近年來出現(xiàn)的幾類新概念動(dòng)物疫苗

張騰騰，羅玉子，孫元，李太元，仇華吉

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近年來出現(xiàn)的幾類新概念動(dòng)物疫苗

張騰騰1,2，羅玉子1，孫元1，李太元2，仇華吉1

1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所 獸醫(yī)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150069 2 延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002

張騰騰, 羅玉子, 孫元, 等. 近年來出現(xiàn)的幾類新概念動(dòng)物疫苗. 生物工程學(xué)報(bào), 2018, 34(12): 1963–1973.Zhang TT, Luo YZ, Sun Y, et al. New-concept animal vaccines emerging in recent years. Chin J Biotech, 2018, 34(12): 1963–1973.

動(dòng)物疫病流行廣泛、傳播迅速，嚴(yán)重危害養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。疫苗接種是預(yù)防和控制動(dòng)物傳染病最有效的策略之一。目前，隨著生物技術(shù)的發(fā)展和疫病防控的需要，安全、高效、廣譜、用量少、具有標(biāo)記特征的新型疫苗成為研發(fā)重點(diǎn)。文中就近年來出現(xiàn)的黏膜疫苗、長效與速效疫苗、嵌合疫苗、納米顆粒疫苗等新概念動(dòng)物疫苗的發(fā)展、應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)述，并提出了其發(fā)展方向，以期為動(dòng)物疫苗的研發(fā)提供借鑒。

新概念疫苗，動(dòng)物疫病，研究進(jìn)展

動(dòng)物疫病危害嚴(yán)重，不僅引起大批動(dòng)物發(fā)病和死亡，而且影響動(dòng)物及其產(chǎn)品的安全和國際貿(mào)易[1]，甚至對(duì)人類健康造成威脅，據(jù)報(bào)道約60%–80%的人類新發(fā)傳染病 (Emerging infectious diseases, EIDs) 來源于動(dòng)物[2]。接種疫苗是預(yù)防和控制動(dòng)物傳染病最有效、最經(jīng)濟(jì)的策略之一[3-4]。通過接種疫苗可以降低疫病的發(fā)病率、并發(fā)癥和動(dòng)物的死亡率，減少經(jīng)濟(jì)損失[5]。

疫苗最基本的要求是安全、有效、質(zhì)量可控。目前使用的動(dòng)物疫苗是以減毒活疫苗和滅活疫苗為主的傳統(tǒng)疫苗。減毒活疫苗保持了良好的抗原性，能有效地刺激機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性抗體，但該類疫苗因其能夠在體內(nèi)復(fù)制，因此存在毒力返強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)[6]。滅活疫苗保持了完整的病毒結(jié)構(gòu)和抗原表位，能刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體，因其已失去感染性，所以具有較高的安全性。但是滅活疫苗通常需要與佐劑配伍使用，且免疫劑量高[7]、接種次數(shù)多、免疫應(yīng)答持續(xù)時(shí)間短，同時(shí)還存在滅活不徹底帶來的風(fēng)險(xiǎn)。這類傳統(tǒng)疫苗缺乏鑒別診斷標(biāo)記，無區(qū)分野毒感染和疫苗免疫動(dòng)物 (Differentiating infected from vaccinated animals，DIVA) 的特征，不利于疫病的凈化和根除。因此，研制安全、高效、廣譜、用量少、具有標(biāo)記特征的新型疫苗極為必要。

隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)疫苗逐步發(fā)展到編碼無毒力抗原蛋白的病毒核酸疫苗，主要包括基因缺失疫苗、重組活載體疫苗等。基因缺失疫苗是將病毒或細(xì)菌的致病性基因缺失而獲得的弱毒株活疫苗，具有較好的免疫原性。利用基因工程技術(shù)手段將外源基因插入至病毒或細(xì)菌載體，從而得到重組活載體疫苗。重組活載體疫苗接種與自然感染相似，可誘導(dǎo)廣譜的免疫應(yīng)答、免疫保護(hù)力強(qiáng)、具有DIVA特征，因此具有較好的應(yīng)用前景。但由于機(jī)體對(duì)載體的反應(yīng)特性，可能會(huì)影響重組活載體疫苗再次免疫的效果。同時(shí)質(zhì)粒DNA可能會(huì)插到染色體上引起突變、體內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生抗原蛋白易引起免疫耐受等問題也不容忽視。

目前，基因組學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于新型疫苗的研究。新概念疫苗多為基于保護(hù)性抗原或表位優(yōu)化設(shè)計(jì)的安全、高效、廣譜、用量少、具有標(biāo)記特性的新型疫苗，其可以刺激機(jī)體產(chǎn)生高水平的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答?；蛉笔б呙纭⑶逗弦呙?、亞單位疫苗、納米顆粒疫苗、部分口服疫苗和部分長效與速效疫苗均屬于標(biāo)記疫苗的范疇。文中對(duì)近年來新出現(xiàn)的黏膜疫苗、長效與速效疫苗、嵌合疫苗、納米顆粒疫苗 (表1) 等新概念動(dòng)物疫苗的發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為新型動(dòng)物疫苗的研究提供一定的思路和策略。

表1 幾類新概念動(dòng)物疫苗的利弊分析及應(yīng)用

1 黏膜疫苗

黏膜覆蓋了機(jī)體最大的表面積，包括口腔、呼吸道、消化道、眼腔、耳腔和泌尿生殖道等，其構(gòu)成了機(jī)體與外部環(huán)境相隔的屏障。黏膜免疫是針對(duì)各種感染的第一道防御機(jī)制[33]。

黏膜疫苗通常是指通過黏膜途徑接種，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)作用的疫苗。黏膜疫苗抗原先后被粘膜上皮中的微皺褶細(xì)胞 (M細(xì)胞) 和粘膜上皮下的樹突狀細(xì)胞 (Dendritic cells，DCs) 所捕獲，然后被遞呈給CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞啟動(dòng)抗原特異性免疫應(yīng)答。通過DC細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞之間的相互作用，誘導(dǎo)IgA型B細(xì)胞和IgA相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生，進(jìn)而產(chǎn)生分泌型IgA (sIgA) (圖1)。黏膜疫苗具有一定的生理和應(yīng)用價(jià)值，如可減少針刺傷、降低成本和血源性疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)，無痛苦，減小動(dòng)物應(yīng)激反應(yīng)。通過口、鼻或氣管內(nèi)途徑遞送疫苗不僅可以避免已存在的免疫力對(duì)疫苗保護(hù)效果的影響，而且可以提高T細(xì)胞免疫反應(yīng)[34-37]。與腸胃外免疫途徑不同，黏膜免疫往往需要適當(dāng)?shù)慕臃N途徑和特定的佐劑和/或遞送系統(tǒng)才能誘導(dǎo)產(chǎn)生有效的黏膜免疫應(yīng)答[38]。

圖1 黏膜免疫系統(tǒng)示意圖(Reproductive tract改編自https://www.vcg.com/creative/811627697，Lymph nodes改編自http://www.sohu.com/a/113216020_377348)

1.1 口服疫苗

口服疫苗通過胃腸黏膜進(jìn)行抗原遞呈，產(chǎn)生與常規(guī)注射類似的免疫反應(yīng)。口服疫苗能有效地誘導(dǎo)黏膜免疫、體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答，消除注射帶來的疼痛和不適以及針頭相關(guān)的生物安全風(fēng)險(xiǎn)[39]。Shastri等的研究表明，口服免疫2次Eudragit S100和海藻糖組成的包含滅活A(yù)/PR/34/8 H1N1流感病毒的微粒，能夠提高抗原特異性IgG、IgG1和IgG2a抗體滴度和對(duì)小鼠的保護(hù)水平[8]。小鼠口服免疫重組狂犬病病毒 (ERAG3G株) 可以得到較好的免疫保護(hù)，此外，該疫苗還具有DIVA特性，利于狂犬病的凈化[40]。動(dòng)物口服豬瘟疫苗包括C株疫苗、重組DNA疫苗等，均獲得了良好的免疫效果[10-11]。目前，已有3種霍亂口服疫苗通過WHO認(rèn)證，這3種疫苗均可提供長達(dá)5年的免疫保護(hù)作用[12]。另外，食用益生菌也可提高免疫或自然感染后的黏膜sIgA和IgG應(yīng)答[41]，且益生菌可刺激免疫系統(tǒng)，減少過敏反應(yīng)。乳酸菌 (Lactic acid bacteria，LAB) 就是其中一種較為常見的益生菌。LAB作為疫苗載體能為動(dòng)物提供更好的保護(hù)。小鼠口服免疫重組NC8-pSIP409-HA菌株，可產(chǎn)生sIgA、IgG和HI抗體，誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞免疫應(yīng)答，并對(duì)H9N2流感病毒攻擊提供完全的保護(hù)作用[9]?？诜呙缤ㄟ^動(dòng)物胃腸道時(shí)，易受胃腸道酸堿度、蛋白酶及微生物的影響，從而限制了其免疫效果，因此需要良好的投遞系統(tǒng)才能發(fā)揮口服疫苗最優(yōu)的免疫效果。已有研究表明，包被在植物細(xì)胞壁內(nèi)的抗原能免受胃內(nèi)酸和酶的破壞[42-45]。口服包被在植物細(xì)胞中的胰島素或類胰島素能夠在30 min內(nèi)降低血糖水平[42-43]。相信在不久的將來，口服疫苗會(huì)在動(dòng)物疫病防控中發(fā)揮重大作用。

1.2 滴鼻/點(diǎn)眼疫苗

滴鼻/點(diǎn)眼疫苗通過逐只接種，能保證每只動(dòng)物得到有效接種。眼內(nèi)接種滅活的高致病性禽流感病毒 (Highly pathogenic avian influenza virus，HPAIV) 疫苗不僅誘導(dǎo)全身性系統(tǒng)免疫而且誘導(dǎo)黏膜系統(tǒng)產(chǎn)生抗體反應(yīng)，保護(hù)雞只抵抗HPAIV的攻擊[13]，然而其存活率僅為75%。因此，Takaki等將Pam2脂肽 (一種TLR2配體) 和雙鏈RNA模擬poly(I:C) (一種TLR3配體) 作為點(diǎn)眼佐劑，在雞結(jié)膜上應(yīng)用這些TLR激動(dòng)劑能引起IL-1β表達(dá)上調(diào)[46]。與其他黏膜給藥途徑相比，鼻腔給藥能誘導(dǎo)更有效、更廣泛的黏膜免疫反應(yīng)[47]。鼻內(nèi)接種疫苗在較遠(yuǎn)的黏膜部位，如女性生殖道，也能有效地激發(fā)黏膜免疫反應(yīng)。但鼻內(nèi)接種存在鼻腔上皮細(xì)胞生物屏障。Li等為了克服鼻腔上皮細(xì)胞阻止抗原至淋巴細(xì)胞的生物屏障作用，將編碼人免疫缺陷病毒 (Human immunodeficiency virus，HIV) gp120蛋白的陰離子mRNA與陽離子環(huán)糊精-聚乙烯亞胺2k (Cyclodextrin-polyethylenimine 2k，CP 2k) 結(jié)合研制出用于鼻內(nèi)接種治療艾滋病 (Acquired immune deficiency syndrome，AIDS) 的強(qiáng)效聚合物，此含有CP 2k的復(fù)合物克服了上皮細(xì)胞屏障，增強(qiáng)了mRNA的細(xì)胞外遞送效率，延長了疫苗在鼻腔內(nèi)停留時(shí)間，獲得較強(qiáng)的全身性和粘膜系統(tǒng)抗HIV免疫應(yīng)答，產(chǎn)生更多的細(xì)胞因子[14]，而且該復(fù)合物還具有標(biāo)記特征。

1.3 氣霧疫苗

氣霧疫苗能刺激機(jī)體產(chǎn)生黏膜和全身性系統(tǒng)免疫應(yīng)答，且省時(shí)、省力、應(yīng)激小，適于大群體動(dòng)物的免疫。氣霧疫苗能引起比其他鼻內(nèi)接種疫苗更好的免疫反應(yīng)[48]。表達(dá)埃博拉病毒糖蛋白的重組人副流感病毒3型載體氣霧疫苗 (HPIV3/EboGP)，能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生比液體疫苗更高 (或相近) 的特異性IgG、IgA和中和抗體水平，誘導(dǎo)更強(qiáng)的細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)，尤其在肺部產(chǎn)生更多的CD8+T細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞[15]。抑制血細(xì)胞凝集素信號(hào)序列 (S-FLU) 的H1N1流感病毒作為氣霧疫苗可誘導(dǎo)豬產(chǎn)生CD4+T和CD8+T細(xì)胞免疫應(yīng)答，攻毒后產(chǎn)生較低的病毒滴度 (相比靜脈注射)[16]。但接種氣霧疫苗具有一定風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)對(duì)鼻腔造成損害，而且鼻腔細(xì)胞與腦部有間接的聯(lián)系，是否會(huì)對(duì)腦造成不良影響尚不明確。氣霧麻疹疫苗有很好的免疫原性，但其產(chǎn)生的抗體陽性率低于皮下接種[49]，是否是氣霧疫苗未充分吸收所致也是未知的。

2 長效與速效疫苗

2.1 長效疫苗

長效疫苗可減少接種次數(shù)，減少動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)，降低免疫干擾。通過引入外源免疫增強(qiáng)基因、緩釋型膠囊的包裹等方式研究的疫苗可為機(jī)體提供長久的免疫保護(hù)。世界衛(wèi)生組織將利用微膠囊化技術(shù)來簡化免疫程序，進(jìn)而將使單劑量疫苗接種即獲長期免疫保護(hù)作為疫苗發(fā)展的主要目標(biāo)之一。

在此形勢(shì)下，各國紛紛開展了長效疫苗的研究。我國科學(xué)家為了克服埃博拉病毒候選疫苗保護(hù)期短的缺點(diǎn)，使用表達(dá)埃博拉病毒GP蛋白的黑猩猩7型腺病毒 (AdC7-GP) 免疫小鼠，并用去除跨膜區(qū)的GP1重組蛋白 (GP1t) 作為異源增強(qiáng)劑以誘導(dǎo)長期的免疫應(yīng)答。該免疫策略持久地誘導(dǎo)保護(hù)性抗體的產(chǎn)生，且在免疫后126 d血清中和抗體仍然維持較高水平，具有開發(fā)為埃博拉長效標(biāo)記疫苗的潛力，對(duì)埃博拉病毒的防控具有重大意義[18]。接種埃博拉病毒糖蛋白重組水皰性口炎病毒 (Vesicular stomatitis viruses，VSV) 疫苗 (rVSV-ZEBOV)，能夠誘導(dǎo)持續(xù)1–2年之久的病毒特異性抗體應(yīng)答[50]，而一般的埃博拉疫苗僅能提供1–6個(gè)月的保護(hù)。長效疫苗不僅應(yīng)用于埃博拉的防治，在其他疫病的防控方面也具有重大意義。利用聚乳酸-乙交酯 (PLGA) 微粒緩釋外源膜囊泡基因的重組甲型流感疫苗 (M2e-rOMV) 能夠?yàn)闄C(jī)體提供持久、高效的免疫保護(hù)，在接種后6個(gè)月仍然能維持較高的抗體滴度[17]。Liu等研制出融合潛伏相關(guān)抗原Rv2626c的分枝桿菌亞單位疫苗 (LT70)，與卡介苗相比，該疫苗能夠?qū)Y(jié)核分枝桿菌感染提供更長時(shí)間 (至少30 w) 的保護(hù)作用[51]。利用重組蛋白和亞單位疫苗研制的長效疫苗，均具有標(biāo)記特征，有利于疫病的鑒別診斷。但是，目前對(duì)長效疫苗的研究不是特別完善，尤其是免疫程序還需要進(jìn)一步的摸索。

2.2 速效疫苗

通過引入外源基因、佐劑或病毒載體研制的速效疫苗能刺激機(jī)體迅速產(chǎn)生免疫應(yīng)答，抵抗野毒攻擊。DeBuysscher等以VSV為載體設(shè)計(jì)了表達(dá)尼帕病毒 (Nipah virus，NiV) 糖蛋白 (G或F) 的速效疫苗，單劑量接種后5 d就能保護(hù)倉鼠免受致死性NiV的攻擊[52]，并且此類疫苗具有標(biāo)記特征，可誘導(dǎo)有效的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答[53]。You等將共表達(dá)豬干擾素α和干擾素γ的重組腺病毒和靶向口蹄疫病毒 (Foot-and-mouth disease virus，F(xiàn)MDV) 非結(jié)構(gòu)蛋白區(qū)域的多種小干擾RNA (Small interfering RNA, siRNA) 組合作為疫苗，能在免疫后對(duì)FMDV的攻擊提供有效保護(hù)，并且將此組合與口蹄疫疫苗共同施用，在免疫后1–3 d可對(duì)小鼠和豬提供保護(hù)作用[19]。利用人腺病毒 (HAd5) 作為載體的速效疫苗已經(jīng)應(yīng)用于Ebola[20]、炭疽[54]和H5N1亞型禽流感[21-22]等疫苗的研制。雖然速效疫苗能夠刺激機(jī)體迅速產(chǎn)生免疫反應(yīng)，但目前速效疫苗的免疫效果還有待進(jìn)一步提高。例如，Ebola速效疫苗能更快誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，但誘導(dǎo)的應(yīng)答反應(yīng)低于傳統(tǒng)疫苗，該速效疫苗可用于應(yīng)對(duì)急性暴發(fā)。

3 嵌合疫苗

嵌合疫苗是應(yīng)用基因工程手段構(gòu)建的能同時(shí)表達(dá)兩種或兩種以上病原體抗原的一類新概念疫苗，應(yīng)用嵌合疫苗可解決多次接種問題。嵌合疫苗通常具有DIVA特征，有利于疫病的凈化和根除。嵌合腸病毒71型 (Enterovirus 71，EV-A71) 和柯薩奇病毒A16型 (Coxsackievirus A16，CVA16) 的重組病毒 (ChiEV-A71) 能誘導(dǎo)有效的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答，并賦予小鼠抵抗EV-A71和CVA16攻擊的能力，表明該嵌合疫苗具有潛在的預(yù)防手足口病的能力[23-24]。在DENV (Dengue virus)-2 PDK-53基因中嵌合DENV-1、DENV-3和DENV-4的prM和E基因的四價(jià)登革熱嵌合疫苗能保護(hù)猴子和小鼠免受野生型DENV-1、DENV-2、DENV-3和DENV-4的攻擊[27-28]。Xie等構(gòu)建了DENV-2 prM-E嵌合的ZIKV和ZIKV prM-E嵌合的DENV-2，使用這些嵌合病毒免疫小鼠能夠保護(hù)小鼠免受野生型DENV和ZIKV的攻擊[26]。在豬瘟疫苗的研究中，Sun等[55]利用人5型復(fù)制缺陷性腺病毒載體和甲病毒復(fù)制子作為載體，成功構(gòu)建了表達(dá)豬瘟病毒E2蛋白的標(biāo)記疫苗 (rAdV-SFV-E2)，該疫苗將腺病毒載體的高效遞送能力和甲病毒復(fù)制子載體的高表達(dá)效率集于一身，可誘導(dǎo)比傳統(tǒng)載體疫苗更強(qiáng)的免疫反應(yīng)。進(jìn)一步研究表明，該疫苗對(duì)小鼠、家兔和豬只安全[56]，與豬藍(lán)耳病活疫苗和偽狂犬病活疫苗同時(shí)免疫互不干擾[57]。Xia等[58]對(duì)該疫苗進(jìn)一步研究證實(shí)，rAdV-SFV-E2或C株的母源抗體都不會(huì)干擾rAdV-SFV-E2的免疫效力，該疫苗已獲得臨床試驗(yàn)批復(fù)，將會(huì)對(duì)豬瘟的防控和凈化具有重要價(jià)值。同樣，Elaish等構(gòu)建的包含流感病毒基質(zhì)蛋白2胞外區(qū)的諾瓦克病毒(Norwalk virus，NV) P粒子 (M2e-PP) 能夠?qū)Σ煌瑏喰虷A的流感病毒攻擊提供交叉保護(hù)[25]。嵌合重組DIVA疫苗H9/H5N2能夠保護(hù)免疫小鼠抵抗鼠源H9N2和野生型H5N1亞型HPAIV的攻擊[59]。但是表達(dá)抗原成分不完整、免疫原性較低及嵌合病毒載體的安全性等因素制約了嵌合疫苗的發(fā)展和應(yīng)用。

4 納米顆粒疫苗

納米顆粒與細(xì)胞成分大小相似[60]，很容易進(jìn)入細(xì)胞。因此，不論用于疫病的預(yù)防和治療，還是作為遞送系統(tǒng)，或是作為一種免疫佐劑激活或增強(qiáng)免疫，納米顆粒都得到了廣泛的應(yīng)用[61]。目前已開發(fā)出許多納米顆粒材料作為疫苗載體 (圖2)，包括人造顆粒 (如金、聚合物或脂質(zhì)膠束) 和生物顆粒 (如核酸、蛋白質(zhì)或病毒)[61-62]。

圖2 納米顆粒疫苗平臺(tái)

當(dāng)前納米顆粒疫苗研究中，常用的是病毒樣顆粒 (Virus-like particles，VLPs) 和自組裝納米顆粒。VLPs疫苗和自組裝納米顆粒疫苗通常僅表達(dá)病毒的主要抗原區(qū)，因此具有DIVA特征，從而有助于疫病的凈化和根除。

VLPs缺乏感染性核酸，其通過衣殼蛋白自組裝而形成。VLPs與天然病毒顆粒的大小和生物結(jié)構(gòu)相似，這就決定了其能夠誘導(dǎo)有效的免疫反應(yīng)[63]。VLPs具有高度的免疫原性，接種VLPs能誘導(dǎo)嚙齒動(dòng)物、獼猴和黑猩猩的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答[64-65]。舌下注射凍干的A型鏈球菌M蛋白J8區(qū)的VLPs (J8-VLPs) 能夠誘導(dǎo)較強(qiáng)的粘膜和全身性免疫應(yīng)答，產(chǎn)生更高水平的唾液IgA和血清IgG抗體[66]。Espinosa等研制的寨卡病毒 (Zika virus，ZIKV) VLPs疫苗能有效誘導(dǎo)中和抗體的產(chǎn)生，為動(dòng)物提供保護(hù)[29]。目前已有幾種商品化的VLPs疫苗，包括人乳頭瘤病毒 (Human papillomavirus，HPV) 疫苗 (例如Cervarix和Gardasil) 和乙型肝炎病毒 (Hepatitis B virus，HBV) 疫苗 (Sci-B-VacTM)。此外，歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)最近批準(zhǔn)第一個(gè)基于VLPs的瘧疾疫苗MosquirixTM。其他幾種基于VLP的疫苗正在進(jìn)行臨床前和臨床開發(fā)[30]。

鐵蛋白和二氧四氫喋啶合酶 (Lumazine synthase，LS) 是自組裝納米顆粒疫苗研究中廣泛使用的展示平臺(tái)。鐵蛋白能夠自組裝成直徑為10 nm左右的納米顆粒，其與流感病毒血凝素 (HA) 基因融合形成的重組蛋白可提供比三價(jià)滅活流感疫苗更優(yōu)的免疫應(yīng)答[31]。LS能夠自組裝成內(nèi)徑9 nm、外徑15 nm左右的二十面體納米顆粒[67]。LS納米顆粒在AIDS的治療[32]、DC疫苗[68]、蓖麻毒素疫苗[69]等抗原展示方面均取得了較好的效果。但是有些病毒難以正確組裝成VLPs[70]，例如，插入抗原表位的大小影響其組裝。另外，納米顆粒疫苗的表達(dá)系統(tǒng)選擇較難，這些因素均制約了納米顆粒疫苗的發(fā)展。因此，需要進(jìn)一步探究納米顆粒疫苗的表達(dá)系統(tǒng)、組裝機(jī)制，以便研制納米顆粒疫苗抵抗病毒感染。

5 問題與展望

基于保護(hù)性抗原或表位優(yōu)化設(shè)計(jì)的新概念疫苗具有安全、高效、廣譜、用量少等優(yōu)點(diǎn)，且一般具有DIVA特征，有利于疫病凈化。盡管新概念疫苗優(yōu)勢(shì)明顯，但各有其局限性。黏膜疫苗給藥方便，能刺激腸黏膜內(nèi)的淋巴細(xì)胞產(chǎn)生大量的IgA，但其需要良好的投遞系統(tǒng)支持；口服疫苗能增大動(dòng)物的順從性，減小應(yīng)激反應(yīng)，但同時(shí)易受到胃腸道酸堿度、蛋白酶及微生物的影響而降低疫苗的免疫效果；滴鼻/點(diǎn)眼疫苗可保證每只動(dòng)物都得到相當(dāng)?shù)拿庖?，氣霧疫苗則不能保證免疫的劑量；長效疫苗可以持續(xù)誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，利用微膠囊制備的緩釋疫苗可將抗原遞送至指定部位，防止疫苗在其他無關(guān)環(huán)節(jié)發(fā)生降解，發(fā)揮更有效的、長期的免疫作用，但其釋放時(shí)間、免疫程序有待進(jìn)一步研究；速效疫苗能迅速誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，可應(yīng)用于緊急免疫接種，但其誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答弱于傳統(tǒng)疫苗；嵌合疫苗可以同時(shí)表達(dá)兩種或兩種以上的抗原，產(chǎn)生更好的免疫效果，但其免疫原性低、嵌合病毒載體的安全性等問題也不容忽視；納米顆粒疫苗能提高抗原密度并有效地進(jìn)入細(xì)胞，誘導(dǎo)更高滴度的抗體水平，并且可以同時(shí)展示多種抗原，為研制多價(jià)、多聯(lián)疫苗提供了較好的平臺(tái)，但其組裝仍是一個(gè)技術(shù)難題。

新概念疫苗在動(dòng)物疫病的預(yù)防和治療方面顯示了較好的應(yīng)用價(jià)值，臨床實(shí)驗(yàn)也沒有出現(xiàn)不良癥狀。新概念動(dòng)物疫苗發(fā)展歷史較短，有些疫苗的免疫效果尚未達(dá)到理想狀態(tài)，而且免疫程序尚不成熟，人們對(duì)其安全性也充滿擔(dān)憂，因此還有較長的路要走。新概念疫苗的設(shè)計(jì)、表達(dá)系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝、質(zhì)檢、免疫程序和佐劑使用等均有別于傳統(tǒng)疫苗，仍需進(jìn)一步探索。當(dāng)下應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)疫病免疫、新概念疫苗免疫保護(hù)機(jī)制的研究，同時(shí)提高新概念疫苗的免疫效果。可采用顆粒型抗原、蛋白質(zhì)工程抗原 (如表位串聯(lián)、胞內(nèi)表達(dá)蛋白改造等) 等，增強(qiáng)新概念疫苗的免疫原性；使用多抗原表達(dá)、載體系統(tǒng)等方式提高其免疫效率；使用免疫佐劑和免疫增強(qiáng)劑 (淋巴因子、微膠囊等) 等進(jìn)一步提高新概念疫苗的免疫效果；探究動(dòng)物天然免疫和獲得性免疫的機(jī)制，了解動(dòng)物的抗病毒反應(yīng)機(jī)制，尋找效果更好的抗病毒分子/藥物，以便為動(dòng)物提供更好的保護(hù)；探索更完善的免疫程序?yàn)閯?dòng)物提供更全面的保護(hù)。為研制安全、高效、速效、廣譜、單劑量、用量少、具有標(biāo)記特征的新型疫苗，目前尚有許多工作要做。相信在不久的將來，新型疫苗會(huì)在動(dòng)物疫病防治中發(fā)揮重大作用。

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(本文責(zé)編 郝麗芳)

New-concept animal vaccines emerging in recent years

Tengteng Zhang1,2, Yuzi Luo1, Yuan Sun1, Taiyuan Li2, and Hua-Ji Qiu1

1 State Key Laboratory of Veterinary Biotechnology, Harbin Veterinary Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150069, Heilongjiang, China 2 Agricultural College of Yanbian University, Yanji 133002, Jilin, China

Animal infectious diseases pose a serious and continuing threat to the animal health and cause huge economic losses throughout the world. Vaccination is one of the most effective solutions to prevent and control animal infectious diseases. With the development of biotechnologies and the need for disease prevention and control, the focus of vaccine research has been shifted to the development of safe, efficient, broad-spectrum, low-dose and marker vaccines. Novel vaccines capable of inducing high levels of both humoral and cellular immune responses are promising to provide more efficient protection against animal infectious diseases. This minireview summarizes the development, applications, advantages and disadvantages of new-concept animal vaccines emerging in recent years, including mucosal vaccines, long-acting and fast-acting vaccines, chimeric vaccines, nanoparticle vaccines, and so on. Furthermore, we discuss future directions of the vaccines, in order to provide new insights for animal vaccine development.

new-concept vaccines, animal infectious diseases, research advances

March 10, 2018;

May 31, 2018

National Key Research and Development Program of China (No. 2017YFD0501105).

Hua-Ji Qiu. Tel/Fax: +86-451-51051708; E-mail: qiuhuaji@caas.cn

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 (No. 2017YFD0501105) 資助。

2018-06-25

10.13345/j.cjb.180078

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1998.Q.20180622.1436.003.html