疫苗与免疫预.ppt

疫苗与免疫预防vaccineandimmunoprophylaxis 张炜南京农业大学动物医学院 worldwide vaccinesalesareestimatedtobeapproximatelyus 6 5billion representingonlytwopercentoftheglobalpharmaceuticalmarket roughlyequallingthesalesofonesuccessfuldrug greco 2002 对病原的免疫力分为先天性和获得性免疫两种 免疫预防是疫病控制实践中面临的主要问题 主要通过人工被动及主动免疫式为动物提供免疫保护 人工主动免疫通过接种疫苗来实现 疫苗免疫接种是控制动物疫病的主要手段 疫苗分活疫苗 灭活疫苗 亚单位疫苗及生物技术疫苗几大类 前两者最为常用 各有优缺点 vaccinology subunitvaccine epitopevaccine vaccinesinduceprotectiveimmunity anenhancedadaptiveimmuneresponsetore infection pathogenandhost 如何找到疫苗株 疫苗分子 传统方法找到合适的疫苗株找到合适的疫苗分子 新技术的应用 反向疫苗学免疫蛋白组学 reversevaccinology thebasicideabehindreversevaccinologyisthatanentirepathogenicgenomecanbescreenedusingbioinformaticsapproachestofindgenes next thosegenesarefilteredfordesirableattributesthatwouldmakegoodvaccinetargetssuchasoutermembraneproteins thoseproteinsthenundergonormalwetlabtestingforimmuneresponses genomesequence insilicoanalysis highthroughputcloningandexpression invitroandinvivoassaysforvaccinecandidateidentification globalgenomicapproachtoidentifynewvaccinecandidates advantagesfastaccesstovirtuallyeveryantigennon cultivablecanbeapproachednonabundantantigenscanbeidentifiedantigensnotexpressedinvitrocanbeidentified non structuralproteinscanbeuseddisadvantagesnonproteinousantigenslikepolysaccharides glycolipidscannotbeused insilicoanalysis gene proteinsequencedatabase diseaserelatedproteindb candidateepitopedb vaccinome peptidemultitopevaccines epitopeprediction 2d wb的免疫蛋白组学 相同的蛋白样品 进行质谱分析的是染色胶上的点这些点与转印膜上有免疫反应性的点相对应 近年发表的免疫蛋白组学文章 zhang w liu g tang f shao j lu y bao y yao h lu c 2011a pre absorbedimmunoproteomics anovelmethodforthedetectionofstreptococcussuissurfaceproteins plosone6 e21234 zhang w shao j liu g tang f lu y zhai z wang y wu z yao h lu c 2011b immunoproteomicanalysisofbacterialproteinsofactinobacilluspleuropneumoniaeserotype1 proteomesci9 32 zhang w lu c p 2007a immunoproteomicassayofmembrane associatedproteinsofstreptococcussuistype2chinavaccinestrainha9801 zoonosespublichealth54 253 259 zhang w lu c p 2007b immunoproteomicsofextracellularproteinsofchinesevirulentstrainsofstreptococcussuistype2 proteomics7 4468 4476 wu z zhang w lu c 2008b immunoproteomicassayofsurfaceproteinsofstreptococcussuisserotype9 femsimmunolmedmicrobiol53 52 59 wu z zhang w lu y lu c 2010 transcriptomeprofilingofzebrafishinfectedwithstreptococcussuis microbpathog48 178 187 wu z zhang w shao j wang y lu y lu c 2011 immunoproteomicassayofsecretedproteinsofstreptococcussuisserotype9withconvalescentserafrompigs foliamicrobiol praha 56 423 430 zhu y z cai c s zhang w guo h x zhang j p ji y y ma g y wu j l li q t lu c p guo x k 2010 immunoproteomicanalysisofhumanserologicalantibodyresponsestovaccinationwithwhole cellpertussisvaccine wcv plosone5 e13915 第1节免疫的分类 天然被动免疫天然主动免疫人工被动免疫人工主动免疫 activeimmunity theproductionofantibodiesagainstaspecificagentbytheimmunesystem activeimmunitycanbeacquiredintwoways bycontractinganinfectiousdisease suchas forexample chickenpox orbyreceivingavaccinationusually suchas forexample againstpolio passiveimmunityisthetransferofactivehumoralimmunityintheformofreadymadeantibodies fromoneindividualtoanother passiveimmunitycanoccurnaturally whenmaternalantibodiesaretransferredtothefetusthroughtheplacenta andcanalsobeinducedartificially whenhighlevelsofhuman orhorse antibodiesspecificforapathogenortoxinaretransferredtonon immuneindividuals 动物在感染某种病原微生物耐过后产生的对该病原体再次侵入的抵抗力称为天然主动免疫动物通过母体胎盘 初乳或卵黄从母体获得某种特异性抗体 从而获得对某种病原体的免疫力 称为天然被动免疫 采用人工方法向机体输入由他人或动物产生的免疫效应物 如免疫血清 淋巴因子等 使机体立即获得免疫力人工被动免疫接种抗原而获得的免疫力人工主动免疫 第2节全微生物疫苗 活疫苗 livingvaccines 毒力减弱的方法 长时间在体外连续培养传代 在高于最适生长温度条件下培养 炭疽在含有特殊物质的培养基中培养 卡介苗在特殊气体条件下培养 通过非易感动物 猪丹毒通过豚鼠370代后 又通过鸡42代选育而成 猪瘟兔化弱毒通过基因工程的方法 去除毒力基因或用点突变 伪狂犬基因缺失苗 异源疫苗是用具有共同保护性抗原的不同病毒制备成的疫苗 用火鸡疱疹病毒 hvt 接种预防鸡马立克氏病用鸽痘病毒预防鸡痘牛痘预防人类天花 edwardjenner discoveryofsmallpoxvaccine immunisationagainstsmallpoxwhoprogramme 1978 whoprogrammecompleted smallpoxcompletelyeradicatedworldwide livevaccines attenuatedstrainswhichreplicateinhostattenuationmeansthevirusorbacteriumhasbeenweakenedtoreducevirulencesoitcannotcausediseaseinhealthypeopleactlikenaturalinfectionlivevaccinesaretheclosesttoactualinfectionandthereforeelicitgood strong long lastingimmuneresponses livevaccines advantagessingledoseoftensufficienttoinducelong lastingimmunitystrongimmuneresponseevokedlocalandsystemicimmunityproduced disadvantagespotentialtoreverttovirulencecontraindicatedinimmunosuppressedpatientsinterferencebyvirusesorvaccinesandpassiveantibodypoorstabilitypotentialforcontamination 优点 毒力弱或没有毒力 但仍然保持着原有的抗原性 可用较少的免疫剂量即或诱导产生坚实的免疫力 一般不须使用佐剂 免疫期长 不影响动物产品的品质有些弱毒病毒疫苗可刺激机体细胞产生干扰素 对抵抗其他病毒强毒的感染也是有益的 缺点许多弱毒株的致弱机制不明 有返强的危险研制周期长 有一定的偶然性运输贮存不方便 一般需要冻干和低温保存 灭活疫苗 病原微生物经理化方法灭活后 仍然保持免疫原性 接种后使动物产生特异性抵抗力 这种疫苗称为灭活疫苗 killedvaccines 或死疫苗 suspensionsofwholeintactkilledorganismse g wholecellpertussis influenza rabies hepa目前所使用的灭活疫苗有组织灭活苗 油佐剂灭活疫苗和氢氧化铝胶灭活疫苗等 灭活疫苗病变组织灭活苗 用患传染病病死动物的典型病变组织 经碾磨 过滤 按一定比较稀释并加入灭活剂后 一般还要加上佐剂 制备而成 鸡胚组织灭活苗是用病原微生物接种鸡胚后 经一定孵育时间收获除卵黄外的所有胚组织 经碾磨 过滤 按一定比较稀释并加入灭活剂后 一般还要加上佐剂 制备而成 使用前均需要做无菌检测 灭活的方法最常用的是甲醛 0 4 溶液 灭活机制 作用于蛋白质的氨基和酰胺基 以及核酸的嘌呤和嘧啶上的非氢键氨基团 形成交联 使其结构固定并丧失活力 其它的灭活剂还包括丙酮 乙醇 氧化乙烯等等 killedvaccines advantagesstableconstituentsclearlydefinedunabletocausetheinfection disadvantagesneedseveraldoseslocalreactionscommonadjuvantneededkeepsvaccineatinjectionsiteactivatesantigenpresentingcellsshorterlastingimmunity 优点 研制周期短 使用安全和易于保存 缺点 接种剂量大 免疫期较短 需加入适当的佐剂以增强免疫效果 接种时反应较大 对肉品品质有影响 多价苗与联苗 多价苗 指将同一种微生物的不同血清型混合制成的疫苗 如巴氏杆菌多价苗 大肠杆菌多价苗等 多联苗 是指由两种以上的细菌 或病毒 联合制成的疫苗 三提纯的大分子疫苗 多糖蛋白结合疫苗 polysaccharideconjugatevaccines 是将多糖与蛋白载体 如白喉 破伤风或霍乱类毒素 结合制成疫苗 这样多糖抗原转变成为t细胞信赖性抗原 能诱导产生igg和记忆淋巴细胞 如人的肺炎链球菌的多种血清型荚膜多糖蛋白载体疫苗 characteristicsofimmuneresponsestot cellindependentvs t celldependentantigens polysaccharideantigen tcellindependent productiondysproportionateigmlackofimmunologicalmemoryshort livedimmuneresponsefailuretoproducehighaffinityantibody protein polysachharideconjugateantigen tcelldependent stimulatet helpercellresponsestrongboosterresponseuponre exposureiii highaffinityantibody carrierprotein polysaccharidelinkedtocarrierprotein conjugatevaccine bacteria polysaccharide sugar coating conjugation conjugationistheprocessofattaching linking thepolysaccharideantigentoaproteincarrier e g diphtheriaortetanus thattheinfant simmunesystemalreadyrecognisesinordertoprovokeanimmuneresponse 毒素疫苗 toxoidvaccines 是将细菌外毒素经甲醛脱毒 使其失去致病性而保留免疫原性的制剂 如破伤风类毒素 白喉类毒素 肉毒类毒素等等 modificationoftoxintotoxoid toxinmoiety antigenicdeterminants toxin toxoid 亚单位疫苗 subunitvaccine 利用微生物的某种表面结构成分 抗原 制成不含有核酸 能诱发机体产生抗体的疫苗 称为亚单位疫苗 微生物的免疫原性结构成分包括细菌的荚膜 鞭毛和病毒的囊膜 膜粒 衣壳蛋白等 第3节基因工程重组亚单位疫苗 用基因工程技术将具有免疫保护力的蛋白质基因克隆 并进行表达 以获得亚单位疫苗的方法常用的表达表达系统有大肠杆菌 酵母和病毒等等 重组载体的构建 重组质粒的表达 如大肠杆菌中 第4节基因工程重组活载体疫苗 概念 基因工程重组活载体疫苗 recombinantlivingvectoredvaccines 是用基因工程技术将保护性抗原基因转移到载体中使之表达的活疫苗 有多种可用于活载体的疫苗 如痘病毒 腺病毒和疱疹病毒 基因工程重组活载体疫苗的种类 重组载体病毒活疫苗痘病毒 疱疹病毒 腺病毒重组载体细菌活疫苗沙门氏菌 卡介苗等 重组载体细菌死疫苗菌蜕 菌蜕系统是一个自身具有佐剂性质的新型疫苗体系 不含细胞质内容物但具有细菌的完整表面抗原结构 可诱导机体的体液 细胞免疫应答及增强黏膜免疫反应 bacterialghostsareanovelnonlivingvaccinationtechnologyplatform whichisbasedontheconditionalexpressionofthelethallysisgeneefrombacteriophagephix174ingramnegatives 迟缓爱德华菌菌蜕疫苗的制备 迟缓爱德华菌菌蜕扫描电镜照片孔径大约200to500nm 箭头处 迟缓爱德华菌扫描电镜照片表面光滑 无孔 迟缓爱德华菌菌蜕疫苗的制备 迟缓爱德华菌菌蜕透射电镜照片无内含物 箭头处 第5节基因缺失疫苗 基因缺失疫苗 genedeletedvaccines 是用基因工程技术将强毒株毒力相关基因切除构建的活疫苗该类疫苗安全性好 不易返祖 其免疫接种与强毒感染相似 机体可对病毒的多种抗原产生免疫应答 免疫力坚实 免疫期长 尤其是适于局部接种 诱导产生黏膜免疫力 因而是较理想的疫苗 牛传染性气管炎病毒伪狂犬病毒的tk基因缺失疫苗 第6节核酸疫苗 核酸疫苗 nucleicacidvaccines 包括dna疫苗和rna疫苗 由编码能引起保护性免疫反应的病原体抗原基因片段和载体构建而成 导入机体的方式主要是肌肉注射 或用基因枪将带有基因的金粒子注入 howdnavaccineismade viralgene expressionplasmid plasmidwithforeigngene recombinantdnatechnology bacterialcell transformintobacterialcell plasmiddna plasmiddnagetamplified plasmiddnapurified readytouse genegundelivery adsorbedplasmiddnaintogoldparticlesballasticallyacceleratedintobodywithgenegun 第7节合成肽疫苗与表位疫苗 合成肽疫苗 syntheticpeptidevaccines 是用化学合成法人工合成病原微生物生物的保护性多肽 并将其连接到大分子载体上 再加入佐剂制成的疫苗 最早报道 1980 成功的是口蹄疫多肽疫苗 syntheticpeptide thesyntheticpeptideapproachtovaccinedevelopmentaroseinresponsetorapiddnacloningandsequencingtechnology thismadeitpossibletoquicklyobtainprimarysequencesandconstructvariouspeptides itisimportanttoconsiderthedynamicsofhumoralversuscellmediatedimmunitywhendevelopingasyntheticpeptidevaccine intermsofhumoralresponsesthefocusisprimarilybcells sincebcellsrecognizeantigensintheirnativeformvaccinologistsmustidentifythespatiallyaccessibleepitopesofthenaturallyoccuringantigenandsequencethesekeypeptides whetherhumoralorcellmediatedimmunityisdesiredtcellsarevitaltothegenerationofeffectivememory syntheticpeptidevaccinesareparticularlyusefulininducingthegenerationofmemoryhelpertcells incontrasttob cellepitopes t cellepitopesarelinearpeptidesofarelativelyshortlengthof9to11aminoacidswhicharepresentedwithinmhcmolecules however itisnotunderstoodindetailwhichpeptidesareimmunodominanttcellepitopes furthermore immunodominanceoftcellepitopesisassociatedwithmhchaplotype socertainpeptidesareonlyeffectiveforthosewithcertainhaplotypes currently computer drivenalgorithmsareusedtopredictt cellepitopesbasedondataofalreadyknownepitopesforspecifichaplotypes thesyntheticpeptidevaccinehashadanimpactonthreemajorfronts bacteria syntheticpeptidevaccinesforbacterialdiseaseshavefocusedprimarilyontryingtoneutralizetoxins forexample syntheticpeptidevaccineshavebeendevelopedforboththediphtheriaandcholeratoxins viruses currently invariantregions aminoacidsequencehighlyconserved arethefocusofsyntheticpeptidevaccinedesignforviruses syn