新型動(dòng)物疫苗研究進(jìn)展.docx

1、新型動(dòng)物疫苗研究進(jìn)展王洪梅I,宋玲玲。李瑞國(guó)2,武建明】，高運(yùn)東。仲躋峰】，何洪彬(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院奶牛研究中心.濟(jì)南25O1OO；2.中國(guó)生物技術(shù)發(fā)展中心國(guó)際合作處100036)摘要?jiǎng)游镆呙绠a(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略化產(chǎn)業(yè)，新型疫苗將成為其重要組成部分。論文對(duì)標(biāo)記疫苗、活栽體疫苗等新型疫苗的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，列舉了相應(yīng)的市場(chǎng)化產(chǎn)品，并對(duì)新型疫苗的發(fā)展收稿日期2010-01-14基金項(xiàng)目山東省科技攻關(guān)課艇(2OO9GG2OOO2O32),國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)(2009ZX08007-006B):山東農(nóng)科院“杰出人才”基金；山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新課山東省向然科學(xué)基金(Y2008D20)l作者簡(jiǎn)介王洪梅(1

2、974-),女，碩士,副研究員，研究方向?yàn)閯?dòng)物生物技術(shù).E-mailshomey68*通訊作者何洪彬(1967-),界，黑龍江訥河人，博士，研究員，研究方向?yàn)轭A(yù)舫獸醫(yī).E-maiLhongbinh方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞動(dòng)物疫苗；標(biāo)記疫苗；活栽體疫苗中圖分類號(hào)S811.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼世界衛(wèi)生組織報(bào)道，目前全球新型疾病暴發(fā)之快前所未有，平均每年一種新疾病，70%為人畜共患病。由于新型疾病正逐漸具有更強(qiáng)的抗藥性，醫(yī)學(xué)發(fā)展趕不上疾病的變化，人類健康面臨嚴(yán)峻威脅。疫苗的研究和應(yīng)用是防控傳染病(包括人畜共患病)的重要手段，在生命科學(xué)中占據(jù)了極其重要的地位。經(jīng)典疫苗主要是指能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生主動(dòng)免疫的細(xì)菌性制劑、

3、病毒性制劑以及類毒素等，盡管該類疫苗在疫病防控中發(fā)揮了重要作用，但也存在局限性。近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，基因缺失/標(biāo)記疫苗及活載體疫苗等新型疫苗不斷涌現(xiàn)。本文綜述了動(dòng)物新型疫苗的研發(fā)現(xiàn)狀，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。1動(dòng)物疫苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況1997年全球動(dòng)物疫苗市場(chǎng)已達(dá)24億美元，年增長(zhǎng)率約為8%。亞洲發(fā)展中國(guó)家畜牧業(yè)發(fā)展比重大，動(dòng)物疫苗市場(chǎng)需求年均增長(zhǎng)在14%左右，其中家寄用疫苗超過(guò)44%,寵物用疫苗占30%,家禽用疫苗占14%。我國(guó)每年出欄的生豬、肉牛、羊和家禽分別超過(guò)6億只、5千萬(wàn)頭、2億頭和90億羽，奶牛存欄數(shù)超過(guò)1200萬(wàn)頭，動(dòng)物免疫群體數(shù)量龐大。據(jù)估計(jì)，動(dòng)物用藥的市場(chǎng)規(guī)模

4、大約在500億元左右，動(dòng)物疫苗A文章增號(hào)1004-5228(2010)04-0109-01所占比例將越來(lái)越大。規(guī)?；B(yǎng)殖，特別是高密度養(yǎng)殖，提高了禽畜的疫病傳染幾率，促進(jìn)了對(duì)疫苗產(chǎn)品的需求。養(yǎng)殖戶大量使用農(nóng)藥和抗生素抵御疫病，造成禽畜產(chǎn)品體內(nèi)抗生素和農(nóng)藥殘留超標(biāo)，使我國(guó)禽畜產(chǎn)品的出口受阻，故疫苗的使用將是疫病防控的主要手段。動(dòng)物疫情頻繁，疫病種類多，而且有70%左右的疫病是人畜共感染，如禽流感、結(jié)核病、狂犬病、布氏桿菌病等，為了保證人類的健康，就必須阻斷上述疫病對(duì)禽畜的感染和危害。國(guó)外多價(jià)疫苗已經(jīng)基本替代了傳統(tǒng)單價(jià)疫苗，新型疫苗部分替代了傳統(tǒng)疫苗，但國(guó)內(nèi)尚處起步階段，動(dòng)物疫苗的升級(jí)換代將帶來(lái)很

5、大的增長(zhǎng)空間。寵物疫苗擴(kuò)大了動(dòng)物疫苗的應(yīng)用領(lǐng)域，據(jù)估計(jì)，寵物疫苗市場(chǎng)約3億元，國(guó)內(nèi)企業(yè)商品化的寵物疫苗很少，約占1%左右，主要是進(jìn)口產(chǎn)品。綜上所述，我國(guó)動(dòng)物疫苗產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略化產(chǎn)業(yè)，發(fā)展空間巨大，必將產(chǎn)生顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。2新型疫苗研究現(xiàn)狀伴隨著分子免疫學(xué)的日新月異、微生物基因組研究的不斷完善及生物信息學(xué)的發(fā)展，疫苗制造技術(shù)和免疫學(xué)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了多種新型疫苗，包括多肽/表位疫苗、核酸疫苗、基因重組亞單位疫苗、活載體基因工程疫苗、基因工程缺失疫苗和植物轉(zhuǎn)基因工程疫苗等。核酸疫苗、T細(xì)胞疫苗和樹突狀細(xì)胞疫苗等改變了疫苗多為蛋白、只能預(yù)防的經(jīng)典概念，拓展了人們對(duì)疫苗組成和功能的認(rèn)識(shí)。世界上

6、已注冊(cè)并正式投放市場(chǎng)的新型疫苗尚不多，但它們代表著疫苗研究的發(fā)展方向，為疫病尤其是常規(guī)疫苗效果不好的疫病的防控帶來(lái)希望。2.1多肽/表位疫苗多肽疫苗是用化學(xué)合成法或基因工程手段合成病原微生物的保護(hù)性多肽或表位并將其連接到大分子載體上，再加入佐劑制成的疫苗。利用抗原表位作圖技術(shù)可將抗原表位精確定位于幾個(gè)氨基酸殘基，故通過(guò)分子生物學(xué)手段，將在完整蛋白中呈弱免疫原性的某些線性的中和抗原表位，與無(wú)毒力的結(jié)核菌素、霜亂毒素等可增強(qiáng)免疫原性的基因進(jìn)行體外融合表達(dá)或自身串聯(lián)表達(dá)罰，通過(guò)抗原表位的充分暴露增強(qiáng)多肽/表位疫苗的免疫原性。相對(duì)于常規(guī)疫苗和基因重組疫苗，多肽/表位疫苗不含有對(duì)動(dòng)物構(gòu)成潛在威脅的病毒基

7、因組信息，不存在發(fā)生病毒基因與宿主細(xì)胞基因的整合或重組，不會(huì)對(duì)動(dòng)物或人類構(gòu)成潛在的威脅，是一種安全的疫苗。另外，采用多表位組合可以同時(shí)防控幾種流行病毒毒株或血清型。盡管該類疫苗的優(yōu)點(diǎn)多，但制造成本高。目前研制成功的多肽疫苗包括口蹄疫、乙型肝炎和瘧疾多肽/表位疫苗。2.2基因工程亞單位疫苗運(yùn)用基因重組技術(shù)將編碼病原微生物保護(hù)性抗原的基因?qū)氩⒃谠嘶蛘婧耸荏w細(xì)胞中高效表達(dá)，提取保護(hù)性抗原蛋白，加入合適佐劑即制成基因工程重組亞單位疫苗。用于該類疫苗生產(chǎn)的最常用的原核生物是大腸埃希氏菌?；蚬こ虂唵挝灰呙绨踩院?、副作用小、穩(wěn)定性強(qiáng)，疫苗誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答可與自然感染產(chǎn)生的免疫應(yīng)答相區(qū)別，有利于疫病的控

8、制和消滅計(jì)劃。然而，該類疫苗產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用高，價(jià)格昂貴，而且免疫原性通常比完整病原體差，需要多次免疫才能得到有效保護(hù)。目前，人類的乙型肝炎基因工程亞單位疫苗已被廣泛應(yīng)用。獸用口蹄疫基因工程亞單位疫苗、預(yù)防仔豬和犢牛下痢的大腸桿菌菌毛基因工程重組亞單位疫苗也起到了一定的保護(hù)作用。2.3基因/核酸疫苗基因疫苗是把外源的抗原基因克隆到質(zhì)?；虿《据d體上，然后將重組的質(zhì)粒或病毒DNA直接注射到動(dòng)物體內(nèi)，使外源基因在活體內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生以天然蛋白形式出現(xiàn)的抗原，激活機(jī)體的免疫系統(tǒng)，并能夠持續(xù)地引發(fā)免疫反應(yīng)基因疫苗可在體內(nèi)存在較長(zhǎng)時(shí)間，不斷表達(dá)外源蛋白，能夠刺激產(chǎn)生較強(qiáng)和較持久的免疫應(yīng)答。因質(zhì)粒載體沒(méi)有免疫原性，

9、故可反復(fù)使用。不過(guò)，基因疫苗的安全性及刺激產(chǎn)生的體液免疫應(yīng)答水平均有利于提高。目前，國(guó)外已有至少4種核酸疫苗被批準(zhǔn)進(jìn)入I期臨床試驗(yàn)，包括美國(guó)、瑞士和英國(guó)的艾滋病核酸疫苗、美國(guó)的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子DNA疫苗。另外，已有采用細(xì)菌載體等運(yùn)送基因疫苗，即口服DNA疫苗的探索性研究，以期在黏膜局部免疫方面有所突破。2.4活載體疫苗利用分子生物學(xué)技術(shù)將免疫原基因重組到無(wú)致病性的病毒或細(xì)菌載體基因組中，重組活載體接種動(dòng)物后，可表達(dá)重組蛋白?；钶d體疫苗免疫動(dòng)物與病原微生物自然感染刺激免疫應(yīng)答的能力相近，可同時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫，甚至黏膜免疫，克服了重組亞單位和多肽疫苗的缺點(diǎn)，免疫保護(hù)力比滅活疫苗更有效

10、。然而，這類疫苗有時(shí)因機(jī)體對(duì)活載體的免疫反應(yīng)，限制其再次免疫的效果。常用的病毒載體有牛痘病毒、禽痘病毒TO】、金絲雀痘病毒、腺病毒、火雞皰疹病毒、偽狂犬病病毒E】、小RNA病毒、黃病毒和脊髓灰質(zhì)炎病毒等。主要的細(xì)菌活載體包括沙門氏菌、枯草桿菌、大腸桿菌、乳酸桿菌等。國(guó)外已研制出以腺病毒為裁體的乙肝疫苗、以皰疹病毒為載體的新城疫疫苗等。2.5基因缺失/標(biāo)記疫苗基因缺失疫苗是用基因工程技術(shù)將病毒致病性基因進(jìn)行缺失，從而獲得弱毒活疫苗，該類疫苗產(chǎn)生的免疫應(yīng)答很容易與自然感染的抗體反應(yīng)區(qū)別開來(lái)，故又稱為“標(biāo)記“疫苗，它有利于疫病的控制和消滅計(jì)劃。經(jīng)典技術(shù)培育的弱毒株常常是由毒力基因點(diǎn)突變導(dǎo)致的毒力減弱

11、，而基因缺失疫苗是部分或全部缺失毒力基因故返突變機(jī)率非常小，疫苗安全性好、不易返祖；其免疫接種與強(qiáng)毒感染相似，機(jī)體可對(duì)病毒的多種抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答；免疫力堅(jiān)實(shí)，免疫期長(zhǎng).尤其是適于局部接種，誘導(dǎo)產(chǎn)生黏膜免疫力，因而是新疫苗發(fā)展的主要方向之一。目前已有多種基因缺失疫苗問(wèn)世，例如美國(guó)的偽狂犬病毒基因缺失疫苗、霍亂弧基因缺失疫苗和大腸桿菌基因缺失疫苗。2.6轉(zhuǎn)基因植物/可飼疫苗把編碼病原體保護(hù)性抗原基因?qū)胫参锛?xì)胞內(nèi)，利用穩(wěn)定表達(dá)或瞬時(shí)表達(dá)外源基因的植物，生產(chǎn)出能使機(jī)體獲得特異抗病能力的疫苗將純化后的轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的抗原蛋白注射入動(dòng)物體內(nèi)能產(chǎn)生特異性抗體，或者用轉(zhuǎn)基因植物組織飼喂動(dòng)物，轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的

12、抗原遞呈到動(dòng)物的腸道相關(guān)淋巴組織，產(chǎn)生黏膜和體液免疫應(yīng)答，故又稱可飼疫苗。目前，用轉(zhuǎn)基因植物已成功表達(dá)大腸桿菌熱不穩(wěn)定毒素b亞單位、口蹄疫病毒蛋白或肽狂犬病病毒G蛋白等。動(dòng)物試驗(yàn)表明，表達(dá)的抗原均能刺激產(chǎn)生特異性抗體應(yīng)答，并產(chǎn)生一定的保護(hù)作用。2.7其它新型疫苗樹突狀細(xì)胞是專職抗原遞呈細(xì)胞，能有效地將抗原遞呈給T淋巴細(xì)胞，從而誘導(dǎo)CTL活化，荷載抗原的樹突狀細(xì)胞具有疫苗的功能，故稱樹突狀細(xì)胞疫苗【購(gòu)。利用反向遺傳技術(shù)3】，用流行株/不同血清型病毒株抗原編碼區(qū)替換已知疫苗毒株的相應(yīng)區(qū)域而獲得的嵌合疫苗”。T細(xì)胞疫苗用T細(xì)胞進(jìn)行疫苗接種,在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了較理想的免疫效應(yīng)3疫苗研究展望動(dòng)物重大病毒

13、病中多數(shù)病毒血清型多，旦變異快，而新疫苗的研制滯后于新變異株的出現(xiàn)。因此，建立突發(fā)性重大疫病應(yīng)急反應(yīng)生物制劑研制平臺(tái)并制備相應(yīng)制品需要前瞻性布局，RNAi32。與重大疫病病原改造后的Virosome載體技術(shù)相結(jié)合，可為防控突發(fā)重大疫病提供有效的生物制劑。基因缺失/標(biāo)記疫苗可區(qū)分疫苗接種動(dòng)物和自然感染動(dòng)物，有利于病原微生物的流行病學(xué)調(diào)查，可為該傳染病預(yù)防時(shí)的疫苗匹配和選擇提供依據(jù)。反向遺傳技術(shù)將為RNA病毒疫苗的的改造，包括病毒毒力、免疫原性及抗原成份穩(wěn)定性等，提供快捷、高效的技術(shù)平臺(tái)，是防控不同血清型、變異株的疫苗研究的熱點(diǎn)之一?；钶d體疫苗具有活疫苗的免疫效力高、成本低及滅活疫苗的安全性好等優(yōu)

14、點(diǎn)，是當(dāng)今與未來(lái)疫苗研制與開發(fā)的主要方向之一。另外，不同種類的新型疫苗之間可通過(guò)技術(shù)手段的交叉組合、免疫原的集成使用等，研制出更有效和理想的疫苗。參考文獻(xiàn)：1 KanducD.*Self-nonselfpeptidesinthedesignofvaccinesJ.CurrPharmDes.2009,15(28)：3283-3289.2 SunJBtCzerkinskyC.HolmgrenJ.Mucosallyinducedimmu-noloRicaltolerance*regulatoryTcellsand(headjuvanteffectbycholeratoxinBsubunitJ.Sca

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