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“疫苗”
一、疫苗的发现在历史上最早发明疫苗的是中国,宋代已有关于采用人痘法预防天花的记载,将天花患者身上愈合后的痘痂收集起来研成粉末,让健康儿童通过鼻孔吸入,以此达到预防天花的目的。年人痘法传入英国,但并未得到推广应用,原因是此法有时会引起严重的天花,具有一定的危险性。之后英国医生琴纳注意到感染过牛痘(牛群中发生的类似天花的轻微疾病)的人不会再感染天花。经过多次实验,琴纳于年从一位患有牛痘的挤奶女工身上取下疱液,接种到一个8岁男孩的手臂上,然后再让他接种天花胞液,结果男孩并未感染天花。此实验证实了琴纳的想法,自此牛痘代替了人痘,琴纳的发明为预防天花做出了巨大贡献。以此为开端,疫苗成为我们人类战胜各种疾病的一把利器。
二、第一代疫苗1.减毒活疫苗:
年,巴斯德在研究鸡霍乱病时发现,鸡霍乱弧菌经过连续几代培养,其毒力可降低,将这种减毒菌接种到鸡身上后,鸡不但不致病,还获得了对霍乱弧菌的免疫力,从而发明了首个细菌减毒活疫苗。据此原理,巴斯德又于年制备了炭疽杆菌减毒疫苗,年研制了首个病毒减毒活疫苗———狂犬病疫苗。由于巴斯德在疫苗研制方面做出了巨大贡献被誉为“疫苗之父”。
这一类的病毒疫苗多具有超过90%的效力,其保护作用通常延续多年。它的突出优势是病原体在宿主复制产生一个抗原刺激,抗原数量、性质和位置均与天然感染相似,所以免疫原性一般很强,甚至不需要加强免疫。这种突出的优势同时也存在潜在的危险性:在免疫力差的部分个体可引发感染;突变可能恢复毒力。后者随着病原毒力的分子基础的认识可更合理地进行减毒,可能使其减毒更为确实并不能恢复毒力。
2.灭活疫苗:
在减毒活疫苗的基础之上,德国科学家柯利(Kolle)于年用琼脂培养霍乱弧菌后再将其加热杀死,经过多次改进制成了灭活疫苗。这种灭活疫苗在年日本爆发霍乱大流行时得到了大规模应用,并取得成功。此后,德国科学家Preiffer和Kolle()、英国科学家Wright()又分别研制了灭活伤寒疫苗。
与减毒活疫苗相比灭活疫苗采用的是非复制性抗原(死疫苗),因此,其安全性好,但免疫原性也变弱,往往必须加强免疫。需要注意的是,并不是所有病原体经灭活后均可以成为高效疫苗:其中一些疫苗是高效的,如索尔克注射用脊髓灰质炎疫苗(IPV)或甲肝疫苗;其它则是一些低效、短持续期的疫苗,如灭活后可注射的霍乱疫苗,几乎已被放弃;还有一些部分灭活疫苗的效力低,需要提高其保护率和免疫的持续期,如传统的灭活流感和伤寒疫苗。这些低效疫苗大多数将被新型疫苗代替。
3.类毒素疫苗:
除了上述提及的减毒活疫苗和灭活疫苗之外,这一时期还出现了类毒素疫苗。年,德国科学家贝林(Behring)和日本科学家北里(Kitasato)用白喉外毒素给山羊免疫,发现经免疫后的山羊血清中存在能够中和白喉外毒素的物质,并用这种免疫血清成功治愈了一位白喉患者。之后,法国科学家Ramon又用甲醛处理白喉毒素获得了类毒素,这种类毒素在保留抗原性的同时去除了毒性,以此疫苗接种获得了显著的效果。
当前使用的类毒素疫苗多是采用传统技术制造。这些疫苗如白喉和破伤风疫苗含有很多不纯成分,而且将毒素变为类毒素的甲醛处理过程也导致与来自培养基的牛源多肽交联,从而产生不必要的抗原。因此,研究一个突变、非毒性纯分子作为一种新疫苗可以提高这些疫苗的质量和效力,如将白喉毒素52位谷氨酸替换成甘氨酸,可导致毒性丢失,且可与白喉毒素交叉反应。
三、第二代疫苗1.亚单位疫苗与多肽疫苗:
传统的乙肝疫苗主要是从乙型肝炎表面抗原携带者的血浆中提取,不仅血源有限,而且接种风险较大。20世纪80年代利用基因工程技术制备了新型乙肝疫苗,其方法是:首先克隆乙肝表面的抗原基因,然后将此基因片段转染到酵母菌里表达,最后提取所要的抗原即为新型乙肝疫苗。与传统乙肝疫苗相比,新型乙肝疫苗更安全有效,且原材料取材方便,易于大规模廉价生产。
2.载体疫苗:
载体疫苗将抗原基因通过无害的微生物这种载体进入体内诱导免疫应答。它的特点是组合了减毒活疫苗强有力的免疫原性和亚单位疫苗的准确度两个优势。这种活载体疫苗的一个显著好处是可以有效在体内诱导细胞免疫,这在目前诱导细胞免疫方法还不够好、细胞免疫在一些疾病又特别重要的背景下显得很有前景。在试验中使用的重要载体有牛痘病毒的变体、脊髓灰质炎病毒、禽痘病毒、腺病毒、疱疹病毒、沙门菌、志贺菌等。也可以同时构建一个或多个细胞因子基因,这样可增强免疫反应或者改变免疫反应方向。
四、第三代疫苗1.核酸疫苗(也叫DNA疫苗):
核酸疫苗的原理是:将含有编码抗原基因的真核表达质粒DNA直接接种到机体内,被体细胞摄取并转录翻译,表达出相应的抗原,诱导宿主细胞产生免疫应答,从而预防和治疗疾病。
与第一代疫苗(减毒疫苗、灭活疫苗)和第二代疫苗(基因工程疫苗)相比,DNA疫苗表现出更多的优势。首先,DNA疫苗有很强的可调控性,在设计过程中可随意引入所需要的DNA序列,使机体产生更有针对性的免疫应答;其次,由于外源基因可长时间存在于体内,并不断表达外源蛋白,因此可不断刺激免疫系统,使之产生强而持久的免疫应答;再次,DNA疫苗本身不会使机体产生过敏反应,因而接种方式和接种途径更加多样化、更加安全;此外,DNA疫苗的物理化学性质较第1代、第2代疫苗更加稳定,易于大规模廉价生产和运输保存。
理论上核酸疫苗也存在潜在的问题,特别是安全性问题。比如:抗原DNA虽然与宿主DNA同源重组的可能性很小,但随机插入还是有可能的,随机插入是否诱导癌变仍然是一个需要