基因疫苗

基因疫苗杨琨二O一O年五月十七日教学目的与要求：了解疫苗概念、发展和分类了解基因疫苗的优缺点了解FDA已进入临床前试验的DNA疫苗了解克服基因疫苗缺陷、提高免疫效率的策略介绍教研室有关疫苗研究的最新进展和实验结果一、疫苗概念凡具有抗原性、接种机体后可诱导产生特异性自动免疫力，并可抵御传染病发生或流行的制剂，总称为疫苗。细菌——“菌苗”病毒及立克次氏体——“疫苗”细菌代谢产物(毒素)——“类毒素”二、疫苗的发展历史第一代疫苗：减毒、灭活疫(菌)苗第二代疫苗：微生物的天然成分或其起免疫作用的亚单位疫苗、基因工程疫苗等。第三代疫苗：核酸(DNA)疫苗三、疫苗分类灭活疫苗又称死疫苗(deathvaccine)，是细菌、病毒或立克次氏体的培养物，经化学或物理方法灭活制成。使之完全丧失对原来靶器官的致病力，而仍保留相应抗原的免疫原性。如甲肝、霍乱、百日咳、伤寒疫苗等。优点：主要诱导特异性抗体产生，安全缺点：不能繁殖，需多次刺激，注射局部和全身反应严重将细菌在液体培养条件下产生的外毒素，经0.3-0.4%甲醛脱毒处理、并提纯后制成。如破伤风类毒素。白百破：白喉类毒素+百日咳杆菌死疫苗+破伤风类毒素细菌或病毒灭活疫苗：类毒素(Toxid)：三、疫苗分类减毒活疫苗(live-attenuatedvaccine)将病原微生物(细菌或病毒)在人工训育的条件下，使其产生定向变异，极大程度地丧失致病性，但仍剩余一定的毒力、免疫原性和繁衍能力。如卡介苗、牛痘、麻疹等疫苗。优点：一次免疫即可获得长久免疫力，类似自然状态下的轻型或隐性感染，可诱导体液免疫和细胞免疫。缺点：不易保存，存在回复突变的危险三、疫苗分类多糖疫苗由长链糖分子构成，如细菌的荚膜多糖。组分疫苗(亚单位疫苗，subunitvaccine)从细菌或病毒培养物中，以生物化学和物理方法提取纯化有效特异性抗原成分制成的疫苗。如流感疫苗。优点：免疫效果好，不良反应少用基因工程方法或分子克隆技术，分离出病原微生物的保护性抗原基因，并将其转入原核或真核系统、表达出该病原的保护性抗原，制成疫苗；或者将病原微生物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三、疫苗分类基因工程疫苗是利用DNA重组技术制备的只含保护性抗原的纯化疫苗。优点：不含活的病原体和病毒核酸，安全有效，成本低廉，目前获准使用的有乙型肝炎疫苗。重组抗原疫苗(recombinantantigenvaccine)：重组载体疫苗(recombinantvectorvaccine)：将编码病原体有效免疫原的基因插入载体(减毒的病毒或细菌疫苗株)基因组中，接种后，随疫苗株在体内的增殖，大量所需的抗原得以表达。如果将多种病原体的有关基因插入载体，则成为可表达多种保护性抗原的多价疫苗。常用载体：痘苗病毒、腺病毒、轮状病毒等载体。转基因植物疫苗：用转基因方法，将编码有效免疫原的基因导入可食用植物细胞的基因组中，免疫原即可在植物的可食用部分稳定的表达和积累，人类和动物通过摄食达到免疫接种的目的。常用的植物：蕃茄、马铃薯、香蕉等。三、疫苗分类合成肽疫苗(syntheticpeptidevaccine)将具有保护性免疫力的人工合成肽与适当载体结合后，再加入佐剂制成的疫苗，如乙肝病毒多肽疫苗。抗独特型抗体疫苗抗独特型抗体(Id)是针对抗体分子V区上的特异性抗原表位(独特型)的抗抗体。Id与原始抗原分子的决定簇互为“内影像”关系，可模拟抗原的结构和功能，成为一种新型疫苗。三、疫苗分类基因疫苗(DNAvaccine)常被称作“裸DNA”疫苗，将编码病原体有效免疫原的基因序列克隆到合适的质粒DNA载体上，制备成核酸表达载体，通过肌肉注射等方法将其导入体内，由宿主细胞的转录系统合成保护性抗原，从而诱导机体产生特异性免疫应答。基因免疫过程中所使用的核酸表达载体称为基因疫苗，又称核酸疫苗。四、基因疫苗的优势可诱导相应的免疫应答：DNA在自身细胞中可表达目的抗原，其递呈过程与自然感染十分相似安全：相对减毒活疫苗所存在的潜在感染风险，DNA疫苗安全无副作用稳定：DNA的理化性质比较稳定，体外不易降解，便于储存和运输制备简便、价格低廉：培养细菌可大量提取质粒，生产成本远远低于其他类型疫苗免疫递送简便、易操作：DNA质粒可直接进行皮下免疫，也可与佐剂联合应用或通过脂质体或纳米分子包装成颗粒进行递送多功能疫苗的联合免疫：在同一疫苗载体中，可同时插入若干个编码目的抗原的基因，实现一种疫苗预防多种疾病的目标。DNA疫苗——疫苗研究史上的第三次技术革命1994年5月，WHO，日内瓦，DNA疫苗会议美国FDA已批准流感、结核、疟疾、乙肝等数种的DNA疫苗进入临床试验阶段，其中结核和疟疾DNA疫苗获准生产。目前，国内外已有二十余种分别针对细菌性传染病、病毒感染性疾病、寄生虫、肿瘤、自身免疫性疾病、变态反应性疾病等的DNA疫苗正在进行临床前试验研究。目前已进入临床前试验的DNA疫苗细菌性传染病破伤风，结核病，伤寒，支原体感染病毒感染性疾病流感，人获得性免疫缺陷综合症，猿猴免疫缺陷综合症，单纯疱疹，乙型肝炎，丙型肝炎，狂犬病，人乳头瘤病毒感染，巨细胞病毒感染，脑炎，麻疹，轮状病毒感染，柯萨奇病毒心肌炎寄生虫病疟疾，利什曼原虫病，血吸虫病，肿瘤结肠癌，乳腺癌，B细胞淋巴瘤自身免疫性疾病实验性风湿关节炎变态反应性疾病尘螨五、基因疫苗的缺陷与宿主细胞基因组发生整合，引起宿主细胞的转化，可能引发肿瘤不能在体内复制，外源基因表达水平较低六、克服基因疫苗缺陷的策略RNA疫苗载体的优劣优势：细胞质内表达，降低了与宿主细胞基因组整合的概率。劣势：半衰期短，稳定性较差；体内转染效率低，外源基因表达水平不高。RNA复制子疫苗载体优势：利用自身RNA复制酶，实现外源基因的高效表达。劣势：稳定性差复制型DNA疫苗载体将具有“自主复制”功能的RNA病毒复制元件构建于DNA疫苗载体，可克服常规DNA疫苗、RNA疫苗以及RNA复制子疫苗的缺点。七、提高基因疫苗免疫效率的策略正确选择可编码抗原蛋白的目的基因：同源异种抗原对DNA疫苗载体进行适当的改造：如使用强启动子及一些可望提高目的基因表达水平的真核表达调控元件改变DNA疫苗导入机体的方法和途径：如采用脂质体包裹DNA质粒、造成疫苗注射局部肌肉或皮肤组织的损伤或炎症、利用基因枪粒子轰击(particlebombardment)技术，以期提高DNA的转染效率基因疫苗佐剂的合理使用：利用一些细胞因子可活化免疫细胞的特点，如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)可刺激髓样单核细胞特别是树突状细胞的增殖和分化，从而可能改善或提高这些抗原提呈细胞(APC)对抗原的加工、递呈能力引入合适的抗凋亡蛋白：在DNA疫苗中引入编码抗凋亡蛋白的基因如Bcl-XL，以延长APC的寿命利用热休克蛋白(HSP)：在天然免疫中可作为一种“危险信号和活化剂”，以及它在MHCI类抗原加工途径中作为分子伴侣的特点，在DNA疫苗中引入HSP(如HSP-70)的基因，来辅助或增强APC对抗原的加工、递呈能力某些毒素的使用：也是为了刺激炎症反应的发生，产生相应的细胞因子，使机体免疫系统处于一个相对活化的状态树突状细胞的合理利用七、提高基因疫苗免疫效率的策略