生物公开课-疫苗专题

1、疫苗的作用两次接种疫苗的时间间隔疫苗接种(注射)方式三代疫苗技术疫苗接种次数中国的新冠疫苗 二轮复习：疫苗2021.5.21一、教学目标与要求： 1、掌握疫苗的种类及应用 2、了解新冠疫苗的种类和应用 3、掌握三代疫苗技术的原理及应用二、教学重点： 1、新冠疫苗的应用 2、三代疫苗技术的原理及应用三、教学难点： 1、新冠疫苗的原理 2、三代疫苗技术的原理及应用四、教学方法： 讲授法、直观教学法、讨论法、自主学习法什么是疫苗自2019年底被发现始，仅仅三个月的时间，新型冠状病毒（2019-nCoV/SARS-CoV-2）迅速蔓延并已肆虐全球，严重威胁到人类的身体健康与生命安全。研制疫苗是预防感染

2、新型冠状病毒肺炎（COVID-19）最为有效的解决方案，是终结疫情最有力的科技武器。疫苗是利用病毒、细菌、寄生虫等病原体，经过严格复杂的技术工艺制造的生物制品。通过接种疫苗，使机体产生免疫力，从而达到预防或治疗相应疾病的目的。疫苗的作用疫苗内环境注射抗原提呈细胞浆细胞记忆细胞抗体刺激真正的病原体T细胞B细胞淋巴因子疫苗进入人体后，刺激人体免疫系统产生相应的抗体和记忆细胞。当真正的病原体入侵人体时，相关的抗体便能帮助免疫系统对抗该病原体，预防疾病的发生。接种疫苗的最终目的，是为了形成群体免疫屏障。免疫屏障是发挥非特异性免疫功能的重要方面，被称为机体的“第一道防线”。根据流行病学原理，形成免疫屏障

3、要看两个因素，第一要看病毒自身病原的传播强度，一个人能够传多少人、传多远、传播速度有多快等；第二要看易感人群的保护率大概有多少，只有疫苗接种率达到一定程度，才能形成群体免疫屏障。按照新冠病毒传播系数计算，人群形成免疫屏障一般需要约70%80%的人接种疫苗。对于14亿人口的中国来说，需要对10亿到11亿人接种疫苗。至少10亿人接种疫苗才能形成群体免疫屏障10亿很多疫苗通常采取肌肉注射肌肉注射皮下注射静脉注射肌肉里有引发免疫反应所必需的细胞抗原递呈细胞。疫苗注射到肌肉后，它会高效地摄取、加工处理和递呈抗原（疫苗），并将其转移至免疫系统的大型集合点淋巴结，然后产生抗体和记忆细胞。直接静脉注射的缺点1

4、.血液中存在需要进行非特异性免疫的吞噬细胞，疫苗在被B淋巴细胞识别并产生抗体前，就会先被这些细胞少量清除。这样一来，疫苗产生的免疫效果就会大大降低，疫苗的效用价值也会极大受损。2.大多数疫苗都是由抗原和佐剂(辅助成分)组成的。佐剂往往具有一定的副作用，而大部分佐剂在肌肉注射时副作用远小于静脉注射。疫苗抗原左旋咪唑(免疫增强)树脂(缓慢释放抗原)三代疫苗技术第一代疫苗：指的是灭活疫苗和减毒活疫苗第二代疫苗：又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗3代第一代疫苗：指的是灭活疫苗和减毒活疫苗第二代

5、疫苗：又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗第一代疫苗“打”病原体三代疫苗核酸进入人体抗原蛋白进入人体发生二次免疫存在致病性第一代疫苗是是是否第二代疫苗否是是否第三代疫苗是否是否第二代疫苗“打”蛋白第三代疫苗“打”核酸第三代疫苗 核酸疫苗DNAmRNA蛋白质DNA疫苗：是指将含有编码某种抗原蛋白的外源基因与质粒重组后直接导入动物细胞内,并通过宿主细胞的转录系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。mRNA疫苗：开发mRNA疫苗的难点：mRNA极易被内

6、环境和细胞中的核酸酶降解，因此，如何有效避免mRNA被降解是研制mRNA疫苗的难点之一。脂质体不仅用于携带mRNA，还可以保护mRNA不被快速降解。同时脂质体容易与细胞融合，将mRNA递送进入细胞内。将编码病原体蛋白的mRNA包裹在脂质体中，当疫苗注射到体内时，体内的细胞即可通过该mRNA合成大量的病原体蛋白，并诱导免疫系统识别该蛋白从而产生对病原体的免疫记忆以抵抗病毒感染。首先：跟传统疫苗相比较mRNA具有更强的免疫原性。（通俗的讲就是能激发更强的免疫反应）。mRNA疫苗的优点第二：在安全性方面，mRNA疫苗的递送不需要特定的质粒载体，不进入细胞核内部，只需要在细胞质内瞬时表达抗原蛋白，不存

7、在整合到人体基因组上的风险。第三：mRNA疫苗具有生产优势。在成本上mRNA疫苗的生产成本是传统疫苗的五到十分之一。疫苗接种次数1.原因：第一次接种疫苗产生的免疫力只能维持一段时间,但随着时间的推移，这种免疫力会逐步降低、消失,必须适时进行再次接种，保持和提高有效的免疫力。（即加强免疫）加强免疫的机理：疫苗(抗原)再次进入机体，刺激第一次免疫产生的记忆细胞，产生更多的抗体和和记忆细胞。疫苗接种次数第一代和第二代疫苗通常需要接种2次或2次以上；DNA疫苗和重组载体疫苗通常接种1次即可，因为DNA在细胞中可以持续表达出相应的疫苗抗原；mRNA疫苗通常需要接种多次，因为mRNA不稳定，在细胞中存留时

8、间有限。重组载体疫苗1.定义：将编码病原体有效免疫抗原的的基因插入载体(非质粒，主要是减毒的病毒或细菌)基因组中，接种后，随载体增殖，大量所需的抗原得以表达。2.载体：目前使用最广泛的载体是腺病毒、痘苗病毒、腺相关病毒等。重组载体疫苗是第三代疫苗技术。该技术类似于体内基因治疗。与DNA疫苗技术相同的是：疫苗抗原是在动物体的细胞内表达产生的，接种1次即可；与DNA疫苗技术不同的不同是：注射进去的不只是核酸一种物质。两次接种疫苗间隔时间两次接种间隔时间不能太长也不能太短时间间隔太短：前一次产生的抗体水平较高，将后一次接种的疫苗中和，降低疫苗的作用效果。时间间隔太长：前一次产生的记忆细胞较少，使得后

9、一次接种的疫苗产生的免疫加强效果下降。国药集团下属北京生物制品研究所开发的一款新冠灭活疫苗(BBIBP-CorV)，已经在至少45个国家和行政区获得批准使用，在18岁以上的成人中相隔2128天接种两剂。目前我国已有5个生产企业的新冠病毒疫苗批准附条件上市或紧急使用3款灭活疫苗国药集团中国生物北京生物制品研究所有限责任公司(北京所)国药集团中国生物武汉生物制品研究所有限责任公司(武汉所)北京科兴中维生物技术有限公司(科兴中维)1款腺病毒载体疫苗康希诺生物股份公司(康希诺)1款重组亚单位疫苗安徽智飞龙科马生物制药有限公司(智飞龙科马)中国的新冠疫苗5款灭活疫苗采用第一代疫苗技术Vero细胞：非洲绿

10、猴肾细胞系，是一种异倍体细胞，常作为培养病毒的宿主细胞。新冠疫苗(Vero 细胞)两针免疫“打”病原体腺病毒载体疫苗重组新型冠状病毒疫苗(5型腺病毒载体)单针免疫采用第三代疫苗技术腺病毒：一种大分子双链无包膜DNA病毒。它内吞作用进入细胞内，然后腺病毒基因组转移至细胞核内，保持在染色体外，不整合进入宿主细胞基因组中。经过改造的腺病毒可搭载新冠病毒的核酸进入人体细胞。“打”腺病毒+新冠病毒S蛋白基因重组亚单位疫苗重组新型冠状病毒疫苗(CHO 细胞)三针免疫采用第二代疫苗技术CHO细胞：中国仓鼠卵巢细胞，作为重组新冠疫苗的受体细胞，从体外培养的细胞中提纯疫苗抗原蛋白质。“打”新冠病毒S蛋白刺突蛋白

11、(S蛋白)：是受体结合位点，开发治疗新冠肺炎的药物和疫苗，主要针对S蛋白的。新冠疫苗技术 S蛋白作为主要抗原新冠疫苗5条技术路线Vero细胞中培养新冠病毒灭活病毒注射人体S蛋白基因(DNA)质粒重组质粒导入CHO细胞S蛋白人体注射提纯人体注射5型腺病毒注射人体S蛋白的mRNA脂质体mRNA疫苗人体注射5条第一代疫苗：；第二代疫苗：；第三代疫苗：1.新型冠状病毒（RNA病毒）肺炎第一代疫苗指的是灭活疫苗和减毒活疫苗；第二代疫苗又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体；第三代疫苗是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是将编码某一

12、抗原蛋白的基因作为疫苗，注射到人体中，通过正常的人体生理活动产生抗原蛋白，诱导机体持续作出免疫应答产生抗体。1）在疫苗接种的过程中，当兴奋传到_时人会产生痛觉。注射疫苗后，部分人出现轻度发热现象，从体温调节的角度说明发热的原因是_。大脑皮层 (疫苗引起代谢加快)产热量大于散热量2）在刺激人体产生特异性免疫方面，疫苗_(填编号)能刺激人体产生体液免疫。要产生相同的免疫效果，在接种剂量上_(填“减活”或“灭活”)疫苗要加大。 灭活 1.新型冠状病毒（RNA病毒）肺炎第一代疫苗指的是灭活疫苗和减毒活疫苗；第二代疫苗又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产

13、生抗体；第三代疫苗是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是将编码某一抗原蛋白的基因作为疫苗，注射到人体中，通过正常的人体生理活动产生抗原蛋白，诱导机体持续作出免疫应答产生抗体。（3）防疫道路千万条，接种疫苗第一条。打两针新冠疫苗，少一份病毒烦恼。请从免疫学角度分析两条口号蕴含的科学道理_。接种疫苗能使机体产生特异性免疫，属于免疫预防(或防卫)，相对其他阻止病毒扩散的措施更有效，更持久，打两针是让机体产生更多的抗体和记忆细胞 ,从而使免疫防卫作用加强。1.新型冠状病毒（RNA病毒）肺炎第一代疫苗指的是灭活疫苗和减毒活疫苗；第二代疫苗又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有

14、免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体；第三代疫苗是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是将编码某一抗原蛋白的基因作为疫苗，注射到人体中，通过正常的人体生理活动产生抗原蛋白，诱导机体持续作出免疫应答产生抗体。（4）为了研究国内外甲、乙、丙三种疫苗的效果差异，A、B两个科研小组分别以感染康复者和从未感染者为实验对象，哪一组选材更科学并说明原因_。要研究疫苗的效果，应该选择这种从未未感染者为实验对象，这样能排除感染康复者体内存在相应的抗体和记忆细胞会对实验结果造成干扰。2.经过几十年的努力疫苗研制已经发展了三代。第一代疫苗指的是灭活疫苗和减毒活疫苗，通过体外培养病毒，然后

15、用灭活的病毒刺激人体产生抗体，它是使用最为广泛的传统疫苗；第二代疫苗又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体；第三代疫苗就是核酸疫苗，又称基因疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是将编码某一抗原蛋白的基因作为疫苗，注射到人体中，通过正常的人体生理活动产生抗原蛋白，诱导机体持续作出免疫应答产生抗体。分析回答下列问题。（1）从细胞的生命历程来说，被感染的宿主细胞的清除过程属于_，该清除过程有利于_。参考答案：细胞凋亡 维持生物内部环境稳定，抵御外界各种因素干扰 （3）今年2月份，国家卫健委介绍了研制新冠病毒疫苗的五条技术路线。其中腺

16、病毒载体疫苗是将S蛋白（2019-nCoV的刺突蛋白）的基因装入改造后无害的腺病毒，送入人体，在体内产生S蛋白，刺激人体产生抗体。腺病毒载体疫苗应属于第_代疫苗。与第一代疫苗相比，基因疫苗的特点是_。参考答案：三 毒副作用更小特异性更强，免疫应答更持久，有效性更高 （2）SARS-CoV-2初次侵入人体后，参与该过程的免疫细胞有_（至少答出4种），它们直接生活的人体内环境主要是_。当SARS-CoV-2再次侵入时，_会增殖分化形成浆细胞，产生大量抗体予以消灭。参考答案：吞噬细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、浆细胞、效应T细胞 血浆、淋巴和组织液 B淋巴细胞和记忆细胞（4）DNA和mRNA能够成为疫

17、苗的理论基础是_。DNA疫苗需要经过_才能引起免疫反应。在基因疫苗中，_的安全性更有优势，它可以被正常细胞降解，不会整合到人体细胞的基因组中造成难以预料的果而备受人们青睐；另外，它的研发仅需68周即可进入临床试验，较传统疫苗的56月的研发周期明显缩短，对快速应对大规模爆发性传染疾病具有重要的意义。参考答案： 中心法则、所有生物共用一套遗传密码 转录和翻译 产生相应的抗原蛋白mRNA疫苗病毒灭活病毒衣壳蛋白基因A含基因A的重组质粒衣壳蛋白A酵母菌人体第一代疫苗人体人体第三代疫苗第二代疫苗导入3.防治新冠肺炎疫情，疫苗可能是实现群体免疫力最有力的终极武器之一。如图为制备病毒疫苗的三种途径，请回答有

18、关问题：（1）通常通过减毒或灭活制备的第一代疫苗容易制备，但成分较复杂，可能产生的安全隐患是_。制备第三代疫苗时，为获得大量的外衣壳蛋白基因A，可采用_技术，原理是_。PCR 接种后会使人患病DNA双链复制 病毒灭活病毒衣壳蛋白基因A含基因A的重组质粒衣壳蛋白A酵母菌人体第一代疫苗人体人体第三代疫苗第二代疫苗导入（2）制备第二代疫苗时，外衣壳蛋白基因A进入酵母菌细胞内，并在细胞内维持稳定和表达的过程，称为_。构建重组质粒时，为防止目的基因和质粒自体连接，通常采用的方法是_。转化 用两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒 病毒灭活病毒衣壳蛋白基因A含基因A的重组质粒衣壳蛋白A酵母菌人体第一代疫苗

19、人体人体第三代疫苗第二代疫苗导入（3）我国在新冠病毒第二代疫苗硏发中利用改造过的复制缺陷型腺病毒作为载体能提高疫苗的安全性，理由是_。（4）健康人接种疫苗后，疫苗的有效性可以通过检测_来判断。复制缺陷型腺病毒不能在人体内繁殖 机体内相应抗体的含量 作业题：4.人感染乳头瘤病毒（HPV）可诱发宫颈癌等恶性肿瘤。研究结构为评估某种HPV疫苗的效果，在志愿者中进行接种。一段时间后，统计宫颈癌出现癌前病变（癌变前病理变化,可发展为恶性肿瘤）的人数，结果见表。（1）为制备该疫苗，将HPV外壳蛋白L1基因与_连接，导入受体细胞。受体细胞将目的基因转录，再以_为原料翻译出L1蛋白。这样就获得疫苗有效成分。载体氨基酸 组别接种物总人数癌前病变人数A(接种前未检出HPV DNA)A1对照剂786383A2疫苗78484B(接种前