1、.第五章基因工程疫苗第一節(jié)疫苗概況一、疫苗的起源和發(fā)展疫苗的起源可以追溯到我國(guó)古代。 4世紀(jì)初，東晉葛洪在肘后，已有狂犬病的防治記載。 在宋真宗時(shí)代(公元1000年左右)，首相王們的兒子患天花，到處請(qǐng)醫(yī)生無(wú)效。 最后來(lái)到峨眉山道人，取患部痂，處理后自我接種治愈的是最早的自我免疫治療(self-Vaccine )。發(fā)展成了預(yù)防天花的人痘接種法。 從感染天花的恢復(fù)期患者和癥狀較輕的患者中，選出水皰、膿皰和痘痘的內(nèi)容物，保存1個(gè)月左右干燥，研磨成粉末，吸入健康人鼻腔，預(yù)防天花，取得了良好的保護(hù)效果。 這是人類(lèi)歷史上最早使用疫苗預(yù)防疾病的記錄，比英國(guó)醫(yī)生陳納(Jenner )發(fā)明牛痘苗早了數(shù)百年。 1

2、5世紀(jì)中期我國(guó)人痘苗接種法傳到中東，經(jīng)過(guò)改革進(jìn)行了皮下接種。 1721年駐土耳其的大使夫人，向英國(guó)和歐洲各國(guó)傳達(dá)了這個(gè)法律。 人痘的發(fā)明是中國(guó)人民對(duì)世界醫(yī)學(xué)的巨大貢獻(xiàn)。 2000年，美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心(centersfordiiseasecontrolsandprevention，CDC )出版了疫苗可以預(yù)防疾病的流行病學(xué)和預(yù)防學(xué)第6版。 在被稱(chēng)為疫苗學(xué)權(quán)威手冊(cè)主頁(yè)的“疫苗接種里程碑”中，第一項(xiàng)是“12世紀(jì)中國(guó)開(kāi)始預(yù)防天花”(參照表6-1 )。 這肯定了中國(guó)為了首先預(yù)防天花而開(kāi)始接種人痘是最早的免疫接種形式。 表5-1疫苗發(fā)展史上的里程標(biāo)事件，CDC:epidemiologyandprev

3、entionofvaccine-preventable disease.6 edition，2000，17965.14英國(guó)鄉(xiāng)下醫(yī)生愛(ài)德華連納(17965.14 ) Jenner從感染了天花的年輕擠奶農(nóng)家的女性手中撿起粉刺苗，接種到8歲男孩的手臂上。 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的嚴(yán)密觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)少年受到免疫保護(hù)，沒(méi)有感染天花。 1798年9月，Jenner發(fā)表了為了預(yù)防天花而接種了“天花”的論文，雖然完全不知道天花是由天花的感染引起的，但這個(gè)劃時(shí)代的發(fā)明，成為人工自動(dòng)免疫的先驅(qū)。 后來(lái)種痘技術(shù)傳到了歐洲，傳到了北美和亞洲。 為了紀(jì)念Jenner的這一偉大貢獻(xiàn)，巴斯德把疫苗稱(chēng)為Vaccine (拉丁語(yǔ)的vacc是“

4、?！钡囊馑?。 因?yàn)樘旎ɑ颊唛L(zhǎng)期被廣泛使用，世界上1977年以后就沒(méi)有發(fā)現(xiàn)了。 世界衛(wèi)生組織(WorldHealthOrganization，WHO )于1979年10月26日莊嚴(yán)地宣布世界上已根除天花。 這是人類(lèi)歷史上第一次被疫苗消滅的傳染病。 19世紀(jì)70年代，法國(guó)科學(xué)家路易斯巴斯德(LouisPasteur )對(duì)減少雞霍亂菌的研究，是繼陳娜之后的一大進(jìn)步。 他認(rèn)為，使用減毒病原體來(lái)預(yù)防由此引起的疾病，比使用相關(guān)的動(dòng)物病原體來(lái)預(yù)防人類(lèi)疾病更為有效。 巴斯德確立了現(xiàn)代的預(yù)防接種，用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的疫苗預(yù)防了傳染病。 后來(lái)綿羊炭疽菌解毒疫苗實(shí)驗(yàn)成功，特別是1885年首次在人體上使用解毒狂犬病疫苗，

5、標(biāo)志著人類(lèi)進(jìn)入了預(yù)防接種的科學(xué)新紀(jì)元。 根據(jù)安全原因，正式生產(chǎn)的是狂犬病滅活疫苗，質(zhì)量也不斷改善。 Pasteur在疫苗開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的先驅(qū)作用和卓越的貢獻(xiàn)引起了第一次疫苗革命。直到19世紀(jì)末，人類(lèi)在疫苗學(xué)領(lǐng)域取得了輝煌的成果，兩人在病毒中活著的疫苗(琴奈的種痘，巴斯德的狂犬病)，三人在細(xì)菌中不活著的疫苗(美國(guó)Salmon和Smith，法國(guó)Chamberlai和Roux的傷寒如Metchnikoff的細(xì)胞免疫(1884年)、Ehrlich的受體理論(1897年)和毒素抗毒素作用。、進(jìn)入20世紀(jì)前30年，疫苗學(xué)在三方面取得了很大進(jìn)展：首先，法國(guó)科學(xué)家Calmette和Guerin在19 然后，20年代

6、，巴斯德研究所的Ramon用化學(xué)滅活法獲得白喉和破傷風(fēng)類(lèi)毒素，開(kāi)發(fā)了疫苗。 第三，WilsonSmith和ThomasFrancis分別在鳥(niǎo)胚中成功地失活了新型流感疫苗。 二戰(zhàn)后，疫苗研究進(jìn)入了飛躍發(fā)展階段。 波士頓的Enders及其同事發(fā)展了病毒的體外細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，促進(jìn)了多種減毒和滅活疫苗的開(kāi)發(fā)。 50年代，首先有Salk的3價(jià)滅活小兒麻痹癥(脊灰)疫苗(IPV )和Sabin的3價(jià)滅活脊灰疫苗(OPV )，為人類(lèi)在地球上消滅脊灰提供了強(qiáng)大的武器。 同時(shí)還開(kāi)發(fā)了用雞胚細(xì)胞培養(yǎng)減毒的麻疹疫苗。 60年代研制了一種減少雞胚毒的流行性腮腺炎疫苗。 開(kāi)發(fā)了70年代用細(xì)胞培養(yǎng)的風(fēng)疹疫苗。 在細(xì)菌疫苗方

7、面，70年代細(xì)菌三明治多糖的純化技術(shù)促進(jìn)了大量侵襲性細(xì)菌疫苗的開(kāi)發(fā)。 同時(shí)期的病毒蛋白質(zhì)的純化技術(shù)也促進(jìn)了血源性乙型病毒性肝炎(乙型肝炎)疫苗的開(kāi)發(fā)。 二十世紀(jì)80年代，現(xiàn)代分子技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了下一代疫苗的開(kāi)發(fā)，引起了疫苗發(fā)展史上的第二次革命，其第一成果是轉(zhuǎn)基因乙肝疫苗，為人類(lèi)在地球上消除乙肝提供了希望。 同時(shí)，化學(xué)、生化、遺傳學(xué)和免疫學(xué)的發(fā)展為新疫苗的研制和舊疫苗的改進(jìn)提供了新技術(shù)和新方法(表5-2 )。 表5-2由于新技術(shù)對(duì)疫苗開(kāi)發(fā)和開(kāi)發(fā)的影響，至今已有30多種疫苗成功預(yù)防人類(lèi)疾病(表5-3 )。 其中一半以上是病毒疫苗。 天花、小兒麻痹、麻疹等嚴(yán)重危害人類(lèi)生命和健康的疾病的流行得到了有效

8、的控制。 其中天花被根除，創(chuàng)造了使用疫苗在自然界中徹底消滅病原微生物的醫(yī)學(xué)奇跡。 人類(lèi)消滅小兒麻痹癥的目標(biāo)也即將實(shí)現(xiàn)。 表6-3人用疫苗開(kāi)發(fā)年表，表6-3人用疫苗開(kāi)發(fā)年表，我國(guó)從1919年開(kāi)始設(shè)立專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)(中央防疫所，北京生物制品研究所的前身)，從事生物制品的研究生產(chǎn)，這是我國(guó)第一個(gè)生物制品研究所。 建國(guó)后，中國(guó)政府新建了北京、上海、武漢、長(zhǎng)春、蘭州、成都等6個(gè)生物制品研究所。 中國(guó)現(xiàn)在的疫苗產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)約有30家，是世界上疫苗產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)最多的國(guó)家(表5-4 )。 中國(guó)的疫苗產(chǎn)品年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)10億個(gè)，疫苗種類(lèi)和數(shù)量也是世界上最多的，其中乙肝、小兒麻痹、麻疹、百日咳、白喉、破傷風(fēng)的兒科常見(jiàn)疫

9、苗產(chǎn)量達(dá)到5億人，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃免疫接種。 中國(guó)生產(chǎn)的疫苗產(chǎn)品已經(jīng)可以滿(mǎn)足預(yù)防疾病、消滅疾病的需要。 表6-4中國(guó)的主要疫苗種類(lèi)和制造商，二、疫苗和基因工程疫苗傳統(tǒng)疫苗(TraditionalVaccine )是通過(guò)人工變異和從自然界篩選得到的減毒和無(wú)毒的活病原微生物制成的制劑，或用理化方法殺死病原微生物而制成的為了人工免疫保護(hù)人和動(dòng)物的免疫力，這些制劑被稱(chēng)為疫苗(多用于預(yù)防)，疫苗是由病原體制作的。 國(guó)內(nèi)多將細(xì)菌制造的人工主動(dòng)免疫生物制品稱(chēng)為疫苗。 用病毒(Virus )、立克次體(Rickettia )、螺旋線(xiàn)圈(Spiralcoil )等微生物制造的生物制品稱(chēng)為疫苗。 目前國(guó)際上把細(xì)菌性

10、制劑、病毒性制劑及類(lèi)毒素統(tǒng)稱(chēng)為疫苗(vaccine )?；蚬こ桃呙纾荷鲜霆M義的疫苗稱(chēng)為傳統(tǒng)疫苗(traditionalvaccine )，作為主要制造完全病原體的疫苗的基因工程疫苗是下一代疫苗(NewgenerationVaccine )或高科技疫苗的范疇(high 主要包括基因工程亞單位疫苗、基因工程載體疫苗、核酸疫苗、基因缺失疫苗、蛋白工程疫苗等，廣義上還包括轉(zhuǎn)基因疫苗、合成多肽疫苗、抗獨(dú)特抗體疫苗、微膠囊控制緩釋疫苗等。現(xiàn)代疫苗(Modernvaccine ) :利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，應(yīng)用Ag誘發(fā)機(jī)體特異性免疫反應(yīng)，防治疾病，達(dá)到特定醫(yī)學(xué)目的的生物制劑。三、傳統(tǒng)疫苗與新型疫苗的區(qū)別：

11、傳統(tǒng)疫苗的開(kāi)發(fā)主要是通過(guò)人體實(shí)驗(yàn)從經(jīng)驗(yàn)和失敗中獲得的。 20世紀(jì)以來(lái)，隨著病原學(xué)、流行病學(xué)、免疫學(xué)尤其是病毒組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了許多傳統(tǒng)疫苗。 免疫學(xué)的進(jìn)展，可以通過(guò)是否產(chǎn)生中和抗體來(lái)判定疫苗的成功與否。 大多數(shù)免疫保護(hù)機(jī)制明確，能產(chǎn)生中和抗體，容易培養(yǎng)的疫苗成功了。 此外，新出現(xiàn)的疾病主要具有上述特征，還可以使用傳統(tǒng)疫苗技術(shù)快速成功地研制成功(表5-5 )。 免疫保護(hù)機(jī)制不明確，具有潛在的致癌性和免疫病理作用，無(wú)法培育病原或者難以培育的疫苗，用傳統(tǒng)的疫苗技術(shù)很難開(kāi)發(fā)。 新型疫苗是基于分子生物學(xué)、分子生物學(xué)、蛋白化學(xué)和相應(yīng)生物高科技而發(fā)展起來(lái)的(Woodrow，1997 )。 重組D

12、NA技術(shù)促進(jìn)了疫苗生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。從現(xiàn)代觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，我們可以定義為使用抗原誘發(fā)機(jī)體特異性免疫反應(yīng)，防治疾病，達(dá)到特定醫(yī)學(xué)目的的生物制劑。 目前，新型疫苗的研究主要集中在傳統(tǒng)疫苗的改進(jìn)和傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法解決的新型疫苗的研究上，包括腫瘤疫苗、避孕疫苗和其他非感染性疾病疫苗的研究，其中發(fā)展治療性疫苗成為新型疫苗研究的重要組成部分。、注：“-”被投入生產(chǎn)，“*”停止生產(chǎn)，“*”是第二節(jié)病毒疫苗種類(lèi)一，傳統(tǒng)病毒疫苗通常也稱(chēng)為疫苗或第一代疫苗，是長(zhǎng)期用于預(yù)防傳染病的主要生物產(chǎn)品。 1、滅活疫苗(deadVaccine )滅活疫苗也稱(chēng)死亡疫苗，是利用加熱和甲醛等理化方法殺死人工大量培養(yǎng)的完全病原微生物，使感染性和

13、毒性喪失，維持免疫原性，并結(jié)合相應(yīng)的佐劑而制成的疫苗。 疫苗液中除了滅活的病毒粒子之外，還含有細(xì)胞成分和培養(yǎng)病毒時(shí)加入的牛血清等蛋白質(zhì)，多次接種疫苗就容易發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)制造技術(shù)簡(jiǎn)單，免疫原性穩(wěn)定性高，容易制造多價(jià)疫苗，缺點(diǎn)：1)需要嚴(yán)格的滅活操作，保證滅活不完全的粒子不包含在疫苗中。 2 )滅活疫苗提供的免疫力較短，為了完成免疫過(guò)程，需要多次接種，生物體會(huì)反復(fù)受到疫苗中異性蛋白質(zhì)的刺激，有可能產(chǎn)生副作用。 3 )某些滅活疫苗，例如年輕時(shí)制得的麻疹滅活疫苗，在接受接種的人中，有一部分在之后與麻疹病毒自然接觸時(shí)，會(huì)引起嚴(yán)重的麻疹感染過(guò)敏反應(yīng)。 4 )滅活疫苗雖然刺激IgM和IgG抗體的產(chǎn)生，但

14、有時(shí)不能得到充分的保護(hù)效果。2，減毒活性疫苗(attentiedvaccine )減毒活性疫苗也稱(chēng)為弱毒疫苗，用物理、化學(xué)和生物學(xué)的方法，連續(xù)傳代微生物的自然強(qiáng)毒株，使原宿主失去病原力，或僅引起亞臨床感染，但維持著良好的免疫原性、遺傳特性，用該毒株現(xiàn)在使用的病毒疫苗大多是解毒疫苗。活疫苗可以誘發(fā)全面的免疫應(yīng)答反應(yīng)(體液免疫和細(xì)胞免疫)，具有免疫力持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。常用的減毒方法如下：1)體外減毒即體外連續(xù)代減毒。 在向異源宿主繼承的單一宿主中反復(fù)繼承。 2 )冷適應(yīng)篩選溫度能改變病毒的特性，得到冷適應(yīng)株。 病毒冷適應(yīng)株總是伴隨著有毒力的減少和各種特征標(biāo)志。 冷適應(yīng)篩選是傳統(tǒng)疫苗設(shè)計(jì)中早期采用穩(wěn)定減毒

15、突變株的方法，也是最有效的構(gòu)想。解毒疫苗和滅活疫苗各有優(yōu)缺點(diǎn)。 前者優(yōu)于后者。 解毒疫苗可以使機(jī)體產(chǎn)生亞臨床感染，特別是通過(guò)自然途徑，例如口服或鼻子進(jìn)行免疫的話(huà)，除了廣泛的免疫應(yīng)答，即循環(huán)抗體IgM和IgG以外，還可以在病毒侵入的入口，例如呼吸器或消化道中誘導(dǎo)局部抗體IgA。3、亞基疫苗(subunitvaccine )亞基疫苗是指細(xì)菌、病毒殼的特殊蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，即抗原決定簇的疫苗，因?yàn)樵撘呙绮皇峭耆《?，而是病毒的一部分物質(zhì)由于亞基疫苗只有幾個(gè)主要的表面蛋白，所以可以消除病毒(或細(xì)菌)的許多不相關(guān)抗原決定簇和粗制或半精制病毒(或細(xì)菌)制劑引起的副作用。 表5-6滅活疫苗、減毒疫苗和亞基疫苗三種

16、疫苗比較，二、新一代病毒疫苗(新型疫苗)主要是指利用基因工程技術(shù)開(kāi)發(fā)的疫苗。 基因工程亞單位疫苗、基因工程載體疫苗、核酸疫苗、基因缺失疫苗也通常包含在新型疫苗的范疇內(nèi)。轉(zhuǎn)基因疫苗、合成多肽疫苗、抗獨(dú)特抗體疫苗。1.newgenerationvaccineorhigh-tech vaccine (高科技疫苗)基因工程亞單位疫苗(geneengineeringsubunitvaccine )基因工程向量疫苗(geneengi 核酸疫苗(nucleicacidvaccine )基因缺失生存疫苗(genedeletedlivevaccine )蛋白質(zhì)工程疫苗(proteinengineeringvac

17、cine)2.轉(zhuǎn)基因疫苗(geneticr 4 .抗獨(dú)特型Ab疫苗(anti-idiotypeAbvaccine)5.微膠囊控制緩釋疫苗(controllablereleasedmicro-capsule vaccine )，(1) 基因工程疫苗，又稱(chēng)geneengineeringvaccine基因工程疫苗，是指使用重組DNA技術(shù)克隆和表達(dá)保護(hù)抗原基因，表達(dá)的抗原產(chǎn)物，或利用重組體本身制成的疫苗。 主要包括基因工程亞單位疫苗、基因工程載體疫苗、核酸疫苗、基因缺失疫苗、蛋白質(zhì)工程疫苗等5種。 1、基因工程亞基疫苗(geneengineeringsubunitvaccine )基因工程亞基疫苗，主要是指純化在基因工程中表達(dá)的蛋白抗原的疫苗。 優(yōu)點(diǎn)：用于生產(chǎn)高純度、安全性高的病原體難以培養(yǎng)，或有潛在