鱼用疫苗研究进展

[摘 要 ] 鱼用疫苗的种类繁多 ,除传统疫苗之外 ,新型疫苗包括合成肽疫苗 、DNA 疫苗 、活载体 疫苗 、基因缺失疫苗等 。一些与鱼用疫苗相关的领域如免疫佐剂 、接种方法的研究也逐渐深入 。 本文对以上研究进展进行了概述 ,为我国鱼用疫苗的进一步研究和发展提供一些依据 。 [关键词 ] 鱼用疫苗 ;免疫佐剂 ;接种方法
确定病原体的抗原决定簇中使机体产生中和 性抗体等保护性应答成分的氨基酸序列是设计合 成肽疫苗的前提 。在鱼类杆状病毒中的 G蛋白是 一种重要的中和性抗原 ,由 500 多个氨基酸组成 , 在杆状病毒的致病性中发挥着重要作用 [ 16 ] 。而针 对传染性造血器官坏死病毒 ( IHNV ) , W inton等 [ 17 ] 发现 ,将编码 G蛋白的部分基因克隆入大肠杆菌或 杀鲑气单胞菌的减毒株中表达 ,通过浸浴法免疫可 产生保护作用 。也有试验发现 ,由大肠杆菌表达的 纯化的 IHNV 核蛋白基因的产物或体外根据氨基 酸序列合成的 G蛋白不能在鱼体内诱导保护性免 疫反应 ,而以包含 IHNV 的 G蛋白细菌裂解产物免 疫时 ,却可以明显提高鱼体对此病的免疫力 。
目前 ,免疫佐剂在畜禽生产中应用普遍 ,是疫 苗中的关键成分 。在水产养殖中 ,研究人员利用佐 剂使免疫效果不稳定的灭活疫苗更具效力 。例如 , 灭活疥疮病以浸泡方式给予 ,免疫时仅有有限的保 护性 ,但当配以葡聚糖 、明矾 、矿物油等佐剂一同给 药时 ,疫苗则表现出更高的免疫保护力 [ 27 ] 。张吉 红等 [ 28 ]用福尔马林灭活嗜水气单胞菌 (A erom oas hyd roph ila)并加佐剂 IM S1312 的灭活疫苗浸泡银 鲫 ,可比未加佐剂的疫苗相对保护率高出 10%以 上 ,而比对照组高出近 60%。
2005, 39 (11) : 19～22 /单晓枫 ,等 中国兽药杂志
·19·
鱼用疫苗研究进展
单晓枫 ,高云航 ,李 影 ,钱爱东
(吉林农业大学动物科技学院 ,吉林长春 130118) [收稿日期 ] 2005 03 11 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1002 1280 (2005) 11 0019 04 [中图分类号 ] S942. 5
与常规疫苗相比 , DNA 疫苗主要有以下优点 : ①在体内产生的免疫应答与病原微生物自然感染 相似 ,因而可产生有效的免疫应答 ; ②避开了病原 微生物 ,无感染的潜在危险 ; ③外源基因在持续表 达 ,免疫起长 ; ④需要的免疫剂量低 ,每尾鱼 10 ～ 100μg的剂量即可获得到良好的免疫效果 [ 25 ] 。
疫应答 。Noonan等 [ 18 ]将 IHNV、病毒性出血败血症 病毒 (VHSV )和 IPNV 的抗原表位基因 ———G蛋白 基因转入杀鲑气单胞菌的无毒株 A440 中 ,通过活 菌苗 A440感染大马哈鱼可使其产生针对这几种杆 状病毒的保护性免疫反应 。 1. 2. 4 基因缺失疫苗 这是利用基因工程技术去 掉病毒基因组中负责毒力基因中的某一片段 ,使其 成为 缺 损 病 毒 株 所 制 成 的 一 类 疫 苗 。M arsden 等 [ 19 ]将杀鲑气单胞菌的 a roA 基因删除构建了减毒 活疫苗 , V anderheijden 等 [ 20 ] 将斑点叉尾鮰病毒的 ORF50基因中删除一段 1 200 bp 的序列成功构建 了减毒株 V60。这种缺失突变株在自然条件下 ,不 易返祖成强毒 。所以 ,这种突变株是稳定的 ,用这 种方法制造出的弱毒疫苗株在安全性能下更加有 保证 ,而且具有良好的免疫原性 。 1. 2. 5 DNA 疫苗 又称基因疫苗或核酸疫苗 。它 是将外源抗原基因插入细菌质粒 ,构建成重组质 粒 ,直接接种于动物机体 ,被导入宿主的靶细胞中 , DNA 则表达特异的蛋白抗原 ,与宿主细胞 MHC2Ⅰ 类或 MHC2Ⅱ类抗原分子结合 ,刺激免疫识别系统 , 从而引发特异性体液免疫和细胞免疫应答 ,使动物 获得保护力的一种新型疫苗 。
到目前为止 ,鱼用合成肽疫苗的研究基本处于 试验阶段 ,具体的作用机制 、免疫途径以及免疫效 果等都有待进一步研究 。 1. 2. 3 活载体疫苗 这类疫苗以某种非致病性 病毒或细菌 (株 )为载体来携带并表达其他致病性 病原与保护性免疫相关的抗原基因 。用这种重组 体作为活疫苗进行预防接种时 ,病毒或细菌在其繁 殖的细胞中产生外源蛋白 ,诱发机体产生特异性免
当然 , DNA 疫苗也存在安全性的方面的问题 , 而且 DNA 疫苗的接种多采用肌内注射 ,这种方法 耗时费力 ,且不适用鱼苗和经济价值较低的鱼类 , 在实际生产中有一定的局限性 [ 26 ] 。因此 ,探索有 效的免疫方法是 DNA 疫苗研究急需解决的问题 。
2005, 39 (11) : 19～22 /单晓枫 ,等 中国兽药杂志
基金项目 : 吉林省科技厅基金资助项目 (22020218) 作者简介 : 单晓枫 (1977年 ～) ,男 ,助理实验师 ,在读研究生 ,主要从事动物病毒学研究 。
·20·
中国兽药杂志 2005, 39 (11) : 19～22 /单晓枫 ,等
快 ,主要有亚单位疫苗 、合成肽疫苗 、DNA 疫苗 、基 因工程疫苗等 。与传统的疫苗相比 ,新型疫苗具有 安全 、高效 、可大量生产等优点 [ 12, 13 ] 。 1. 2. 1 亚单位疫苗 亚单位疫苗是应用某些化学 试剂裂解细菌或病毒 ,驱除病原微生物中有害成分 和对激发机体保护性免疫无用的成分 ,保留其中一 种或几种主要抗原成分所制成的一类疫苗 。在兽 医领域 ,已有禽流感的血凝素疫苗 、口蹄疫 VP1 疫 苗以及结核杆菌 、布氏杆菌等核糖体的亚单位疫 苗 [ 3 ] 。在水产病防活领域 ,也有不少研究人员进行 了这方面的研究 ,如 Kuzyk 等 [ 14 ] 已研究了针对大 马哈鱼败血症的亚单位疫苗 ;在我国 ,孙建和等 [ 15 ] 通过化学方法交联 HEC 毒素和多糖 ,在研制嗜水 气单胞菌亚单位疫苗方面做了一定的尝试 。与传 统疫苗相比 ,亚单位疫苗有抗体出现早 、滴度高 、持 续时间长等优点 。不过 ,由于种种原因 ,许多水产 动物疾病的亚单位疫苗都处于实验室阶段 ,应用实 践较少 。 1. 2. 2 合成肽疫苗 也称为表位疫苗或第三代疫 苗 ,是应用人工方法设计 、合成 ,或以基因工程制备 具有保护作用的类似天然抗原决定簇的小肽制成 的一类疫苗 。
在疫苗中添加佐剂可以增加疫苗激活 T淋巴 细胞的功能 ,诱导受免鱼体产生较高的免疫应答水 平 。已有人报道 ,自注射佐剂也能增强受免鱼对肾 脏病的抵抗力 。所以 ,研究和开发能增强鱼类的非 特异性防御能力的免疫佐剂 ,也是鱼类免疫研究所 面临的课题之一 [ 29, 30 ] 。 3 疫苗接种方法
鱼用疫苗因鱼类的自身特点 ,其接种方法主要 有三种 :一是注射 ,二是浸泡 ,三是口服 。这三种方 法在实际应用中均有各自的优缺点 : 3. 1 注射免疫 注射法剂量准确 ,诱导免疫应答 比其它几种方法都强 ,若辅以佐剂更可提高和延长 免疫应答反应 。但注射免疫费时费力 ,鱼的应激反 应也大 ,对鱼苗和较小的鱼类并不适用 [ 27, 31 ] 。 3. 2 浸泡免疫 浸泡免疫省时方便 ,是仅次于注 射法的有效给药途径 ,并且可适用于难以实施注射 的鱼苗 。但其吸收效果受到多种因素的影响 ,且疫 苗进入体内的机理并不十分清楚 。另外 ,在 DNA
联合疫苗是先将不同种微生物分别制成疫苗 , 然后再将其按一定比例混合在一起配制成的疫苗 , 也称为混合疫苗 。目前 ,联合疫苗使用广泛 ,在国 外 ,已有大量的商品化鱼用联合疫苗 ,如鳗弧菌 、杀 鲑气单胞菌的二联苗 ,鲤弹状病毒和传染性胰脏坏 死病毒 ( IPNV )的二联苗等 。而在我国 ,也有草鱼 细菌性烂鳃 、肠炎 、赤皮病的三联灭活苗 [ 10, 11 ] 。 1. 2 新型疫苗 近年来 ,随着分子免疫学与基因 工程技术的迅猛发展 ,新一代鱼用疫苗的研究也从 20世纪 90 年代开始起步 。目前 ,国外研究进展较
目前 ,对鱼用 DNA 疫苗的应用研究主要集中 在对鲑 、鳟的 IHNV、VHSV、鲤春病毒 ( SHRV )等传 染性病毒病的防治上 [ 21 ] 。 Traxler等 [ 22 ]以编码 IHNV 糖蛋白的裸 DNA 免疫大西洋鲑 , 8周后用 IHNV 进 行攻击试验 ,保护率可达 40% ～100%。Lorenzen 等 [ 23 ]针对 VHSV 糖蛋白构建的 DNA 疫苗能诱导 70%的虹鳟产生较高水平的免疫保护 。 Kim 等 [ 24 ] 按照 IHNV、SVCV、SHRV 的糖蛋白基因构建三种 病毒的 DNA 疫苗 ,免疫虹鳟后进行攻毒试验 ,发现 三种疫苗均使虹鳟产生了对 IHNV 的免疫抵抗力 。
坏 ,免疫力差 。为此 ,研究人员正在研发具有各种 佐剂的口服灭活疫苗 [ 7 ] ,以增强其效力 。
活疫苗是应用减毒或无毒的活病原微生物制 成 。减毒活疫苗已在哺乳动物中取得了很大的成 功 ,其获得的免疫力持久而坚强 。在鱼类中 ,也有 传染性造血组织坏死病毒 ( IHNV )减毒疫苗 、疥疮 减毒菌苗等疫苗 [ 8, 9 ] 。但是 ,活疫苗在毒力上有返 祖的危险 ,并且有的活疫苗残余毒力太强 ,可能引 起强烈的接种损失 。 1. 1. 2 多价疫苗与联合疫苗 多价疫苗即应用同 种不同型的病原微生物制成的疫苗 ,对同一种病原 微生物的不同血清型有交叉保护作用 。在日本已 试验出用 J2O 21血清型的病海鱼弧菌 (V. orda lii)和 J2O 23血清型的鳗弧菌制备的二价苗预防鲑科鱼类 弧菌病 [ 10 ] 。
1942年 , Duff[ 1 ]首次应用灭活的杀鲑气单胞菌 (A erom onas sa lm on icida ) 口 服 免 疫 硬 头 鳟 获 得 成 功 ,开创了疫苗在鱼类应用史上的新纪元 。此后几 十年 ,许多科研人员开始了对鱼用疫苗的制备与研 究进行了大量的探索 。迄今 ,国外已批准上市的鱼 类疫苗达 30 余种 ,且这些疫苗的使用已取得了非 常显著的效果 。我国鱼用疫苗的研究虽然起步较 晚 ,但目前也已开发了针对草鱼出血病 、烂鳃病 、赤 皮病 、肠炎病等多种鱼类流行病的灭活疫苗 [ 2 ] 。笔 者简要概述了鱼用疫苗的种类及相关研究进展 ,以 供参考 。 1 疫苗种类 1. 1 传统型疫苗 国内通常将用细菌制成的制品 称为菌苗 ,用病毒制成的制品称为疫苗 ;而国外则 把以上制剂统称为疫苗 [ 3 ] 。这些制剂是长期以来 用于鱼病预防的主要制品 ,即所谓的第一代疫苗 , 其中主要有 : 1. 1. 1 灭活疫苗与活疫苗 灭活疫苗又称死疫苗 或灭能疫苗 ,采用加热 、使用灭活剂等理化方法将 活病原微生物杀死制成 。如鳗弧菌 (V ibrio angu il2 la rum ) 、鲑弧菌 (V ibrio sa lm on icida ) 、吕氏耶尔森氏 菌 ( Yersin ia ruckeri)和杀鲑气单胞菌灭活疫苗的保 护性免疫效果就非常出色 。而我国的草鱼出血病 细胞培养灭活疫苗也已取得了明 显的 效益 [ 4～6 ] 。 灭活疫苗虽然使用安全 ,但因部分抗原成分被破
·Байду номын сангаас1·
2 免疫佐剂 免疫佐剂 (简称佐剂 )是在制备疫苗时 ,能辅佐
抗原 ,增强疫苗对机体的免疫力 ,即一种物质先于 抗原 ,或与抗原同时 ,或与抗原混合后 ,注射动物 , 能非特异性地增强抗原对机体的特异性免疫应答 , 发挥其辅佐作用 。
佐剂一般分为以下几种类型 : ①细菌性免疫佐 剂 ,如卡介苗 (BCG) 、脂多糖 (LPS) 、海藻二霉菌酸 脂 ( TDM )等 ; ②化学性免疫佐剂 ,如弗氏完全佐剂 ( FCA ) 、弗氏不完全佐剂 ( F IA ) 、免疫刺激复合物 ( ISCOM )等 ; ③植物性免疫佐剂 ,如从人参提取的 人参皂苷 、人参多糖 ,从芦荟提取的乙酰甘露糖 ; ④ 生化制剂类免疫佐剂 ,它包括转移因子 (DTF) 、免 疫核糖核酸 ( iRNA ) 、胸腺激素 、干扰素 ( IFN ) 、白细 胞介素等五种 [ 3 ] 。