基因工程在疫苗的应用研究进展.doc

基因工程在疫苗的应用研究进展2009级生物技术本科02班 学号:200908110224姓名:徐静摘 要: 基因工程疫苗是分子生物学发展的产物，本世纪年代，由于分子遗传学和分子免疫学技术的建立，开创了研究分子疫苗的新途径，使生产不含宿主和病原自身非必需成分的“纯净”疫苗成为可能，基因工程疫苗主要分为以下几类，基因工程亚单位苗，基因缺失苗，活载体疫苗，核酸疫苗和合成肽苗。基因工程疫苗与传统疫苗相比，更安全可靠，一些目前还没有可用疫苗或虽有疫苗而生产上尚存在很大困难的疾病，也寄希望于应用基因工程技术创造出新的、有效的、能大量生产的疫苗。关键词:基因工程疫苗 生物制品 免疫系统 病毒样颗粒1 前言 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。 现在疫苗已成为人类同疾病斗争的一种重要武器,而基因工程疫苗是当今最先进的疫苗,相比传统疫苗而言它有巨大的优势。 目前利用基因工程技术已经使用和正在研制开发的新型疫苗主要有基因工程亚单位疫苗、 基因工程活载体疫苗、 核酸疫苗、 合成肽疫苗、 转基因植物可食疫苗等,这些疫苗统称为基因工程疫苗。2 吸虫疫苗在吸虫方面, 研究得比较多的是日本血吸虫和肝片吸虫, 其中日本血吸虫已有许多候选抗原基因相继被克隆, 如副肌球蛋白( rSj97)、 GST、 FABP、 膜蛋白( SjC23)、 卵黄铁蛋白( Ferl)、 抗凋亡因子( Dadl) 等. 徐裕信等( 1999)用纯化的重组 GST 抗原加弗氏佐剂免疫家兔, ELISA 检测血清中特异性抗体水平, 结果发现从免疫后第 4 周起血清中特异性抗 GST抗体升高, 且可维持较高的水平, 达 65 周. 副肌球蛋白是血吸虫疫苗的重要候选抗原, 周金春等( 2000)用重组 rSj97 免疫水牛, 3 次免疫后腹部贴片感染尾蚴, 结果免疫组的减虫率为49. 9%, 肝脏减卵率为 57. 3%. 膜蛋白( SjC23) 为 23kDa 的保护性抗原分子, 朱荫昌等( 2002)用 SjC23 的真核表达载体 3 次免疫猪, 结果发现 SjC23 DNA 疫苗可诱导猪产生较强的免疫保护作用. 近年来一些学者又发现了一些新的保护性抗原基因, 王庆林( 2001)等利用感染日本血吸虫的东方田鼠血清从日本血吸虫成虫 cDNA 文库中筛选出 3 个新基因, 其中1 个为编码胞液氨基肽酶, 并将此基因克隆到 pGEX- 5X- 3 载体中, 利用表达的融合蛋白进行动物保护试验, 效果较明显 12肝片吸虫的 GST 和许多 FABP 家族, 在类似感染的牛中分别达到 19. 0% 69. 0% 和55. 0%的保护水平, GST 预防绵羊感染时也能达到 57. 0%的保护水平. GST 的几个同功酶基因现在已经被克隆, 用重组抗原做免疫试验, 绵羊的攻击感染减少 48. 0%, 牛的感染减少50. 0%. 但近期内还很难研制出有效的抗肝片吸虫疫苗. 乙肝基因工程疫苗系用基因工程技术将乙型肝炎表面抗原基因片段重组到中国仓鼠卵巢细胞(CHO)内，通过对细胞培养增殖，增殖分泌乙肝表面抗原(HBsAg)于培养液中，经纯化加佐剂氢氧化铝后制成。疫苗外观有轻微乳白色沉淀。 3 乙肝疫苗乙肝基因工程疫苗系用基因工程技术将乙型肝炎表面抗原基因片段重组到中国仓鼠卵巢细胞(CHO)内，通过对细胞培养增殖，增殖分泌乙肝表面抗原(HBsAg)于培养液中，经纯化加佐剂氢氧化铝后制成。疫苗外观有轻微乳白色沉淀。注意事项：1.接种对象 (1)乙肝易感者(表面抗原阴性，转氨酶正常)。 (2)用于阻断母婴传播。给HBsAg和HBeAg均为阳性母亲所生新生婴儿接种更为重要，最好联合使用乙肝免疫球蛋白。 2.使用方法 (1)一般易感者使用10ug/支，免疫程序为0、1、6。每次注射1支，1个月及6个月时注射第2，3针。 (2)全程注射3次。新生儿使用20g/支，第1针在出生后24小时内注射，其余两针与一般易感者相同。 (3)高危人群，如血液透析病人及职业性与乙肝患者密切接触者，亦可用20ug/支。 (4)注射部位为上臂三角肌肌内。 3.免疫效果 乙肝基因工程疫苗自1992年获得生产文号投入大量生产以来，免疫接种后安全可靠。血清学效果优于血源乙肝疫苗。两种疫苗可以互相使用。对以前曾经用过血源疫苗未完成全程免疫的儿童，再用乙肝基因工程疫苗补充全程或加强免疫，同样可以获得满意效果。 4.接种反应及禁忌症 接种反应乙肝基因工程疫苗很少有不良反应。个别人亦有中、低度发热，或注射局部微痛，24小时内消失。 禁忌症 凡发热及患有急性或慢性严重疾病者及有过敏史者禁止使用。 5.注意事项 (1)安瓿破裂、疫苗变质或有摇不散的块状物，不得使用。 (2)乙肝基因工程疫苗注射前要充分摇匀。 (3)接种疫苗时认明10ug/支及20g/支两种规格。 6.贮运条件和有效期 乙肝基因工程疫苗应于2-8条件下贮运，严防冻结。疫苗有效期为2年4 基因工程亚单位疫苗 基因工程亚单位疫苗(Subunit vaccine)又称生物合成亚单位疫苗或重组亚单位疫苗,指只含有病原体的一种或几种抗原,而不含有病原体的其他遗传信息。 能利用体外表达系统(如大肠埃希氏菌,杆状病毒,酵母等)大量表达病毒的主要保护性抗原蛋白作为免疫原,因此具有良好的安全性,且便于规模化生产。在研制亚单位疫苗时,首先要明确编码具有免疫原活性的目的DNA片段,一般选择病原体表面糖蛋白编码基因,而对于易变异的病毒(如A型流感病毒)则可选择各亚型共有的核心蛋白基因序列。 其次,还必须选择合适的表达系统用来表达基因产物,表达系统主要有大肠埃希氏菌、 酵母、昆虫细胞、 哺乳类细胞、 转基因动植物等。迄今研制出的亚单位疫苗,有预防病毒性和细菌性疾病的,也有激素类的亚单位疫苗。 比较成功的重组亚单位疫苗有人乙型肝炎病毒亚单位疫苗(酵母表达),口蹄疫病毒亚单位疫苗,牛瘟病毒亚单位疫苗,猪细小病毒亚单位疫苗等。 基因工程亚单位疫苗分以下3类:细菌性疾病亚单位疫苗:传统的细菌疫苗用全菌、 细菌胞壁抽提物或培养肉汤粗滤液制成,除免疫原外,还含有很多有毒成分。 鉴定和分离致病菌关键的免疫原和毒力因子是研究细菌性亚单位疫苗的基础,现已研制出预防产肠毒素大肠埃希氏菌、 炭疽杆菌、 链球菌和牛布鲁氏菌病等的亚单位疫苗,都能对相应的疾病产生有效的保护作用。病毒性疾病亚单位疫苗:研制病毒性亚单位疫苗比细菌性亚单位疫苗简单,病毒病原体只编码少数几种基因产物,大部分病毒基因组已被克隆和完全测序,这为病毒性亚单位疫苗的研制提供了有利条件。 目前已商品化或在中试阶段的病毒性疾病亚单位疫苗主要有乙型肝炎、 口蹄疫、狂犬病等十几种亚单位疫苗。激素亚单位疫苗:动物的生长主要受生长激素的调节,而生长激素的分泌受到生长抑制素的抑制。 所谓生长抑制素疫苗是以生长抑制素作免疫原,使免疫动物的生长抑制素水平下降,生长激素释放增多,使牛、 羊等家畜获得显著的增重效果。5 转基因植物可食疫苗 转基因植物可食疫苗(Transgenic plantsedible vaccines)利用分子生物学技术,将病原微生物的抗原编码基因导入植物,并在植物中表达出活性蛋白,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,从而产生对病毒、 寄生虫等病原菌的免疫能力。与常规疫苗相比较,转基因植物疫苗具有独特的优势:(1)可食用性,使用方便;(2)生产成本低廉,易大规模生产;(3)使用安全,没有其他病原污染;(4)转基因植物能对蛋白质进行准确的翻译后加工修饰,使三维空间结构更趋于自然状态,表达的抗原与动物病毒抗原有相似的免疫原性和生物活性;(5)投递于胃肠道粘膜表面,进入粘膜淋巴组织,能产生较好的免疫效果。目前,国外已有将乙型肝炎病毒表面抗原 (Hb - sAg )、变异链球菌表面蛋白(SPaA)、 大肠杆菌热敏肠毒素B亚单位(LT-B)、 霍乱毒素B亚单位(CTB)、 狂犬病病毒糖蛋白、 传染性胃肠炎病毒(TGEV)、 口蹄疫病毒(FMDV)、 兔出血病病毒(RHDV)在植物中表达的报道,国内在转基因植物可食疫苗方面的研究的报道甚少。6 展望 总之,理想的疫苗必须安全、 有效,同时还应具备价廉、 易于推广等优点,基因工程疫苗技术是一项新兴的具有应用前景的生物技术,具有许多传统疫苗无法比拟的优点。 研制疫苗的首要原则就是要获得巨大的经济效益和社会效益,多联或多价疫苗能降低生产成本、 简化免疫程序,并且多联苗还可克服不同病毒弱毒苗间产生的干扰现象,因此将是基因工程疫苗的主要发展方向。同时蛋白质组学研究技术在寄生虫学中应用有助于人们查明诸如寄生虫生长、 发育机理、 免疫逃避机制以及寄生虫与宿主的识别和信号递送、 抗药机理等一系列问题. 寻找新的有效的候选抗原或通过优化组合成新抗原以及佐剂载体/传递系统的研究, 是当前和今后寄生虫疫苗研究的热点.参考文献:1 蒋建林,蒋金书.鸡球虫微线基因MIC2在大肠杆菌中的表达 J .中国农业科技导报, 1999( 1) , 67- 70.2 丁熙成.鸡球虫基因工程疫苗的研究 D .北京:中国农业大学, 2001.3 王春凤.共生乳酸杆菌非抗性表达载体构建及柔嫩艾美尔球虫 SO7 基因的表达 D . 北京: 中国农业大学, 2001.4 Pogonka T , Klo t z C, Kovcs F, et al. A sing le dose of recombinant Salmonella typhimurium inducesspeci f ic humoral immune responses against hetero logous Eimeriatenel la ant igens in chicken J . International Journal for Parasitology, 2003, 33: 81- 88.5 Ye J, Cao L, Cui R, Huang A, YanZ, Lu C, He C. The effects of ci liaryneurot rophic factor on neurologicalfunct ion and glial act ivi ty followingcontusive spinal cord injury in the rats. Brain Res.2004;997:3039.2 Dal lner C, Woods AG, Del ler T, etal . CNTF and CNTF receptor alphaare constitutively expressed by astr