摘要：随着生物学及重组DNA技术的发展, 对基因工程疫苗的研究投入越来越多, 利用基因工程开发新疫苗有利于打破传统疫苗的局限性。本文首先介绍了基因工程疫苗的原理, 分析了基因工程疫苗的特点和缺陷之处, 最后从重组亚单位疫苗、重组活载体疫苗及基因疫苗三个方面, 探讨了基因工程疫苗的应用前景和发展趋势, 旨在为相关研究与实践提供参考。
关键词：基因工程疫苗; 分类; 特点; 应用;
Research and Application of Genetic Engineering Vaccine
Sun Yuchen
Shandong Changle No.2 Middle School
Abstract：
Modern biotechnology is widely used in the field of biological products. In recent years, the research on genetic engineering vaccines has been deepened. Genetically engineered vaccines are a new path for vaccine research, It shows some advantages and has widely used in making up for the deficiency of conventional vaccine. This paper discusses the progress of research and application of genetic engineering vaccine.
Keyword：
Genetic Engineering Vaccine; Classification; Characteristic; Application;
基因工程疫苗即应用基因工程方法或分子克隆技术, 对病原的保护性抗原基因进行分离, 将其导入至原核或真核系统, 促使其表达出该病原的保护性抗原, 经纯化处理后制成疫苗, 或把病原的毒力相关基因删减或进行突变, 促使其转型为不携带毒力相关基因缺失疫苗或突变疫苗[1]。基因工程疫苗在疫病控制方面具有很大潜能, 故此得到大众群体的一致关注, 成为当下生物技术的热点之一。
1 基因工程疫苗的原理
1.1 重组抗原疫苗
应用DNA重组技术制备的纯化疫苗, 将病原微生物的某个基因插进一个非致病性微生物如病毒中后注射进入人体中, 被改造的病毒以一个携带者或载体的角色去表达该外源基因, 进而诱发免疫反应, 该类疫苗仅含有保护性抗原, 当下在HIV疫苗研发领域有所应用。
1.2 DNA疫苗
应用编码病原体有效免疫原的基因和细菌质粒构建的重组体, 将编码某类蛋白质抗原的重组真核表达载体直接注入之动物体中, 并促使外源基因在体内表达。DNA疫苗可采用注射等方式进入动物体中, 重组质粒可转移到并感染宿主细胞, 促使其顺利的表达保护性蛋白抗原, 进而引导机体产生特异性免疫[2]。
1.3 转基因植物疫苗
转基因植物疫苗将植物基因功能技术和机体免疫机能整合为一, 制造出能促使机体获得特异性抗病能力的疫苗产品。在转基因法的协助下, 把病原微生物携带的编码基因进行克隆重组, 整合至可食用植物细胞的基因组内, 进而表达产物, 人类与动物可采用食用相应食物的方式实现免疫接种。
2 基因工程疫苗的特点
生物技术为基因工程疫苗开发领域中的常用技术之一, 其在领域可持续发展进程中体现的价值是不可忽视的, DNA重组技术为生物技术典范, 能有效清理掉病原体中无效和可致病成分, 仅保留具有免疫功能的有效部分, 以进一步提升疫苗的安全性与有效性。
2.1 特点
与普通疫苗相比, 基因工程疫苗的生产成本普遍偏低, 能构建批量性的经济生产模式;基因技术在免疫动物与感染动物识别上精度是其他技术无法堪比的;应用活载体能够更为快捷的生产出多价联合疫苗, 具有一针预防多病的功效;此外, 从某种程度上分析, 基因工程技术对那些尚无特效药物治疗的传染疾病能起到良好的防治作用。
2.2 缺陷
(1) 安全问题。最近十余年中国内有大量的临床试验研究表明, 应用生物技术生产的疫苗毒力反强率极低, 关于这方面的研究工作深度应不断增加[3]。针对基因工程疫苗对全球生物圈是否存有潜在的安全隐患这一问题, 也应经得起时间的检验。
(2) 稳定性和免疫原性。有临床测试指出, 关于基因工程疫苗的稳定性与免疫原性高低, 不能盲目做出定论, 还需研究人员进一步进行临床实验探究。
(3) 遗传。动物自体的遗传及动物自身有别, 差异性的存在可能会对基因工程疫苗的商品化进程与批量化投入起到一定的限制作用, 这也是基因工程疫苗领域未来应不断探究的内容。
3 基因工程疫苗的研究进展
3.1 重组亚单位疫苗
亚单位疫苗是合成基因产物的典型代表, 采用化学分解或有制性的蛋白质水解法, 获取细菌、病毒的某一蛋白质结构, 并挑选出具备免疫活性的片段制得的疫苗。该疫苗的优越性在以下几方面有所体现: (1) 安全性高; (2) 能够整体或局部实现对普通活疫苗或死疫苗难以消灭的热原、变应原及其他具有毒害性的反应原的打击; (3) 稳定性优良[4]; (4) 可以被应用在外来病病原体与无法培养的病原体上, 进而拓展了疫苗对疫病的控制范畴。
站在理想的角度分析, 动物接种亚单位疫苗以后, 能实现免疫病原体感染的同时, 也能获得其一定抗病毒性, 并且无需灭活。在研发亚单位疫苗过程中, 应注意如下两点: (1) 确保免疫活性抗原DNA编码的正确性[5]; (2) 表达系统一定要和基因产物相匹配。大量的临床测试与研究发现, 与其他一些基因工程疫苗相比较, 亚单位疫苗的免疫效力相对较低。但从安全性的层面上分析, 该疫苗在人与动物领域中应用是最实用疫苗, 同时该疫苗对自然生态环境不会形成负面影响[6]。
3.2 重组活载体疫苗
即应用基因工程技术, 把保护性抗原基因 (目的基因) 转移至载体内促使其表达的活疫苗, 在被接种的动物体中, 某种特殊的免疫原基因可伴随重组载体的复制过程而做出适量表达[7]。结合载体类型的差异性, 重组活载体疫苗可被细化为病毒活疫苗与细菌活疫苗两种类型。有研究发现, 重组的牛痘病毒可被作为活疫苗去抵御其他疾病, 如果肝炎B病毒表面抗原的编码外壳蛋白的基因, 被插进牛痘的基因重组序列中并在牛痘启动习表达, 能够形成大量的表面抗原, 可形成对天花与肝炎B病毒的免疫作用[8]。细菌载体自身就能发挥佐剂作用, 能够刺激机体产生较强的B细胞与T细胞的免疫应答反应。活载体疫苗的优越性有: (1) 有效规避了常规疫苗的免疫缺陷; (2) 强化免疫过程的精简性, 生产成本也得到良好控制; (3) 疫苗接种效果优良, 免疫时间较长, 用量较低; (4) 有助于流行病学的调查研究, 为疾病监测工作提供便利。
3.3 基因疫苗
又被叫做核酸疫苗, 包括DNA疫苗与RNA疫苗, 由编码能引发保护性免疫反应的病原体抗原的基因片段与载体共同组建而成。基因疫苗在进入机体后不和宿主染色体结合, 但其能实现表达蛋白, 进而促进各种免疫应答反应的发生。基因疫苗的优越性体现在能克服减毒活疫苗可能的返祖并诱发人类与动物疾病及病毒出现变异进而对新型变异株不发挥作用的缺陷。例如, 应用狂犬病病毒DNA疫苗免疫犬与猫, 都能够引起相对较强的抗原特异性免疫反应。
和常规疫苗相比较, DNA疫苗具备生产过程简易、成本低廉、质量易于控制、免疫期限较长、热稳定性优良、便于储存与运输等诸多优势。并具备弱毒活疫苗的效果, 易被制作成多价疫苗, 将会在动物疫病防治领域有广袤的发展空间。尽管如此, 基因疫苗的缺陷也是显而易见的:DNA整合过程中可能把外源DNA和宿主染色体整合为一, 造成基因发生插入性突变发生率相应增加;基因疫苗中的免疫抗原可能会对动物肌肉、神经等组织造成危害等。
4 结语
基因工程疫苗作为一类新兴生物技术, 应用范畴不断拓展, 逐渐成为经济社会中疫病防治的一种发展趋势, 其商品化与具体的应用也需管理人员对其严格检测, 进而确保疫苗的安全性与有效性。伴随着动物病毒基因工程疫苗在国内临床上的应用, 也促使基因工程疫苗步入临床应用阶段, 其将会带来更大的经济效益与社会效益。日后基因疫苗工程的研究重点是简化免疫流程、降低生产成本, 相信在不远的将来疫苗领域会有更多更好的发展。
参考文献
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