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浅析基因工程疫苗的几大类型

2018/11/08 来源:生物探索
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导读
基因工程疫苗属于生物技术疫苗,是利用生物技术将病原的保护性抗原编码的基因片段克隆入表达载体,然后转化或转染到昆虫细胞表达系统、酵母、细菌或哺乳动物细胞中进行表达,经纯化后而制得的疫苗。其可以分为基因工程重组亚单位疫苗、重组活载体疫苗、基因缺

基因工程疫苗属于生物技术疫苗,是利用生物技术将病原的保护性抗原编码的基因片段克隆入表达载体,然后转化或转染到昆虫细胞表达系统、酵母、细菌或哺乳动物细胞中进行表达,经纯化后而制得的疫苗。其可以分为基因工程重组亚单位疫苗、重组活载体疫苗、基因缺失或突变疫苗、基因(核酸)疫苗、合成肽疫苗及转基因植物疫苗等几类。它们代表着疫苗研究的新途径,为克服一些常规疫苗的缺陷带来希望,展示了其广阔的应用前景。

1、亚基疫苗

它是利用病原物结构的某一部分(即亚基)制得的疫苗,近几年来,杆状病毒—昆虫细胞表达系统已被普遍接受为用于表达异源基因最佳表达系统之一,在该系统中表达的人乙型肝炎病毒表面抗原蛋白已与相应的天然蛋白结构非常类似,而且产量也相当理想。因此昆虫细胞表达系统已经用于多种疫苗的生产研制,以病毒和寄生虫疫苗为多。除此以外,还可以使用质粒-大肠杆菌表达系统生产亚基疫苗。美迪西生物医药在重组蛋白表达与纯化服务方面经验丰富,其拥有多种蛋白表达系统,包括原核蛋白表达系统、酵母蛋白表达系统、昆虫细胞蛋白表达系统(杆状病毒)哺乳动物细胞蛋白表达系统,具备多种融合技术,可以为客户在蛋白表达与纯化方面提供多种选择。

亚基疫苗生产的基本原理是:首先鉴定出病原物中哪些成分能够激发机体产生抗体,如单纯疱疹病毒1型(HSV—1)衣壳糖蛋白D(gpD)、口蹄疫病毒衣壳蛋白1(VP1)等,再分离出编码该蛋白亚基的基因,然后转移到特定的载体DNA—大肠杆菌质粒DNA上,再大量增殖大肠杆菌,在菌体溶解后,就可获得大量相应的病毒蛋白亚基,将这些病毒蛋白亚基纯化,并与辅剂混合,就能生产大量该病毒的亚基疫苗。具有代表性的是单纯疱疹病毒疫苗、口蹄疫病毒疫苗、人乙型肝炎病毒疫苗等。

2、肽疫苗

引起免疫反应的病原微生物各部分并不都起相同的作用,往往只有部分结构物质起决定作用,称抗原决定簇。如病毒颗粒,只有位于病毒衣壳外表可以与抗体结合的蛋白,其结构域才能引起免疫反应,像这种类似于抗原决定簇的小肽用作的疫苗称肽疫苗。

合成肽疫苗就是根据流行毒株VP1蛋白上这些主要抗原位点的氨基酸序列合成抗原多肽,并与一个人工合成的具有强大功能的T细胞辅助位点相联接,形成一个由61个氨基酸残基组成的多肽。研究发现含有T细胞表位的多肽能增强辅助性T细胞的活性,并同时协同诱导机体产生中和抗体。

根据VP1抗原位点的原始结构对抗原多肽区段进行环化,形成特定的空间结构后该多肽就具有良好的抗原性。经纯化、稀释后用进口油乳剂乳化配制成单相油乳剂疫苗,每头份疫苗至少含有25μg多肽。合成肽疫苗由于既含有口蹄疫病毒最主要的B细胞位点,又含有T细胞辅助位点,因此,接种后既能诱导产生良好的体液免疫,又能诱发细胞免疫。

3、多价疫苗

多价疫苗是指一种病毒带有两种以上的不同病毒的基因,一次免疫就可预防二种以上疾病。其原理是在一条DNA或RNA链上,切除某段对寄主细胞有害的或不必要的基因,插入编码两种以上抗原的基因,在感染动物或人体时,可以同时产生两种以上的抗体,来预防两种以上的疾病。

临床试验的结果表明,使用多价疫苗联合免疫往往优于使用单价疫苗多次接种。多价疫苗联合免疫时,免疫效果与单价疫苗相似或者更佳,而且未增加疫苗的副反应。例如:

(1)麻疹-风疹联合疫苗、麻疹-风疹-腮腺炎联合疫苗、麻疹-风疹-腮腺炎-水痘联合疫苗与单价麻疹疫苗比较,对麻疹的预防效果相同,且没有增加疫苗的副反应;

(2)含有百日咳成分的联合疫苗与单价百日咳疫苗对百日咳的免疫效果相似,也未增加疫苗的副反应;

(3)甲-乙型肝炎联合疫苗预防接种的效果优于分别接种甲型肝炎疫苗和乙型肝炎疫苗。

不仅如此,联合免疫还减少了儿童的接种次数,提高了疫苗接种率,减少了疫苗运输、存放、接种的成本。因此,目前的免疫程序中,越来越多地使用多价疫苗联合免疫代替了单价疫苗反复接种。

4、活体重组疫苗

是指利用基因工程的原理和方法,对一些细菌和病毒进行改造、重组,形成具有特定免疫原性的疫苗。这类活体重组疫苗可以是非致病性微生物,通过基因工程的方法,让它携带并表达某种特定病原物的抗原决定簇基因,产生免疫原性。也可以本来是致病性微生物,通过基因工程的方法修饰或去掉毒性基因以后,仍保持免疫原性,后者又称为弱毒疫苗。

一般的活体重组疫苗都需要用减毒的、温和的病原物作为载体,载体的主要功能是运送和表达编码外源的抗原基因。根据载体的不同,通常将能在寄主细胞内复制的含有病原基因组和质粒的载体称复制性载体。

与传统疫苗相比,基因工程疫苗还具有以下优点:

(1)基因工程疫苗纯度高,可以降低生产成本,更廉价更大批地生产。

(2)易于区分感染动物和免疫动物,由于基因工程疫苗中只含有病原的1-2种蛋白成份,或者缺失某一蛋白成份,因此通过检测其中含有基因工程疫苗中没有的病毒蛋白的抗体可以方便地从免疫动物中区分出野毒感染者。

(3)利用活载体可制成多价疫苗,达到一针防多病的目的。

(4)相对于减毒疫苗,基因工程缺失疫苗的安全性更高可靠。

(5)生产过程快,可进行大规模生产。

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