新型疫苗的研究现状及应用前景

姚石宝田文志

中国医学科学院医学生物学研究所云南昆明650118

【摘要】由于环境污染和全球气候变化，新发传染病的出现和已有病原体的突变频率不断增加。因此，高新技术疫苗在人类防治传染病的过程中就显得尤为重要。本文对目前较为常见的高新疫苗技术、研究现状及下一代疫苗技术进行了简要综述。

【关键词】高新技术；新型疫苗；研究进展；应用前景

1引言

对传染病的防治，早在我国东晋时期葛洪所著的《肘后方》中就有防治天花及狂犬病的记载：“杀所咬犬，取脑傅之，后不复发”；在宋代，已有关于采用人痘法预防天花的记载[1]。18世纪，Jenner通过人工接种牛痘的方法成功预防天花，牛痘成为了人类史上的首只疫苗。以此为开端，开启了疫苗的科学时代。

2高新技术疫苗研究现状

2.1基因工程亚单位疫苗

基因工程亚单位疫苗又称重组亚单位疫苗或生物合成亚单位疫苗，是利用重组DNA技术，将编码病原微生物的抗原基因导入到表达载体中，使其高效表达并提取保护性抗原后制备而成的疫苗。由于基因工程亚单位疫苗安全性高，易于大规模生产，且生产成本较低，故发展前景广阔。

最早的基因工程亚单位疫苗是通过原核微生物进行表达的，如大肠杆菌。研究表明在原核细胞中的表达产物通常无法进行正确的加工和折叠，影响表达的构象和免疫原性。而真核微生物，如杆状病毒，昆虫细胞，酵母等，却能克服这些不足。20世纪80年代初，成功在酵母中表达出了乙型肝炎病毒（HBV）HbsAg蛋白，成为了第一种利用真核表达系统生产的基因工程疫苗。现今，酵母表达系统也被用于大规模生产人用第一代重组肝炎疫苗。

祁贤等[2]应用酵母系统表达鸡传染性腔上囊病病毒VP2亚单位疫苗，发现其可完全取代传统灭活疫苗。2007年，中国长江大学与易邦生物合作开发的鸡传染性法氏囊病基因工程亚单位疫苗获得农业部颁发的二类新兽药证书，这是中国兽医禽类疫苗中第一个具有完全自主知识产权的基因工程亚单位疫苗。杜念兴等[3]将化学合成的生长抑制素基因在大肠埃希氏菌中表达，将该基因与HbsAg基因融合，用痘苗病毒载体在Vero细胞中表达，表达产物具有良好的免疫原性。正是由于亚单位疫苗表现出的很多优于其他疫苗的特性，因此成为近年来基因工程疫苗市场中投入品种最多的生物高新技术疫苗。

2.2重组活载体疫苗

重组活载体疫苗是将编码病原体的抗原基因插入载体基因组中，使所需抗原基因大量表达而制成的疫苗。可分为病毒活载体疫苗和细菌活载体疫苗。基因工程活载体疫苗兼具灭活疫苗的安全性好及活疫苗的免疫效果好、成本低等优点，是目前基因工程疫苗中最具发展意义的疫苗之一。

目前，已应用痘病毒载体成功表达出多种病毒的抗原基因，如人类免疫缺陷病毒（HIV）、流感病毒、鸡新城疫病毒、传染性支气管炎病毒、马立克氏病毒、传染性喉气管炎病毒和小反刍兽疫病毒等[4]。腺病毒作为活载体具有很多优点，已进入临床试验阶段的埃博拉病毒疫苗就是利用腺病毒为载体表达埃博拉病毒的GP蛋白[5]。此外，疱疹病毒如伪狂犬病毒、火鸡疱疹病毒等也可用于构建活载体疫苗，其中伪狂犬病毒活载体疫苗是现今研究中的热点。近年来伪狂犬病毒表达多种外源基因的报道屡见不鲜，如猪瘟病毒的E2蛋白、猪圆环病毒Ⅱ型ORF2基因等[6、7]。Wang等[6]构建的猪瘟病毒E2蛋白的重组伪狂犬病毒，对猪瘟和伪狂犬病有良好的免疫作用。随着反转录技术的兴起，以RNA病毒为活载体的新型疫苗也取得了很大进展，如新城疫病毒活载体疫苗、猪繁殖与呼吸综合征病毒活载体疫苗等。

作为载体应用于活载体疫苗的细菌主要有沙门氏菌、乳酸菌、李斯特菌等。以减毒沙门氏菌作为载体已成功表达了猪繁殖与呼吸综合征病毒的gp5蛋白、猪流行性腹泻病毒的S蛋白等多种猪病原外源抗原[4]。乳酸菌载体被广泛用来表达病毒、细菌和寄生虫的主要保护性抗原，在构建表达细胞因子的研究中也应用广泛[8]。李斯特菌可作为抗病毒、抗肿瘤基因工程疫苗研究的理想载体。用弱毒化的李斯特菌构建的HIV和流感病毒抗原的重组李斯特菌疫苗株，具有较好的应用前景[4]。

2.3核酸疫苗

核酸疫苗即DNA疫苗，是将病原微生物的抗原基因克隆到质粒载体的真核启动子下游，然后将构建重组的质粒注射进入动物机体后表达相应的抗原蛋白，从而诱导机体免疫系统产生相应的免疫保护作用。DNA疫苗便于制备多价及多联疫苗，能达到“一针防多病”的目的；且制备简便、成本低廉、稳定性好、便于储存，应用也更加安全。目前研究较多的核酸疫苗主要有猪II型圆环病毒、猪繁殖与呼吸综合征病毒等，并取得了较好的效果。Raz等[9]将含NP基因的质粒皮下接种小鼠后，采集组织用免疫组化法进行细胞染色，发现阳性细胞有角质化细胞、成纤维细胞、树突状细胞，说明这些细胞在免疫应答中发挥较好的作用。在肌肉细胞中也发现树突状细胞，但尚无其抗原提呈的证据。

3新型疫苗研究进展

3.1寨卡病毒疫苗

寨卡病毒（Zikavirus，ZIKV）隶属黄病毒科的黄病毒属，主要可经被感染的埃及伊蚊或白纹伊蚊叮咬、母婴、性接触及泪液传播[10、11]。2007年4月，在密克罗尼西亚联邦的雅浦岛大规模爆发了ZIKV疫情。2015年，ZIKV疫情在中南美洲爆发并迅速蔓延，截至2016年12月，已有29个国家或地区受到感染，其中仅巴西就报道了2211例[10]。目前还没有ZIKV疫苗上市，但全球已有近30家机构在进行相关研究[11]。

有人试图研发一种只需一次免疫即可诱导机体产生持久的细胞免疫和体液免疫反应的寨卡减毒活疫苗，但存在妊娠期感染的可能性，故ZIKV的减毒活疫苗并非优选[12]。已完成临床前期试验的一款灭活疫苗，在免疫后的BALB/c小鼠和恒河猴体内，均检测到了ZIKV特异性抗体和nAbs，并可以抵抗2种来源的ZIKV攻击，在血、尿和脑脊液等体液中也未检测出病毒血症[13]。Inovio制药公司的GLS-5700疫苗，是首个进入Ⅰ期临床试验的寨卡疫苗，该疫苗携带可表达ZIKVprM蛋白和E蛋白的基因，经皮下注射后能诱导产生免疫应答反应[14]。

目前，有4个备选ZIKV疫苗已进入I期临床试验阶段，其中包括2个灭活疫苗和2个DNA疫苗[11]。德克萨斯大学的NikosVasilakis预测，距离安全有效的ZIKV疫苗投入使用仍需10-12年[11]。

3.2埃博拉病毒疫苗

埃博拉病毒（Ebolavirus，EBOV）属丝状病毒科，是一种有囊膜的单股负链RNA病毒。2014年3月，EBOV在几内亚爆发，随即迅速在南非蔓延，截至2016年4月，共有28616例感染病例，导致11310人死亡[11]。

目前EBOV疫苗的研发还处于临床试验阶段。英国葛兰素史克公司与美国国家过敏和传染病研究所研制的cAd3-EBO疫苗，I期临床试验中20名志愿者对疫苗的耐受性良好，并产生了抗EBOV抗体，该疫苗现已进入III期临床试验[15]。由NIAID与瑞士Okairos公司合作开发的EBL01疫苗，是一种可表达EBOV-Z型GP蛋白的单价疫苗，I期临床试验取得较好效果，但由于人种差异，此疫苗还需进一步研究[16]。由加拿大公共卫生署开发的VSV-ZEBOV疫苗，在I期临床试验中由于4名受试者出现关节疼痛的现象而被叫停，分析原因和调整剂量后于2015年恢复小剂量的临床试验[16]。我国自主研发的以重组复制缺陷型人5型腺病毒为载体的Ad5-EBOV，是目前唯一针对2014年流行的埃博拉病毒的冻干制剂疫苗[11]。

3.3癌症疫苗

据报道，丹麦BavarianNordic公司研发的PROSTVAC?能降低前列腺癌患者的病死率，且作为一种治疗前列腺癌的新型疫苗，在诱导机体免疫应答方面具有良好的耐受性和安全性，Ⅲ期临床试验也正在美国、澳大利亚、英国等全球16个国家进行[17]。人乳头瘤病毒（humanpapillomavirus，HPV）感染是引发宫颈癌最重要的致病因素。目前，预防性HPV疫苗已在100多个国家上市，我国2价疫苗Cervarix也获上市批准，成为国内首个获批的预防宫颈癌的HPV疫苗[18]。

3.4其他疫苗

美国FDA于2014年批准了第一个针对B型脑膜炎的疫苗rLP2086（商品名Trumenba?）上市，其活性成分为重组人H因子结合蛋白，次年又批准了第2个B型脑膜炎疫苗4CMenB上市；世界首个登革热疫苗CYD-TDV在亚洲和拉丁美洲进行了III期临床试验后，2015年在墨西哥、菲律宾和巴西批准上市（商品名Dengvaxia?）；2016年，由中国医学科学院医学生物学研究所自主研发的全球首个EV71手足口病疫苗获批上市[11]，现在在市场上取得良好的效果。

4展望

受环境污染和全球气候变化等问题的影响，新发传染病的出现和已有病原体的突变频率也不断增加。因此，高新技术疫苗作为第三代疫苗，在人类未攻克的疑难病症的预防和治疗方面显示出了良好的应用前景。但至今为止，高新技术疫苗大多都是针剂，在接受免疫的过程会有疼痛和不适感，对儿童的接种难度较大。为了解决这一问题，全球医药领域的专家在研究一种新的疫苗技术，来自英国伦敦大学国王学院的研究人员利用硅胶模具制作出一种微针阵列，这些微针组成的片状物是由糖制成的，进入皮肤后会自动溶解，使人免于皮肉之苦[19]。无痛疫苗贴的问世，使我们相信，在不久的将来，将可能迎来以无疼痛、高效价、使用方便为特点的新一代疫苗技术。因此，开发新型下一代疫苗技术任重而道远，需要一代又一代的科研工作者的不懈努力。

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