兽用基因工程疫苗的研究现状及其生物安全性问题_王青.pdf

兽用基因工程疫苗的研究现状及其生物安全性问题 王青 胡建和 杭柏林 计红芳 河南科技学院 河南新乡 摘要 基因工程疫苗的研究发展日新月异 已从理论研究进入到实际生产应用 成为生物制品产业发展的一种趋势 文 章就兽用基因工程疫苗的种类和研究进展 及在应用基因工程疫苗过程中可能出现的潜在生物安全问题作一简要概述 关键词 基因工程疫苗 研究进展 生物安全 中图分类号 文献标识码 文章编号 随着生物技术的不断进步与发展 生物工程产 品在农业领域的应用也越来越多 生物技术在兽用 生物制品的应用主要体现在基因工程疫苗的开发与 研究 目前世界上已经注册并正式投放市场的基因 工程疫苗产品并不多 但是基因工程疫苗的优点却 为克服一些常规疫苗的缺陷带来了希望 它代表了 疫苗研究新的发展方向 因此越来越受到重视 虽 然目前在中国兽用疫苗产品中 基因工程疫苗还极 为有限 但不久的将来 相信不断会有新的基因工程 产品出现 并应用于中国的动物生产实践中 俞路 等 兽用基因工程疫苗在给人类带来好处的同时 由于其自身存在的未知及不确定等因素 可能会对 人类 动物 微生物及其生态环境带来不利影响或潜 在风险 甚至灾难等 因此其生物安全问题也越来 越引起人们的关注 基因工程疫苗的种类 基因突变苗或基因缺失苗 基因突变苗或基 因缺失苗是指人为地使病毒的某一基因完全缺失或 部分缺失或发生突变而使基因的表达产物失去活 性 从而使该病毒的野毒株毒力减弱 用该致弱的病 毒感染机体后不再引起临床疾病 但是机体感染后 仍能诱发机体产生保护性免疫力 崔治中等 复制型活载体重组病毒疫苗是指运用基因工程 方法 将一种病毒免疫相关基因整合进另一种载体病 毒基因组 的非复制必需片段中 非致病性病毒 株 构成的重组病毒 接种动物体后 携带的特定 免疫原基因可随重组载体病毒的复制而适量表达 修回日期 作者简介 王青 女 河南人 助理实验师 硕士 研究方 向 分子病原学与免疫学 通信作者 胡建和 男 河南人 教授 博士 主要从事动 物微生物学 免疫学和分子病毒学研究 在兽用基因工程疫苗中这类疫苗最成功的例子 就是通 过 基 因工 程 的 手段缺 失 猪 伪 狂 犬 病 病 毒 糖蛋白 基因 及使胸腺核苷酸激酶 基因突变失活 使 野毒株的致病性显 著减弱 制备成 弱毒疫苗 该弱毒疫苗的免疫力和常规弱毒疫苗相当 接种免 疫后机体不产生抗 抗体 使之与自然感染的带 毒猪体内含有抗 抗体区别开来 成为一种标记 性疫苗 这种标记性基因工程疫苗可用于实施根除 伪狂犬病计划 肖跃强等 复制型活载体重组病毒疫苗 目前用的活载 体病毒有痘苗病毒 禽痘病毒 伪狂犬 病病毒 火鸡疱疹病毒 腺病毒等 另外还有 一些以非致病性菌株为载体来表达其他病原体的免 疫原性基因 实验室研究成功的复制型活载体重组 病毒疫苗有 重组猪瘟病毒囊膜糖蛋白 基因的 株 重组鸡新城疫病毒的血凝素或融合 蛋白禽痘病毒株 重组禽流感病毒血凝素基因的禽 痘病毒株 重组马立克病毒 糖蛋 抗原基因 的禽痘病毒株 重组鸡新城疫病毒囊膜糖蛋白或 型 糖蛋白 抗原的 病毒株 重组狂犬 病病毒囊膜糖蛋白基因的重组痘苗病毒株等 但是 只有重组狂犬病病毒囊膜糖蛋白基因的重组痘苗病 毒株用于预防野生动物的狂犬病病毒感染 其他重 组活载体疫苗还没有进入市场化阶段 非复制型活载体重组病毒疫苗 非复制型活 载体重组病毒疫苗的构建方法和复制型活载体重组 病毒疫苗基本相同 但是选用的载体病毒不能在免 疫接种动物的体内复制 是一种宿主限制性疫苗 接种动物体后 携带的特定免疫原基因可随重组载 体病毒侵入细胞后表达出目标抗原 进而刺激机体 产生保护性免疫反应 从而起到免疫保护的作用 中国畜牧兽医 年第 卷第 期经验交流 目前非复制型病毒载体的研究主要集中在以下 几个病毒 携带狂犬病病毒囊膜糖蛋白基因的重组 金丝雀 痘 病 毒 株 及 整 合 进 犬 瘟 热 病 毒 猫白血 病病毒 马日 本 脑炎 病 毒 马流感病毒的相应免疫原基因的重组金丝 雀痘病毒 株等 基于腺病毒能引起有效的 体液和细胞免疫应答 在自然呼吸道感染情况下还 能产生有效的黏膜免疫应答 因此研制非复制型的 腺病毒载体动物疫苗近年来呈现出诱人的前景 此 外以疫苗株沙门氏菌和卡介苗作为外源基因的载体 己越来越多的引起研究者们的兴趣 基因工程亚单位疫苗 基因工程亚单位疫苗 是指将病原微生物的抗原保护性基因导入表达载 体 通过体外表达系统生产保护性抗原 之后用收集 到抗原加入一定的佐剂免疫动物 就制得基因工程 疫苗 用于表达目的蛋白的载体通常有真核表达载 体 原核表达载体和病毒表达载体等 用于表达目 的蛋白的系统有基因工程大肠杆菌 哺乳类细胞 酵 母 昆虫细胞 转基因植物 转基因动物 乳腺反应 器 等 自 年将口蹄疫病毒的抗原性多肽基因 克隆到大肠埃希氏菌内并成功制成用于牛和 猪的亚单位疫苗之后 利用相同的方法又成功制备 了猫白血病疫苗及预防仔猪腹泻病的 和 疫苗 国外在 世纪 年代初将乙型肝炎病毒 基因在酵母中表达出了 蛋白 成 功研制第一代重组肝炎亚单位疫苗 迄今 已研制 出许多亚 单位 疫 苗 等 等 付洁等 基因工程核酸疫苗 基因工程核酸疫苗 又称 疫苗或基因疫苗 是指将病原体的抗原保护性 基因和外源的真核表达载体相连接 然后直接用构 建好的含有目的基因的载体免疫动物 核酸疫苗的研究起始于 世纪 年代 研究 者发现直接将外源基因 注入肌纤维细胞中目 的基因也能表达 并可以激发相应的免疫反应 这 一发现开创了核酸疫苗研究的新纪元 此后有学者 将携带流感病毒核心蛋白编码基因的质粒注入小鼠 肌肉 使小鼠产生了对多种流感病毒的免疫保护 开 辟了基因疫苗研究的新时代 目前已有多种分别针 对艾滋病 流感 癌症等疾病的基因疫苗进入临床试 验阶段 针对狂犬病 猪瘟 麻疹和过敏等各种疾病 的基 因 疫 苗 研 究 也 在 进 行 中 等 等 等 等 基因工程多肽疫苗 基因工程多肽疫苗是指 将抗原决定簇的肽段 氨基酸 氨基酸序列 在体外采用人工合成的方法得到 之后合成好的一 条或者多条肽段同时免疫动物 有时为了提高机体 的免疫效果 在合成的肽段上添加绞联上 辅助 细胞决定簇或超抗原 以达到预防疾病的目的 目 前针对乙型肝炎病毒 狂犬病病毒 人脊髓灰质炎病 毒 鸡新城疫病毒 呼肠孤病毒及委内瑞拉马脑炎病 毒等的多肽疫苗研究较为活跃 其中针对乙型肝炎 病毒表面抗原和呼肠孤病毒 抗原的多肽疫苗在 试验动物上已证明具有很好的保护作用 另外 针 对仙台病毒特异性 淋巴细胞受体的抗独特型抗 体可以在小鼠引起细胞毒性 细胞应答 并能保护 小鼠抵抗病毒攻击 此外 转基因植物可食用疫苗 抗独特性疫苗的 研究也同样进行的如火如荼 王伟青等 等 基因工程疫苗带来的生物安全问题 基因工程疫苗本身存在的安全性问题 实验室重组 试验隐含的生物危害 当开发基因工程疫苗时 首先也是最重要的就是要 获得一个符合需要的优秀的基因工程菌 毒 株 因 此也就必须进行实验室内的基因切割 连接 修饰等 工作 而这些基因工程菌毒株在鉴定为无害或确定 安全等级之前 都存在着可预见或潜在的生物安全 因素 某些基因工程菌 毒 株或基因片段带有致病 基因 抗药基因等 如缺乏足够的安全意识使这些菌 毒 株或基因片段进入到环境中 它们一旦在外界 环境中发生突变或与环境中的物种发生基因重组 等 很可能就会造成生物灾害 重组病毒疫苗的安全性问题 对于重组活 疫苗不但存在着实验室和生产过程中的安全问题 与普通活疫苗一样 发生基因突变 重组的几率也相 对较高 因此对于重组活疫苗从研究设计到田间释 放 都要进行严格的安全评估和控制 核酸疫苗的安全性问题 被注射的 可由宿 主吸收的 有可能被整合到宿主的染色体中 并引起插入突变 在理论上 外源 可能通过 插入活化致癌基因 插入激活宿主细胞原致癌基因 或插入灭活抑制基因引起肿瘤细胞形成 外源抗原 的长期表达可能导致不利的免疫病理反应 使用编 经验交流中国畜牧兽医 年第 卷第 期 码细胞因子或协同刺激分子的基因可能具有额外的 危害 有可能形成针对注射 的抗体和出现不 利的自身免疫紊乱 所表达的抗原可能产生意外的 生物活性等 疫苗生产使用的组织与细胞及其来源产品 的安全性问题 兽用生物制品的生产许多时候应用 一些组织和细胞 这些组织 细胞都是来自动物或 人 特别是某些传代细胞本身就是肿瘤细胞 因此其 安全性问题也是不得不面对和关注的方面 基因工程疫苗工业化生产的潜在危害 工 业化生产基因工程疫苗也同实验室研究一样存在着 上述生物危害 但其安全控制却要更加困难 基因工程疫苗对非目标生物的影响 经过基 因工程疫苗免疫过的生物个体要在自然环境中生 存 必然会接触到其他生物 质粒若流失入生态环境 中 会不会对其他生物 尤其是微生物直接或间接产 生不利影响 甚至诱发其遗传性状的突变 产生变异 菌株 都是目前争论的焦点 基因工程疫苗对生物多样性和生态环境的影 响 裸质粒 直接注入机体后 可能会与动物 基因组发生整合 改变子代动物的遗传性状 从而干 扰生物链的稳定 如控制不当还有可能引发生态环 境的崩塌 基因工程疫苗对现行法律法规能否保障生物 安全和社会稳定 随着 重组 转基因 改组技术的出现 在注重技术本身安全性的同时 现 行法律法规能否保障人民健康与权益 维护社会稳 定及 生 态 环 境 安 全 就 显 得 尤 为 重 要 总之 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 中国兽医基因工程疫苗的应用 还处于起步阶段 对其安全性和免疫效力的评估 还 缺少这方面的知识 更缺少这方面的直接经验 文 章综述了目前基因工程疫苗在兽医疫苗应用的进 展 客观论述基因工程疫苗可能产生的不良后果 但更多的认识还有待于在今后处理这类疫苗的实践 中逐渐加深 加入 后 中国与国际之间的贸 易往来增加 遵守国际间的贸易规则就显得越来越 重要 因此 在开发或者引进新型的基因工程疫苗 必须充分评估其潜在的风险 进而推进中国动物制 品在国际社会上的竞争力 随着分子生物学和免疫 学的不断进步 人们对基因工程疫苗的认识会更加 深入透彻 其作用机制将会被进一步揭示 进而最大 限度的消除潜在的威胁 相信在不久的将来 基因 工程疫苗必将为人类和动物的健康以及社会的进步 起到更大的作用 参考文献 王伟青 周珍辉 曹授俊 等 植物基因工程疫苗在畜牧业上的应 用与发展前景 畜牧与兽医 王凯 动物核酸疫苗的研究现状及发展前景 中国畜牧兽医 付洁 海峰 核酸疫苗的药动学与安全性研究进展 中国新药 杂志 肖跃强 张守峰 袁慧君 等 狂犬病病毒糖 核蛋白基因疫苗中间 试验生物安全评价 中国人畜共患病杂志 俞路 章世元 兽用基因工程制品生物安全性探讨 上海畜牧 兽医通讯 中国畜牧兽医 年第 卷第 期经验交流 饲料中添加复方中药对小鼠血液生理生化指标和 免疫器官指数的影响 郭剑英 颜诚 王杰豪 杨伟标 何永明 陈龙 唐兆新 王凯 华南农业大学兽医学院 广东广州 佛山科学技术学院生命科学学院 广东佛山 摘要 选取 只昆明种小鼠随机分为 个组 每组 只 雌雄各半 组为常规饲喂对照组 组 饲料中分别添加比例为 和 的复方中药进行试验 结果表明 与对照组相比 试验第 周 组小鼠 胸腺指数和脾脏用指数显著或极显著提高 或 在第 周时 和 组血液总蛋白 和白蛋白 升高 和 组胆固醇 和甘油三酯 均显著或极显著提高 或 同时 组小鼠血液 中间细胞 和淋巴细胞 也显著增加 因此 在饲料中添加复方中药饲喂小鼠能促进免疫器官发育 并 在一定程度上提高其机体免疫力 关键词 中药超微粉 胸腺指数 脾脏指数 血清生化 血常规 小鼠 中图分类号 文献标识码 文章编号 中药复方讲求君臣佐使 是中医临床用药的主 要形 式 和 手 段 这 也 最 能 体 现 中 医 用 药 的 特 色 等 不同中药按照不同比例组成方剂 后 能够相互协调 加强疗效 单一中药难以达到此 效果 近年来研究中药某一成分对动物机能的影响 的文章较多 而对中药组方的相关研究报道较少 本试验拟在小鼠饲料中加拌自行配制的中药复方一 段时间 通过对小鼠胸腺指数 脾脏指数 血液生理 生化指标等检测 以及评估该中药组方的临床应用 效果 旨在探寻一种可以提高小鼠免疫功能的新中 药组方 进一步推进中药复方的研究 材料与方法 试验药物及动物 复方中药由生黄芪 当归 收稿日期 作者简介 郭剑英 女 山西人 高级实验师 研究方向 兽医内科病 通信作者 王凯 男 陕西人 教授 硕士生导师 从事中 毒病与营养代谢病的研究 山楂 苍术 陈皮 生甘草等 味中药组成 中药购 自郑州市某有限公司 按一定比例自行混匀后粉碎 至 目细末 存放于干燥通风处备用 将 只 幼龄昆明种小白鼠随机分为 个组 每组 只 雌雄各半 组为不给药对照组 组为给药试验组 饲料和试验小鼠购