新型疫苗进展

三、合成肽疫苗
（ Synthetic Peptide Vaccine ）
用化学方法合成能够诱发机体产生免疫保护的多肽造成的疫苗。 特点： 保护机理明确。 可组合不同免疫活性细胞识别位点或表位。 纯度高。 工艺简单，生产成本低。
四、微胶囊疫苗
（ Micro-capsulized Vaccine ）
也称可控缓释疫苗（Controlled Slow Release Vaccine）：是指 使用微胶囊技术将特定抗原包裹后制成的疫苗。 特点： 稳定性好。 免疫原性强，可维持高抗体水平。 可口服 。
原核表达的特点
系统遗传背景清楚。 操作相对简单、方法成熟、周期短。 表达量高、成本较低。 产物纯化困难、蛋白翻译后修饰功能相对差。
真核表达的特点
蛋白翻译后修饰功能较强，能保持天然的立体构型。 表达量低，成本较高。 操作相对复杂。
第一个 重组抗原疫苗
HBsAg
Be cloned
Hepatitis B vaccine
注射抗毒素/胎盘球蛋白 通过胎盘/母乳接受抗体 隐性感染/患传染病 接种疫苗/类毒素
→人工被动免疫 →自然被动免疫 →自然主动免疫 →人工主动免疫
疫苗发展简史
1739年 《医宗年鉴》 1796年 1876年 1877年 1886年 人痘接种法 英国年轻医生Edward Jenner 牛痘接种法 德国人Robert Kock 法国Louis Pasteur Salmon Smith 首次发明细菌分离培养法 减毒疫苗：鸡霍乱、炭疽 灭活疫苗：加热灭活猪霍乱 杆菌 1923年 法国Ramon 类毒素：甲醛解毒白喉、 破伤风类毒素
2. Ab1上的独特型可被自身另一些B细胞识别而产生 抗独特型抗体（抗抗体、Ab2），同理，可产生 Ab3、Ab4……，构成一个复杂的免疫网络，抗原 的刺激犹如“一石激起千层浪”。
3. 一小部分Ab2（Ab2β）可能具有原来抗原的“内 影象”，大部分为Ab2а（非内影象）。
抗独特型疫苗种类 病毒 狂犬病毒糖蛋白 呼肠孤病毒 HBsAg Ⅱ型脊髓灰质炎病毒 新城疫病毒血凝素 HSV-1糖蛋白D 肾综合征出血热病毒 细菌 肺炎球菌 大肠杆菌（K13） 肺炎球菌 原虫 疟原虫 非洲锥虫 血吸虫 Reagan等（1983） Sharpe等（1984）
用重组DNA技术克隆并表达保护性抗原基因，利用表达的抗原产物或 重组体制成的疫苗。
保护性抗原基因获得常用方法
*天然病原体保护性抗原的获得（传统方法）： 保护性单抗抗原定位亲和层析纯化蛋白氨基酸基因 抗原双相电泳质谱分析氨基酸基因 *从DNA或cDNA文库中筛选保护性抗原基因： 免疫血清或保护性单抗阳性克隆株基因序列分析Gene Bank 中同源性比较表达产物免疫效果鉴定 *人工化学合成保护性基因 * PCR钓取 * 索取
五、抗独特型抗体疫苗
（ Anti-iditype Vaccine ） 指使用与特定抗原免疫原性相近的抗抗体（Ab2）做抗原制成的 疫苗，实际上是一种模拟抗原。 特点： 不含传染性物质,可大量制备。 可以弥补基因工程技术无能为力的碳水化合物的不足。
Jerne的免疫网络学说要点
1. 机体对抗原刺激的免疫应答是由独特型和抗独特 型来调节。
DNA 编码致病性抗原 Vaccinia 启动子 Attenuated poliovirus 腺病毒 减毒微生物 减毒伤寒杆菌 BCG 痘苗病毒
Recombinant plasmid
质粒
感染
组织培养细胞
同源性重组
免疫反应
筛选
表达
基因产物—免疫原
免疫 重组痘苗载体疫苗
3.核酸疫苗
（Nucleic Acid Vaccine, Gene Vaccine）
可在呼吸道增殖，也可在消耗道增殖，具有制备
口服疫苗的前景。
卡介苗（Bacillus-Calmette-Guerin, BCG）
是一种强免疫剂，免疫期长，可制成口服和注 射两种疫苗。 目前存在问题： 生长缓慢。 卡介苗精确的减毒位点不清楚。 细菌壁上有蜡质存在而不利于基因操作。 使用结核疫苗的国家对该疫苗的使用有影响。
将抗原基因加以改造，使之发生突变、插入、缺失、构型改 变等，甚至进行不同基因或部分结构域的人工重组，以期达到增 强其产物的免疫原性、扩大反应谱、去除有害作用或副反应的疫 苗。
二、遗传重组疫苗
（ Genetic Recombinant Vaccine ）
使用遗传重组方法获得的重组微生物制成的疫苗。通常是将对人体无 致病性的弱毒株与强毒株（野毒株）混合感染，弱毒株与强毒株间发生基因 片段交换造成重组筛选出的疫苗株。 特点： 含有强毒株强免疫原性基因片段。 对人体不致病。
新型疫苗研究的发展趋势
多价疫苗
活载体疫苗
真核表达
“鸡尾酒”疫苗 （表位疫苗）
载体
目的基因
重组载体
转化
转染
阳性重组菌 阳性重组细胞或病毒
鉴定
表达、纯化
1.亚单位疫苗
（ Gene engineering Subunit Vaccine ）
概念：将用基因工程方法表达的蛋白抗原纯化后 造成的疫苗。（疫苗中已除去了病原体中不能激发
机体保护性免疫和对机体有害的部分，只保留了有效的免 疫原成分）。
新型疫苗的分类
*基因（遗传）工程疫苗 *亚单位疫苗 *活载体疫苗 *核酸疫苗 基因缺失活疫苗 蛋白工程疫苗 遗传重组疫苗 合成肽疫苗 微胶囊疫苗 抗独特型抗体疫苗
一、基因工程疫苗
（Gene Engineering Vaccine, Genetically Engineering Vacine） 概念
►昆虫细胞（杆状病毒）系统：
属低等真核表达系统，与高等真核系统相比缺乏两种糖基化酶。
►哺乳动物细胞系统：
高级真核表达系统，表达蛋白的翻译后修饰功能强，能保
持蛋白的立体构象。表达产量一般较低、成本也较高。
►整体动物：
有人形象地比喻为“生物反应器”、“动物工厂”。
►植物表达系统：
安全性好，由于有细胞壁，方法学上有一定难度，技术上 一旦有突破，估计很有前途。
1948年 Enders
病毒培养法
Louis Pasteur
Edward Jenner
①古典疫苗时期：主要建立在对感染性疾病反复观察和摸索 的基础上，以牛痘苗和狂犬病疫苗为代表； ② 培养疫苗时期：用人胚胎非神经组织培养脊髓灰质炎病 毒首先获得成功，采用组织或细胞培养技术可获得许多减毒 或灭活的疫苗，以脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗、卡介苗等为 代表；
死疫苗
制 剂 性 状 接种量及次数 保存及有效期 免 疫 效 果 杀死的病原微生物 量大，2～3次
易保存，较稳定有效期可达1年
活疫苗
弱毒或无毒的病原微生物 量小，1次 不易保存，4度数周失效 较好，维持1～5年或更长
较差，维持数月至1年
评价疫苗的三个重要指标
第一：安全 第二：有效 第三：价廉、实用、方便
Plasmid vaccine
核酸疫苗表达载体的选择
常用的是pBR322或pUC质粒为基本骨架。 只含有菌源性复制起始点。 稳定性好，在大肠杆菌中有较高的拷贝数。 具有能在哺乳动物细胞内高效表达的强启动子。
核酸疫苗有待解决的问题
能否产生DNA抗体？ 外源基因在体内的持续表达，能否引起免疫耐受、自身免 疫或超敏反应？
新型疫苗
概念：在分子水平上对微生物的致病本质及免疫保护机理的分析研究为基础， 用现代生物技术进行生产。 优点： ► 研究、生产及使用安全。 ► 生产、存储及运输成本低。 ► 疫苗制备无失活过程。
研究的重点领域： ► 创造新疫苗：主要指用常规技术不能或难以解决的疫苗，如与感染有关的 疫苗（肝炎）、肿瘤疫苗、避孕疫苗等。 ► 改造旧疫苗：主要针对一些效果或安全性较差、或成本较高的常规疫苗。 ► 发展多价疫苗：多价疫苗成本低、免疫程序简单，是疫苗研究的发展方向。 ► 研究治疗性疫苗：如乙肝慢病毒感染治疗疫苗、治疗性肿瘤疫苗。
也称DNA疫苗或基因疫苗，使用能够表达抗原的基因本身，即 核酸制成的疫苗。疫苗制剂的主要成分不是基因表达产物，而是核 酸（DNA或RNA）。 特点： 制备简单。 稳定性好易于保存和运输。 在体内持续表达抗原蛋白、免疫效果持续。 载体本身无免疫原性。 诱导细胞免疫能力较强。 不存在其它疫苗在机体免疫功能低下时不能使用的限制。
Protective antibodies
刺激机体产生保护性抗体
vaccine
纯化 大发酵罐 HBsAg 蛋白 酵母
2.载体疫苗
Vectored Vaccine
利用微生物做载体，将保护性抗原基因重组到微生 物体中，使用能表达保护性抗原基因的重组微生物制成 的疫苗。
特点：
载体疫苗多为活疫苗。 纯化及生产工艺简单、成本低。 可在体内繁殖并产生保护性抗原等。 接种方便（口服、划痕、注射）。 不需佐剂。 真核载体允许插入的外源基因量大，有利于多价疫苗 的研制。
优点：保护性效果好、不需佐剂、特别是可诱导较强的细胞免疫反应。
一次免疫即可获得长久免疫力。 缺点：安全性有时难以确保，即“返祖现象”；不易保存； 此外免疫功能底下者接种可导致发病。
灭活苗（死苗，death vaccine ）
采用加热、甲醛等物理化学方法将病原微生物杀死制成。如乙型肝炎灭活苗、狂犬疫 苗。 特点：安全性好。需多次注射。 但有时由于毒性的丧失，免疫原性也随之丧失。 死苗大多需要佐剂才能加强免疫效果。
新型疫苗
免疫
非特异性免疫：生物体在长期种系发育和进化中逐渐形成 的一系列防卫机制。 特异性免疫：个体在生命过程中接受抗原刺激后主动产生 或被动获得的。
自 动 免 疫 特异性免疫 被 动 免 疫
自 人 自 人
然 工 然 工
自 自 被 被
动 动 动 动
免 免 免 免
疫：患 传 染 病，隐 性 感 染 疫：接 种 疫 苗，类 毒 素 疫：经 胎 盘，初 乳 疫：注射抗毒素，丙种球蛋白，细胞因子
③ 基因工程疫苗时期：以基因工程技术为基础，为疫苗的 研制注入了全新的设计思路，最成功的例子是乙型肝炎基因 工程疫苗。
传统疫苗
弱毒苗（活苗，live-attenuated Vaccine ）
是由被弱化了毒性、或者变异的微生物组成，在机体内只能限量生存而不致病。 如卡介苗、天花疫苗、脊髓灰质炎疫苗。
作者
Kennedy等（1984，1986） Uytdehaag等（1985） Tanaka等（1986） Lathey等（1986） 米力等（1993） McNamara等（1984） Stein等（1984） Ward等（1987） Naussenzweig等（1980） Sack等（1982） Grzych等（1985）
外源基因能否与机体染色体整合导致癌变？
DNA免疫效力低下问题。
4.基因缺失活疫苗
（Gene Delected Live Vaccine）
使用分子生物学技术去除与毒力相关基因获得的缺失突变株制 成的活疫苗。 特点： 突变性状明确、稳定。 不易反祖。
5.蛋白工程疫苗
（Protein Engineered Vaccine）
减毒鼠伤寒杆菌 (Poliovirus）
可口服，使用方便易大规模接种。 可侵入淋巴系统，能更有效地激发免疫反应（很 多人类病原体是通过粘膜进入体内的，口服减毒沙门 氏菌可刺激粘膜淋巴细胞分泌IgA形成一道免疫屏障）。
使用活载体疫苗注意事项
免疫低下或免疫缺陷病 抗菌素对细菌性活载体有影响 免疫反弹
痘苗病毒载体（Vacቤተ መጻሕፍቲ ባይዱinia virus）
不需佐剂就可刺激机体产生体液免疫和细胞免疫反应。 表达蛋白的翻译后修饰功能强。 允许插入的外源基因量大。 病毒具有广泛的宿主细胞。 纯化过程简便。 对外界抵抗力强、易于保存和运输。
腺病毒载体（Adenovirus）
基因组的结构与功能研究的比较清楚。
病毒DNA一般在染色体外存在，目前无病毒基因 整合的证据。 宿主细胞广泛，病毒稳定，生产、使用方便。
优点：主要为安全性好、特异性强及可大量生产。 缺点：抗原性弱、需用佐剂、纯化工艺复杂。
乙肝亚单位疫苗
►细菌（大肠杆菌）系统：
典型的原核表达系统，具有遗传背景清楚、操作相对简单、方法 成熟、周期短、表达量高等特点。一般认为具有翻译后修饰功能较 差及表达产物纯化复杂的不足（主指致热原的去除）。
►酵母表达系统： 分类不是很明确，一般认为介于原核和真核之间。具有一定的 糖基化功能，表达量也比较高。