免疫学论文

基因疫苗的研究进展

姓名：王波 学号：[1**********]0

摘要：在人类与疾病斗争的过程中，疫苗给人类带来了无数次重生的机会，随着科技的不断进步，疫苗也在不但的更新换代，从第一代全减毒疫苗到第二代基因亚单位疫苗，再到现在的基因疫苗。其中基因疫苗代表了新的，具有潜力的疫苗发展途径和研究方向，它的成功主要归功于基因治疗技术的发展。本文就基因疫苗的免疫机制、基因疫苗技术、优势和运用成果以及未来的发展作一些概述。 关键字：基因疫苗；免疫机制；优势

Abstract:In the process of human struggle with the disease, the vaccine for human numerous second chance at life, as technology continues to progress, the vaccine is not only the upgrading of attenuated vaccines from the first generation to the second generation genetic subtypessubunit vaccine, to the current gene vaccine. DNA vaccine represents a new, potential vaccine development approaches and research directions, and its success is mainly due to the development of gene therapy technology. In this paper, the mechanism of gene vaccine, DNA vaccine technology, advantages and use of the results and the future development of some overview.

Keywords:DNA vaccine; immune mechanisms; advantage

基因疫苗，又叫作DNA 疫苗或核酸疫苗，是将编译某种抗原蛋白的外源基因与质粒重组后，利用某种方法直接导入动物细胞内，使带有目的基因的表达载体转化到体内，并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生针对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防和治疗的目的，这种免疫又称核酸免疫或者基因免疫。

1 基因疫苗的免疫机制

随着基因疫苗的诞生，国内外学者对其免疫机制进行了许多研究，但由于研究时间短，故对其具体机制尚不清楚。在基因疫苗中，当含病原体抗原基因的基因疫苗被导入肌细胞或皮肤细胞后, 肌肉细胞通过其特有的T 小管管状系统和细胞膜穴样内陷将外源基因纳入，在该基因携带的强启动子作用下表达相应蛋白。表达产物在细胞内被降解成为8～10个氨基酸的短肽，这些短肽含有不同的表位，分别与MHC Ⅰ类分子和MHC Ⅱ类分子结合，递呈到细胞表面，与MHC Ⅰ类分子结合的短肽激活CD8+T细胞(CTL)，与MHC-Ⅱ类分子结合的短肽则激活CD4+T细胞(TH细胞和炎性T 细胞) ，而分泌到细胞外的抗原则为带有相应抗体的B 细胞捕捉，并在TH 细胞分泌的细胞因子作用下转化为浆细胞, 大量产生抗体。但是目前尚不[3][2][1]

清楚在基因免疫中T 淋巴细胞被激活的确切机制。

2基因疫苗技术

2.1基因疫苗的制备

基因疫苗就象重组亚单位疫苗一样，都是利用单一蛋白质抗原分子来诱导免疫反应，首先就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构建基因疫苗。被表达的蛋白质可在宿主体内正确地糖基化，从而诱导对病原体的免疫反应；对于易变异的病毒，则可以选择各亚型共有的核心蛋白保守DNA 序列作基因疫苗，产生跨株系的免疫保护反应，从而避免易变异病毒产生的免疫逃避问题。

2.2基因疫苗载体的选择

基因疫苗大多采用质粒作载体，而载体质粒多以pUC19。质粒及其衍生质粒pGEM3Zf(+)为基本骨架, 它们能在大肠杆菌内扩增，但不能在哺乳动物细胞内复制。常用的质粒载体启动子多为来原于病毒基因组的巨细胞病毒(CMV)早期启动于，具有很强的转录激活作用；另外，疫苗DNA 中还可包含一些合适的增强子、终止子、内含子、免疫激活序列及多聚腺苷酸信号等。基因疫苗的免疫效率受个体差异、抗原类别、给药方法途径、给药量等因素的影响而变化很大，针对不同的情况利用一些报告基因(如lacZ 基因、CAT 基因等) 就可系统地筛选出改进的表达载体, 以提高基疫苗的免疫活性。

2.3基因疫苗的导入

基因疫苗导入动物体的方法和途径各异。注射是导入疫苗DNA 的一种简便而有效的方法。一般用注射器直接将裸DNA 的盐溶液注入动物体内，就能达到免疫效果。而通过对注射部位的肌肉或皮肤组织造成损伤。另外，用脂质体包裹DNA 或利用Biojictor 无针注射系统都能显著提高DNA 的转化效率。这种方法需要几十到几百微克的质粒, 转染率也有待进一步提高。通过基因枪粒子轰击技术可将疫苗DNA 导入动物体各个组织，这是目前用作基因免疫的最常用最有效的转移方法。其基本程序是，先将质粒DNA 包被在金属微粒子表面，用基因枪将被DNA 包着的金颗粒加速，有效地将DNA 带入靶器官、组织或单个细胞。其它方法还包括口服、鼻内滴注等。这些方法更简便且易为免疫对象接受。

2.4基因疫苗的佐剂

虽然基因疫苗在体内表达的微量抗原蛋白能够激发个体的免疫反应，但由于疫苗DNA 的转化效率有限，同时也因为基因疫苗在宿主体内不能象活疫那样自我复制，很多情况下其强度仍弱于活疫苗。目前，用一些细胞因子的基因插入疫苗DNA 作为遗传佐剂可提高机体的免疫应答水平。如粒细胞、巨噬细胞集落刺激因子基因、IL-4、IL-6基因和IL-12基因，白介素12基因, 细胞表面受体CD86基因。 [5][4]

3基因疫苗的优势

3.1更有效的免疫

基因疫苗不仅可以诱导针对保守抗原的保护性抗体产生，同时细胞内蛋白的表达提供了内源性多肽，激发了CTL 介导的细胞免疫，这样就对病毒及胞内菌感染的防制就更加有效；而且，基因疫苗接种后，抗原在细胞内的表达与病毒自然感染过程一致，这对于以构象型抗原表位诱发中和抗体产生极为重要。而目前的重组技术在体外合成的蛋白抗原常造成构象型抗原表位的改变和缺失。

3.2同种异株交叉保护

在制备基因疫苗时，可通过对基因表达载体所携带的靶基因进行改造，从而选择抗原决定簇，选择某一病原体的编码保守蛋白的核酸序列作为基因疫苗，因其不会变异，故可对同一种病原的漂变型或新型毒株产生交叉免疫，起到保护作用。

3.3联合免疫

在同一载体的适当位置上, 插入多种编码病原体保护性抗原的基因，接种后就可以产生针对多种病原体的联合免疫效果。

3.4制备简便省时省力

基因疫苗的制备只需对编码抗原的基因进行设计和克隆，不需在体外表达和纯化蛋白，而且外源基因较容易克隆进表达载体，数天内可以扩增并纯化，这样特别有利于迅速研制新的疫苗用于对流行病暴发的控制。

3.5免疫应答持久

Wolff 报道在注射后19个月仍能检测到外源基因的相当数量的表达，肌注5个月用PCR 方法仍然能够检测到外源质粒DNA 存在。这样外源基因持续存在使得机体特异的记忆细胞被强化，从而使保护性免疫持久存在。

3.6可重复使用

安全稳定在目前的实验中，尚未检测出针对载体的抗体，因而同一载体可用于转运不同的靶基因而重复使用；也没有检测到外源基因在宿主染色体上的整合，从而避免了使用活毒疫苗免疫接种潜在的危险。

4基因疫苗的运用

4.1肿瘤细胞疫苗

所谓肿瘤细胞疫苗就是指用肿瘤细胞作为抗原而制备的疫苗，由于肿瘤细胞具有不受控制地大量增殖的特性，因此在用肿瘤细胞作为抗原制备疫苗时必须先对其进行灭活。有一种肿瘤的免疫疗法是将己灭活的黑色素瘤细胞注入患者体内，由于黑色素瘤细胞能产生MAGE-1蛋白，而黑色素瘤患者的细胞中一般都会产生一种特殊的MHC 分子:HLA-A1分子。HLA-A1与MAGE-1结合后形成E 抗原，它可以被T 细胞识别，从而诱发免疫反应，杀伤肿瘤细胞，起到控制、治疗的作用。 [8][7][6]

4.2艾滋病病毒疫苗

艾滋病变(AIDS)的全称为人类获得性免疫缺陷综合症, 是由人类免疫缺陷病毒(HIV)的感染引起的。由于艾滋病的迅速蔓延，己给人类的健康带来了极大的威胁。美国加州大学的研究人员研制出抗阴道传染的猿猴免疫缺陷病毒(SIV)[9]的疫苗:SIV多在侵染一年内诱发类似于艾滋病的疾病。一家公司正计划将上述疫苗的HIV 疫苗用于人体临床实验。正在研制的口服HIV 疫苗也将利用Sabin 脊髓灰质炎病毒疫苗片段，其能够诱发强烈的免疫反应；将其与HIV 病毒片段相连，以期对脊髓灰质炎病毒片段的免疫反应能够扩展到相连的HIV 片段。研究人员正在继续进行研究和开发HIV 疫苗，他们希望能尽快转入临床试验。专家们从长远的观点来看，疫苗是对付艾滋病的最好办法。艾滋病疫苗的研究也是目前国际上基因疫苗研究投入最大的项目，目前各国对艾滋病疫苗研究己初见成效，有待进一步研究成功后投入生产。

4.3狂犬病疫苗

狂犬病是一种由狂犬病毒引起的中枢神经系统急性传染病。目前狂犬病仍在全世界87个国家和地区流行，估计每年因狂犬病而死亡者达35000人。狂犬病疫苗是继天花之后，人类最早应用的第二个疫苗。由于狂犬病死亡率为100%，促使人们对狂犬病疫苗的制备和使用进行了大量的研究。狂犬病疫苗[10]经历了脑组织细胞培养、基因工程、合成肽及抗独特型抗体疫苗等几个发展阶段。由于脑组织疫苗可引起严重的神经系统副作用，目前己大多停止使用。细胞培养疫苗具有良好的抗原性、副作用少，在控制人类狂犬病方面发挥着重要的作用。为了克服减毒疫苗的潜在危险，曾使用基因工程方法在大肠杆菌、酵母菌及动物细胞中表达狂犬病毒糖蛋白，但由于免疫性较差、产量较低，最后转而采用狂犬病毒一痘苗活疫苗重组病毒作为疫苗，最近又发展了动物实验效果较好且更为安全的金丝雀痘病毒活疫苗。

4.4病毒性疾病疫苗

小儿麻痹症是由脊髓灰质炎病毒引起的中枢神经系统疾病。经研究发现，脊髓灰质炎病毒衣壳蛋白VP1、VP2 和VP3在实验动物身上能诱导产生相应的中和抗体，使其获得对病毒的免疫能力，获得了一个弱化了的脊髓灰质炎病表，用它研制成了小儿麻痹口服疫苗，并己制成了注射用的小儿麻痹疫苗。

5基因疫苗的展望

DNA 疫苗作为新的疫苗, 大部分是在动物模型中研究和应用，虽然有的已进入Ⅰ或Ⅱ期临床试验, 但在人体上的实验和应用还较少[11]。目前，DNA 疫苗已受到医药界的广泛重视，对人类肿瘤治疗与预防的有效性和安全性将是未来研究的重点。肿瘤DNA 疫苗将随着肿瘤基因-免疫治疗的进步, 尤其是肿瘤抗原研究的深入，

DNA 疫苗技术的改进，相信将来DNA 疫苗在人类肿瘤治疗中的应用会充满希望，造福人类。

参考文献

[1]厉彩虹. 基因疫苗的研究进展[J].松辽学刊,2002,2(2):35-37

[2]宋长绪, 马长新. 核酸疫苗研究进展[J].动物医学进展,1998,20(2)174-175

[3]李华，杨汉春. 基因疫苗研究进展[J].中国兽医杂志,1997,23(3):46-48

[4]陆印, 朱晶平.DAN 疫苗技术[J].白城师范学院学报,2011,25(5):18-20

[5]张天笑, 王秀利, 袁野.DNA 疫苗佐剂研究进展[J].生物技术通讯,2007,23{5}:124-128

[6]陆军, 严维耀, 郑兆鑫. 基因疫苗▬防治疾病的新武器[J].生命的化学,2000,20(1):17-20

[7]姬新颖, 周建军, 王海涛, 等. 基因疫苗的特点、运用和最新进展[J].微生物学免疫学进展,1999.27{1}:64-67

[8]刘姗姗, 石慧, 孙连坤. 肿瘤基因疫苗的研究进展[J].中国误诊学杂志,2006,6(12)：2266-2267

[9]高莺莺, 阮力. 人免疫缺陷病毒/艾滋病细胞免疫疫苗研究进展[J].生物技术通讯,2010,21(3):419-453

[10]孙成群. 狂犬病毒疫苗生产的现状与进展[J]. 国外医学. 病毒学分册,1997,32(03):124-126

[11]和晶亮.DNA 疫苗的相关研究进展[J].动物医学进展,2007,28(增)44-47