第六章 基因工程疫苗

本疫苗免疫接种后，刺激机 兰州所、长春所、 体产生抗乙型脑炎病毒的免 天坛生物、上海所 疫力，用于预防乙型脑炎。
兰州所、上海所 长春所 巴斯德-梅里厄-康纳 公司、史克必成公 司、兰州所、长春 所、长春高新 兰州所、上海所
Ⅰ型肾综合征出血热纯 预防流行性出血热 化疫苗 Ⅱ型肾综合征出血热纯 预防Ⅱ型出血热 化疫苗
疾病名称
天花 天花 狂犬病
疫苗类型
“人痘”活天花病毒 “天然减毒”痘苗病毒 “不同程度”减毒的灭活病毒
1936
1936 1943 1955 1957 1961 1963 1967 1969
黄热病
流感 流感 小儿麻痹 狂犬病 小儿麻痹 麻疹 腮腺炎 风疹
活减毒病毒
灭活全病毒 灭活完整（whole）病毒 灭活病毒 灭活病毒、鸭胚培养 活减毒病毒 灭活病毒和减毒活病毒 活减毒病毒 活减毒病毒
的结痂，处理后进行自体接种而治愈，这当是最早的自身
逐渐发展成了预防天花的人痘接种法， 即从感染天花后的恢复期病人或症状比较 轻的病人身上，挑取水泡、脓疱和痘痂内 容物并保存1个月左右待其干燥，然后将 其研磨成粉末，给健康人的鼻腔吸入，以 预防天花，取得了很好的保护效果。这是 人类史上最早使用疫苗来预防疾病的记录 ，较英国医生琴纳（Jenner）发明牛痘苗 早了几百年。
50年代，先有Salk的3价灭活脊髓灰质炎（脊灰）疫苗
（IPV），后有Sabin的3价减毒脊灰疫苗（OPV），为 人类渴望在地球上消灭脊灰提供了有力武器。同一时期
还研制了在鸡胚细胞中培养减毒的麻疹疫苗。
60年代研制了在鸡胚中减毒的流行性腮腺炎疫苗。 70年代研制了在细胞中培养的风疹疫苗。
细菌疫苗方面，70年代细菌夹膜多糖的纯化技术促进
了多个侵袭性细菌疫苗的研制成功。 同一时期的病毒蛋白纯化技术也促进了血源性乙型病 毒性肝炎（乙肝）疫苗的研制成功。
20世纪80年代，现代分子技术的应用推动了又 一代疫苗的研制，引发了疫苗发展史上的第二次 革命，其首要成果是基因重组乙肝疫苗，为人类 在地球上消除乙肝提供了希望。与此同时，化学
、生物化学、遗传学和免疫学的发展在很大程度
如天花（poxvirus）、小儿麻痹（poliovirus） 、麻疹（Measles）等曾严重危害人类生命与 健康的疾病的流行得到了有效的控制。其中天 花已被根除，创造了使用疫苗在自然界中彻底
消灭一种病原微生物的医学奇迹。人类消灭脊
髓灰质炎的目标也即将实现。
表 6-3 人用疫苗发展年表
应用年份
1721 1796 1885
表 6-3 人用疫苗发展年表
应用年份
1972 1974
疾病名称
流脑 日本脑炎（乙脑）
疫苗类型
纯化多糖A和C型 灭活病毒
1976
1981 1982 1983 1983 1986 1991 1998 1998
狂犬病
乙型肝炎 脑膜炎球菌脑膜炎 日本脑炎（乙脑） 水痘 乙型肝炎 甲型肝炎 轮状病毒腹泻 回归热
苗生产量达到5亿人份，已经全部实现计划免疫接种。
中国生产的疫苗产品已经能够满足防病、灭病的需要。
表 6-4 中国主要疫苗种类和生产厂家
种 类
制品名称
重组酵母基因工程乙 肝疫苗 重组（CHO）乙型肝 炎疫苗
用途
生产厂家
用于预防所有已知亚 北京天坛生物、深圳 型的乙肝病毒的感染。 康泰 预防乙型肝炎病毒感 染 VAQTA适用于接触 前的主动免疫，以预 防甲型肝炎病毒引起 的肝炎，但不能预防 由非甲型肝炎病毒引 起的肝炎。首次免疫 应在预计接触前至少 2周进行。 用于预防甲型肝炎 长春所、兰州所、华 北制药
事件
中国开始用人逗接种预防天花 人逗接种传入英国 E. Jenner为James Phipps接种牛痘，疫苗接种正式开始 L. Pasteur发明了第一个细菌减毒活疫苗——鸡霍乱疫苗 L. Pasteur发明了第一个病毒减毒活疫苗——狂犬病疫苗 L. Pasteu第一次把狂犬病疫苗接种于人体
1901年
也没有发现过天花病人。
世界卫生组织（World Health Organization，WHO）
于1979年10月26日庄严宣布，天花已在全球绝迹。这是人
类历史上第一个使用疫苗消灭的传染病。
19世纪70年代，法国科学家路易斯· 巴斯德（Louis
Pasteur）有关减毒鸡霍乱菌的研究，是继琴纳之后的 重大进步。他认为使用减毒的病原体来预防其导致的 疾病，比使用相关的动物病原体来预防人类疾病理当 更加有效。 巴斯德建立了现代意义上的预防接种，即通过实验 室内研制的疫苗来预防传染病。 随后的羊炭疽减毒活疫苗的试验成功，尤其是1885
上为新疫苗的研制和旧疫苗的改进提供了新技术 和新方法（表5-2）。
表 5-2 新技术对疫苗研制和开发的作用及影响
学科领域 生物技术
基因工程和DNA重组（包括基因 克隆和表达，DNA测序，DNA 合成，核酸内切酶和工具酶， PCR，全基因图谱） 多肽合成
作用和影响
抗原鉴定和抗原分离 测定抗原的可变性 蛋白质抗原的基因工程 基因突变和减毒 重组微生物作为载体 鉴定抗原表位 研制多肽疫苗
Salmon和Smith、法国Chamberlai和Roux的伤寒、霍
乱和鼠疫），以及疫苗学的一些基础概念，如 Metchnikoff的的细胞免疫（1884年），Ehrlich的受 体理论（1897年）及毒素-抗毒素作用。
进入20世纪前30年，疫苗学在三个方面取得
了重大进展：
首先，法国科学家Calmette和Guerin在1906年从牛 体分离到1株结核菌，经过13年在牛胆汁中传递230代， 获得1株减毒株，制成疫苗，于1927年上市，即所谓 卡介苗（BCG）。
第一个重组疫苗——重组乙型肝炎疫苗获准生产
推荐使用二剂型麻疹疫苗 第一个多糖结合疫苗——B型流感嗜血杆菌疫苗获准生产 西半球报道最后一例野毒株脊髓灰质炎病例 乙型肝炎免疫纳入全球计划免疫 美国消灭脊髓灰质炎得到证实 水痘疫苗获准生产 用于婴儿的无细胞型百日咳疫苗获准生产 推荐进行扫荡式脊髓灰质炎免疫 推荐单一使用脊髓灰质炎灭活疫苗 用于婴儿的结合肺炎球菌疫苗获准生产
1991年
1994年 1995年 1996年 1997年 1999年 2000年
引自：CDC：Epidemiology and Prevention of Vaccine-preventable Disease. 6 Edition，2000
17965.14英国乡村医生爱德华· 琴纳（Edward Jenner） 进行了人类历史上的第一次疫苗接种试验。Jenner从一位 感染了牛痘的年轻挤奶农妇的手上挑取了痘苗接种到一名 8岁男孩的手臂上。经过几个月的严密观察，发现小男孩 获得了免疫保护，一直没有感染天花。 1798年9月，Jenner发表了接种“牛痘”预防天花的论
年首次在人体使用减毒狂犬病疫苗的成功，标志人类
进入了一个预防接种的科学新纪元。基于安全原因， 正式生产的均为狂犬病灭活疫苗，质量上也在不断的
改进。Pasteur在疫苗研制领域的先锋作用和卓越贡献
引起了第一次疫苗革命。
到19世纪末，人类在疫苗学领域里已经取得了辉煌 的成就，包括2个人用病毒减毒活疫苗（琴纳的牛痘， 巴斯德的狂犬病），3个人用细菌灭活疫苗（美国
学与预防学》第6版，在这本被誉为疫苗学权威手册首页的
“疫苗接种的里程碑”中，第一项即是“12世纪中国开始 用人痘接种预防天花”（见表6-1）。这是对中国首先开始
使用人痘接种预防天花是最早的免疫接种形式的肯定。
表5-1 疫苗发展史上的里程碑事件
时间
12世纪 1721年 1796年 1870 1884年 1885年
15世纪中期我国的人痘苗接种法传至中东，后经改革进 行皮下接种。 1721年英驻土耳其的大使夫人，将此法又传至英与欧洲 各国。
人痘的发明是中国人民对世界医学的一大贡献。2000年
，美国疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）出版了《疫苗可预防疾病的流行病
1955年
脊髓灰质炎灭活疫苗获准生产
时间 1961年 1963年 1966年 1977年 1979年
事件wk.baidu.com人二倍体细胞株建立 麻疹疫苗获准生产 三价脊髓灰质炎疫苗获准生产 世界卫生联盟呼吁全球消灭天花 索马里发现最后一例本土天花 美国报道最后一例野毒传播型脊髓灰质炎
1986年
1989年 1990年
文，虽然当时全然不知天花是由天花病毒感染所致，但这
一划时代的发明，开创了人工自动免疫的先河。
随后，种痘技术传遍了欧洲，后又传到北美和亚洲。 为纪念Jenner的这一伟大贡献，巴斯德（Pasteur）将疫 苗称为Vaccine（拉丁文vacc是“牛”的意思）。 由于长期和广泛地使用牛痘苗，全世界从1977年以后再
巴斯德-梅里厄-康纳 公司、兰州所、长 春所、成都所 天坛生物 巴斯德—梅里厄— 康纳公司 默沙东公司、史克 必成公司
人用狂犬病纯化疫苗 黄热减毒活疫苗 吸附白喉、破伤风、 百日咳和脊髓灰质炎 疫苗 联合 疫苗 麻疹、流行性腮腺炎 和风疹疫苗 甲乙肝联合疫苗
病 毒 类
甲型肝炎纯化灭活疫 苗（VAQTA）
巴斯德-梅里厄-康纳 公司、北京科兴
甲型肝炎减毒疫苗
史克必成公司、长春 所、长春高新
种类
制品名称 风疹减毒活疫苗 麻疹减毒活疫苗 森林脑炎灭活疫苗 乙型脑炎灭活疫苗
用途 年龄为8个月以上的风疹易 感者 预防麻疹病 用于预防森林脑炎
生产厂家 巴斯德-梅里厄-康纳 公司、兰州所、天 坛生物、上海所 兰州所、长春所、 上海所 长春所
灭活病毒、人二倍体细胞培养
灭活、血源苗 纯化A、C、Y、W135型多糖 活减毒病毒 活减毒病毒 基因重组蛋白质疫苗 活减毒病毒和灭活病毒 活减毒病毒 纯化蛋白质疫苗
我国自1919年开始建立专门的机构（中央防疫处，北京 生物制品研究所前身）从事生物制品的研究、生产，这是
我国第一所生物制品研究所。
建国后，我国政府重新组建和新建了北京、上海、武汉 、长春、兰州、成都等六个生物制品研究所。 中国现有疫苗产品生产企业约30家，是世界上疫苗产品 生产企业最多的国家（表5-4）。 中国的疫苗产品年产量已经超过10亿个剂量单位，疫苗 的种类和数量也达到世界之最，其中用于预防乙肝、脊髓 灰质炎、麻疹、百日咳、白喉、破伤风的儿科常见病的疫
遗传学
化学
蛋白质结构
糖结构 基础研究 单克隆抗体
计数及估测T和B细胞表位
多糖疫苗 佐剂，多糖和蛋白质偶联疫苗 抗原鉴定和抗原分离 鉴定抗原表位 模拟非蛋白质表位 新型佐剂 细胞和分子免疫机理 粘膜免疫
免疫学
抗同种异型 免疫调控
基础研究
至今已有30余种疫苗成功的用于人类疾病的
预防（表5-3）。其中一半以上是病毒疫苗。
流行性感冒灭活疫苗
腮腺炎减毒活疫苗
6岁以上所有希望预防流感 的健康人群 8月龄以上的腮腺炎易感者
种类
制品名称
口服脊髓灰质炎减毒 活疫苗 口服轮状病毒活疫苗 水痘减毒活疫苗
用途
预防脊髓灰质炎 预防小儿秋季腹泻 12月龄以上的水痘易感者
生产厂家
天坛生物 兰州所
长春生物制品研究 所、史克必成公司、 长春所、上海所
第六章 基因工程疫苗
第一节 疫苗概述
一、疫苗的起源与发展
疫苗的起源可以追溯到我国古代。
早在4世纪初，东晋葛洪所著《肘后方》中，已有关于
防治狂犬病的记载：“杀所咬犬，取脑敷之，后不复发” 。 在宋真宗时代（公元1000年左右）宰相王达之子患了天 花，四处请医无效，最后请来了峨眉山的道人，取其患处
1909年 1909年
Von Behring发现了白喉抗毒素，获得第一个医学诺贝尔奖
Smith发明了灭活白喉毒素的方法 Calmette和Guerin发明了第一个用于人的细菌减毒活疫苗 BCG
1933年
1949年 1954年
Good Pasture发明了鸡胚病毒培养法
Enders及其同事从人细胞系中分离出脊髓灰质炎Ⅱ型Lancing 株 Enders分离出麻疹病毒
其次，在20年代，巴斯德研究所的Ramon应用化学
灭活方法获得白喉和破伤风类毒素并研制成疫苗。 第三，Wilson Smith和Thomas Francis分别在禽胚 中研制成功2种灭活甲型流行性感冒（流感）疫苗。
二次大战后，疫苗研究进入了突飞猛进的发展阶段。 波士顿的Enders及其同事发展了病毒的体外细胞培养 技术，促进了多种减毒和灭活病毒疫苗的研制。