張廣慶

（山東省泰安市岱岳區(qū)畜牧獸醫(yī)事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，山東 泰安 271000）

從18世紀(jì)后期Edward Jenner發(fā)現(xiàn)接種牛痘可以保護人類免受天花感染開始，到 20世紀(jì)人類徹底消滅天花，疫苗在人類和動物的生命健康和生活幸福中發(fā)揮了關(guān)鍵作用[1-3]。隨著世界人口的不斷增長，人們對食物資源的需求量越來越大，這使得集約化養(yǎng)殖模式對維持食物資源的供應(yīng)愈發(fā)重要。隨著我國動物養(yǎng)殖業(yè)向集約化規(guī)模發(fā)展，集約化養(yǎng)殖所存在的問題不斷顯現(xiàn)，其中由集約化養(yǎng)殖導(dǎo)致的傳染性病原體傳播進(jìn)而引起疾病發(fā)生的問題尤為顯著。這不僅嚴(yán)重影響了我國畜牧業(yè)生產(chǎn)力，還在一定程度上影響國家經(jīng)濟的發(fā)展。此外，動物源性病原也可以通過直接接觸感染動物、其組織和體液等或是以節(jié)肢動物作為媒介傳播給人類（人畜共患?。?，進(jìn)而對公共衛(wèi)生安全產(chǎn)生巨大威脅。因此，防止傳染病在動物-人類界面的傳播對于保護世界人們免受動物流行病和大流行病的影響非常重要。通過疫苗接種對動物疾病進(jìn)行預(yù)防是針對傳染病最具成本效益的干預(yù)策略之一，是防止各種疾病傳播的最有效、最經(jīng)濟的手段。大多數(shù)疾病的治療和預(yù)防都有可用的疫苗。

獸用疫苗（Animal vaccines）是利用微生物及其代謝產(chǎn)物、結(jié)構(gòu)物質(zhì)或是受感染的動物血液、體液、組織等，經(jīng)不同的工藝程序制備成，通過刺激動物免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫物質(zhì)，從而預(yù)防和治療特定疾病的生物制品。

根據(jù)疫苗制備程序以及疫苗研發(fā)的進(jìn)度，本文將獸用疫苗分為常規(guī)疫苗、基因工程疫苗、尚在研究中的疫苗三大類。

1 常規(guī)疫苗

1.1 弱毒疫苗

弱毒疫苗是通過物理、化學(xué)或生物連續(xù)傳代的方法將天然強毒株轉(zhuǎn)化為弱毒株，從而降低其對宿主動物的致病性，但仍保持良好的免疫原性，并將這類弱毒株制備而成得疫苗[4]。這類疫苗通過在宿主體內(nèi)復(fù)制，更準(zhǔn)確的模擬自然感染，刺激機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生更長久的免疫力。但這類疫苗存在穩(wěn)定性差、毒力強、毒株變異等缺點。

1.2 滅活疫苗

滅活疫苗是將標(biāo)準(zhǔn)強毒株或保有免疫原性的弱毒株經(jīng)大量培養(yǎng)后，將其經(jīng)特殊的滅活處理后制備而成的疫苗。滅活苗需要通過添加佐劑提高其免疫能力，根據(jù)所添加的佐劑不同，滅活疫苗可分為油佐劑疫苗，鋁膠佐劑疫苗，蜂膠佐劑疫苗[5]。滅活疫苗具有安全性好、易保存、無污染、無危險、易于制備聯(lián)合疫苗或多價疫苗等優(yōu)點，但其生產(chǎn)成本高、免疫期較短、免疫途徑單一，需進(jìn)行多次免疫接種來誘導(dǎo)體液免疫。

1.3 類毒素疫苗

類毒素疫苗是用甲醛對病原體產(chǎn)生的外毒素進(jìn)行解毒，使其失去致病性，但仍保留其免疫原性而制成的生物制品。肌肉注射類毒素疫苗后，可誘導(dǎo)機體免疫器官產(chǎn)生免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗毒素，進(jìn)而獲得主動免疫。

2 基因工程疫苗

2.1 亞單位疫苗

亞單位疫苗是對微生物進(jìn)行物理和化學(xué)處理，去除其無效物質(zhì)，提取其如細(xì)菌莢膜、鞭毛、病毒衣殼蛋白等有效抗原制備的疫苗。具有副作用小、免疫效果好、應(yīng)用潛力大等特點[6]。外源基因可以被插入到表達(dá)載體中，作為這些基因編碼的外源蛋白的生產(chǎn)工廠，這為疫苗接種研究提供了一種相對取之不盡、用之不竭的廉價蛋白質(zhì)來源，根據(jù)表達(dá)系統(tǒng)可分為以下5種。

2.1.1 細(xì)菌表達(dá) 首次利用大腸桿菌建立了重組表達(dá)系統(tǒng)，這種表達(dá)系統(tǒng)可以提供相對大量的定義蛋白，因此許多亞單位疫苗選擇大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)。但是原核細(xì)胞具有不同的加工和運輸機制，表達(dá)的蛋白質(zhì)經(jīng)常被錯誤地折疊。此外，許多候選疫苗蛋白中存在的信號序列、糖基化位點和二硫鍵可能會導(dǎo)致細(xì)菌內(nèi)的毒性、不溶性或快速降解。

2.1.2 酵母表達(dá) 釀酒酵母作為一種工業(yè)微生物的廣泛使用，使其成為替代抗原蛋白表達(dá)系統(tǒng)的自然選擇。與原核系統(tǒng)相比，它還有一個額外的優(yōu)勢，即蛋白質(zhì)的翻譯后修飾以類似于高等真核細(xì)胞使用的方式進(jìn)行，因此，重組蛋白質(zhì)更有可能被正確折疊。酵母表達(dá)的蛋白質(zhì)會被糖基化，盡管這種糖基化將不同于哺乳動物細(xì)胞進(jìn)行的糖基化[7]。

2.1.3 昆蟲細(xì)胞表達(dá) 利用桿狀病毒載體—銀紋夜蛾核型多角體病毒感染果蠅的昆蟲卵巢細(xì)胞，開發(fā)了一種新穎的表達(dá)系統(tǒng)。這些病毒擁有一個強大的啟動子，控制著一種 29 kDa多面體蛋白的產(chǎn)生，這種多面體蛋白最終積累到感染細(xì)胞總蛋白的50 %。用選定的外源基因替換可以產(chǎn)生高水平的重組蛋白，這些重組蛋白質(zhì)也將進(jìn)行翻譯后修飾，包括糖基化、磷酸化和信號肽切割[8]。

2.1.4 哺乳動物細(xì)胞表達(dá) 由于許多病原體會在培養(yǎng)的哺乳動物細(xì)胞中感染和復(fù)制，亞單位疫苗的抗原蛋白是哺乳動物表達(dá)系統(tǒng)的自然選擇。不過現(xiàn)階段存在的技術(shù)難題是哺乳動物表達(dá)水平可能比使用上述替代表達(dá)系統(tǒng)獲得的表達(dá)水平要低一些。

2.1.5 植物細(xì)胞表達(dá) 植物細(xì)胞是新興的表達(dá)系統(tǒng)，雖然過去植物遺傳學(xué)家主要集中在作物改良上，但最近的一些研究表明，植物可能為哺乳動物蛋白質(zhì)提供一個有用的表達(dá)系統(tǒng)。為了在植物中表達(dá)外源基因，必須將植物啟動子、終止子和調(diào)控序列拼接到克隆的互補 DNA上。還可以加入可選擇的標(biāo)記以便于重組體的鑒定，并且表達(dá)宿主可以是植物或者是細(xì)胞培養(yǎng)物。使用這種表達(dá)系統(tǒng)的第一種獲得許可的疫苗是針對家禽中的新城疫病毒（NDV）感染[9]。

2.2 活載體疫苗

活載體疫苗是經(jīng)過基因工程改造后的一種重組疫苗，使用活載體遞送亞單位或多肽疫苗的方法，免疫動物后在體內(nèi)產(chǎn)生保護性抗原，進(jìn)而刺激機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生保護作用?；钶d體疫苗的免疫誘導(dǎo)過程與自然過程相似，所以免疫效果更好。根據(jù)載體可分為以下3種。

2.2.1 病毒載體 這類疫苗是指以病毒為載體，表達(dá)保護性抗原基因的疫苗。腺病毒、痘病毒、皰疹病毒等都可用作病毒載體。病毒載體可通過多種途徑刺激免疫系統(tǒng)，可較好地誘導(dǎo)體液免疫和細(xì)胞免疫，有利于產(chǎn)生免疫保護效果。這類疫苗的有效性和穩(wěn)定性較為重要，可通過提高抗原特異性、添加或優(yōu)化啟動子等元件、共表達(dá)分子佐劑來提高免疫保護效果[10]。

2.2.2 細(xì)菌載體 細(xì)菌活載體疫苗是一種新型疫苗，在過去十多年間發(fā)展快速，免疫后在機體內(nèi)能大量表達(dá)外源基因，從而刺激機體產(chǎn)生細(xì)胞免疫、體液免疫和黏膜免疫。細(xì)菌活載體疫苗的載體主要包括乳酸菌、卡介苗、沙門氏菌、大腸埃希菌等[11]。

2.2.3 原生動物載體 一種非常新穎的載體技術(shù)是使用一種活的原生動物寄生蟲（艾美耳球蟲），這種寄生蟲已經(jīng)經(jīng)過基因改造，可以將同源或異種抗原輸送到家禽。這種疫苗將使用目前獲得許可的商業(yè)減毒株且已經(jīng)被開發(fā)出來，外源基因?qū)⒗妹附閷?dǎo)的整合方式在減毒載體中表達(dá)。然后可以提供轉(zhuǎn)基因菌株，以提供對致病菌感染的更廣泛保護。

2.3 基因缺失疫苗

基因缺失疫苗是通過基因?qū)用娴牟僮?，去除?xì)菌或病毒中與致病性相關(guān)的基因序列，使其成為無毒株或減毒株，但仍保持免疫原性。經(jīng)典減毒方法制備的疫苗雖然毒力下降，但免疫原性發(fā)生明顯變化，或者在應(yīng)用過程中容易發(fā)生逆轉(zhuǎn)，從而存在發(fā)生潛在傳播病原的風(fēng)險。而基因缺失疫苗因基因缺失突變機率低，基因缺失疫苗在保護其免疫原性基因方面相對更安全，應(yīng)用前景更加廣泛[12]。

2.4 合成肽疫苗

合成肽疫苗又稱表位疫苗，通過識別和測序感染源上的重要免疫原部位，在許多情況下可以使用氨基酸（多肽）的短鏈來模擬這些部位。因合成肽疫苗不含病原微生物的基因組，故不會與宿主基因出現(xiàn)重組現(xiàn)象，相對安全[13]。

2.5 核酸疫苗

核酸疫苗又稱 DNA疫苗，將抗原編碼基因連接到空質(zhì)粒上，然后將構(gòu)建的重組質(zhì)粒直接注射到動物體內(nèi)激活免疫系統(tǒng)，合成內(nèi)源性蛋白模擬自然感染。核酸疫苗免疫動物后表達(dá)保護性抗原，刺激機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)，從而產(chǎn)生長久的保護作用。其合成的抗原蛋白類似于亞單位疫苗，不同的是核酸疫苗的抗原蛋白是在免疫主體中產(chǎn)生的，抗原以其天然形式存在，并將引發(fā)MHC I類和II類T細(xì)胞反應(yīng)以及抗體反應(yīng)，沒有感染的風(fēng)險[14]。

3 展望

目前仍處于實驗室研究階段的獸用疫苗有轉(zhuǎn)基因植物可食用疫苗和抗獨特型疫苗。轉(zhuǎn)基因植物食用疫苗是將編碼微生物抗原的基因?qū)胫参锛?xì)胞，當(dāng)生物攝入含有這種抗原的轉(zhuǎn)基因植物后，就會對相應(yīng)的微生物產(chǎn)生免疫力，進(jìn)而達(dá)到免疫預(yù)防目的一類疫苗；抗獨特型疫苗通過模擬抗原刺激機體，使機體產(chǎn)生與模擬抗原產(chǎn)生的相應(yīng)特異性抗體作用相同的抗體，從而抵抗病原體的感染[15]。

理想的疫苗應(yīng)該具有效果好、安全穩(wěn)定、易于接種、成本低、適用范圍廣、與其他疫苗聯(lián)合應(yīng)用等特點。滅活疫苗和減毒活疫苗在畜牧業(yè)上發(fā)揮了巨大的作用。隨著不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的獸用疫苗弊端不斷暴露，滅活疫苗對特定病原體達(dá)不到理想的作用，減毒活疫苗可能誘發(fā)毒力返強，從而引起病原大面積傳播。在當(dāng)前傳統(tǒng)疫苗發(fā)展明顯受限的情況下利用分子生物學(xué)手段研發(fā)新型疫苗顯得尤為重要[16]。