基因工程疫苗

基因工程疫苗第1页/共20页出生后婴儿需要接种的疫苗乙肝疫苗流脑疫苗甲肝疫苗脊髓灰质炎疫苗麻腮风疫苗百白破疫苗白破联合疫苗乙脑疫苗卡介苗麻疹疫苗第2页/共20页传统的疫苗主要是灭活或减毒的致病物，即病原物在培养、纯化后，或被灭活，或降低毒性，但前提是不丧失引起免疫反应的能力。乙肝病毒甲型流感病毒结构示意图第3页/共20页传统疫苗的缺陷弱化的菌株可能发生回复突变成为有毒的，或失去其免疫原性；灭活不当的疫苗还会引起疾病的流行；而且许多疫苗需要冷冻，造成运输上的困难，不适合于实际使用一些不能培养或难以培养的病原体和一些有潜在致癌性的病原体，就无法或很难用传统技术研制疫苗第4页/共20页定义: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。第5页/共20页分类：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、第6页/共20页基因工程亚单位疫苗

基因工程亚单位疫苗(Subunitvaccine)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。第7页/共20页1.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。

2.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。

3.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。

第8页/共20页活载体疫苗(Liverecombinantvaccine)可以是非致病性微生物通过基因工程的方法使之表达某种特定病原物的抗原决定簇基因,产生免疫原性,也可以是致病性微生物通过基因工程的方法修饰或去掉毒性基因,但仍保持免疫原性。在这种疫苗中,抗原决定簇的构象与致病性病原体抗原的构象相同或者非常相似,活载体疫苗克服了常规疫苗的缺点,兼有死疫苗和活疫苗的优点,在免疫效力上很有优势,主要有基因突变疫苗和复制性活载体疫苗。

1.基因突变疫苗:这类疫苗是人为地将病原体的某个或某些基因(复制非必需,或与毒力相关)全部或部分删除,使其毒力下降,不再引起临床疾病,但仍能感染宿主并诱发保护性免疫力。这种基因缺失的病毒作为疫苗的突出优点是不易返祖而重新获得毒力。缺失的基因可作为一种遗传标志用于建立鉴别诊断方法。虽然,到目前为止这类疫苗中成功的例子还不多,但的确是研制疫苗的一个重要方向。

第9页/共20页2.复制性活载体疫苗:这类疫苗以非致病性病毒(株)或细菌为载体来表达其他致病性病原体的抗原基因,在被接种的动物体内,特定免疫原基因可随重组载体复制而适量表达,从而刺激机体产生相应的免疫抗体,根据载体不同分为:病毒活载体疫苗和细菌活载体疫苗。病毒活载体疫苗利用低致病力的病毒作为载体,将其它病原的主要保护性抗原基因插入到载体基因组的非必需区形成新的重组体,在同源或兼容性好的启动子驱动下随载体的复制表达插入的外源基因。此疫苗具有常规疫苗的所有优点,而且便于构建多价疫苗,建立鉴别诊断方法。常作为载体的病毒有痘苗病毒、禽痘病毒、火鸡疱疹病毒、腺病毒、伪狂犬病毒、反转录病毒等。

第10页/共20页核酸疫苗(Nucleicvaccine)又名基因疫苗(Genevaccine)或DNA疫苗(DNAvaccine),是一种或多种抗原编码基因克隆到真核表达载体上,将构建的重组质粒直接注入到体内而激活机体免疫系统,因此也有人称之为DNA免疫。它所合成的抗原蛋白类似于亚单位疫苗,区别只在于核酸疫苗的抗原蛋白是在免疫对象体内产生,并能引起体液和细胞免疫反应。第11页/共20页合成肽疫苗(Syntheticalpeptidevaccine)也称表位疫苗(Epitopevaccine),是用化学合成法人工合成类似于抗原决定簇的小肽(约20-40个氨基酸)。合成肽疫苗分子是由多个B细胞抗原表位和T细胞抗原表位共同组成的,大多需与一个载体骨架分子相耦联。合成肽疫苗的研究最早始于口蹄疫病毒(FMDV)合成肽疫苗,主要集中在FMDV的单独B细胞抗原表位或与T细胞抗原表位结合而制备的合成肽疫苗研究。分析合成肽疫苗免疫效果不佳的原因主要有:(1)疫苗缺乏足够的免疫原性,很难如蛋白质抗原那样诱导集体的多种免疫反应;(2)B细胞和T细胞抗原表位很难发挥协同作用;(3)缺乏足够多的B细胞抗原表位的刺激。针对提高合成肽疫苗的免疫原性,进行了许多研究,如独特型肽疫苗、热休克蛋白—肽复合体疫苗等。一般来说单独的抗原决定簇的免疫原性较弱,所以通常要与载体偶联,或以融合蛋白的形式进行免疫,还可以与细胞因子一起作用,以提高免疫原性。

第12页/共20页转基因植物可食疫苗(Transgenicplantsediblevaccines)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。

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。

第13页/共20页应用：用基因重组技术把乙型肝炎病毒的表面抗原（HbsAg）基因片段插入酵母细胞或哺乳动物细胞的基因中，在体外培养增殖过程中组装或分泌出乙型肝炎表面抗原，然后把表面抗原收集起来，提纯之后做成乙型肝炎疫苗。第14页/共20页重组酵母乙肝疫苗首先在美国默克公司研制成功，并于1986年被美国FDA批准通过1991年，我国自行研制的第一个基因工程疫苗——哺乳动物细胞生产乙肝疫苗获准生产。我国当前已能大规模生产乙型肝炎表面抗原重组疫苗，分别称酵母重组和CHO(中国仓鼠卵巢细胞)重组疫苗，免疫效果比同剂量的血源疫苗优良，并且十分安全，可以放心使用。

第15页/共20页基因工程乙肝疫苗是我国1991年正式批准投放市场的第一种重组疫苗，获国家科技进步一等奖。继乙肝疫苗之后，我国又研制成功了具有自主知识产权的痢疾、霍乱等基因工程疫苗，经国家批准上市。第16页/共20页提起避孕，许多人都会想到女性，因为女性的避孕方式多种多样。相比之下，目前男性的避孕方式似乎只有避孕套、输精管结扎和体外排精这几种。为了增加男性避孕方式的种类和提高性生活质量，1980年—2008年以来，科学家们一直在研究适用于男性的避孕疫苗。其主要原理就是在男性身上接种疫苗，使其体内形成可以抑制精子活性的生理反应系统，从而达到避孕的目的。2008年底，这一努力取得了重大突破。

据最新一期的《科学》杂志报道，美国北卡罗来纳大学的生殖学专家迈克尔·欧兰德和同事进行了男性避孕疫苗的研究。他们以9只公猴为对象，每隔3周为它们注射一种名为EPPIN的人体蛋白质，这种物质能够附着在精子的外层。接受注射后，其中7只猴子体内产生了大量的EPPIN蛋白质抗体，当它们与母猴交配后，都达到了避孕效果。欧兰德解释说，公猴在接种疫苗后生成的抗体与EPPIN蛋白质牢牢结合在一起，阻止了精子的正常活动，从而达到避孕效果。他们认为，这可以成为一种适用于男性的避孕方法。“我对它的前景感到非常乐观”。加拿大蒙特利尔麦克吉尔大学男性生殖学专家贝纳德·罗拜尔指出，时至今日，全世界研制男性避孕疫苗的努力都“遭遇了失败”。其中一个关键的难点在于，疫苗生成的蛋白质抗体会影响到其他细胞，从而引发炎症。第二个难点是男性避孕疫苗必须完全有效。这意味着在接种疫苗后必须产生足够的抗体，每次射精时都能有效抑制数以千万计的精子的活性避孕疫苗第17页/共20页新型的避孕疫苗是由沙门氏菌进行基因改造而成的。经过基因改后，沙门氏菌就不会产生有害感染。这种经过基因改造过的沙门氏菌之所以能够阻止怀孕，就是因为它会产生一种重要的蛋白质。这种蛋白质一旦附在卵子的表面后，可以有效地阻止精子与卵子的结合，从而达到避孕的目的。避孕疫苗的发明是人类节育手段的一次革命，它比目前的任何一种节育手段都更安全、更容易使用。与目前使用最普遍的避孕药片相比，避孕疫苗也更容易被那些反对非自然节育方式的宗教国家和民族所接受。避孕疫苗是由美国圣路易斯华盛顿大学的繁殖生物学家罗伊·卡斯蒂斯和他的研究小组成员共同研制成功的。对老鼠的实验已经取得了成功。研究人员声称，他们将把这项技术首先用于控制有害动物的生育上，但最终希望能用于人类的节育。第18页/共20页

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