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方忠意,崔保安
（河南农业大学牧医工程学院，河南 郑州 450002） 摘要： 随着分子生物学及重组DNA技术研究的发展，基因工程疫苗的研究不断深入，新型疫苗种类日益繁多。本文对传统疫苗、新型疫苗发展方向及进展情况作以综述，重点阐述了基因工程疫苗种类及其应用利弊。
关键词：基因工程疫苗；生物制品 自从英国乡村医生Edward Jenner发明天花疫苗以来，人类已研制出了上千种疫苗用来预防和控制各种疾病，战胜了一次又一次的灾难。不可否认，疫苗已成为人类同疾病斗争的一种必不可少的重要武器。
回顾疫苗的发展过程,可将疫苗的发展史划分为三个时期：第一、古典疫苗时期,即在病原体发现前据反复观察和摸索经验而制出疫苗的时期，如Jenner发明的天花疫苗，Pasteur首创的禽霍乱弱毒疫苗；第二、传统疫苗时期,即利用病变组织,鸡胚或细胞增殖病毒来制备灭活疫苗和弱毒疫苗;用培养基培养完整的细菌制备灭活疫苗和弱毒疫苗。第三、基因工程疫苗时期,即采用DNA重组技术生产疫苗。
传统疫苗的研制和生产主要是通过改变培养条件，或在不同寄主动物上传代使致病微生物毒性减弱，或通过物理、化学方法将其灭活来完成的。随着人类知识的不断进步，传统疫苗的局限性也日益显露出来：(1)动物和人类的病毒需要在动物细胞中培养，这使得疫苗生产的成本很高；(2)疫苗中的致病物质在疫苗生产过程中有可能没有完全杀死或充分减毒，这会导致疫苗中含有强毒性致病物质，进而使得疾病在更大的范围内传播；(3)减毒菌株有可能会发生突变；(4)有些疾病(例如艾滋病)用传统的疫苗防治收效甚微。
20世纪80年代随着现代生物学技术的兴起，特别是DNA重组技术的出现，为研制新一代的疫苗提供了崭新的方法。基因工程疫苗是用分子生物学技术,对病原微生物的基因组进行改造,以降低其致病性,提高其免疫原性,或者将病原微生物基因组中的一个或多个对防病治病有用的基因克隆到无毒的原核或真核表达载体上,制成疫苗，接种动物,产生免疫力和抵抗力，达到防制传染病的目的。
目前利用基因工程技术已经和正在研制开发的新型疫苗主要有亚单位疫苗、活载体疫，传统疫苗在预防和控制传染病过程中起到了重要的作用，但随着现代生物学技术日新月异的发展，尽管目前基因工程疫苗研究还未获得全面突破性进展，但由于传统疫苗的缺陷和基因工程疫苗的潜在优势，基因工程疫苗逐渐成为疫苗研究的热点。与传统疫苗相比，基因工程疫苗有以下优点：(1)把保护性抗原基因插入载体的能力,修饰的载体能表达来自病原微生物的保护性抗原基因,细菌和病毒载体，都能产生兼有活疫苗和灭活苗优点的疫苗,这种类型的疫苗具有亚单位苗的安全性又具有活疫苗的效力；(2)它们易于大规模使用(喷雾或气雾)；(3)生产费用相对较低,目前世界上几个研究组织正在生产特定的禽用疫苗载体。另外，还有一些病毒需要分子生物学技术开发新型疫苗,它们包括：(1)有不能或难以用常规法培养的病毒,如新城疫弱毒株在鸡胚成纤维细胞上生长不良；(2)常规疫苗效果差或反应大,如传染性喉气管炎疫苗；(3)有潜在致癌性或免疫病理作用的病,如白血病、法氏囊病、马立克氏病;(4)能够降低成本,简化免疫程序的多价疫苗,如传染性支气管炎血清型多而且各型之间交叉保护性差,也可以将几个疾病的病毒抗原在同一载体上表达而生产出一次接种预防多种疾病的多价苗,实现这一计划只有通过基因工程技术才有可能做到；(5)有些病原微生物对人类危害较大，在培养过程中很容易散毒或感染研究和生产人员，如SARS病毒。基因工程提供了一个研制疫苗的更加合理的途径,现在可以在相对可以预测的情况下生产无致病性的、稳定的细菌和病毒,这与常规活疫苗研制的经典发展历程相反,同时还能生产与自然型病原可区分的疫苗,这将大大有助于疫病的诊断和扑灭程。基因工程疫苗应该比目前应用的常规疫苗具备更多优点,为了被人们接受,它们必须具备安全性、生产工艺、免疫效力、免疫期、免疫途径、生产成本等方面的优点,并被有关管理部门和公众接受。
1 基因工程亚单位疫苗
基因工程亚单位疫苗(subunit vaccine)又称生物合成亚单位疫苗或重组亚单位疫苗。是指它只含有病原体的一种或几种抗原。而不含有病原体的其他遗传信息。原则上讲，用这些疫苗接种动物，都可使之获得抗性而免受病原体的感染。亚单位疫苗不合有感染性组分，因而无须灭活，也无致病性。自l981年成功地将口蹄疫病毒的抗原性多肽基因VP3克隆到大肠埃希氏菌内并制成用于牛和猪的疫苗之后，这种方法又成功地应用于猫白血病疫苗以及预防仔猪腹泻病的K88疫苗等的研制[1]。国外在20世纪80年代初将乙型肝炎病毒(HBV)S基因的一个835bp片段克隆在表达载体上，在酵母中表达出了HbsAg蛋白，使之成为第一种利用真核表达系统生产的基因工程疫苗。酵母表达系统现在已经大规模生产供给人类使用的第一代重组肝炎疫苗[2]。迄今，已研制出许多亚单位疫苗。有病毒性疾病的和细菌性疾病的，也有激素类的亚单位疫苗。亚单位疫苗是利用单一蛋白质抗原分子来诱导免疫反应的。因此，在研制亚单位疫苗时，首先要明确编码具有免疫活性的特定抗原的DNA，一般选择病原体表面糖蛋白编码基因；而对于易变异的病毒(如A型流感病毒)则可选择各亚型共有的核心蛋白的主要保护性抗原基因序列。其次，应用重组DNA技术研制亚单位疫苗，还必须有合适的表达系统用来生产基因产物。每一系统的目标都是为了达到所需基因产物的高水平表达。因此，研究和了解各种表达系统中基因表达和产物稳定性的调节和控制参数是十分重要的工作。用于亚单位疫苗生产的表达系统主要有大肠埃希氏菌、枯草杆菌、酵母、昆虫细胞、哺乳类细胞、转基因植物、转基因动物。基因工程亚单位疫苗分以下3类。
1．1 细菌性疾病亚单位疫苗
传统的细菌疫苗用全菌、细菌胞壁抽提物或培养肉汤粗滤液制成，除保护性免疫原外，还含有很多不相关的和有毒的成分。鉴定和分离致病菌关键的免疫原和毒力因子是研究细菌性亚单位疫苗的基础，现已研制出包括产肠毒素性大肠杆菌病、炭疽、链球菌病和牛布鲁氏菌病等的亚单位疫苗，都能对相应的疾病产生有效的保护甚至对不同血清型的疾病也有交叉保护作用。
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