基因工程疫苗的研究进展及应用

基因工程疫苗的研究进展及应用

摘要随着生物技术的发展基因工程疫苗的研究不断深入，传统疫苗一出现诸多缺陷，利用基因工程开发新疫苗是当前解决这个问题的最好途径之一。目前开发的主要有基因工程亚单位疫苗，基因工程活载体疫苗，核酸疫苗，合成肽疫苗，转基因植物可食疫苗，独特性疫苗。本文对新型疫苗的研究进展和应用情况作一综述。

关键词基因工程疫苗生物制品免疫系统病毒样颗粒基因工程疫苗应用

1 基因工程疫苗的概念

使用DNA重组生物技术，把天然的或人工合成的遗传物质定向插入细菌、酵母菌或哺乳动物细胞中，使之充分表达，经纯化后而制得的疫苗。应用基因工程技术能制出不含感染性物质的亚单位疫苗、稳定的减毒疫苗及能预防多种疾病的多价疫苗。如把编码乙型肝炎表面抗原的基因插入酵母菌基因组，制成DNA重组乙型肝炎疫苗；把乙肝表面抗原、流感病毒血凝素、单纯疱疹病毒基因插入牛痘苗基因组中制成的多价疫苗等。

基因工程疫苗是将病原的保护性抗原编码的基因片段克隆入表达载体,用以转染细胞或真核细胞微生物及原核细胞微生物后得到的产物.或者将病原的毒力相关基因删除掉, 使成为不带毒力相关基因的基因缺失苗。

2 各种基因工程疫苗简介

目前利用基因基因工程技术已经使用和正在研制开发生物新型疫苗主要有基因工程亚单位疫苗，基因工程活载体疫苗，核酸疫苗，合成肽疫苗，转基因植物可食疫苗，独特性疫苗等。这些疫苗统称为基因工程疫苗。

2.1基因工程亚单位疫苗

基因工程亚单位疫苗又称生物合成亚单位疫苗或重组亚单位疫苗，指只含有一种或几种抗原而不含有病原体的其他遗传信息。能利用体外表达系统大量表达病原体主要保护性蛋白作为免疫原。因此具有良好的安全性便于大规模生产。

在研制亚单位疫苗时，首先要明确免疫原活性的目的DNA片段。其次还必须选择合适的表达系统用来表达基因产物。迄今研制出的亚单位疫苗有预防毒性和细菌性疾病的，也有激素类亚单位疫苗。比较成功的重组亚单位疫苗有人乙型肝炎病毒亚单位疫苗（酵母表达系统）口蹄疫病毒亚单位疫苗，牛瘟病毒亚单位疫苗，猪细小病毒亚单位疫苗等。基因工程亚单位疫苗分为三类：细菌性疾病亚单位疫苗，现已研制出预防产肠毒素大肠埃希氏菌，炭瘯菌，链球菌等都能对相应的疾病产生有效的保护作用[1]；病毒性亚单位疫苗，病毒病原体只编码少数几种基因产物，大部分分析类病毒基因组已被克隆测序。目前已商品化和中试验阶段的病毒性疾病亚单位疫苗主要有乙型肝炎、口蹄疫、狂犬病等十几种亚单位疫苗；激素类亚单位疫苗。动物的生长受生长激素的调节。而生长激素的分泌受生长抑制素的抑制。所谓生长抑制素疫苗是以生长抑制素作免疫原，使免疫动物的生长抑制素水平下降，生长激素释放增多，使牛、羊等家畜获得显著的增重效果[5]。

2.2 基因工程活载体疫苗

基因工程活载体疫苗可以是非致病性微生物通过基因工程的方法使之表达某种特定病原物的抗原决定簇基因，产生免疫原性。也可以是致病性微生物通过基因工程的方法修饰或去掉毒性基因但仍保持免疫原性。在这种疫苗中，抗原决定簇的构像与致病性病原体抗原的构象相同或者非常相似，兼有活疫苗和死疫苗的优点。在免疫力上很有优势。主要有基因突变疫苗和复制性活载体疫苗。基因突变体疫苗，这类疫苗是认为的将病原体的某个或某些基因全部或部分删除，使其毒力下降不在引起临床疾病但仍能感染宿主并诱发保护性免疫力[2]。这种疫苗的突出特点是不易返祖而重新获得毒力。缺失的基因可以作为一种遗传标志用于建立鉴别诊断方法。虽然到目前为止这类疫苗的成功例子还不多，但的确是研制疫苗的一

个重要方向；制性活载体疫苗，这类疫苗以非致病性病毒或细菌为载体来表达其他致病性病原体的抗原基因。根据载体不同分为病毒或载体疫苗和细菌活载体疫苗。

病毒性活载体疫苗具有常规疫苗的所有优点，而且便于构建多价疫苗，建立鉴别诊断方法。常作为载体的病毒有痘苗病毒、腺病毒、禽痘病毒、反转录病毒等；细菌活载体疫苗是指将病原体的保护性抗原或插入细菌基因组或质粒使其表达。目前主要有沙门氏菌或载体疫苗、大肠杆菌活载体疫苗、卡介苗活载体疫苗以及单核细胞增多性李斯特菌活载体疫苗和小肠结肠耶尔森氏活载体疫苗。研制活载体疫苗，必须注意人用疫苗和畜擒疫苗的区别。人用疫苗的焦点是安全性，畜擒疫苗除安全性外还要考虑成本效益。选择理想的载体是活载体疫苗研制及应用成功的关键。目前常用的除痘病毒外还有孢疹病毒和腺病毒也被选作载体。

2.3 核酸疫苗

核酸疫苗又名基因疫苗或DNA疫苗是一种或多种抗原编码基因克隆到真核表达载体上，将构建的重组质粒直接注入到体内而激活机体免疫系统，因此也有人称为DNA免疫。它所合成的抗原蛋白类似于亚单位疫苗，区别在于核酸疫苗的抗原蛋白是在免疫对象体内产生，并能引起体液和细胞免疫反应[3]。核酸疫苗正以独特的优点吸引着人们。（1）抗原合成和递呈过程与病原的自然感染相似，（2）免疫原的单一性，只有编码所需抗原基因导入细胞得到表达，载体本身没有抗原性（3）易于构建和准备，稳定性好，成本低廉，适于规模化生产。但其潜在的危险性是（1）被注射的、可由宿主吸收的DNA有可能被整合到宿主的染色体中引起插入突变（2）抗原性的长期表达有可能导致不利的病理反应（3）所表达的抗原决定簇可能产生意外的生物活性。解决这些安全问题是研究核酸疫苗的焦点。

2.4 合成肽疫苗

合成肽疫苗是用化学合成法人工合成类似抗原决定簇的小肽。合成肽疫苗的研究最早始于口蹄疫病毒合成肽疫苗[4]。分析合成肽疫苗免疫效果不佳的原因主要有：（1）疫苗缺乏足够的免疫原性，很难如蛋白质那样诱导机体的多种免疫反应（2）B细胞和T细胞抗原表位很难发挥协同作用（3）缺乏足够多的B细胞抗原表位的刺激。

2.5 转基因植物可食疫苗

转基因植物可食疫苗利用分子生物学技术将病原微生物的抗原编码基因导入植物，并在植物中表达出活性蛋白，人或动物食用含有该抗原的转基因植物，激发长刀免疫系统从而产生对病毒、寄生虫等病原菌的免疫能力。与常规疫苗相比，转基因植物可食疫苗具有独特的优势：（1）可食用性，使用方便（2）生产成本低廉，易于大规模生产（3）使用安全，没有其他病原污染（4）转基因植物能对蛋白质准确翻译和修饰使三维空间结构更趋于自然状态（5）投递与胃肠道粘膜表面，进入粘膜淋巴组织，能产生较好的免疫效果。目前国外已将有乙肝病毒表面抗原、变异链球菌表面蛋白、霍乱毒素B亚单位、狂犬病病毒蛋白、口蹄疫病毒[4]、兔出血病病毒在植物中表达的报道，国内在转基因可食疫苗方面的报道甚少。

3 基因工程疫苗的最新研究

现已有有关肠道71型基因工程疫苗[6]、乙肝表面抗原载体多价重组核酸疫苗[7]、重组杆状病毒介导甲型HN1流感基因工程疫苗[8]的报道。可以看到新型的基因工程疫苗正逐步的面世。

4 展望

总之，理想的疫苗必须安全、有效，同时还应具备价廉、易于推广等优点，基因工程疫苗技术是一项新兴的具有应用前景的生物技术。具有传统疫苗无法比拟的优点。研制疫苗的首要原则就是要获得巨大的经济效益和社会效益，多价或多联疫苗能降低生产成本、简化免疫程序，并且多联苗还可克服不同病毒疫苗间产生的干扰现象。因此将是基因工程疫苗的主要发展方向[9]。

5 我国基因工程疫苗的开发战略