核酸疫苗的研究及應(yīng)用進(jìn)展

1、· 綜 述 與 專 論 ·生物技 術(shù)通報 BI OZ EC HNOL OGy BUL LET I N 2 0 o 6年 第 4期 核酸疫苗的研究及應(yīng)用進(jìn)展 李月濤 霍金龍 信吉閣曾養(yǎng)志 ( 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 ， 昆明 6 5 0 2 0 1 )摘 要： 核酸疫苗( D NA疫苗) 是 2 O 世紀(jì) 9 0年代發(fā)展起來的一種新型疫苗。核酸疫苗不僅可引起體液免疫反應(yīng)， 而 且能誘導(dǎo)高水平的細(xì)胞免疫應(yīng)答 ， 尤其

2、是細(xì)胞毒 T淋 巴細(xì)胞( C T L ) 反應(yīng)， 被認(rèn)為在病毒、 細(xì)茵、 寄生蟲等病原體感染的防治 中具有更大的 優(yōu)勢。 核酸疫苗既可作為 病毒 、 細(xì)茵或寄生蟲 的預(yù)防疫苗， 也可作為非感染性疾病如腫瘤病的治療用疫苗。關(guān)鍵詞： 核酸疫苗 病毒 細(xì)茵 寄生蟲Pr o g r e s so nAp p l i c a t i o na n dRe s e a r c ho fNu c l e i cAc i dVa c c i n eL

3、iY u e t a oHu oJ i n l o n gX i nJ i g eZ e n gY a n g z h i( C o l l e g eo fA n i m a lS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y， Y u n m m A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y , K u n m l n g6 5 o 2 o 0A b s t r a

4、 c t ：Nu c l e i ca c i dv a c c i n e( DN Av a c c i n e )h a sb e e nan e w v a c c i n es i n c e1 9 9 0 s ．T h en u c l e i ca c i dv a c c i n en o to n l yc a u s e st h ei mmu n er e s p o n s eo fb o d yf l u i

5、db u ta l s ol e a d st heh i g h l e v e lc e l li m mu n et or e p l y ， c y t o t o x i cTl y m-h o c y t er e a c te s p e c i a l l y ． I th a sh e a v ya d v a n t a g ei nt hep r e v e n t i o n a n dc u r eo ft h

6、ei n f e c t i o nwi d lv i r u s ， b a c t e r i u m， p a r a s i t e ，e t c ． T h en u c l e i ca c i dv a c c i n ei sa san e w b i o t e c h n o l o g yo fd e v e l o p i n gi nr e c e n ty e a r s ， h a sa l r e a

7、d yb e c o meo n eo ft hef o c u s e so ft hev a c c i n er e s e a r c hf i e l d ． a n dg e tf a s td e v e l o p me n t ． T h en u c l e i ca c i dv a c c i n eC a n b er e g a r d e da st hep r e v e n t i o nv a c c

8、 i n eo ft hev i r u s ， b a c t e r i u m o rp a r a s i t ea n da st r e a t me n tv a c c i n eo fi n fe c t i o u sd i s e a s e a n dn o n - i n f e c t i o u sd i s e a s e ．K e ywo r d s：Nu c l e i ca c i dv a c c

9、 i neVi r u sBa c t e r i u m P a ra s i t e1 核 酸疫 苗的發(fā)展概 況 1 ． 1 核 酸 疫 苗 的 概 念 核 酸疫 苗 ( n u c l e i ca c i dv a c c i n e ) 又 稱 基 因疫 苗 ( g e n ev a c c i n e 1或 D N A 疫 苗 ( D N Av a c c i n e ) ，包 括 D N A疫 苗和 R N A疫 苗【 ”

10、 ， 是指 把外源 基 因克 隆到 真核質(zhì)粒表達(dá)載體上 ，然后將重組的質(zhì)粒 D N A直 接注射到動物體內(nèi)。 使外 源基 因通過宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn) 錄 系統(tǒng) 合 成 抗 原 蛋 白 ， 激 活 機(jī) 體 的免 疫 系統(tǒng) ， 引 發(fā) 免 疫 反 應(yīng)【。 1 9 9 6年 ， 世 界 衛(wèi) 生 組 織 在 日內(nèi)瓦 召 開 國 際會 議 ， 將 其 統(tǒng) 一 命 名 為 核 酸 疫 苗 ( N u c l e i ca c i dv a c c i n

11、e ) [。1 ． 2 核 酸 疫 苗 研 究 歷 史 1 9 9 0年 。 Wo l fJ Ar】 在 美 國 Wi s c o n x i n從 事 基 因 治療工作 中發(fā)現(xiàn) D N A 以質(zhì)粒形式注入到小 鼠肌 肉中 。用 檢 測 酶 的 方 式 證 明 其 能 夠 表 達(dá) 。 1 9 8 7年 ，S a n f o r dj c等 [ 5 J 用 基 因槍 將基 因打 入植 物 ， 進(jìn) 行 轉(zhuǎn)基 因研究 ．最終證 明打進(jìn) 去的基

12、 因可 以在植 物內(nèi)表 達(dá) 。Y a n g [ 6 1 用基 因槍 進(jìn) 行 了動 物 轉(zhuǎn) 基 因研 究 。1 9 9 2年 J o h n s t o n [ 7 1 報 道 用 D N A進(jìn) 行 免 疫 ， 應(yīng) 用 基 因槍 可 達(dá) 到 基 因免疫 的作 用 。1 9 9 3年 以 Uu為 首 的一 組學(xué) 者在 M e r c k藥廠進(jìn)行甲型流感病毒核 酸肌 肉注射 ，發(fā) 現(xiàn)小 鼠體 內(nèi)產(chǎn) 生 抗 體 ， 并 用 C T L法 證

13、明有 細(xì) 胞免 疫作用。 1 9 9 3年 ， R o b i n s o n t 。 】 亦報道對雞直接注射流 感 血 凝 素 抗 體 基 因 ，三 周 齡 接 觸 接 受 1 0 0 n g質(zhì) 粒 ( 滴 注 皮 下 和靜 脈 ) ， 用 1 0 0個 L D 3 0流 感病 毒 攻 擊 ，雖 測不 出 H I 抗 體 ， 但 5 O ％雞 能 抗 病 毒感 染 ， 而對 照 則 死亡 或 體 重減 輕 。1 ． 3 核 酸 疫 苗

14、 的作 用機(jī) 理 收稿 日 期 ： 2 O o 6 ． 0 3 ． 1 3基金項(xiàng) 目： 國家 8 6 3重點(diǎn) 資助項(xiàng) 目( 課題 編號 ： 2 0 0 3 A A 2 0 5 0 0 9 )作 者簡介 ： 李月 濤 ( 1 9 7 9 ． ) ， 河 南新 鄉(xiāng)市人 ， 在 讀碩 士 ， 研究 方 向： 動物 分子 遺傳學(xué) 通 訊作者 ： 曾養(yǎng) 志 維普資訊 http://www.cqvip.com 2 0 0 6 年第 4 期李月濤等

15、： 核酸疫苗 的研究及應(yīng)用進(jìn)展3是持 久 的 ． 因此 一 次 性 注射 的核 酸 疫 苗 可 激發(fā) 長 時 間 的免 疫效 果 。 ( 6 ) 免 疫 原 的單 一性 。 核 酸 疫苗 只編 碼 和 表 達(dá)所 需保 護(hù) 性 抗 原 ， 據(jù) 信 載 體本 身 沒 有 免 疫 原性 【 1 t 4 1 。雖 有 上述 許 多 優(yōu) 點(diǎn) 。 但 核 酸 疫 苗還 有 許 多 地 方 有 待 改進(jìn) ， 如核 酸 疫 苗 的免 疫 劑 量 問題

16、仍 然 困擾 著 人們 ； 核酸疫苗 的免疫效力不如傳統(tǒng)疫苗和減毒活 疫 苗 引 起 的免 疫 反 應(yīng)強(qiáng) ；質(zhì) 粒 D N A 與 宿 主 細(xì) 胞染 色 體是 否 整 合 ， D N A 疫 苗 能 否 產(chǎn) 生 免 疫 耐 受 性 及 D N A疫 苗 能 否產(chǎn) 生 抗 D N A抗 體 ， 現(xiàn)在 仍 不 清楚 【】 。4 應(yīng)用現(xiàn)狀 目前 。 在 核 酸 疫 苗 發(fā) 展 的 短 短 幾 年 里 ， 已經(jīng) 在 病毒、 細(xì)菌和寄生蟲等感染性

17、疾病 的預(yù)防和治療領(lǐng) 域 開 展 了廣 泛 和 深入 的研 究 ， 針 對 H I V、 H B V、 結(jié) 核 分 支 桿 菌和 瘧 原 蟲 等 的 D N A疫 苗 研究 已 進(jìn) 入 臨床 實(shí) 驗(yàn) 階段 ， 并 可 望最 先 研制 成 功【 I 6 】 。4 ． 1 在病毒性 疾病 的應(yīng) 用研 究針 對病 毒 性 感染 。 核 酸疫 苗 的研 究 已擴(kuò) 展到 了 人 類 及 動 物 的 眾 多 病 原 體 ， 如 流 感 病 毒 、

18、HB V、H C V、 H I V 、 H S V 、牛皰疹病毒和牛病毒 腹瀉病毒 的抗原 蛋 白基 因免 疫 ，不 僅 能 引起 體 液 免 疫 反 應(yīng) ， 而 且誘 導(dǎo) 高 水平 的細(xì)胞 免 疫 應(yīng)答 ， 尤其 是 C T L 。4 ． 1 ． 1流感病毒 流感病毒 ( ' I n f l u e n z av i r u s )疫苗 的研 制 是疫 苗 研究 領(lǐng) 域 中的 熱點(diǎn) ， 近 年 來核 酸疫 苗 以其 獨(dú) 特 的

19、優(yōu) 點(diǎn) 使 流 感 病 毒 疫 苗 的研 究 有 了 很 大 的發(fā)展 。R o b i n s o n 等f 8 】 將編碼流感病毒 血凝素( H A )的質(zhì) 粒 D N A肌 注 小 鼠和 雞 ，結(jié) 果 在 動 物 體 內(nèi)產(chǎn) 生 了特 異 性 的抗 H A抗 體 。 并 使 機(jī) 體 能 抵 御 致 死 量 流 感 病毒 的攻 擊 。y n a nEF等【 l 7 】 將 編 碼 H7 ． H A 的 質(zhì) 粒 D N A 通 過 點(diǎn) 眼

20、 、 滴 鼻 、 靜 脈 或 肌 肉 、 皮 下 注 射 等 方 式 免 疫 雞 后 ， 用 致 死 量 的 H7 N 7攻 擊 ， 存 活 率 達(dá) 1 0 ％ ～ 6 3 ％， 發(fā) 現(xiàn) 多種 途 徑 的 接種 效 果 比單 一 途 徑 的 接種效果好 。甲型流感病毒 常發(fā)生變異 ， 使原有的 疫 苗 對新 毒 株不 起 作用 。M a e k l i nW 等[ I 8 J 用 豬作 為 動物 模 型 觀 察 了包 括 核 酸 疫 苗

21、 在 內(nèi) 的不 同 流感 病 毒 疫 苗 的效 果 ， 他 們 利用 顆 粒 介 導(dǎo) 的免 疫 方 式 皮下 接 種 編 碼 H1 N1 ( A／ S w i n e ／ I n d i a n a ／ 1 7 2 6 ／ 8 8 ) 流 感 病 毒 H A 的核 酸 疫 苗 ， 結(jié) 果 介 導(dǎo) 出體 液 免 疫 反 應(yīng) ， 并 且 加 速 了隨后 感 染 的相 同病 毒 清 除速 度 。K o d i h a l hS等 【 l 9

22、】 構(gòu) 建 了編 碼 H5 N 1人 流 感 分 離 株 A ／ HK ／ 1 5 6 ／9 7 H A 的核 酸疫 苗 ．動 物試 驗(yàn) 表 明該 疫 苗誘 導(dǎo) 小 鼠 產(chǎn) 生 了抗 H5 N1感 染 的免 疫 反 應(yīng) ，對 在 H A第 1 5 4位沒有糖基化位點(diǎn) 的人 A ／ H K ／ 1 5 6 ／ 9 7 ( H 5 N 1 ) 病毒和 在 H A 第 1 5 4位 具 有 糖 基 化 位 點(diǎn) 的 雞 A ／ C k ／ HK

23、 ／1 5 6 1 9 7 ( H 5 N I ) 病毒均具有抗性 。4 ． 1 ． 2 人 類 免 疫 缺 陷 病 毒 艾 滋 病 是 由人 類 免疫 缺 陷 病 毒 H u m a ni m m u n o d e f i e i e n e vv i r u s ， H I V) 引起 的人類免疫缺陷性疾病。迄今為止 ， 已完成人類免 疫 缺 陷 病毒 疫 苗 臨 床 研究 近 2 0 0項(xiàng) ， 所 用 的 疫 苗 近 3 0種

24、． 但 能 進(jìn) 入 Ⅲ期 或擴(kuò) 大 Ⅲ期 臨床 研 究 的不 多 ，大 部 分 在 Ⅱ期 后 即 終 止 。 目前 已經(jīng) 利 用 H I V 的 # 2 0 ， g p l 6 0 ， n e f ， e l i v ， r e v ， v i f ， v p u等 基 因構(gòu) 建 了不 同 的核 酸 疫 苗 ，并 開 展 了 相 應(yīng) 的 動 物 免 疫 試 驗(yàn) 。1 9 9 3 年 。 Wa n g等給小 鼠和非人類 靈長類動物肌注 H

25、 I V包 膜 蛋 白( e n v 1 的核 酸疫 苗 ， 動 物 體 內(nèi)產(chǎn) 生 了特 異性 抗 體 和 C T L應(yīng) 答 。產(chǎn) 生 的 中和 抗 體 能 在 細(xì) 胞 外抑制 H I V介 導(dǎo) 的合 胞體 的形 成及 C D 4和 g p l 2 0的結(jié) 合 。 表 明 e n v 基 因可 在 宿 主肌 細(xì)胞 內(nèi)表 達(dá)和 加 工 。 表 達(dá)產(chǎn) 物 g p l 6 0被 切割 成 g p 1 2 O和 g o 4 1 后 ， 可 折

26、疊成 天 然構(gòu) 象 ， 從 而 誘 導(dǎo)全 面 的免疫 應(yīng) 答 。 B o y e r 等 將 g p l 6 0和 r e v蛋 白基 因 、 g a g和 p o I 蛋 白 基 因 注 射 入 猩 猩 體 內(nèi) ． 產(chǎn) 生 了體 液 和 細(xì) 胞 免疫 應(yīng) 答 。一 年 后 用 H I V攻 擊 。猩 猩血 中病 毒 仍 為 陰性 。A s a k u r aY等 [ 2 O l利用 HI V． 1 n e fD N A 疫 苗 在小

27、鼠 中誘 導(dǎo) 產(chǎn) 生 n e f 特 異 的 C T L反 應(yīng) ，說 明 除 了膜 蛋 白外 也 可 利用 調(diào) 控 蛋 白基 因來 構(gòu) 建 D N A 疫 苗 ， 選 用 n d基 因的原 因是 它 比 e n v基 因 的變 化 小 。H I V疫苗 發(fā) 展 的趨 勢 為 先 用 D N A 質(zhì) 粒進(jìn) 行 基 礎(chǔ) 免 疫 以刺 激 機(jī) 體 的 細(xì)胞 免 疫 系 統(tǒng) ． 再 使 用 基 因重 組 蛋 白加 強(qiáng) ， 刺 激 產(chǎn) 生抗 體

28、．所 進(jìn) 行 的大 部 分 臨 床 研 究 的疫 苗 均 屬這 一 類 型 。核酸 疫苗 的研 制 為攻 克 艾 滋病 帶 來 了希 望 。4 ． 1 ． 3乙 型 肝 炎 病 毒 乙 肝 是 世 界 上 流行 最 廣 的 人 類 傳 染 疾 病 之一 。D a v i s 等 【 。1 首先 構(gòu) 建 了 乙型 肝 炎 病 毒 ( He p a t i t i sBv i r us ， HB V ) 表 面 抗 原 的真 核 細(xì) 胞表達(dá)

29、載體( p C M V ． S 1 ， 注入用預(yù)處理的小 鼠骨骼肌 后 ， 成 功 的誘 發(fā) 了 體液 免 疫 反應(yīng) 。 D a v i s 等 又成 功誘 導(dǎo) 了抗 H b s A g和 抗 p r e S 2抗 體 的 產(chǎn) 生 以及 抗 體 同 種 型 的轉(zhuǎn) 換 。梁 雨 等f 3 】 通 過基 因免 疫 成功 地誘 發(fā) 了小 鼠對 乙型肝炎病毒 表面抗原 S + P r e S 1的免疫反 應(yīng) 。S e h i r mb e e