微生物生产疫苗实例——卡介苗
(2018-04-18 08:26:59)
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卡介苗( Bacille Calmette-Guerin vaccine,BCG)是 Nocanl于1902年从牛体分离的一株牛型结核杆菌,对人有致病力,天然习生于牛体。1907~1920年,法国巴斯德研究所Calmette和Guerin将一株有毒的牛型结核分枝杆菌接种在含有胆汁、甘油的马铃薯培养基上,使之生长繁殖,每隔2~3周传代一次,经过230余代,历时13年,获得一株毒力减弱但仍保持高免疫原性的变异菌株,虽以大剂量注射各种动物,如豚鼠、家兔、牛及猴等,不但不发生病变,反而使它们产生免疫力。1921年,将这株细菌做成活疫苗,用于一名母亲死于结核病的婴儿,效果良好,于是逐渐推广使用,于1924年公布于世。法国于1928年召开国家科学大会,由Calmette及Guerin给这株细菌取名为卡介苗。用卡介菌制成的活苗称为卡介苗。1978年我国卫生部将BCG纳入儿童计划免疫,迄今仍是我国免疫规划疫苗。
当前世界各地的卡介苗实验室所用生产菌种均直接或间接来自巴黎巴斯德研究所。由于BCG从未被纯化过,其后又在不同实验室的不同条件下储存和制备成菌苗株,导致BCG次代菌株遗传型和表型的改变,国际上出现了不同的菌株。
用卡介苗来预防结核病的时间已超过了半个多世纪,取得了一定的防治效果,但并不是很理想,总体的有效防治率只有50%,并且卡介苗对肺结核的免疫保护力在不同国家之间的差异性显著。随着社会、经济的发展,结核病呈现出高耐药率、HIV合并感染等新流行特点,传统BCG对儿童和成人肺结核基本无保护作用,对儿童重症结核的预防效果众说纷纭,并且接种BCG后的不良反应不可避免,因此,研制和开发新的结核病疫苗势在必行。近年来,在这方面的研究进展很快,上百种新疫苗的探索研究正在进行。
(1)蛋白质亚单位疫苗:结核杆菌生长过程中表达的蛋白质很多,主要有分泌型蛋白、热休克蛋白、膜蛋白及酶蛋白等几类,分子质量从数千道尔顿至数百万道尔顿。目前认为结核杆菌的免疫保护性抗原主要是某些分泌型蛋白质。这些亚单位疫苗可选择性地集中针对免疫保护效应中发挥关键作用的抗原蛋白,避免了无关蛋白质的免疫应答,在这方面其优于卡介苗。但蛋白质亚单位疫苗须加入佐剂【1】,这一点在临床应用时不易被接受。
(2)DNA疫苗:结核杆菌基因库的建立为研制结核病DNA疫苗奠定了分子遗传学基础。已研制的结核病DNA疫苗有Ag85A、Ag85B、65kDa、MPT-64和ESAT-6等,其免疫保护效应均不及卡介苗。
(3)重组卡介苗: Murray把卡介苗作为载体,将白细胞介素-2、y-干扰素及其他细胞因子重组质粒,并转入卡介苗,小鼠试验结果表明,重组卡介苗( recombinant and mutant BCG vaccine)能够表达某些细胞因子的特点,可以增加卡介苗在动物体内的免疫应答,但 Murray等未进行动物保护性试验。
(4)营养缺陷型结核杆菌疫苗:用基因定点同源重组的方法可构建结核杆菌的营养缺陷型突变株,营养缺陷型突变株在不同组织器官中的保护作用有较大差异,关键在于营养缺陷型突变株自身内在的缺陷,即在诱导变异中,如何保持减毒和免疫原性之间的最佳平衡。此类试验尚需进一步检测在其他动物模型中的免疫效果,并观察其免疫持续时间。
(5)以非结核分枝杆菌为载体的重组疫苗:Harth等构建了带有人型结核分枝杆菌的重组耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis 12c),经sds-page分析及小鼠的免疫保护力试验证明,重组疫苗能表达卡介苗基因,但重组疫苗要使用不完全佐剂才有保护作用,这对临床应用于人是不可取的,值得进一步研究。
这些新型结核疫苗,由于安全性和有效性等方面的原因,尚没有一种能取代卡介苗。另外,在研制新型结核疫苗的同时,应积极研发一种价廉简单的免疫学检测方法,以检测新型结核病疫苗的近期效果、何种菌体成分或何种方法能用来区分结核菌感染与预防接种的效果。
【1】佐剂:佐剂是非特异性免疫增强剂,当与抗原一起注射或预先注入机体时,可增强机体对抗原的免疫应答或改变免疫应答类型。
佐剂有很多种;例如氢氧化铝佐剂、短小棒状杆菌、脂多糖、细胞因子、明矾等。弗氏完全佐剂和弗氏不完全佐剂是目前动物试验中最常用佐剂。
由于佐剂能增强抗原表面面积,并能延长抗原在体内保留时间,使抗原与淋巴系统细胞有充分接触时间,所以它有多种作用:
(1)把无抗原性的物质转变为有效的抗原;
(2)增强循环抗体的水平或产生更有效的保护性免疫;
(3)改变所产生的循环抗体的类型;
(4)增强细胞介导的超敏反应的能力;
(5)产生实验性自身免疫或其他类型的变态性疾病;
(6)保护抗原(特别是DNA,RNA)不受体内酶的分解。