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1、第八讲 疫苗及其分类 1 疫苗 vaccine l凡接种机体后能产生自动免疫和预防疾病的一 类生物制剂均称为疫苗 细菌性菌苗 病毒性疫苗 寄生虫性虫苗 治疗性疫苗 肿瘤 过敏和一些传染性疾病 生理调控疫苗 如促进生长和控制生殖等 2 根据疫苗抗原的性质和制备工艺 疫苗又分为 活疫苗 live vaccine 死疫苗 killed vaccine 基因疫苗 genetic vaccine 一种疫病究竟以哪类疫苗最为有效可 行 取决于该疫病特点 包括流行病 学 病原理化特性 致病机理和免疫 特点以及各种技术手段是否可行 3 活疫苗 l活疫苗可以在免疫动物体内繁殖 l能刺激机体产生全面的系统免疫反应
2、和局部免疫反应 l免疫力持久 有利于清除局部野毒 l产量高 生产成本低 l有毒力增强和返祖危险 l有不同抗原的干扰现象 l要求在低温 冷暗条件下运输和储存 4 死疫苗 l死疫苗不能在免疫动物体内繁殖 比较安全 不发生全身 性副作用 无毒力返祖现象 l有利于制备多价或多联等混合疫苗 l制品稳定 受外界环境影响小 有利于保存运输 l疫苗免疫剂量大 生产成本高 需多次免疫 l只能诱导机体产生体液免疫和免疫记忆 故常需要用佐剂 或携带系统 deliver system 来增强其免疫效果 5 基因疫苗 l基因疫苗不能在机体增殖 但它可被细胞吸纳 并在细胞内指导合成疫苗抗原 l体液免疫 l细胞免疫反应 尤
3、其是细胞毒T淋巴细胞 CTL 反应 6 活疫苗 l可在宿主细胞中复 制 l毒力降低 l免疫反应比较全面 l免疫剂量小 l免疫保护期长 死疫苗 n 不能在宿主细胞 中复制 n 无毒 不返强 n 免疫反应不太全 面 n 不会传染给其它 个体 n 制备技术相对容 易 DNA疫苗 可刺接抗原在细 胞内合成 可诱导细胞免疫 制备技术容易标 准化 不 同 疫 苗 特 性 比 较 7 疫 苗 研 究 技 术 活疫苗 经典策略 病毒 重组病毒 重组病毒载体 经典策略 细菌 重组细菌 重组细菌载体 死疫苗 完整病原体疫苗 蛋白基础疫苗 肽基础疫苗 多糖基础疫苗 抗独特型疫苗 DNA疫苗 Naked DNA Vi
4、ral delivery Bacterial delivery 8 弱毒疫苗 attenuated vaccine 微生物自然强毒株通过物理 化学或生物的连 续传代和筛选培育而成或从自然界筛选的具有 良好免疫原性的自然弱毒株 经培养增殖后制 备的疫苗 丧失或减弱对原宿主动物致病力 但仍保存良 好免疫原性和遗传特性的毒株 9 重组活疫苗 recombinant live vaccine l通过基因工程技术 将病原微生物致病性基因 进行修饰 突变或缺失 从而获得弱毒株 l由于这种基因变化 一般不是点突变 经典技 术培育的弱毒株基因常为点突变 故其毒力 更为稳定 返突变机率更小 如猪伪狂犬病基 因缺
5、失疫苗 10 基因工程活载体疫苗 genetic engineering live vector vaccine l将致病性微生物的免疫保护基因插入到载体病 毒或细菌 通常为疫苗毒 菌 株 的非必需 区 构建成重组病毒 或细菌 经培养后制 备的疫苗 l该类疫苗不仅具有活疫苗和死疫苗的优点 而 且对载体病毒或细菌以及插入基因相关病原体 的侵染均有保护力 l同时 一个载体可表达多个免疫基因 可获得 多价或多联疫苗 11 病毒复制非必需片段基因鉴定 病毒复制非必需片段基因克隆 外源基因插入非必需片段基因 中间 即重组载体 将病毒基因和重组载体基因共 转染至细胞 同源重组 产生 感染性病毒粒子 筛选稳
6、定的重组病毒 重组病毒 12 重 组 病 毒 载 体 痘病毒载体 fowlpox canarypox 疱疹病毒载体 杆状病毒载体 腺病毒载体 RNA病毒 NDV PRRSV Poliovirus Sindbis virus Alphaviruses 13 1 宿主范围广 增殖滴度高 稳定性好 基因组容量大 含多 个非必需区基因 易于构建和分离重组病毒 适于插入多个 外源基因 40kb 对插入的外源基因有较高的表达水平 2 抗原性稳定 免疫原性持久 能够同时诱发体液和细胞免疫 相对安全 3 痘苗病毒在种痘后局部反应较大 在人接种后有百万分之一 发生全身性发痘和种痘后脑炎等并发症倾向 鸡痘病毒 金
7、丝雀痘病毒 猪痘病毒 羊痘病毒 兔痘病毒 禽类痘病毒 由于用该病毒接种哺乳动物后 可以引起顿挫 型感染 但却可以持续表达外源基因 并且不影响再次接种 鸡痘病毒 痘 病 毒 载 体 14 痘病毒载体中表达的外源基因 HIV gag pol core gp160 env NDV HA NA Fusion Fusion HA NP PRV gp50 gp63 gp50 63 I X Measles F HA Fusion Rabies G Influenza HA IBDV VP2 FLV env 15 人Ad2和Ad5 外源基因容量为20kb左右 E3 病毒复制的非必须区 允许插入的外源基因的最大
8、长 度为4 0Kb 外源基因一般不需要加基因表达调控元件 利 用腺病毒本身的调节元件 即外源基因可插在E3启动子后 在感染早期有效表达 HIV 1 狂犬病毒 E1 为病毒复制必须区 缺失E1区的人腺病毒必须在特 殊的工程细胞中 比如293细胞系 人胚肾细胞 或非缺 失的腺病毒辅助下才能复制增殖 因此称为病毒缺陷型载体 腺 病 毒 载 体 16 腺 病 毒 载 体 优点 腺病毒比较安全 腺病毒的靶细胞范围广 复制分裂细胞 非复制分裂细胞 腺病毒容易制备 对热不敏感 高滴度增殖 腺病毒可以在肠道及呼吸道繁殖 能诱导粘膜免疫 能制成 药囊经口服途径接种以预防消化道及呼吸道感染 Ad2 Ad5等启动子
9、较强 能高水平表达外源基因 特别是 换 以更强的启动子如CMV早期启动子后 更可明显提高外源基 因的表达水平 17 1 基因组较大 约150kb 含70个编码基因 其中至少20 的基因是非必需基因 可容纳多个外源基因的插入 大多数疱疹病毒的宿主范围很窄 其重组病毒的使用不会产 生流行病学方面的不良后果 伪狂犬病毒除外 许多疱疹病毒经粘膜途径感染 构建的载体活疫苗可经粘膜 途径提呈抗原 诱导特异性粘膜免疫 疱疹病毒作为活载体表达外源基因作为疫苗的研究 单纯疱 疹病毒 伪狂犬病毒 火鸡疱疹病毒 牛疱疹病毒I型 马疱 疹病毒I型 传染性喉气管炎病毒 疱 疹 病 毒 载 体 18 重经典策略 细菌 相
10、对较难 重组细菌 比重组病毒困难 重组细菌载体 粘膜免疫 活 细 菌 疫 苗 研 究 技 术 19 1 格氏链球菌 木糖链球菌 人的皮肤共栖菌 可作为表面定 居的融合蛋白载体 乳酸杆菌 肠道和阴道内的共栖菌 但出现时间很短 肠道菌 大肠杆菌 霍乱弧菌 结肠耶耳森氏菌 志贺氏菌 大肠杆菌 TGEV S蛋白的融合蛋白 CS31A 腹腔注射免疫鼠 加佐剂 刺激产生显著的血清抗体应答 大肠杆菌 艾美球虫子孢子蛋白的118氨基酸与 半乳糖苷酶融 合 接种鸡 可产生保护性免疫应答 4 沙门氏菌 细菌性活载体 20 1 能运送抗原至肠道淋巴组织 并引起分泌免疫反应 其中 分泌性IgA浸润所有粘膜表面及外分泌
11、腺体的分泌物中 2 伤寒沙门氏菌在人体 鼠伤寒沙门氏菌在小鼠能在寄主肠 道中定居 并在肠道淋巴组织 肝和脾中增殖 3 沙门氏菌人工突变后 它们仍能在肠道淋巴组织中定居 这些特征使减毒沙门氏菌可能作为表达各种定居因子 毒性抗原基因的载体 来递呈这些抗原到肠道淋巴组织 沙门氏菌活疫苗载体特性 21 1 营养缺陷质粒补救系统 该系统的寄主是某一营养代谢物 的染色体突变株 而转移质粒则带有与寄主突变互补的非 同源基因 2 整合表达系统 即将外源基因整合到载体的染色体中 3 细胞表面表达系统 即将外源基因产物表达到载体细胞表 面 有利于与免疫系统接触 4 鞭毛表达系统 由于鞭毛是存在于细胞表面的运动器
12、与 鞭毛蛋白融合在一起的抗原蛋白也将存在于细胞表面 同 样有利于与宿主的免疫系统接触 几种沙门氏菌活载体表达系统 22 病毒抗体复合物疫苗 virus antibody complex vaccine l该类疫苗由特异性高免血清或抗体与适当比 例的相应病毒组成 l可以延缓病毒释放 提高疫苗安全性和免疫 效果 其关键是病毒与抗体的比例要适度 l目前 已研制成功并被批准投放市场的有传 染性法氏囊病毒 抗体复合物疫苗 美国 23 灭活疫苗 inactived vaccine l该类疫苗由完整病毒 或细菌 经灭活剂灭活 后制成 其关键是病原体灭活 l既要使病原体充分死亡 丧失感染性或毒性 又要保持病原
13、体免疫原性 l目前 常用的灭活剂有甲醛 乙酰乙烯亚胺 AEI 乙烯亚胺 BEI 和 丙酸内酯等 24 亚单位疫苗 subunit vaccine l是指病原体经物理或化学方法处理 除去其无效的毒性物 质 提取其有效抗原部分制备的一类疫苗 l病原体的免疫原性结构成分包含多数细菌的荚膜和鞭毛 多数病毒的囊膜和衣壳蛋白 及有些寄生虫虫体的分泌和 代谢产物 经提取纯化 或根据这些有效免疫成分分子组 成 通过化学合成 制成不同的亚单位疫苗 l人工合成物纯度高 使用安全 肺炎球菌囊膜多价多糖疫苗 流感血凝素疫苗 牛和犬的巴贝斯虫病疫苗等 25 用DNA重组技术 将编码病原微生物保护 性抗原的基因导入原核或
14、真核细胞 使其在受 体细胞中高效表达 分泌保护性抗原肽链 提 取保护性抗原肽链 加入佐剂即制成基因工程 重组亚单位疫苗 重组亚单位疫苗 recombinant subunit vaccines 26 优点 l安全性好 不含传染性材料 接种后不会发生急性 持 续或潜伏感染 可用于不宜使用活疫苗的一些情况 l减少或消除了常规疫苗有害的反应原 热原 变应原 免疫抑制原等 l稳定性好 便于保存和运输 产生的免疫应答可以与感 染产生的免疫应答相区别 因此更适合于疫病的控制和 消灭计划 l将高度危险和致病的病原体的免疫原性蛋白质编码基因 转移到不致病而且无害的微生物 用于大量生产 安全 性更好 l用于外来
15、病原体和不能培养的病原体 扩大了用疫苗控 制疫病的范围 27 表达系统 原核生物 E coli 枯草杆菌 Bacillus subtilis 真菌 昆虫细胞 哺乳类细胞 关键 研究和了解在各种表达系统中基因表 达和产物稳定性的调节和控制参数 28 抗独特型疫苗 ant idiotypic vaccine l根据免疫网络学说原理 利用第一抗体分子中的 独特抗原决定簇 抗原表位 所制备的具有抗原 的 内影像 internal image 结构的第二抗 体 l该抗体具有模拟抗原的特性 故称之为抗独特型 疫苗 l它可诱导机体产生体液免疫和细胞免疫 主要适 用于目前尚不能培养或很难培养的病毒 及直接 用
16、病原体制备疫苗有潜在危险的疫病 29 DNA 疫 苗 1 裸DNA Naked DNA 2 病毒携带体 Viral delivery 3 细菌携带体 Bacterial delivery 基因疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗 由 编码能引起保护性免疫反应的病原体抗原的 基因片段和载体构建而成 30 基因疫苗被注入机体并吸收入宿主细胞后 病 原体抗原的基因片段在宿主细胞内得到表达并合成 抗原 这种细胞内合成的抗原经过加工 处理 修 饰提呈给免疫系统 激发免疫应答 其刺激机体产 生免疫应答的过程类似于病原微生物感染或减毒活 疫苗接种 基因疫苗免疫机理 31 目的基因的分析 选择合适的表达载体 测序确认编码序列 体外转录 翻译验证试验 动物试验 结果评价 研制基因疫苗的基本步骤 32 转基因植物表达的抗原蛋白经纯化后仍保留了 免疫学活性 注入动物体内能产生特异性抗体 用转基因植物组织饲喂动物 转基因植物表达 的抗原递呈到动物的肠道相关淋巴组织 产生 粘膜和体液免疫应答 转基因植物疫苗 transgenic plant vaccine 食用疫苗 edible vaccine 33 1 整合表达系
