基因工程疫苗的研究與應(yīng)用

孫宇辰

（山東省昌樂(lè)二中，山東濟(jì)寧 272000）

基因工程疫苗即應(yīng)用基因工程方法或分子克隆技術(shù)，對(duì)病原的保護(hù)性抗原基因進(jìn)行分離，將其導(dǎo)入至原核或真核系統(tǒng)，促使其表達(dá)出該病原的保護(hù)性抗原，經(jīng)純化處理后制成疫苗，或把病原的毒力相關(guān)基因刪減或進(jìn)行突變，促使其轉(zhuǎn)型為不攜帶毒力相關(guān)基因缺失疫苗或突變疫苗[1]?；蚬こ桃呙缭谝卟】刂品矫婢哂泻艽鬂撃埽蚀说玫酱蟊娙后w的一致關(guān)注，成為當(dāng)下生物技術(shù)的熱點(diǎn)之一。

1 基因工程疫苗的原理

1.1 重組抗原疫苗

應(yīng)用DNA重組技術(shù)制備的純化疫苗，將病原微生物的某個(gè)基因插進(jìn)一個(gè)非致病性微生物如病毒中后注射進(jìn)入人體中，被改造的病毒以一個(gè)攜帶者或載體的角色去表達(dá)該外源基因，進(jìn)而誘發(fā)免疫反應(yīng)，該類疫苗僅含有保護(hù)性抗原，當(dāng)下在HIV疫苗研發(fā)領(lǐng)域有所應(yīng)用。

1.2 DNA疫苗

應(yīng)用編碼病原體有效免疫原的基因和細(xì)菌質(zhì)粒構(gòu)建的重組體，將編碼某類蛋白質(zhì)抗原的重組真核表達(dá)載體直接注入之動(dòng)物體中，并促使外源基因在體內(nèi)表達(dá)。DNA疫苗可采用注射等方式進(jìn)入動(dòng)物體中，重組質(zhì)?？赊D(zhuǎn)移到并感染宿主細(xì)胞，促使其順利的表達(dá)保護(hù)性蛋白抗原，進(jìn)而引導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫[2]。

1.3 轉(zhuǎn)基因植物疫苗

轉(zhuǎn)基因植物疫苗將植物基因功能技術(shù)和機(jī)體免疫機(jī)能整合為一，制造出能促使機(jī)體獲得特異性抗病能力的疫苗產(chǎn)品。在轉(zhuǎn)基因法的協(xié)助下，把病原微生物攜帶的編碼基因進(jìn)行克隆重組，整合至可食用植物細(xì)胞的基因組內(nèi)，進(jìn)而表達(dá)產(chǎn)物，人類與動(dòng)物可采用食用相應(yīng)食物的方式實(shí)現(xiàn)免疫接種。

2 基因工程疫苗的特點(diǎn)

生物技術(shù)為基因工程疫苗開發(fā)領(lǐng)域中的常用技術(shù)之一，其在領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中體現(xiàn)的價(jià)值是不可忽視的，DNA重組技術(shù)為生物技術(shù)典范，能有效清理掉病原體中無(wú)效和可致病成分，僅保留具有免疫功能的有效部分，以進(jìn)一步提升疫苗的安全性與有效性。

2.1 特點(diǎn)

與普通疫苗相比，基因工程疫苗的生產(chǎn)成本普遍偏低，能構(gòu)建批量性的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式；基因技術(shù)在免疫動(dòng)物與感染動(dòng)物識(shí)別上精度是其他技術(shù)無(wú)法堪比的；應(yīng)用活載體能夠更為快捷的生產(chǎn)出多價(jià)聯(lián)合疫苗，具有一針預(yù)防多病的功效；此外，從某種程度上分析，基因工程技術(shù)對(duì)那些尚無(wú)特效藥物治療的傳染疾病能起到良好的防治作用。

2.2 缺陷

（1）安全問(wèn)題。最近十余年中國(guó)內(nèi)有大量的臨床試驗(yàn)研究表明，應(yīng)用生物技術(shù)生產(chǎn)的疫苗毒力反強(qiáng)率極低，關(guān)于這方面的研究工作深度應(yīng)不斷增加[3]。針對(duì)基因工程疫苗對(duì)全球生物圈是否存有潛在的安全隱患這一問(wèn)題，也應(yīng)經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)。

（2）穩(wěn)定性和免疫原性。有臨床測(cè)試指出，關(guān)于基因工程疫苗的穩(wěn)定性與免疫原性高低，不能盲目做出定論，還需研究人員進(jìn)一步進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)探究。

（3）遺傳。動(dòng)物自體的遺傳及動(dòng)物自身有別，差異性的存在可能會(huì)對(duì)基因工程疫苗的商品化進(jìn)程與批量化投入起到一定的限制作用，這也是基因工程疫苗領(lǐng)域未來(lái)應(yīng)不斷探究的內(nèi)容。

3 基因工程疫苗的研究進(jìn)展

3.1 重組亞單位疫苗

亞單位疫苗是合成基因產(chǎn)物的典型代表，采用化學(xué)分解或有制性的蛋白質(zhì)水解法，獲取細(xì)菌、病毒的某一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并挑選出具備免疫活性的片段制得的疫苗。該疫苗的優(yōu)越性在以下幾方面有所體現(xiàn)：①安全性高；②能夠整體或局部實(shí)現(xiàn)對(duì)普通活疫苗或死疫苗難以消滅的熱原、變應(yīng)原及其他具有毒害性的反應(yīng)原的打擊；③穩(wěn)定性優(yōu)良[4]；④可以被應(yīng)用在外來(lái)病病原體與無(wú)法培養(yǎng)的病原體上，進(jìn)而拓展了疫苗對(duì)疫病的控制范疇。

站在理想的角度分析，動(dòng)物接種亞單位疫苗以后，能實(shí)現(xiàn)免疫病原體感染的同時(shí)，也能獲得其一定抗病毒性，并且無(wú)需滅活。在研發(fā)亞單位疫苗過(guò)程中，應(yīng)注意如下兩點(diǎn)：①確保免疫活性抗原DNA編碼的正確性[5]；②表達(dá)系統(tǒng)一定要和基因產(chǎn)物相匹配。大量的臨床測(cè)試與研究發(fā)現(xiàn)，與其他一些基因工程疫苗相比較，亞單位疫苗的免疫效力相對(duì)較低。但從安全性的層面上分析，該疫苗在人與動(dòng)物領(lǐng)域中應(yīng)用是最實(shí)用疫苗，同時(shí)該疫苗對(duì)自然生態(tài)環(huán)境不會(huì)形成負(fù)面影響[6]。

3.2 重組活載體疫苗

即應(yīng)用基因工程技術(shù)，把保護(hù)性抗原基因（目的基因）轉(zhuǎn)移至載體內(nèi)促使其表達(dá)的活疫苗，在被接種的動(dòng)物體中，某種特殊的免疫原基因可伴隨重組載體的復(fù)制過(guò)程而做出適量表達(dá)[7]。結(jié)合載體類型的差異性，重組活載體疫苗可被細(xì)化為病毒活疫苗與細(xì)菌活疫苗兩種類型。有研究發(fā)現(xiàn)，重組的牛痘病毒可被作為活疫苗去抵御其他疾病，如果肝炎B病毒表面抗原的編碼外殼蛋白的基因，被插進(jìn)牛痘的基因重組序列中并在牛痘啟動(dòng)習(xí)表達(dá)，能夠形成大量的表面抗原，可形成對(duì)天花與肝炎B病毒的免疫作用[8]。細(xì)菌載體自身就能發(fā)揮佐劑作用，能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生較強(qiáng)的B細(xì)胞與T細(xì)胞的免疫應(yīng)答反應(yīng)?；钶d體疫苗的優(yōu)越性有：①有效規(guī)避了常規(guī)疫苗的免疫缺陷；②強(qiáng)化免疫過(guò)程的精簡(jiǎn)性，生產(chǎn)成本也得到良好控制；③疫苗接種效果優(yōu)良，免疫時(shí)間較長(zhǎng)，用量較低；④有助于流行病學(xué)的調(diào)查研究，為疾病監(jiān)測(cè)工作提供便利。

3.3 基因疫苗

又被叫做核酸疫苗，包括DNA疫苗與RNA疫苗，由編碼能引發(fā)保護(hù)性免疫反應(yīng)的病原體抗原的基因片段與載體共同組建而成。基因疫苗在進(jìn)入機(jī)體后不和宿主染色體結(jié)合，但其能實(shí)現(xiàn)表達(dá)蛋白，進(jìn)而促進(jìn)各種免疫應(yīng)答反應(yīng)的發(fā)生?；蛞呙绲膬?yōu)越性體現(xiàn)在能克服減毒活疫苗可能的返祖并誘發(fā)人類與動(dòng)物疾病及病毒出現(xiàn)變異進(jìn)而對(duì)新型變異株不發(fā)揮作用的缺陷。例如，應(yīng)用狂犬病病毒DNA疫苗免疫犬與貓，都能夠引起相對(duì)較強(qiáng)的抗原特異性免疫反應(yīng)。

和常規(guī)疫苗相比較，DNA疫苗具備生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)易、成本低廉、質(zhì)量易于控制、免疫期限較長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、便于儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)戎T多優(yōu)勢(shì)。并具備弱毒活疫苗的效果，易被制作成多價(jià)疫苗，將會(huì)在動(dòng)物疫病防治領(lǐng)域有廣袤的發(fā)展空間。盡管如此，基因疫苗的缺陷也是顯而易見的：DNA整合過(guò)程中可能把外源DNA和宿主染色體整合為一，造成基因發(fā)生插入性突變發(fā)生率相應(yīng)增加；基因疫苗中的免疫抗原可能會(huì)對(duì)動(dòng)物肌肉、神經(jīng)等組織造成危害等。

4 結(jié)語(yǔ)

基因工程疫苗作為一類新興生物技術(shù)，應(yīng)用范疇不斷拓展，逐漸成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)中疫病防治的一種發(fā)展趨勢(shì)，其商品化與具體的應(yīng)用也需管理人員對(duì)其嚴(yán)格檢測(cè)，進(jìn)而確保疫苗的安全性與有效性。伴隨著動(dòng)物病毒基因工程疫苗在國(guó)內(nèi)臨床上的應(yīng)用，也促使基因工程疫苗步入臨床應(yīng)用階段，其將會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。日后基因疫苗工程的研究重點(diǎn)是簡(jiǎn)化免疫流程、降低生產(chǎn)成本，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)疫苗領(lǐng)域會(huì)有更多更好的發(fā)展。