腦膜炎奈瑟球菌疫苗研究進(jìn)展

腦膜炎奈瑟球菌疫苗研究進(jìn)展

由于高熱和死亡率的增加，這種疾病已成為世界公共衛(wèi)生的嚴(yán)重問題。全世界幾乎每年有50多萬侵襲性腦膜炎球菌疾病的病例,其中有超過6萬的病人留下了嚴(yán)重的后遺癥,如四肢癱瘓、智力發(fā)育遲緩、聽力喪失等,病死率約為10%。已評估過,在發(fā)展中國家,有2%的出生兒童在5歲前死于腦膜炎。就算有先進(jìn)的抗菌療法和護理技術(shù),發(fā)達(dá)國家的腦膜炎病死率仍然在5%~10%,而發(fā)展中國家高達(dá)20%,存活者中10%~20%會留下永久性的后遺癥。大部分腦膜炎是由流感嗜血桿菌、肺炎鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌三類細(xì)菌引起,腦膜炎奈瑟菌是唯一能引起腦膜炎流行的細(xì)菌。近年來,腦膜炎球菌疾病的流行病學(xué)有了變化,疫苗預(yù)防面臨新的問題?，F(xiàn)就腦膜炎球菌疫苗當(dāng)前的研究和發(fā)展形勢作一綜述。1生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及致病性腦膜炎奈瑟菌(Neisseriameningitidis)為革蘭染色陰性雙球菌,又稱腦膜炎球菌,呈雙或四聯(lián)寄生于宿主中性粒細(xì)胞內(nèi),亦可在細(xì)胞外存活,可由病人鼻咽部、血液、皮膚瘀點或腦脊液中檢出。于1884年首先被Marchiafara和Celli發(fā)現(xiàn)并于1887年被Meichselbaum首次分離。人類是其唯一宿主,大約10%的人群帶菌。腦膜炎奈瑟球菌根據(jù)其莢膜多糖的化學(xué)性質(zhì)和抗原特性的不同至少可分為13個血清群:A、B、C、D、H、I、K、L、W135、X、Y、Z和29E。這些血清群又進(jìn)一步根據(jù)其外膜蛋白A和B的組成不同分為相應(yīng)的血清型和亞型。人類幾乎所有的腦膜炎球菌病例是由A、B、C、W135和Y血清群引起的以A、B、C群對人的致病性最強,90%以上病例由此三型引起,其中C群致病力最強,B群次之,Y群最弱。不同時期不同地區(qū)流行菌群有所不同。2a、c群流行時期本病呈周期性流行,一般每3~5年小流行,7~10年大流行。50年代以來,我國某些地區(qū)曾于1957年、1967年、1977年及1984年發(fā)生過四次大流行,其中1967年最嚴(yán)重,發(fā)病率是403/10萬人口年,發(fā)病300多萬例,病死16萬多例,1984年流行開始時,由于廣泛接種菌苗而被迅速控制。近30多年來我國流行菌株一直是A群,占90%以上,B及C群為散發(fā)菌株,近年來某些地區(qū)B群流行有上升趨勢。2000年底至2001年,非洲亞撒哈拉沙漠地區(qū)發(fā)生腦膜炎流行,據(jù)WHO報告,乍得、埃塞俄比亞、布基納法索、貝寧、喀麥隆及尼日爾等國家地區(qū),共報告病例數(shù)為34177例,死亡共3338例,病死率為9.8%,證實本次是由罕見的W135群腦膜炎球菌引起。后波及歐洲的法國、挪威、英國、北愛爾蘭及亞洲的沙特阿拉伯及新加坡。同時期亦有A群引起的腦膜炎流行,共報告病例6721例,死亡360例,病死率為3.5%,遍及世界許多國家地區(qū)。腦膜炎球菌的一個顯著特征是多數(shù)的遺傳變異是通過基因重組完成的,它能通過基因轉(zhuǎn)移或基因轉(zhuǎn)換完成快速的遺傳改變,導(dǎo)致莢膜轉(zhuǎn)換或消失,這給其有快速獲得新的性狀以適應(yīng)選擇壓力的能力。3“糖蛋白結(jié)合疫苗”的傳統(tǒng)觀點在研究細(xì)菌多糖的免疫學(xué)特性時發(fā)現(xiàn):肺炎球菌、腦膜炎球菌和流感嗜血桿菌等病原菌的莢膜多糖是重要的保護性抗原,由此制備成了多糖疫苗,如肺炎球菌多糖疫苗、傷寒Vi多糖疫苗,它們對各自所引起的疾病有一定的免疫預(yù)防效果,但一個突出的問題是多糖疫苗屬T細(xì)胞非依賴性抗原(Ti—Ag),免疫原性較弱,尤其在嬰幼兒中免疫效果更差。這一問題促使人們研究如何提高多糖疫苗的免疫原性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)最根本的解決辦法是改變多糖抗原的T細(xì)胞非依賴性,使之具有T細(xì)胞依賴性抗原(Td-Ag)的屬性。Avery和Goebel從這一思路出發(fā),依據(jù)免疫學(xué)上半抗原與載體蛋白結(jié)合后成為完全抗原(即載體蛋白具激活Th細(xì)胞的能力)的原理,并利用化學(xué)上熟知的芳香胺重氮化反應(yīng),于本世紀(jì)20年代初首次將Ⅲ型肺炎球菌莢膜多糖結(jié)合到馬血清蛋白上,制成了第一個糖蛋白結(jié)合疫苗。隨著微生物學(xué)、免疫學(xué)及化學(xué)等學(xué)科的不斷發(fā)展,結(jié)合疫苗的研制已逐步走向成熟。3.1a、c、y和w135組腦膜炎疫苗3.1.1免疫低反應(yīng)性疫苗將純化的莢膜多糖作為抗原開發(fā)了A群和C群腦膜炎球菌(MenA和MenC)疫苗已經(jīng)過去三十多年了,它們被證明是安全有效的?，F(xiàn)在,A+C二價多糖疫苗在全世界都可獲得。自2000年以來,W135群已經(jīng)作為一個潛在流行菌株出現(xiàn)在“腦膜炎地帶”的21個非洲國家,這一地區(qū)生活著3億居民,是腦膜炎高發(fā)地區(qū),這就促進(jìn)了A/C/W135/Y四價多糖疫苗的發(fā)展和使用。非洲國家在腦膜炎的流行季節(jié),可從WHO于1997年成立的專事流行性腦膜炎疫苗供給的國際協(xié)調(diào)小組(ICG)獲得疫苗。但是,對嬰兒和2歲以下兒童,多糖疫苗的免疫原性差,而他們正是感染的高危人群。最近一項四價多糖疫苗的研究顯示,多價多糖疫苗同樣不能誘導(dǎo)免疫記憶。他們大部分產(chǎn)生IgM和IgG2抗體應(yīng)答,不能有效激活補體,不能誘導(dǎo)抗體親和力成熟和抗體類型轉(zhuǎn)換。腦膜炎球菌多糖疫苗已顯示產(chǎn)生免疫低反應(yīng)性,即先前接種過疫苗的人群其抗體應(yīng)答要低于第一次接種的人群,這種現(xiàn)象發(fā)生在所有年齡組,以2歲以下兒童最明顯。免疫低反應(yīng)性的持續(xù)時間不詳,可出現(xiàn)2~5年,推測可能是由于多次接種多糖疫苗刺激B細(xì)胞末端分化。但是,免疫低反應(yīng)性的臨床意義還不清楚?；谝陨显?建議多糖疫苗不能作為常規(guī)使用,僅供高危人群使用或爆發(fā)流行時使用。3.1.2免疫記憶的誘導(dǎo)莢膜多糖疫苗能預(yù)防A、C、Y和W135群的感染,但這些疫苗對嬰幼兒效果不理想并且不能產(chǎn)生長期的免疫記憶。因此,用化學(xué)方法將CPS與蛋白質(zhì)載體分子(如無毒的白喉突變體毒素或破傷風(fēng)類毒素)結(jié)合,使針對多糖的免疫應(yīng)答變成T細(xì)胞依賴性免疫應(yīng)答。當(dāng)B細(xì)胞識別多糖抗原時,它們對蛋白質(zhì)載體進(jìn)行處理并將肽表位提呈給CD4+T細(xì)胞。這種抗原復(fù)合物提高了免疫人群(包括嬰幼兒在內(nèi))的抗體水平,同時抗體的親和力和血清殺菌活性有了提高,并且能誘導(dǎo)產(chǎn)生長效記憶性B淋巴細(xì)胞群,提供很好的再次免疫應(yīng)答(追加效應(yīng))。而且疫苗能減少病菌在鼻咽部的定居,減少帶菌者,因此降低人群中疾病的傳播。流感嗜血桿菌結(jié)合疫苗和肺炎球菌結(jié)合疫苗的經(jīng)驗告訴我們,細(xì)菌CPS的免疫原性能夠通過與蛋白質(zhì)載體化學(xué)結(jié)合而顯著提高,合成的多糖蛋白質(zhì)結(jié)合疫苗是安全的,對嬰幼兒有免疫原性,并且能誘導(dǎo)產(chǎn)生長效免疫記憶。二十世紀(jì)八十年代,人們開發(fā)出第一個糖蛋白結(jié)合疫苗,它是將A群和C群莢膜低聚糖和突變的白喉毒素CRM197結(jié)合而成。最初的研究顯示,該疫苗有良好的免疫原性和安全性,并且能誘導(dǎo)免疫記憶。發(fā)達(dá)國家由于A群流行很少,他們主要發(fā)展C群結(jié)合疫苗。單價C群結(jié)合疫苗(MCC-CRM197)由Wyeth和Chiron研制成功,已證實該疫苗在嬰兒、兒童、青少年和成人中均有良好的免疫原性。該疫苗于1999年11月在英國作為附加的嬰幼兒常規(guī)免疫,并且已經(jīng)在澳大利亞、加拿大和其他一些歐洲國家成功使用。就和其他疫苗同時免疫或聯(lián)合免疫伴隨的相互影響來看,越來越多的證據(jù)表明:不管是和破傷風(fēng)類毒素或突變的白喉毒素結(jié)合,當(dāng)和七價肺炎球菌結(jié)合疫苗或無細(xì)胞聯(lián)合疫苗同時接種時,C群腦膜炎球菌結(jié)合疫苗的反應(yīng)會降低[6~8]。WHO在2001年4月起啟動了腦膜炎疫苗項目(MVP),旨在為發(fā)展中國家提供價格能夠負(fù)擔(dān)的A群腦膜炎球菌結(jié)合疫苗,該項目希望能夠以每年2500萬~3500萬劑的速度生產(chǎn),并且每劑成本低于0.5美元。單價A群結(jié)合疫苗(PsA-TT)的Ⅰ期臨床試驗在印度進(jìn)行,數(shù)據(jù)顯示該疫苗在18~35歲成人中具有良好的安全性和免疫原性,并且能維持功能抗體滴度隨后將接著在岡比亞和馬里12~23月齡的兒童中進(jìn)行Ⅱ期臨床試驗。MVP計劃2008~2009年單價A群結(jié)合疫苗獲準(zhǔn)在非洲腦膜炎帶國家對1~29歲人群進(jìn)行一劑大規(guī)模接種。A/C二價結(jié)合疫苗已研制出來,但發(fā)現(xiàn)它主要誘導(dǎo)針對C群的免疫記憶。Wyeth最近在進(jìn)行一項9價S.pneumoniae/MenC結(jié)合疫苗的Ⅲ期試驗,2000年至2002年的隨機對照試驗顯示該疫苗比單一的C群結(jié)合疫苗的免疫原性要弱但該疫苗也能成功的誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫記憶。A/C/Y/W135莢膜多糖與變異白喉毒素(CRM197)共價結(jié)合的四價結(jié)合疫苗(MenactraTM)已由Sanofi-Pasteur研制成功,并于2005年在美國獲得批準(zhǔn)。該疫苗對提高11~18歲年齡組的殺菌抗體滴度100%有效,最初在美國獲得批準(zhǔn)11~55歲人群使用,現(xiàn)已向FDA申請獲得批準(zhǔn)用于2~10歲人群。英國和加拿大進(jìn)行的一項臨床試驗表明,四價結(jié)合疫苗在嬰幼兒中也具有良好的安全性和免疫原性。美國一項青少年接種MenactraTM的性價比的研究顯示,疫苗在22年里減少疾病直接的花費達(dá)1800萬美元,減少間接經(jīng)濟損失達(dá)5000萬美元。這些多價疫苗在美國和歐洲可獲得,多價結(jié)合疫苗的使用建議在美國已公布,評估疫苗對公共衛(wèi)生影響的計劃已經(jīng)完成。3.2ovm疫苗純MenB莢膜多糖對兒童和成人的免疫原性均較弱。此外,MenB莢膜多糖的結(jié)構(gòu)(a2-8-N-乙酰神經(jīng)氨酸)與正在發(fā)育的神經(jīng)組織及少數(shù)成熟組織中的神經(jīng)細(xì)胞黏附分子同源。為克服這一障礙,已研制了MenB結(jié)合疫苗,一期臨床試驗證明安全,但其抗體缺乏功能活性。也在嘗試采用其他傳統(tǒng)的非莢膜方法來研制MenB疫苗,盡管在“反義疫苗學(xué)”領(lǐng)域有了很大的進(jìn)展,發(fā)展一種B群疫苗的前景還很遙遠(yuǎn)。腦膜炎球菌和其他革蘭陰性菌能不斷釋放含外膜蛋白、脂多糖和周質(zhì)蛋白的球形細(xì)菌外膜或OMV(OuterMembraneVesicles)。用去污劑抽提法制備的MenBOMV疫苗已成功用于控制疾病爆發(fā),但其有效性僅限于控制同種MenB病爆發(fā),因為OMV疫苗的免疫原性主要是基于高度變異的MenBPorA。為研制具有更廣泛保護作用的OMV疫苗,美國國立公共衛(wèi)生和環(huán)境研究所研制了六價PorAOMV疫苗。通過DNA重組技術(shù)構(gòu)建了兩個疫苗株,分別表達(dá)3種PorA蛋白,包含了荷蘭和其他歐洲國家流行的大多數(shù)血清亞型,疫苗由兩種OMV制劑組成。I和Ⅱ期研究顯示,這種疫苗安全且具有免疫原性。該疫苗在這些血清亞型流行的地區(qū)對預(yù)防MenB病有效?；蚪M學(xué)方法研制疫苗則是通過對細(xì)菌基因組測序來確定候選抗原的蛋白質(zhì)氨基酸序列。這種逆向疫苗學(xué)方法能確認(rèn)具有更強免疫原性和更廣泛保護作用的疫苗,因為它能接觸到傳統(tǒng)方法純化細(xì)菌組分可能遺漏的目標(biāo)。MenB基因組測序確認(rèn)了MenBMC58株的2158個開放閱讀框,通過與MenA的基因組序列作比較,識別出了潛在的保守氨基酸序列,克隆出600種被認(rèn)為保守的蛋白質(zhì),將其中350種在大腸桿菌中表達(dá)純化后接種小鼠,其中29種蛋白質(zhì)能誘導(dǎo)抗MenB殺菌活性抗體(與保護性免疫相關(guān))。已將一些由基因組方法確認(rèn)的抗原(包括表面表達(dá)蛋白,如黏附蛋白和脂蛋白)作為潛在候選疫苗進(jìn)行進(jìn)一步評價,其中一些抗原已進(jìn)入臨床評價。研制MenB疫苗的其他非莢膜方法包括運用外膜蛋白(Outermembraneprotein,OMP)(如轉(zhuǎn)鐵結(jié)合蛋白B、奈瑟菌表面蛋白A和H.8)和奈瑟菌共棲菌(如乳屑奈瑟球菌)抗原。重組轉(zhuǎn)鐵結(jié)合蛋白B免疫動物能在接種動物中誘生殺菌抗體,但不能誘生高滴度的殺菌抗體。重組奈瑟菌表面蛋白A免疫能誘導(dǎo)動物產(chǎn)生殺菌抗體,但是這種抗體僅對在遺傳學(xué)上相似的MenB株有殺菌力。H.8是一種暴露于表面的OMP,作為一種抗原已得到評價,但抗H.8抗體未顯示有殺菌活性。乳屑奈瑟球菌是奈瑟菌的共棲菌,與抗腦膜炎球菌病的天然免疫有關(guān),因此可以推斷乳屑奈瑟球菌抗原可能對研制MenB疫苗有用,此方法將為新疫苗的發(fā)展鋪平道路。4免疫、抗和預(yù)防作用的研究疫苗預(yù)防腦膜炎球菌感染還有很長的路要走。象W135這種少見血清型的出現(xiàn),說明發(fā)展多價結(jié)合疫苗是必需的。而多價疫苗和單價疫苗免疫原性的差異還需要更徹底的研究,同時須解決疫苗各組分之間免疫原性相互影響的問題。另外,雖然候選的幾個外膜蛋白已經(jīng)被研究得很透徹,B群疫苗仍然存在未解決的問題。未來五年將是一個振奮人心的時期,Hib結(jié)合疫苗將加入常規(guī)免疫程序,這對肺炎球菌和腦膜炎球菌等細(xì)菌莢膜多糖結(jié)合疫苗的發(fā)展也是一個強有力的推動。雖然腦膜炎球菌疫苗對兒童的弱免疫原性、不能產(chǎn)生很強的免疫記憶以及疫苗的短暫保護作用等問題已經(jīng)解決或部分解決,但還存在一些免疫學(xué)上無法解釋的現(xiàn)象。全球疫苗安全咨詢委員會(GACVS)認(rèn)為嬰幼兒同時接種過多抗原可能導(dǎo)致所謂的“免疫超負(fù)荷”(Immune