基因工程疫苗在动物疾病防治中的应用

1、基因工程疫苗在动物疾病防治中的应用杨天耀闰若潜多传染病严重威胁着动物和人类的健康，属于人和动物共患病、）由 于很多疾病，尤其是病毒性疾病至今没有有效的治疗药物，因此疾病 的预防工作就显得格外重要，疫苗的免疫接种自然成为控制人和动物 传染性疾病的重要手段之一、）使用，一些传染病如天花、麻疹、牛 瘟、牛肺疫、马传染性贫血等已经被消灭或得到有效控制，疫苗已成 为人类同疾病斗一争的一种必不可少的重要武器。口前用于人和动物 传染病的疫苗，无论是灭活苗、弱毒苗或是亚单位苗，其研制都是以 大量培养致病微生物为基础的，这不仅给疫苗制造带来了局限性，同 时在疫苗的安全性、免疫原性、产量及保存等诸多方而也存在缺陷

2、。 随着人类知识的不断进步，传统疫苗的局限胜也日益显露出来，主要 表现为以下几个方而:由于病毒的增殖需要在细胞中培养，使疫苗 的生产成本很高;疫苗可能存在病毒没有被完全杀死或充分减毒， 因而造成散毒的可能;所用弱毒疫苗菌株有可能会发生突变而使毒 力返强;有些疾病（例如艾滋病，肿瘤）用传统的疫苗防治收效甚微 等。因此，开发和研制更加安全、高效的疫苗显得十分必要和紧迫。20世纪80年代后，随着现代分子生物学技术的兴起，特别是 DNA重组技术的出现，为研制新型疫苗一基因工程疫苗提供了崭新 的方法。基因工程疫苗是利用基因工程技术去除病原体的无效和致病 成份，保留能引起免疫保护作用的成分，从而比传统疫苗

3、更安全有效。 此外，基因工程疫苗还具有如下优点:第一，可降低生产成本，更廉 价更大批地生产。第二，易于区分感染动物和免疫动物。通过检测野 毒中含有、而基因工程疫苗中没有的病毒蛋白的抗体，可以方便地从 免疫动物中区分出野毒感染者。第三，利用活载体可方便地制成多价 联合疫苗，达到一针防多病的口的。第四，应用重组DNA技术还有 可能为口前尚无有效疫苗防治的某些特殊疾病，研制生产出有效的疫 苗，从而达到预防这些传染病的口的、)基因工程疫苗的分类疫苗的 发展史疫苗(vaccine)是通过诱发人或动物肌体产生特异免疫反应以预 防或治疗疾病的一类生物制剂，其主要组分是能够刺激肌体产生特异 性免疫反应的抗原。

4、疫苗的发明经历了一个漫长的过程。人类在同疾病作斗一争的过 程中，积累了大量的、直观的免疫学知识，如观察到人和动物在感染 过一些传染病康复后很少再患同一类疾病等。我国是最早使用疫苗进 行疾病预防的国家。早在宋代，我国民间医学家就创立了应用良性天 花患者的干燥痴皮制成粉末进行吹鼻免疫以预防天花的种痘法，但因 为该法直接用强毒接种，具有很大的危险胜，随后逐渐被弃用。1798 年，德国医生琴纳(Edward Jenne)发现挤奶女工大多不感染天花，他 用牛痘脓疮制成疫苗预防天花，琴纳所用的方法称为种痘法(英文为 vaccina -lion )，现在所用的“预防接种”一词即来源于此，并将疫苗 称为vac

5、cine o由于牛痘病毒对人没有危险性，又可以起到很好的免 疫防疫作用，因此琴纳所用的天花疫苗被认为是第一种真正意义上的 疫苗。至今，人类已研制出了上千种疫苗并在各种疾病的预防和控制中 在研究基因工程疫苗中，首先要获得所需的某种能引起肌体产生 免疫保护作用的口的基因，然后选择适当的表达载体DNA，使口的 基因和载体DNA相结合形成重组DNA，最后将重组DNA引入到受 体细胞中。含有外源口的基因的重组载体DNA可以在受体细胞中大 量增殖，并使口的基因随之进行大量表达，该表达产物免疫肌体后可 引起保护性免疫反应。口前正在研究的动物用基因工程疫苗主要可分 为四类:亚单位疫苗、活载体疫苗、基因缺失或突

6、变疫苗、DNA疫苗 等。亚单位疫苗是指将免疫相关抗原基因在原核或真核生物细胞中 表达，再以这种生物合成的基因产物制成的疫苗。由于该疫苗只含有 病原体的部分基因，故称为生物合成亚单位疫苗或重组亚单位疫苗。 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。亚单位疫苗不含有感染性组分，因而无须灭活，也无致病性。 在研制亚单位疫苗时，首先要明确编码具有免疫活性特定抗原的 DNA;其次，还必须有合适的表达系统用于生产克隆基因产物。用于 亚单位疫苗生产的表达系统主要有大肠埃希氏杆菌、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（乳腺反应器）。基 因工程亚单位疫苗分为三

7、类:细菌性疾病亚单位疫苗。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义保护作用。病毒性疾病亚单位疫苗。口前已商品化或在中试阶段的主要有乙型肝炎、口蹄疫、狂犬病等十 几种。激素亚单位疫苗。是以生长抑制素作免疫原，使免疫动物的 生长抑制素水平下降，生长激素释放增多，达到刺激生长的口的。无 论是哪一种疫苗，衡量其能否投入实际应用的标准有两个：一是安全 性，二是有效性。亚单位疫苗在所有疫苗中是最安全而实用的，尽管 它在免疫效力上不及活载体疫苗，但对人类、动物健康和对生态环境 都没有潜在的危害。因此，它

8、是一个具有很好发展前景的疫苗。活载体疫苗这类疫苗是以某种无致病性病毒或细菌（株）为载体， 用来携带并表达其他强致病性病原的、与保护性免疫相关的抗原基 因。即用基因工程的方法，将一种病毒免疫相关基因整合到另一种载 体病毒基因组DNA的非复制必需片段中，而构成重组病毒。在被接 种的动物体内，特定免疫原基因可随重组载体病毒的复制而适量表 达。口前在动物用活载体疫苗中常用作载体的病毒有痘苗病毒、禽痘 病毒、地疹病毒、腺病毒、反转录病毒等。在实验室条件下应用的比 较成功的这类基因工程疫苗有:重组猪伪狂犬病毒疫苗，重组禽痘病 毒疫苗，重组痘苗病毒等。口前活载体疫苗的研究非常活跃，其优点 是:活载体疫苗可同

9、时启动肌体细胞免疫和体液免疫，避免了灭活 疫苗的免疫缺陷;尤为重要的是活载体疫苗可以同时构成多价以至 多联疫苗，既能降低生产成本，又能简化免疫程序，还能克服不同病 毒弱毒疫苗间产生的干扰现象；疫苗用量少，免疫保护持续时间长、 效果好，不须添加佐剂，降低了成本;不影响该病的监 测和流行病学调查。然而其缺点也是不能忽视的:存在用作载体的毒力返强现象;痘苗病毒能引起未种痘病毒疫苗肌体感染，并使极 少数感染者发病，因而重组痘病毒疫苗难以商品化;活载体疫苗在 二次免疫时还会诱发针对载体的排斥反应等。基因缺失或突变苗这是将病原菌或病毒的致病力相关基因删除 后构建的活疫苗。该疫苗毒株因失去了致病力相关基因，

10、因此对动物 不会产生毒力作用，但仍可以诱发肌体产生保护性免疫力。该类疫苗 最具代表性的例子是猪伪狂犬病病毒毒力基因（TK和gE）缺失苗，对 猪伪狂犬病的净化很有帮助。然而，到口前为比这类疫苗中其他成功 的例子还不多。DNA疫苗DNA疫苗（DNA vac -tine）又称核酸疫苗或基因疫苗， 是将一种或多种抗原编码基因克隆到真核表达载体（即表达质粒）上， 将构建的重组质粒直接注入到动物体内而激活肌体免疫系统，因此也 有人称DNA免疫。1995年，世界卫生组织在日内瓦召开国际会议， 将其统一命名为核酸疫苗。它所合成的抗原蛋白类似于亚单位疫苗， 区别在于核酸疫苗的抗原蛋白是在免疫对象体内产生的，而亚

11、单位疫 苗的抗原蛋白是在免疫对象体外产生的。口前已有多种分别针对艾滋 病、流感、癌症等疾病的DNA疫苗进入临床试验阶段，针对狂犬病、 猪瘟、麻疹和过敏等各种疾病的DNA疫苗研究也在进行中。核酸疫苗有以下独特的优点:引起的免疫反应很强，这是灭活 疫苗和亚单位疫苗不能比拟的;免疫原具有单一性;易于构建和 制备，稳定性好，成本低廉，适于规模化生产。但其潜在的危险性也 令人担忧:外源DNA有可能被整合到宿主的染色体中，并引起插入突变;外源抗原的长期表达可能导致不利的免疫病理反应;核酸疫 苗在免疫时为了增加免疫力须添加使用细胞因子或协同刺激分子的 基因，这些添加成份可能对肌体具有额外的危害;有可能形成针

12、对 注射DNA的抗体和出现不利的自身免疫紊乱;所表达的抗原可能 产生意外的生物活性。解决这些安全问题是研究核酸疫苗的关键、）动物基因工程疫苗存在的问题及展望如同传统疫苗一样，基因工程疫苗的商品化和实际应用也涉及到 安全性、免疫力等质量检测问题。口前限制基因工程疫苗应用的因素 有:安全性问题，尽管基因工程疫苗毒力返强的可能性较小，但仍 然有待研究，此外，该疫苗能否对全球生物圈的安全造成隐患也有待 分析。口的基因稳定性和免疫原性仍需进行深入的临床测试。动 物母源抗体的干扰与免疫效力问题，这涉及到免疫程序的制定。动 物的遗传背景或个体差异问题。因此，基因工程疫苗的大规模临床应 用还需经过大量深入地研究和分析。基因工程疫苗技术是一项新兴的具有应用前景的生物技术，虽然 口前在兽用疫苗产品中，基因工程疫苗还极为有限，但可以预计，在 不久的将来，