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新型疫苗分类及特点

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:基因工程亚单位疫苗已成为新型疫苗研究的主要方向。载体疫苗的特点是同时具备减毒活疫苗强有力的免疫原性和亚单位疫苗的准确度两个优势。目前作为载体用于细菌活载体疫苗的主要有沙门菌、乳酸菌、李斯特菌等。合成肽疫苗因其安全性高,是目前研制预防和控制传染病和恶性肿瘤的新型疫苗的主要方向之一。为进一步提高合成肽疫苗的

新型疫苗分类及特点

新型疫苗是近年来新发展的疫苗,有别于传统常规疫苗,是采用生物化学合成技术、人工变异技术、分子微生物学技术、基因工程技术等现代生物技术制造出的疫苗。

(一)基因工程疫苗

基因工程疫苗主要有四大类:亚单位疫苗、重组载体疫苗、合成肽疫苗、核酸疫苗。

1.亚单位疫苗 DNA重组技术产生是体外获取大量纯抗原的技术基础。用基因工程的方法或分子克隆技术分离出病原体的保护性抗原基因,将其转入原核或真核系统使其表达出该病原体的保护性抗原,制成疫苗,称为基因工程亚单位疫苗(subunit vaccine)。基因工程亚单位疫苗只含有病原体的部分组成结构,副作用明显减少,保护作用增强,而常规疫苗则是完整的病原体。基因工程亚单位疫苗质量更易控制,价格也更高。从效果来看,有些亚单位疫苗,如非细胞百日咳、HBsAg等,在低剂量就具有高免疫原性;而另外一些疫苗的免疫原性则较低,需要更强的佐剂来增强免疫保护效果。

基因工程亚单位疫苗的优点:①安全性高;②纯度高,稳定性好;③产量高;④用于病原体难以培养或有潜在致癌性,或有免疫病理作用的疫苗研究。基因工程亚单位疫苗的缺点:与传统疫苗相比,免疫效果较差。增强基因工程亚单位疫苗免疫原性的方法:①调整基因组合使之表达成颗粒性结构;②在体外加以聚团化,包入脂质体或胶囊微球;③加入有免疫增强作用的化合物作为佐剂。

用于基因工程亚单位疫苗生产的表达系统主要有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞。基因工程亚单位疫苗包括提取细菌多糖成分制成的脑膜炎球菌、肺炎球菌多糖疫苗,以及流感病毒血凝素/神经氨酸酶亚单位疫苗。比较成功的基因工程亚单位疫苗是乙型肝炎表面抗原疫苗。

基因工程亚单位疫苗已成为新型疫苗研究的主要方向。例如,基因工程乙型肝炎疫苗(大肠杆菌系统、酵母系统、CHO细胞系统)、基因工程人乳头瘤病毒疫苗(杆状病毒载体系统、酵母系统)、基因工程幽门螺杆菌疫苗(大肠杆菌系统)、基因工程霍乱O139/CTB亚单位佐剂疫苗等。

2.重组活载体疫苗 将抗原基因通过以无害的微生物为载体进入体内诱导免疫应答的疫苗,即为载体疫苗。载体疫苗的特点是同时具备减毒活疫苗强有力的免疫原性和亚单位疫苗的准确度两个优势。用基因工程技术使非致病性微生物(病毒或细菌)携带并表达某种特定病原微生物的保护性抗原基因的活疫苗,为基因工程重组活载体疫苗(live recombinant vaccine)。基因工程重组活载体疫苗诱导免疫动物产生的免疫比较广泛,可在体内诱导细胞免疫,甚至黏膜免疫,因此可以避免亚单位疫苗的很多缺点。如果载体中同时插入多个不同病原微生物的外源基因,就能实现一苗防多病的目的。基因工程活载体疫苗兼具灭活疫苗的安全性好及活疫苗的免疫效果好、成本低等优点。

基因工程重组活载体疫苗,根据选用的载体类型,可分为病毒活载体疫苗和细菌活载体疫苗。病毒活载体疫苗的载体通常为弱毒力的病毒,将其他病原微生物的保护性抗原基因插入载体基因组的非必需区基因中,形成新的重组病毒,外源基因在合适的启动子驱动下随载体的复制而表达。由于外源基因已是载体病毒或载体细菌“本身”成分,其所引起的免疫应答,常不低于完整病毒或细菌相应成分引起的免疫应答,而且各成分之间一般不发生相互干扰,又因可以同时插入几个外源基因,一苗防多病,故是当前认为最有开发价值和应用前景的动物疫苗。

目前,用于病毒活载体疫苗的病毒主要有痘病毒、腺病毒、疱疹病毒等。其中,痘病毒具有宿主范围广、增殖滴度高、稳定性好、基因容量大以及非必需区基因多等特点,是研究最早最成功的载体病毒之一。细菌活载体疫苗是使病原微生物的保护性抗原或表位插入的细菌基因组或质粒表达而获得的重组细菌。目前作为载体用于细菌活载体疫苗的主要有沙门菌、乳酸菌、李斯特菌等。

基因工程重组活载体疫苗克服了亚单位疫苗和合成肽疫苗的很多缺点,在防治多种传染病上体现出良好的应用前景,是目前基因工程疫苗研究的热点领域。利用基因工程技术的重组活载体疫苗在表达外源抗原上具有灵活的可操作性,而且能够有效地传递抗原。一些活载体本身具有佐剂的性质,在免疫动物体内能够产生有效的免疫应答。但基因工程重组活载体疫苗仍存在一定缺陷,如对宿主存在潜在安全性危害,载体受母源抗体干扰,针对重组活载体疫苗产生的中和抗体也可能影响二次免疫效果。因此,选择合适的重组活载体疫苗,进一步提高各种重组活载体疫苗系统的安全性、靶向性和有效性是今后基因工程重组活载体疫苗研究的目标。

3.合成肽疫苗 根据有效免疫原的氨基酸序列,设计和合成的免疫原性多肽,即合成肽疫苗(synthetic peptide vaccine),用最小的免疫原性多肽来激发有效的特异性免疫应答。合成肽疫苗的优点是成分更加简单,质量更易控制。免疫原相对分子质量和结构复杂性越低,合成肽疫苗免疫原性也越低。因此,合成肽疫苗一般需要特殊的结构设计、特殊的递送系统或佐剂。目前研究较多的是抗病毒感染和抗肿瘤的合成肽疫苗。合成肽疫苗因其安全性高,是目前研制预防和控制传染病和恶性肿瘤的新型疫苗的主要方向之一。

合成肽疫苗分子是由多个B细胞抗原表位和T细胞抗原表位共同组成的,大多需与一个载体分子偶联。合成肽疫苗的研究始于口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)合成肽疫苗,主要集中在FMDV的单独B细胞抗原表位或与T细胞抗原表位结合而制备的合成肽疫苗研究。合成肽疫苗能克服常规疫苗的缺点,但合成肽疫苗的抗原性及免疫原性受其自身组成及宿主免疫系统等多种因素的影响,免疫效果不佳,主要原因有疫苗缺乏足够的免疫原性,很难诱导多种免疫反应;B细胞抗原表位和T细胞抗原表位很难发挥协同作用,也缺乏足够多的B细胞抗原表位的刺激。携带有单个抗原表位的合成肽疫苗对不易变异的DNA病毒来说是可行的,如犬细小病毒合成肽疫苗,即含有一个相对保守的B细胞抗原表位的合成肽疫苗可完全保护动物。但对许多其他病毒,单一的中和抗原表位是远远不够的,增加中和抗原表位的数目和引入细胞抗原表位将起到必不可少的辅助协同作用。为进一步提高合成肽疫苗的免疫效果,需要明确合成肽疫苗的免疫机制,选择优势抗原表位,从而诱导强有力的免疫保护作用。

4.核酸疫苗 核酸疫苗(nucleic vaccine),也称为DNA疫苗或基因疫苗,是指将含有编码某种抗原蛋白基因序列的质粒载体作为疫苗,直接导入动物细胞内,从而通过宿主细胞的转录系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,达到免疫的目的。核酸疫苗与活疫苗不同,编码抗原蛋白的DNA不会在人或动物体内复制。核酸疫苗应包含一个能在哺乳细胞高效表达的强启动子元件,例如人巨细胞病毒的中早期启动子,同时也需含有一个合适的mRNA转录终止序列。肌内注射后,DNA进入胞质,然后到达肌细胞核,但并不整合到基因组。作为基因枪方法的靶细胞,肌细胞和树突状细胞均没有高速的分裂增殖现象,它们与质粒也没有高度的同源性,故同源重组可能性较小。

核酸疫苗是由基因治疗发展起来的。20世纪70年代末,M.A.Isral等将纯化的多瘤病毒完整的DNA直接注射小鼠使其感染,首次证明了DNA可被动物体细胞摄入,并到达细胞核得以转录。1982年,Will等将克隆DNA肝内注射而导致大猩猩感染了乙型肝炎,进一步证明,裸DNA可被高等动物的细胞摄入并表达,从而揭开了基因治疗的序幕。1993年,Robkson等将可表达禽流感病毒(avian influenza virus,AIV)保护性抗原血凝素(hemagglutinin,HA)基因的质粒DNA注射给鸡,发现其可对致死性AIV的攻击产生有效的保护作用。这项研究被称为开辟了疫苗研究的第三次疫苗革命。目前传染性法氏囊病核酸疫苗等投入生产,流感病毒的核酸疫苗处于研制阶段。美国农业部于2005年7月18日批准了预防西尼罗病毒感染的核酸疫苗上市,这是世界上第一个获准上市的核酸疫苗。

核酸疫苗有以下优点:①克服了蛋白亚基疫苗易发生错误折叠和糖基化不完全的问题,安全性好;②免疫效果好,抗原合成稳定性好,少量DNA就可以很好地活化细胞毒性T细胞;③诱导产生细胞毒性T细胞应答的方法之一,引起细胞毒性T细胞应答,不存在散毒,易于构建;④免疫应答持久;⑤方法简便,价格低廉;⑥核酸疫苗具有相同的理化性质,为联合免疫提供了可能,理论上可以通过多种质粒的混合物或者构建复杂的质粒来实现多价疫苗;⑦稳定性不受温度影响,大量变异的可能性很小,易于质量监控;⑧具备免疫预防和治疗的双重功能;⑨可快速筛选具有免疫保护效果的基因。核酸疫苗的缺点:①虽然与宿主DNA同源重组的可能性很小,但随机插入还是有可能的,DNA有可能被整合到宿主细胞的染色体中;②外源抗原的长期表达可能导致不利的免疫病理反应;③使用编码细胞因子或协同刺激分子的基因可能具有额外的危害;④有可能形成针对注射DNA的抗体和出现不利的自身免疫紊乱(自身免疫反应);⑤在不同抗原或不同物种中,核酸疫苗的效价不同,应正确评价人用疫苗在模型动物的效应;⑥机体免疫调节和效应机制有可能导致对抗原表达细胞的破坏,导致胞内抗原的释放,激活自身免疫;⑦持续长时间的小剂量抗原的刺激可能导致免疫耐受,从而导致接受者对抗原的无反应性。解决这些安全性问题是研究核酸疫苗的热点。

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(二)联合疫苗、多价疫苗、结合疫苗

1.联合疫苗 联合疫苗是将不同抗原进行物理混合后制成的一种制剂。联合疫苗包括多联疫苗和多价疫苗。多联疫苗,用于预防由不同微生物引起的传染病。多价疫苗,预防由同种微生物的不同血清型引起的传染病。多种疫苗的联合免疫不仅能简化免疫接种程序,同时还具有其他优势,如减少接种次数及儿童接种时的痛苦、提高疫苗接种覆盖率、增加接种的依从性、降低接种费用、减小疫苗储存的空间需求等。

早在20世纪30年代,联合疫苗的研究已开始。1945年,三价流感疫苗在美国获准使用,随后八价肺炎球菌疫苗、白破二联及百白破三联疫苗、三价口服脊髓灰质炎减毒活疫苗等相继问世。90年代以后,随着新疫苗的不断出现,又陆续出现了流感嗜血杆菌与蛋白质的结合疫苗、麻疹-风疹-腮腺炎联合疫苗、百白破-乙肝联合疫苗、百白破-灭活脊髓灰质炎联合疫苗、百白破-流感嗜血杆菌联合疫苗、百白破-灭活脊髓灰质炎-b型流感嗜血杆菌联合疫苗等。1983年,23价肺炎球菌多糖疫苗在美国上市,其抗原成分由23个血清型的荚膜多糖组成。上述23个血清型可引起80%以上的成人肺炎、绝大部分侵袭性疾病和中耳炎

联合疫苗在疫苗的制备、评价和使用过程中还存在很多需要解决的问题:保证联合疫苗中各单价疫苗的免疫原性不下降,并增强其免疫原性;在确保联合疫苗发挥最大免疫保护作用的前提下,确定各抗原成分的最低剂量;联合疫苗的免疫接种途径、免疫程序、安全性、免疫持久性等;需开发既能降低抗原使用量,又能减少免疫接种次数的新型疫苗佐剂;建立有效的检测方法,对疫苗成分的安全性、抗原性、理化特性及免疫保护性进行评估等。在制备和检测联合疫苗时,需综合考虑多方面的因素,以确保其安全、有效、持久。制备能够一次使用、包含多种抗原组分、免疫保护多种类型疾病的高效联合疫苗,是理想的联合疫苗的研究目标。

2.多价疫苗 多价疫苗(polyvalent vaccine)指同一种微生物中多个血清型菌(毒)株的抗原或增殖培养物制备的疫苗。多价疫苗能使免疫动物获得完全的保护(如猪多价副伤寒死菌苗)。传统疫苗受制作工艺的限制,其保存、使用和接种不良反应等方面都容易出现一些问题。

典型的多价疫苗有宫颈癌疫苗。宫颈癌疫苗,又称为人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)疫苗,是一种预防宫颈癌发病的疫苗。宫颈癌主要由感染HPV引起,该疫苗通过预防HPV感染,进而有效预防宫颈癌的发病,可防止人体感染疫苗所涵盖的HPV亚型变异。已上市的宫颈癌疫苗有二价、四价和九价宫颈癌疫苗三类:①HPV二价疫苗:系采用杆状病毒表达系统分别表达重组HPV16型和HPV18型的L1病毒样颗粒,经纯化,添加单磷酰脂A(monophosphoryl lipid A,MPL)和氢氧化铝佐剂等制备的双价疫苗。该疫苗是首次申请在我国上市的新疫苗,研究数据表明在国内目标人群中应用的安全性和有效性与国外具有一致性。已有资料显示,HPV16型和HPV18型感染率最高,导致了70%的宫颈癌、80%的肛门癌、60%的阴道肿瘤和40%的外阴癌。②HPV四价疫苗:全球首个HPV四价疫苗Gardasil通过优先审批在美国上市。这款四价疫苗防治HPV6、11、16、18型病毒,可预防四种人乳头瘤病毒(HPV6、11、16、18)所导致的疾病。③HPV九价疫苗:美国食品药品监督管理局(FDA)于2014年12月10日在其官网宣布九价重组HPV疫苗Gardasil9获批,可以防治HPV6、11、16、18、31、33、45、52和58型病毒。

3.结合疫苗 采用化学方法将多糖共价结合在蛋白载体上所制备成的多糖-蛋白结合疫苗,用于提高细菌疫苗多糖抗原的免疫原性的疫苗,即结合疫苗(conjugate vaccine)(以蛋白为载体的细菌多糖类)。细菌荚膜多糖具有抗吞噬作用,可保护细菌免受机体吞噬细胞的吞噬。提取细菌荚膜多糖制作的多糖疫苗早已应用。将细菌荚膜多糖成分化学连接于白喉类毒素,白喉类毒素为细菌荚膜多糖提供了蛋白载体,使其成为T细胞依赖性抗原。荚膜多糖属于T细胞非依赖性抗原,不需T细胞辅助而直接刺激B细胞产生IgM抗体,不产生记忆细胞,也无Ig的类别转换。结合疫苗能引起T、B细胞的联合识别,B细胞可产生IgG抗体,明显提高免疫效果。目前已获准使用的结合疫苗有b型流感嗜血杆菌疫苗、脑膜炎球菌疫苗和肺炎球菌疫苗等。

典型的结合疫苗如七价肺炎球菌结合疫苗。肺炎球菌结合疫苗的抗原成分,是肺炎球菌荚膜多糖结合白喉变异蛋白,因有氨基酸类抗原物质,所以不仅能诱导B细胞免疫,也能诱导T细胞免疫,因此,在2岁以下儿童体内可诱导有效的免疫应答。而且,接种结合疫苗产生的抗体活性强,并可诱导免疫记忆。由于2岁以下儿童是肺炎球菌的主要易感人群,因此,肺炎球菌结合疫苗的成功研发和上市是一个重大的突破,七价肺炎球菌结合疫苗包含7种主要的致病肺炎球菌荚膜多糖血清型:4、6B、14、19F、23F、18C、9V。各型多糖与CRM197载体蛋白结合后吸附于磷酸铝佐剂,另含氯化钠和注射用水。载体蛋白与多糖抗原结合,克服了多糖疫苗的缺点,形成更有效的结合疫苗。应用磷酸铝作为佐剂可增强抗体反应。未使用含汞的防腐剂硫柳汞,避免了汞离子对儿童神经发育的潜在危害,更为安全。

七价肺炎球菌结合疫苗血清型覆盖率高,国外研究显示,在七价肺炎球菌结合疫苗上市前,其所包含的7种血清型所导致的侵袭性肺炎球菌疾病(invasive pneumococcal disease,IPD)占所有IPD的80%左右。2006—2007年在我国四所儿童医院5岁以下住院肺炎儿童中临床分离到279株肺炎球菌,分析发现主要的致病肺炎球菌血清型依次为19F、23F、6B、14、4、9V、18C,这7种血清型占所有致病肺炎球菌的81%。这说明七价肺炎球菌结合疫苗在我国同样具有较高的血清型覆盖率。

(三)多肽疫苗

多肽疫苗,是按照病原体抗原基因中已知或预测的某段抗原表位的氨基酸序列,通过化学合成技术制备的疫苗。与其他类型疫苗相比,多肽疫苗的优势:完全是合成的,不存在毒力回升或灭活不全的问题,具有诱导对蛋白抗原的免疫应答的能力;生产技术安全;高度标准化;缺乏具有高反应原性的成分(脂多糖、毒素);可以去除对免疫个体本身分子具有致敏性和交叉反应活性的抗原片段;也可将不同抗原得到的各种多肽结合在一种载体中;能够针对复杂的非连续性天然抗原表位,构建相应的合成抗原多肽。目前已有数种多肽疫苗进入各期临床试验阶段,包括抗病毒多肽疫苗(如人类免疫缺陷病毒多肽疫苗、乙型肝炎病毒多肽疫苗、人乳头瘤病毒多肽疫苗等)、抗癌多肽疫苗(如黑色素瘤多肽疫苗、胰腺癌多肽疫苗等)、抗疟疾多肽疫苗和抗生育多肽疫苗(如抗人绒毛膜促性腺激素疫苗)等。

(四)细胞疫苗

以细胞为组成成分的疫苗是肿瘤治疗性疫苗设计的热点,主要有肿瘤细胞和DC(树突状细胞,dendritic cell,DC)疫苗。肿瘤细胞中包含广谱的肿瘤抗原,但通常缺乏协同刺激分子以有效识别和激活免疫细胞,同时也因缺乏正常体内环境中多种细胞因子、趋化因子的调理而失去对免疫应答的启动、方向性选择和级联放大效应。因此以辅助分子修饰肿瘤细胞及DC,可增强其免疫原性,达到治疗性目的。

最常见的细胞疫苗是以树突状细胞为基础的肿瘤细胞疫苗。肿瘤细胞疫苗是将自身或异体同种肿瘤细胞,经过物理因素(照射、高温)、化学因素(酶解)以及生物因素(病毒感染、基因转移等)的处理,改变或消除其致瘤性,保留其免疫原性,常与佐剂(卡介苗等)联合应用,对肿瘤治疗有一定疗效。研究表明,很多肿瘤细胞不能引起机体抗肿瘤免疫作用的机制,并不是由于缺乏肿瘤抗原,而是机体的APC不能将肿瘤抗原呈递给免疫系统。树突状细胞是已知机体内抗原呈递能力最强的细胞,它能捕获抗原,并将信息传递给T细胞、B细胞,从而引发一系列的特异性免疫应答反应。因此,将肿瘤抗原注入树突状细胞,可引起机体特异性的抗肿瘤免疫反应,此法已经在动物模型中获得成功,使动物产生了抗肿瘤的特异性免疫反应,并且可抑制鼠肿瘤的生长。目前,尚未有认证的细胞疫苗。

(五)新型疫苗的设计方法(www.xing528.com)

随着生物信息学、结构生物学等学科技术的发展,疫苗设计领域出现了保护组学分析、结构疫苗学等新的研究方向,为新型疫苗的设计与开发提供了全新的研究思路。主要包括以下三个方面。

(1)保护组学分析:保护性抗原的筛选。

目前微生物全基因组测序技术发展迅猛,通过分析全基因组序列,筛选疫苗候选抗原已经成为疫苗设计过程中的主流方法,即反向疫苗学(reverse vaccinology)。这一策略已经成功应用于B型脑膜炎奈瑟菌的疫苗研发过程中。

(2)结构疫苗学:结构生物学指导的疫苗设计。

随着结构生物学的发展,绝大多数蛋白抗原都能在原子水平上解析出其三维结构,在原子层面改造抗原成为可能。此外,抗原与保护性单抗复合物的三维结构也能够揭示抗原的关键表位,有助于解析宿主保护性免疫应答的机制,从而指导疫苗的反向设计。

(3)合成生物学:新型减毒活疫苗。

减毒活疫苗的无毒性是制备减毒活疫苗的挑战。相较于传统疫苗制备技术,合成生物学能够兼顾减毒活疫苗的安全性和有效性。目前主要有两种制备减毒活疫苗的合成生物学策略,即引入非天然氨基酸和在基因组水平重编码密码子

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(二)联合疫苗、多价疫苗、结合疫苗

1.联合疫苗 联合疫苗是将不同抗原进行物理混合后制成的一种制剂。联合疫苗包括多联疫苗和多价疫苗。多联疫苗,用于预防由不同微生物引起的传染病。多价疫苗,预防由同种微生物的不同血清型引起的传染病。多种疫苗的联合免疫不仅能简化免疫接种程序,同时还具有其他优势,如减少接种次数及儿童接种时的痛苦、提高疫苗接种覆盖率、增加接种的依从性、降低接种费用、减小疫苗储存的空间需求等。

早在20世纪30年代,联合疫苗的研究已开始。1945年,三价流感疫苗在美国获准使用,随后八价肺炎球菌疫苗、白破二联及百白破三联疫苗、三价口服脊髓灰质炎减毒活疫苗等相继问世。90年代以后,随着新疫苗的不断出现,又陆续出现了流感嗜血杆菌与蛋白质的结合疫苗、麻疹-风疹-腮腺炎联合疫苗、百白破-乙肝联合疫苗、百白破-灭活脊髓灰质炎联合疫苗、百白破-流感嗜血杆菌联合疫苗、百白破-灭活脊髓灰质炎-b型流感嗜血杆菌联合疫苗等。1983年,23价肺炎球菌多糖疫苗在美国上市,其抗原成分由23个血清型的荚膜多糖组成。上述23个血清型可引起80%以上的成人肺炎、绝大部分侵袭性疾病和中耳炎。

联合疫苗在疫苗的制备、评价和使用过程中还存在很多需要解决的问题:保证联合疫苗中各单价疫苗的免疫原性不下降,并增强其免疫原性;在确保联合疫苗发挥最大免疫保护作用的前提下,确定各抗原成分的最低剂量;联合疫苗的免疫接种途径、免疫程序、安全性、免疫持久性等;需开发既能降低抗原使用量,又能减少免疫接种次数的新型疫苗佐剂;建立有效的检测方法,对疫苗成分的安全性、抗原性、理化特性及免疫保护性进行评估等。在制备和检测联合疫苗时,需综合考虑多方面的因素,以确保其安全、有效、持久。制备能够一次使用、包含多种抗原组分、免疫保护多种类型疾病的高效联合疫苗,是理想的联合疫苗的研究目标。

2.多价疫苗 多价疫苗(polyvalent vaccine)指同一种微生物中多个血清型菌(毒)株的抗原或增殖培养物制备的疫苗。多价疫苗能使免疫动物获得完全的保护(如猪多价副伤寒死菌苗)。传统疫苗受制作工艺的限制,其保存、使用和接种不良反应等方面都容易出现一些问题。

典型的多价疫苗有宫颈癌疫苗。宫颈癌疫苗,又称为人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)疫苗,是一种预防宫颈癌发病的疫苗。宫颈癌主要由感染HPV引起,该疫苗通过预防HPV感染,进而有效预防宫颈癌的发病,可防止人体感染疫苗所涵盖的HPV亚型变异。已上市的宫颈癌疫苗有二价、四价和九价宫颈癌疫苗三类:①HPV二价疫苗:系采用杆状病毒表达系统分别表达重组HPV16型和HPV18型的L1病毒样颗粒,经纯化,添加单磷酰脂A(monophosphoryl lipid A,MPL)和氢氧化铝佐剂等制备的双价疫苗。该疫苗是首次申请在我国上市的新疫苗,研究数据表明在国内目标人群中应用的安全性和有效性与国外具有一致性。已有资料显示,HPV16型和HPV18型感染率最高,导致了70%的宫颈癌、80%的肛门癌、60%的阴道肿瘤和40%的外阴癌。②HPV四价疫苗:全球首个HPV四价疫苗Gardasil通过优先审批在美国上市。这款四价疫苗防治HPV6、11、16、18型病毒,可预防四种人乳头瘤病毒(HPV6、11、16、18)所导致的疾病。③HPV九价疫苗:美国食品药品监督管理局(FDA)于2014年12月10日在其官网宣布九价重组HPV疫苗Gardasil9获批,可以防治HPV6、11、16、18、31、33、45、52和58型病毒。

3.结合疫苗 采用化学方法将多糖共价结合在蛋白载体上所制备成的多糖-蛋白结合疫苗,用于提高细菌疫苗多糖抗原的免疫原性的疫苗,即结合疫苗(conjugate vaccine)(以蛋白为载体的细菌多糖类)。细菌荚膜多糖具有抗吞噬作用,可保护细菌免受机体吞噬细胞的吞噬。提取细菌荚膜多糖制作的多糖疫苗早已应用。将细菌荚膜多糖成分化学连接于白喉类毒素,白喉类毒素为细菌荚膜多糖提供了蛋白载体,使其成为T细胞依赖性抗原。荚膜多糖属于T细胞非依赖性抗原,不需T细胞辅助而直接刺激B细胞产生IgM抗体,不产生记忆细胞,也无Ig的类别转换。结合疫苗能引起T、B细胞的联合识别,B细胞可产生IgG抗体,明显提高免疫效果。目前已获准使用的结合疫苗有b型流感嗜血杆菌疫苗、脑膜炎球菌疫苗和肺炎球菌疫苗等。

典型的结合疫苗如七价肺炎球菌结合疫苗。肺炎球菌结合疫苗的抗原成分,是肺炎球菌荚膜多糖结合白喉变异蛋白,因有氨基酸类抗原物质,所以不仅能诱导B细胞免疫,也能诱导T细胞免疫,因此,在2岁以下儿童体内可诱导有效的免疫应答。而且,接种结合疫苗产生的抗体活性强,并可诱导免疫记忆。由于2岁以下儿童是肺炎球菌的主要易感人群,因此,肺炎球菌结合疫苗的成功研发和上市是一个重大的突破,七价肺炎球菌结合疫苗包含7种主要的致病肺炎球菌荚膜多糖血清型:4、6B、14、19F、23F、18C、9V。各型多糖与CRM197载体蛋白结合后吸附于磷酸铝佐剂,另含氯化钠和注射用水。载体蛋白与多糖抗原结合,克服了多糖疫苗的缺点,形成更有效的结合疫苗。应用磷酸铝作为佐剂可增强抗体反应。未使用含汞的防腐剂硫柳汞,避免了汞离子对儿童神经发育的潜在危害,更为安全。

七价肺炎球菌结合疫苗血清型覆盖率高,国外研究显示,在七价肺炎球菌结合疫苗上市前,其所包含的7种血清型所导致的侵袭性肺炎球菌疾病(invasive pneumococcal disease,IPD)占所有IPD的80%左右。2006—2007年在我国四所儿童医院5岁以下住院肺炎儿童中临床分离到279株肺炎球菌,分析发现主要的致病肺炎球菌血清型依次为19F、23F、6B、14、4、9V、18C,这7种血清型占所有致病肺炎球菌的81%。这说明七价肺炎球菌结合疫苗在我国同样具有较高的血清型覆盖率。

(三)多肽疫苗

多肽疫苗,是按照病原体抗原基因中已知或预测的某段抗原表位的氨基酸序列,通过化学合成技术制备的疫苗。与其他类型疫苗相比,多肽疫苗的优势:完全是合成的,不存在毒力回升或灭活不全的问题,具有诱导对蛋白抗原的免疫应答的能力;生产技术安全;高度标准化;缺乏具有高反应原性的成分(脂多糖、毒素);可以去除对免疫个体本身分子具有致敏性和交叉反应活性的抗原片段;也可将不同抗原得到的各种多肽结合在一种载体中;能够针对复杂的非连续性天然抗原表位,构建相应的合成抗原多肽。目前已有数种多肽疫苗进入各期临床试验阶段,包括抗病毒多肽疫苗(如人类免疫缺陷病毒多肽疫苗、乙型肝炎病毒多肽疫苗、人乳头瘤病毒多肽疫苗等)、抗癌多肽疫苗(如黑色素瘤多肽疫苗、胰腺癌多肽疫苗等)、抗疟疾多肽疫苗和抗生育多肽疫苗(如抗人绒毛膜促性腺激素疫苗)等。

(四)细胞疫苗

以细胞为组成成分的疫苗是肿瘤治疗性疫苗设计的热点,主要有肿瘤细胞和DC(树突状细胞,dendritic cell,DC)疫苗。肿瘤细胞中包含广谱的肿瘤抗原,但通常缺乏协同刺激分子以有效识别和激活免疫细胞,同时也因缺乏正常体内环境中多种细胞因子、趋化因子的调理而失去对免疫应答的启动、方向性选择和级联放大效应。因此以辅助分子修饰肿瘤细胞及DC,可增强其免疫原性,达到治疗性目的。

最常见的细胞疫苗是以树突状细胞为基础的肿瘤细胞疫苗。肿瘤细胞疫苗是将自身或异体同种肿瘤细胞,经过物理因素(照射、高温)、化学因素(酶解)以及生物因素(病毒感染、基因转移等)的处理,改变或消除其致瘤性,保留其免疫原性,常与佐剂(卡介苗等)联合应用,对肿瘤治疗有一定疗效。研究表明,很多肿瘤细胞不能引起机体抗肿瘤免疫作用的机制,并不是由于缺乏肿瘤抗原,而是机体的APC不能将肿瘤抗原呈递给免疫系统。树突状细胞是已知机体内抗原呈递能力最强的细胞,它能捕获抗原,并将信息传递给T细胞、B细胞,从而引发一系列的特异性免疫应答反应。因此,将肿瘤抗原注入树突状细胞,可引起机体特异性的抗肿瘤免疫反应,此法已经在动物模型中获得成功,使动物产生了抗肿瘤的特异性免疫反应,并且可抑制鼠肿瘤的生长。目前,尚未有认证的细胞疫苗。

(五)新型疫苗的设计方法

随着生物信息学、结构生物学等学科技术的发展,疫苗设计领域出现了保护组学分析、结构疫苗学等新的研究方向,为新型疫苗的设计与开发提供了全新的研究思路。主要包括以下三个方面。

(1)保护组学分析:保护性抗原的筛选。

目前微生物全基因组测序技术发展迅猛,通过分析全基因组序列,筛选疫苗候选抗原已经成为疫苗设计过程中的主流方法,即反向疫苗学(reverse vaccinology)。这一策略已经成功应用于B型脑膜炎奈瑟菌的疫苗研发过程中。

(2)结构疫苗学:结构生物学指导的疫苗设计。

随着结构生物学的发展,绝大多数蛋白抗原都能在原子水平上解析出其三维结构,在原子层面改造抗原成为可能。此外,抗原与保护性单抗复合物的三维结构也能够揭示抗原的关键表位,有助于解析宿主保护性免疫应答的机制,从而指导疫苗的反向设计。

(3)合成生物学:新型减毒活疫苗。

减毒活疫苗的无毒性是制备减毒活疫苗的挑战。相较于传统疫苗制备技术,合成生物学能够兼顾减毒活疫苗的安全性和有效性。目前主要有两种制备减毒活疫苗的合成生物学策略,即引入非天然氨基酸和在基因组水平重编码密码子。

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