鹿等使用O型-亚洲I型口蹄疫二价灭活疫苗； 其中, 猪O型口蹄疫灭活疫苗(II)采用猪源口蹄疫强毒株, 经BHK21细胞增殖, 应用生物浓缩技术提高疫苗中有效抗原含量, 使用二乙烯亚胺(BEI)灭活病毒, 与矿物油佐剂乳化而制成的高效疫苗, 注射剂量为2ML/头, 可抵抗200个最小发病量的强度攻击, 抗病猪同居感染。3、新型疫苗研究3.1 基因工程疫苗 基因工程疫苗由于只含有病毒衣壳蛋白, 不含有核酸, 因而具有很高的安全性。基因工程疫苗的研究在世界各国都有不同程度进展。FMDV抗原结构研究表明, VP1片段是FMDV的主要抗原位点, 能诱导机体产生保护性的中和抗体, 并能产生部分的保护作用。因此, 分离纯化完全的VP1片段或其C端1/2部分就成为人们制备FMDV基因工程疫苗的目标。1975年从口蹄疫病毒分离衣壳蛋白VP1, 配以不完全弗氏佐剂,制成了亚单位苗, 有良好免疫效果。1981年应用重组技术首次在大肠杆菌中表达了口蹄疫病毒VP1, 经融合蛋白制成的实验疫苗, 在牛和猪中均可诱导中和抗体的产生。1985年用高浓度的重组DNA的VP1去融合蛋白 152 Lg 或重复接种后,牛可抗A型FMDV 的攻击感染。二聚体重复接种使猪也可抗A型FMDV的攻击感染 。近年来, 出现了用T4 噬菌体作为载体表达口蹄疫VPI 编码蛋白的研究, 并在豚鼠免疫试验中检测到中和体。复旦大学于1994 年研制成功家畜口蹄疫基因工程苗并申请了专利, 该疫苗目前已在国内逐渐推广应用。FMDV亚单位疫苗就是采用基因工程手段，利用各种表达系统表达VP1蛋白而制成的疫苗。该疫苗是用基因工程手段制备的病原体亚单位成分作为抗原而制备。其只含有病原体的一部分，不会使动物致病。与灭活疫苗相比，亚单位疫苗要获得相同程度的保护力，必须重复大量注射。后来，发现FMDV结构基因和非结构基因2A 、3C串联表达，可产生76S的类病毒粒子，用该类病毒粒子免疫动物，其免疫效果类似于全病毒，可产生高水平的中和抗体并能抵抗强毒的攻击，同时避免了FMDV常规疫苗散毒的危险。3.2 合成肽疫苗合成肽疫苗是基因工程亚单位疫苗的延伸。合成肽疫苗是用化学合成法人工合成病原微生物的保护性多肽, 并将其连接到大分子载体上, 加入佐剂制成的疫苗。它是一种仅含免疫决定簇组成的小肽，合成时减少了一些与免疫无关的区段，表达较容易。合成肽疫苗的抗原是根据免疫抗原表位的氨基酸序列通过人工合成或是基因工程表达而得到的肽段。多肽疫苗免疫原性弱，要想产生良好的免疫应答，必须充分认识病毒的结构和诱导B、T淋巴细胞免疫应答的表位，并且确保各种位点的立体构象，合成出具有三维结构的抗原位点，同时结合高效人工T细胞位点才能做到这一点。合成肽疫苗在大规模应用的时候效果并不理想，这是因为它们的抗原位点不是病毒粒子上唯一的中和性位点，而且不一定被所有的宿主动物识别。通过对各种合成肽疫苗的效果检测，结果表明虽然各免疫组能够产生相应的免疫反应，甚至是高水平的中和抗体，但是它们对免疫动物的攻击保护率都还不足40%。另外，由于FMDV 的高变异性和准种特性, 使用某些抗原表位, 不仅不能有效地诱导保护性免疫, 而且还会加速病毒的变异速度。3.3 活载体疫苗病毒活载体疫苗是将外源基因插人到某些病毒载体基因组内，使之高效表达但不影响该疫苗株的正常生存与繁殖的一类疫苗。以病毒为载体的基因工程活载体疫苗克服了亚单位疫苗需要多次接种注射，诱导免疫反应不全面、持续期短的缺点，又避免了减毒活疫苗易散毒和毒力返强的不足。 在FMD 活病毒载体疫苗研究中应用的有腺病毒、痘病毒和杆状病毒载体。腺病毒可以作为一种有效的表达FMDV 的主要决定簇的抗原的载体, 诱导高水平的中和抗体的产生, 并保护动物免受FMDV 的攻击。痘病毒载体是研究最早和最成功的载体病毒之一。痘苗病毒具有宿主范围广、增殖滴度高、稳定性好、基因组容量大、含多个非必需区等优点，有利于进行基因工程操作和适于插入多个外源基因且抗原性稳定、免疫原性持久，能够同时诱发体液和细胞免疫，相对安全。杆状病毒系昆虫病毒，与其它表达系统相比，主要优点在于杆状病毒核衣壳和基因组庞大，通过多元表达载体或共同感染可以同时表达多个外源基因并且在遗传学上是安全的表达载体，绝大部分外源基因表达产物均有良好的生物活性，启动子强，很多外源基因均可得到超高表达。病毒重组活载体疫苗可被视为减毒活疫苗和亚单位蛋白质疫苗的结合, 它既可以避免亚单位疫苗需要佐剂和多次接种注射的缺点, 又可以诱导全面而持久的免疫反应。近年来,口蹄疫病毒基因重组腺病毒活载体疫苗研究的比较多，由于腺病毒作为载体具有很多的优点,因此使用该载体构建动物源性和人源性的重组疫苗已成为研究的热点,同时又成为基因治疗研究中的一个重要方向。3.4 核酸疫苗核酸疫苗又称为基因疫苗，是指将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接转移到动物体内，通过宿主表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主对该抗原蛋白产生免疫应答，以达到预防和治疗疾病的目的。核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA 疫苗， 目前研究较多的是DNA 疫苗。核酸疫苗具有传统疫苗无法比拟的优越性，如免疫的长期性、热稳定性等，但核酸疫苗的发展仍存在许多问题，如抗原基因的选择、载体的构建、免疫途径和免疫程序的选择、免疫佐剂的使用、安全性、免疫耐受性等。4. 小结综上所述，基因免疫在FMDV免疫研究中得到广泛的应用。目前除了用佐剂与DNA 疫苗联合免疫, 有研究表明补体与DNA疫苗的联合免疫动物抵抗活毒的效果明显, 这为开发DNA疫苗嵌合体提供了新的技术途径。DNA疫苗遴选方面的研究是20世纪90年代才开始的, 被誉为疫苗生物技术的第三次革命。美国梅岛动物病毒研究所在口蹄疫DNA疫苗研究中作了大量工作, 构建了不同基因组合的DNA疫苗, 通过小鼠和猪体试验, 显示了较好的效果,但大部分实验室仍在探索之中。总之, 尽管新型疫苗的快速发展给FMDV疫苗研究带来了新的契机, 然而,各种新型疫苗也普遍存在着明显的不足,这就给新型疫苗的研究提出了新的挑战。但是我们必须坚定信心，一定能够研制出预防口蹄疫理想的疫苗。参考文献：1 刘威, 卫广森. 口蹄疫疫苗研究的进展J.中国动物检疫，2008，25（12）：56-58.2 曲祖乙, 马鸣潇, 刘孝刚，等. 口蹄疫疫苗研究进展J. 动物医学进展, 2008, 29(4): 60-64.3 张春红, 黄毓茂. 口蹄疫疫苗研究进展J. 畜牧与兽医, 2010,42(2): 96-99.4 白婧，许崇波，张强，等. 口蹄疫新型疫苗研究进展J. 中国畜牧兽医,2009,36(11): 126-129.5 李 峰