1、基因工程疫苗,概述,20世纪80年代随着现代生物学技术的兴起,特别是DNA重组技术的出现,为研制新一代的疫苗提供了崭新的方法。 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。,（一）开展基因工程疫苗的研究开发的必要性,(1)不能或难于培养的的病原体如乙型肝炎病毒(HBV)，EB病毒(Epst
2、ein-Barr病毒，EBV)，巨细胞病毒(CMV)，人乳头瘤病毒(HPV)，麻风杆菌，疾原虫、血吸虫等。(2)有潜在致癌性或免疫病理作用的病原体，前者如1型嗜人T淋巴细胞病毒(HTLV-I)，人免疫缺损病毒(HIV),单纯疱疹病毒(HSV)等。后者如呼吸道合胞病毒(RSV),登革热病毒(DGV)，肾综合征出血热病毒(HFRSV)；(3)常规疫苗免疫效果差，如霍乱和痢疾菌苗；或者反应大，如百日咳和伤寒菌苗。(4)能大大节约成本，简化免疫程序的多价疫苗，如以痘苗病毒，腺病毒，卡介苗或沙门氏菌为载体的多价活疫菌；,（二）基因工程疫苗的优点,与传统疫苗相比，基因工程疫苗具有安全性好的优点， 因为基因
3、工程疫苗除去病原体的无效和致病成分，只保留能引起免疫保护作用的成分；成本低 ；易使用， 易于运输和储存； 1 针防多病， 可方便地制成多价联合疫苗；易于区分感染动物和 免疫动物，检测野毒中含有而基因工程疫苗中没有的病毒蛋 白的抗体就可以方便地从免疫动物中区分出野毒感染者， 防治尚无疫苗的疾病。,（三）种类,1.基因工程亚单位疫苗2. 基因工程活载体疫苗3.核酸疫苗 4.肽疫苗 5.转基因植物可食疫苗,1.基因工程亚单位疫苗,利用基因工程方法，取出微生物中编码保护性抗原肽段的基因，与质粒等载体重组，导入受体菌（细菌、 酵母）或细胞，使之高效表达，产生大量保护性肽段，提取后加入佐剂即成为亚单位苗。
4、 基因工程亚单位疫苗只含有病原体的 1 种或几种抗原，而不含有病原体的其他遗传信息，利用单一蛋白质抗原分子诱导免疫反应。,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。,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。,2.基因工程活载体疫苗,这类疫苗以非
5、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。选择理想的载体是活载体疫苗研制及应用成功的关键。,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。
6、,细菌活载体疫苗是指将病原体的保护性抗原基因片段插入细菌基因组或质粒使其表达。 目前主要有沙门氏菌活载体疫苗、大肠杆菌活载体疫苗、 卡介苗活载体疫苗以及以单核细胞增多性李斯特菌和小肠结肠耶尔森氏菌为载体的细菌活载体疫苗。,3.核酸疫苗,核酸疫苗又名基因疫苗或 DNA疫苗，是将 1 种或多种抗原编码基因克隆到真核表达载体上（质粒），将构建的重组质粒直接注入到体内，抗原编码基因在动物体内表达产生功能性蛋白, 从而诱发免疫反应，因此也称 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。,核酸疫苗是近几年来新兴的一种疫苗,易
7、于构建和制备,稳定性好,成本低廉,适于规模化生产。但其潜在的危险性是:被注射的、可由宿主吸收的DNA有可能被整合到宿主的染色体中,引起插入突变。所表达的抗原可能产生意外的生物活性。解决这些安全问题是研究核酸疫苗的焦点。,目前在动物用DNA 疫苗的研究上已取得了一定的进展，犬的黑色素瘤与西尼罗河热核酸疫苗在美国已注册成功。哈尔滨兽医研究所研制的禽流感 DNA 疫苗( H5 亚型, pH5-GD) 的免疫效果确实, 免疫后 HI 抗体可以持续 1年,并对强毒攻击保持100%的保护。该疫苗已通过生物安全评价, 正在进行临床试验。,4 .肽疫苗,肽疫苗是应用基因工程或化学方法(依据天然蛋白质氨基酸序列
8、一级结构)制备类似天然抗原决定基的小肽（约 2040 个氨基酸），合成肽疫苗分子通常由一个或多个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。将其连在 1 个蛋白载体上，增加稳定性，同时也可提高免疫原性。肽疫苗可以诱发很强的细胞反应，持续时间较长，有记忆功能且不需要佐剂等优点。,对合成肽疫苗的研究主要集中于口蹄疫疫苗。中牧实业股份有限公司和美国联合生物医学有限公司研制的猪口蹄疫O 型合成肽疫苗通过新兽药注册。此疫苗设计的抗原序列覆盖了众多 O 型 FMDV 的抗原位点序列, 比灭活疫苗具有更强的抗流行毒株的能力, 同时可以进行鉴别诊断。目前国内天康公司正在进行二价口
9、蹄疫合成肽疫苗的研究 。,5 .转基因植物可食疫苗,转基因植物可食疫苗(Transgenic plants edible vaccines)利用基因工程技术,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。,谢谢,
