高考一轮复习素材：疫苗相关知识

1、蛋白亚单位原理蛋白亚单位疫苗的基本原理是基于的病毒基因序列，将病毒目标抗原基因通过DNA重 组技术构建在表达载体上，再转化到细菌、酵母、哺乳动物或昆虫细胞中，诱导表达出抗原 蛋白，纯化后制成疫苗。优势.免疫原性的优化利用基因工程技术，除了获得克隆的病原体的保护性抗原基因，还能在体外对其进行改造修 饰，增强免疫原性。.易于大规模生产当生产工艺路线确定，可使病原体蛋白得以大量、稳定地表达后，即可规模化生产。.成分单纯，副产物少减少或消除了常规减毒活疫苗或灭活疫苗难以防止的热原、变应原、免疫抑制原和其他有害 的反响原。.平安性和稳定性较高提取高度危险的病原体的免疫原性蛋白基因，转移到无致病性和无害的

2、微生物中表达；并且 重组的蛋白亚单位不能在体内复制，对宿主没有致病的风险；除了局部评价工作，生产及研 发无须高等级生物平安实验室。,使用范围广蛋白亚单位可用于无法体外培养的病原体，也可用于可能引发免疫病理作用或潜在致癌性的 疫苗研究。弱势.产生的免疫反响弱蛋白亚单位是在体外表达纯化的病原体蛋白，难以保持稳定的蛋白构象表位，无法产生持续 稳定的免疫反响。研发难度大为了增强疫苗的免疫原性，通常需要比照选择免疫原性较强的表位、合适的表达系统和最正确 佐剂；此外，抗原蛋白的空间结构复杂，表达过程中可能还需要糖化的过程，需要寻找提高 表达量的技术要点。,接种剂次较多。应用蛋白亚单位主要应用于疫苗开发、临

3、床诊断、蛋白质空间结构识别等领域。在疫苗开发方面， 已上市的人用重组蛋白亚单位疫苗包括乙肝疫苗、流感疫苗、人乳头状瘤病毒疫苗、霍乱疫 苗、莱姆病疫苗等。目前新型冠状病毒重组蛋白亚单位疫苗研发态势良好，截至2020年11月20日WHO发布 的新冠候选疫苗研究进展，进入临床试验的新冠病毒蛋白亚单位疫苗有15种，其中由中国 科学院微生物研究所、安徽智飞龙科马生物制药公司联合研发和美国Novavax公司研发的重 组蛋白疫苗已分别进入m期临床试验。前者是我国第一个获批进入临床试验的重组蛋白新型 冠状病毒疫苗，该疫苗独特选用了新型冠状病毒S蛋白受体结构域（RBD）二聚体抗原，以 减少抗体依赖性增强（ADE

4、）效应的发生。动物攻毒保护实验结果显示，该疫苗能诱导产生 高水平的中和抗体，具有明显的保护作用。据报道，该疫苗可通过工程化细胞株进行工业化 生产，产能高，本钱低，具有较强的可及性。Novavax公司研发的NVX-CoV2373是由全长 SARS-CoV-2棘突糖蛋白三聚体和Matrix-Ml佐剂组成，据报道，该疫苗可在体内产生较高的 抗体滴度。灭活疫苗原理灭活疫苗是研究人员选择抗原性强的病原微生物，经人工培养、增殖，然后用物理或化学方 法将其杀死,使其失去传染性和致病性，但仍保存相应抗原的免疫原性,制备成的一种疫苗。 灭活的病毒进入人体后，激发机体的细胞和体液免疫，产生特异性抗体，识别并清除对

5、应的 病原微生物，发挥免疫保护作用。优势1 .平安性良好灭活疫苗是将病原微生物杀死，使其丧失毒力，消除了病原微生物的感染复 制能力，间接地消除了它们恢复突变的能力，所以无剩余毒力，平安性良好，接种后也不会 出现毒力恢复致人感染的情况。2.生产工艺成熟目前人类已非常娴熟地掌握了灭活病毒疫 苗的制备技术，一旦有病毒性传染病发生，研究人员优先选择开发的就是灭活疫苗。常用的 灭活疫苗有脊髓灰质炎灭活疫苗、甲肝灭活疫苗、乙脑灭活疫苗、流感全病毒灭活疫苗等， 种类多样。弱势1.免疫效果一般低于减毒疫苗由于灭活疫苗的免疫途径单一，虽能诱导产生包括中和抗体 在内的免疫反响，但不能诱导细胞毒T淋巴细胞反响，免疫

6、效果一般低于减毒疫苗。2.需 要屡次接种由于灭活疫苗诱导产生的免疫反响持续时间较短，一般需要屡次接种。3.注射 部位不良反响明显因为灭活过程中可能会影响病毒颗粒状态，导致免疫原性降低，所以灭 活疫苗常需屡次接种，导致注射部位不良反响明显，出现胳膊疼痛、注射部位红肿等情况。 4.批次间差异有些病原微生物可能难以适应细胞培养，或病原微生物适应某些特定培养条 件的时间较长，导致整个疫苗生产时间跨度大。由于培养和灭活等条件不易控制一致，所以 有可能出现不同批次的同种疫苗有不同免疫预防效果的情况。应用灭活疫苗早已在我们日常生活中被广泛应用，如常接种的流感疫苗、脊髓灰质炎疫苗、甲肝 疫苗、乙脑疫苗等。20

7、20年新型冠状病毒肺炎疫情席卷全球，研发针对新冠病毒的灭活疫 苗也在疫情之初就被提出。根据2020年9月9日世界卫生组织（WHO）发布的官方文件， 进展最快的9支疫苗中有3支疫苗是灭活疫苗。北京科兴生物研发的新型冠状病毒肺炎灭 活疫苗正在巴西开展HI期临床试验。研究团队曾在bioRxiv上传该灭活疫苗的I /H期临床试 验结果，显示该疫苗良好的平安性和免疫保护效果。国药集团分别和中国武汉生物制品研 究所、中国北京生物制品研究所研发的2支新冠肺炎灭活疫苗正在阿联酋开展HI期临床试验。 2020年6月16日，国药集团曾公布他们与武汉生物制品研究所研制的灭活疫苗I/H期临 床试验结果，显示该疫苗的平

8、安性和免疫原性。总体上，灭活疫苗平安性良好，且能对大 多受种者产生免疫保护作用。但疫苗的预防作用能维持多久，是否能有效预防新冠病毒感染， 尤其是对老年人等特殊人群的预防效果，仍需ni期临床试验在大规模人群中接种来进行验证。非复制型病毒载体原理非复制型病毒载体是经过基因改构的用于目标基因传递和表达，且不具有复制能力的病毒载 体，即复制缺陷型病毒载体。常用的非复制型病毒载体有痘苗病毒、腺病毒、逆转录病毒载 体等，应用于基础研究、基因治疗、疫苗研究等多个方面。非复制型病毒载体疫苗的原理 是将目标蛋白抗原基因通过重组DNA技术插入非复制型病毒载体，携带目标蛋白抗原基因 的病毒载体进入人体细胞进行转录、

9、翻译、表达目标蛋白，以到达预防相应传染病的目的。 目前被广泛讨论的重组腺病毒载体新型冠状病毒疫苗主要就是以非复制型病毒载体为主。原 理是利用非复制型病毒载体，将新型冠状病毒S蛋白基因整合到非复制型病毒载体的基因组 中，进入人体后S蛋白基因会被转录翻译成S蛋白，诱导人体发生细胞免疫和体液免疫应答， 产生相应抗体，从而到达疫苗免疫预防的目的。优势1 .平安性好一方面，非复制型病毒载体不会在体内产生子代病毒，不会感染人体，平安性 较好。另一方面，非复制型病毒载体的基因可被人为改造，虽然病毒载体会进入人体或细胞 内，但不会整合到人体或宿主细胞的原有基因组中，而是在细胞质内表达外源基因，诱导产 生免疫应

10、答，没有因外源基因插入导致基因突变的风险。2.保存关键的基因序列利用非复 制型病毒载体制备疫苗时，是将目标病毒的靶基因整合到载体病毒的基因组中，在此过程中 可对目标病毒的靶基因进行筛选，缩减靶基因长短，保存关键的靶基因序列，作为外源基因 运送到人体或宿主细胞内，诱导免疫应答。3.技术成熟目前病毒载体重组的构建技术相对 成熟，有制备、培养、生产等相关经验，生产本钱也相对低廉，产能方面较传统疫苗研发技 术有提高。而且以病毒为载体的疫苗生产工艺的平台通用性较高，可以基于同一平台进行 针对多种不同病原体的疫苗研发。例如，陈薇院士团队研发的埃博拉出血热疫苗，就是以腺 病毒作为载体，而腺病毒目前也作为新冠

11、肺炎疫苗的病毒载体进行研究。弱势1 .制成的疫苗免疫效果不佳非复制型病毒载体不会产生子代病毒，就可能导致运载的外源 基因的表达量较少、水平较低，可能无法诱导人体产生持久的、强烈的免疫反响，制成的疫 苗免疫效果可能不如复制型病毒载体疫苗或其他可引起强烈免疫反响的疫苗。2 .病毒载体 干扰免疫效果人体或细胞除了对运载的外源基因表达的抗原产生免疫应答，也有可能对病 毒载体本身产生免疫应答，这就会影响疫苗的免疫效果。例如，目前广泛应用的腺病毒载 体，腺病毒可引起呼吸道、胃肠道、尿路等多种感染，人群中普遍存在针对腺病毒的中和抗 体，因此人体对腺病毒载体的免疫应答可能会干扰人体对其所运载的外源基因表达抗原

12、的免 疫应答，从而影响疫苗免疫效果。应用病毒载体在基因工程疫苗研究中发挥了重要作用，目前用于疫苗研究的病毒载体主要包括痘 苗病毒载体、腺病毒载体、单纯疱疹病毒载体、逆转录病毒载体等。腺病毒是在疫苗的研 究和开发中使用最多的载体之一，已被用于埃博拉出血热疫苗、流感疫苗等的研发，如天津 康希诺生物和中国军事医学科学院合作研发的重组埃博拉出血热疫苗、英国葛兰素史克公司 和美国国家过敏症和传染病研究所(NIAID)合作开发的黑猩猩腺病毒3型载体埃博拉出血 热疫苗以及腺病毒载体鼻腔接种流感疫苗、腺病毒载体口服流感疫苗等，目前也被用于新型 冠状病毒疫苗的研发。根据世界卫生组织(WHO)在2020年11月1

13、2日发布的新冠肺炎 疫苗进度报告，目前进入临床试验阶段的48款疫苗中，有9款疫苗是非复制型腺病毒载体 疫苗，其中4款已进入临床HI期试验，包括中国军事医学科学院陈薇院士团队和康希诺生物 合作研发的5型腺病毒载体疫苗、牛津大学和阿斯利康合作研发的ChAdOxl-S非复制型腺病 毒载体疫苗、俄罗斯的Gamaleya研mRNA疫苗原理mRNA疫苗是在体外合成编码特定抗原蛋白的基因序列，然后将编码抗原蛋白的mRNA直接 注入体内，通过宿主细胞的表达系统在机体内合成蛋白，诱导机体产生对该抗原蛋白的细胞 和体液免疫应答，产生特异性抗体，发挥免疫保护作用。优势.平安性相对较好mRNA不需要进入细胞核，在不存

14、在整合酶的情况下不会整合进基因组，因此不会带来感染 或突变的风险，而且可经生理代谢途径降解，或者通过序列修饰和递送载体调节在体内的半 衰期。.研发周期短现在的体外转录技术能快速制备mRNA,与其他疫苗相比，节省大量的研发和试制的时间, 可以快速开发。.有效性有保障有多种修饰方式能使mRNA疫苗更稳定、翻译效率更高，同时递送方式的不断开展，能使 mRNA被快速递送到细胞内发挥作用。弱势.不稳定性mRNA疫苗需要进入机体细胞才能发挥作用，但由于机体血液和组织中存在大量的RNA酶， mRNA有可能在进入细胞前的递送过程中就被降解掉，无法发挥免疫预防作用。.毒性mRNA疫苗的毒性主要来源于人工合成原料

15、和包裹mRNA材料。为了提高mRNA疫苗的稳定 性，研究人员需要提高疫苗递送系统的技术，确保mRNA被输送到细胞中发挥作用，这就 会涉及mRNA包裹材料等问题。这些材料会随mRNA进入细胞，有可能产生毒性或影响细 胞免疫应答效果，具有潜在风险。.尚无大规模生产经验mRNA疫苗尚无成功上市的先例，没有大规模量产的经验，大规模生产从设备、技术、人员 等方面均有一定挑战性。应用截至2020年9月，还没有mRNA疫苗获批上市，mRNA疫苗都处于临床前研究或临床试验 阶段，大局部在研的mRNA疫苗集中于前列腺癌、白血病、黑色素瘤等肿瘤的治疗研究。 当然，其中也包括针对寨卡病毒、巨细胞病毒、狂犬病毒等的m

16、RNA疫苗。病毒样颗粒原理病毒样颗粒（virus-like particle, VLP）是由一种或多种病毒结构蛋白通过自组装而形成的纳米 级颗粒（直径约20200纳米），在形态上类似于天然病毒，但通常不包含亲本病原体遗传 物质。根据其结构特性，VLP可分为两大类：无囊膜VLP和有囊膜VLP。前者又可分为单衣 壳蛋白VLP （如源于卡利瑟病毒、乳头瘤病毒和细小病毒的VLP）和多衣壳蛋白VLP （如源 于传染性法氏囊病毒、脊髓灰质炎病毒、呼肠孤病毒的VLP）。VLP可通过其自身的粒径大 小和结构特性发挥免疫原性。VLP大小与病原体相似，能够有效进入淋巴管并引流至淋巴结, 进而传送入相关的免疫细胞中

17、。由于VLP具有与病原体相似的几何构象和高度重合的抗原表 位，因此可诱导特异性免疫应答并产生高滴度的抗体。优势在疫苗开发领域，VLP具有以下优势。1,.平安性高VLP不具有亲本病原体的遗传物质，因 此不具有感染与自主复制的能力，对宿主没有致病的风险。2高效的抗原呈递方式VLP表 现出与天然病毒颗粒相似的构象，可以通过和病毒感染一样的方式提呈给免疫细胞，有效诱 导免疫系统产生免疫保护应答。3.具有佐剂的功能一些VLP可作为佐剂包裹多肽、核酸等 小分子物质，通过病原体相关分子模式（PAMP）进一步增强免疫应答。弱势在疫苗开发领域，VLP主要缺点在于其研发流程的复杂缓慢以及生产的高本钱，表现在以下

18、儿个方面。L病毒结构基因的构建与克隆VLP的构建不仅需要相应病毒的的基因序列，有 些还需要目标抗原的基因能够嵌入载体衣壳蛋白的基因且不影响VLP的自组装。2.筛选合 适的表达系统 常见的VLP表达系统有大肠杆菌、酵母、昆虫细胞等；根据表达系统的不同， 可能会有不同的风险，如表达量低、生产本钱昂贵等，因此需要谨慎选择合适的表达系统。 3.纯化VLP的纯化过程涉及破碎细胞、别离和纯化、除菌过滤等步骤，会面临VLP降解、 VLP结构破坏以及宿主核酸不易清除等问题。4.组装效率一些VLP可能需要体外解聚并重 组装，以提高颗粒的稳定性、均质性以及免疫原性，对工艺流程有严格的要求。5.鉴定结 构蛋白经组装，是否形成了理想结构的VLP需要通过鉴定来区分。应用目前已有针对乙型肝炎病毒（HBV）、人乳头瘤病毒（HPV）、戊型肝炎病毒（HEV）、疟疾、 流感的VLP疫苗相继获批上市，同时针对多种病毒、疾病的预防性疫苗和治疗性疫苗处于临 床试验阶段。其所针对的病毒主要包括诺如病毒、基孔肯雅病毒、BK多瘤病毒、人类细小 病毒B19、新型冠状病毒等，同时针对阿尔兹海默症、恶性肿瘤（黑色素瘤、乳腺癌）、尼 古丁依赖、高血压等疾病治疗与病情控制的多种VLP疫苗也已进入临床试验阶段。由于 VLP疫苗的生产流程复杂、本钱昂贵，目前新型冠状病毒VLP疫苗研发