治疗性疫苗与预防接种用的疫苗的区别
大约10年前,就有研究报道应用疫苗接种手段治疗
乙肝病毒携带者,但效果并不满意。他们所使用的疫苗即为市售的乙肝疫苗。那么治疗性疫苗究竟有哪些特点?
1. 使用对象不同:治疗性疫苗的使用对象为已病者,而普通疫苗的使用对象为未病者
2. 使用目的不同:治疗性疫苗的目的是治疗疾病,普通疫苗的目的是预防疾病
3. 受用者状态不同: 治疗性疫苗的受用对象是患者,他们往往有不同程度的免疫缺陷或免疫耐受,而普通疫苗的受用者是“健康人”,他们的基本状况是正常的。
4. 监测手段不同:普通疫苗接种后产生保护性抗体,可通过实验室进行监测,结果准确,可靠。而治疗性疫苗接种后疾病是否改善,则需要结合临床症状,体征,疾病相关的实验指标进行综合测试,较为复杂,且其准确性尚有争议。
5. 期望激发的免疫应答类型不同:普通疫苗接种后,期望产生的是保护性抗体,即激发体液免疫反应;而治疗性疫苗主要用于病毒感染和
肿瘤疾病,病毒一旦进入宿主细胞内,抗体即失去作用,肿瘤细胞的杀灭也主要依赖细胞免疫效应,因此,治疗性疫苗应以激发细胞免疫反应为主要目的,这是与普通疫苗最大的区别。
治疗性疫苗的种类
治疗性疫苗的研究是21世纪的热点,目前已见报道的有以下几类。
1. 蛋白抗原加佐剂:例如乙肝病毒表面抗原(含前S1、前S2蛋白者最佳)内偶联佐剂,已见报道的佐剂有脂质体,霍乱毒素B蛋白,免疫增强序列(卡介苗的成份物质)等。尽管其作用机理不同,但目的都是期望通过佐剂的联合应用,增强抗原性,中止受用者可能存在的免疫耐受,并通过免疫反应类型的改变,尽可能多地激活细胞免疫反应,达到治疗疾病的目的。
2. 重组抗原: 首先分析病原体抗原的全结构,再筛选出其中激活T细胞的抗原表位,将这些表位利用生化手段重新集合、浓缩,或将编码这些表位的DNA序列重新组合,表达,最终得到富含T细胞活化位点的超级抗原。该抗原可有效地激活细胞免疫。
3. DNA疫苗:将编码某种抗原的核酸表达载体直接转染到机体内,激发机体产生针对外源蛋白的特异性免疫应答的过程。基因免疫,核酸疫苗及DNA疫苗所指的都是同一技术。
在疫苗接种中通常都使用蛋白质,即基因工程疫苗。将编码某种抗原的基因导入表达系统中,再经过对表达物的纯化,将目的蛋白分离后应用于人体。对表达物的纯化过程也即通常所说的基因工程的下游工程,其过程极为复杂,耗时耗资,且因目前所用的表达系统如酵母、大肠杆菌乃至真核表达系统都不能完全模仿体内的表达模式,其表达产物与天然产物之间存在着结构、功能上的区别,例如许多抗原物质的抗原性与其结构中的多糖物质的性质与含量关系密切,但表达系统表达的蛋白质多糖含量有限,在后处理过程中再作糖基化处理,其结构也与天然产物有所不同,很大程度上影响了抗原的特异性和抗原性的强度。曾经有人设想,如果将编码抗原的DNA序列直接到入受用者体内,以使其在体内持续表达抗原蛋白,表达系统就是人体的细胞,也有人形容将蛋白生产的工厂移到人体内,将繁杂的下游工程由人体自行完成,不但确保抗原物质结构的天然性、抗原性的完全,还可持续释放抗原,对机体持续的保持免疫刺激。这个设想在当时似乎是天方夜谭,但随着科学的发展,将工厂搬家的设想终于实现了。
1991年,在研究基因治疗的实验中偶然发现,在给对照动物注射未经任何化学修饰的DNA片断时,动物不仅吸收了裸露的DNA,而且在注射局部的肌细胞中,能够检测出相应基因产物的活性,这个发现意味着机体细胞能够整合外源基因,并利用自己的表达系统表达相应的蛋白产物。1992年,又有实验发现,将编码人生长激素的DNA质粒接种到小鼠耳部皮肤,大多数小鼠产生了抗人生长激素抗体,再给予二次免疫后,抗体水平大大加强。上述结果表明,直接注射外源基因,确实可以诱导出相应的免疫应答。这个发现的意义是非常重大的。众所周知,控制传染病发生的最佳措施是寻找安全、有效和稳定的疫苗。传统疫苗主要来源于灭活的与减毒的病原体抗原,及所谓血源性疫苗,其效价及安全性总有不足之处。例如灭活疫苗难以获得满意的免疫效果,减毒活疫苗又存在回复突变的危险。第二代疫苗为亚单位疫苗或称多肽疫苗,是利用蛋白质工程技术,体外合成特定的抗原多肽链,其安全性虽有保障,但也存在抗原性不完全,免疫原性弱的缺点。而此种技术的代价也是非常昂贵的。第三代疫苗即基因工程疫苗,前面已有论述,总之也存在同样的不足。而DNA疫苗或称为第四代疫苗,利用感染因子一段具有保护效应的核酸片断,通过在体内的表达,来激发机体产生抗感染免疫。由于转化到体内的只是基因序列片断,而非全部基因组,因此更具有安全性。另外,DNA疫苗直接导入体内,省略了繁杂的体外表达,下游处理等过程,操作简便、造价低廉。1994年5月,世界问世**在日内瓦召开核酸疫苗会议,对基因免疫用于微生物和寄生虫感染引起的传染病的预防和治疗前景进行了广泛的讨论。充分肯定其价值,并预测DNA免疫会成为预防、治疗传染病的研究热点。
其后众多的研究表明,基因免疫的最大价值可能并非用于预防接种以取代普通的疫苗,而是用于疾病的治疗,即成为一种全新概念的免疫治疗手段,是治疗性疫苗的最有力的候选者之一。以上我们曾经谈及治疗性疫苗与普通疫苗的区别是强调指出对于病毒性疾病和肿瘤的治疗,治疗性疫苗应以激发T细胞尤其是细胞毒性T细胞为主要目的,而DNA疫苗恰恰具有这样的生物活性特点。其作用机理尚未完全阐明,但以下观点基本达成共识:DNA疫苗进入体内后,宿主细胞摄取外源DNA,DNA经转录、转录后翻译等过程后,翻译后的产物经过免疫系统处理、提呈,最终诱导产生CD4介导的体液免疫应答和CD8介导的细胞免疫应答。有学者提出,DNA质粒进入宿主细胞并长期存留,使机体的免疫系统接受长期、持续的抗原刺激,从而使机体中体液的免疫记忆细胞能长期存在,以此维持特异性免疫能力。小量、持续的抗原刺激,最易作用于机体的细胞免疫系统,激活细胞毒性T细胞。当然,DNA疫苗的临床使用尚存在许多必须解决的问题,例如长期、低量的抗原刺激是否会诱导免疫耐受?能否产生抗DNA抗体?能否使正常细胞异常转化等等。但基因免疫作为一种新的手段是值得我们关注的。
DNA疫苗的注射途径
1. 直接肌肉注射。将DNA表达载体直接注射到多种**中,包括血液、肝脏、皮肤、脑和肌肉,其中以肌肉注射最为成功。研究表明,注射的DNA在肌肉细胞中以环型分子存在,不能复制,并不整合到宿主细胞染色体中,肌肉细胞中特有的横管系统与细胞外空间有直接交通,因而可能介导质粒DNA的内吞作用。此外,横纹肌中溶媒体和DNA酶的含量较低,可能也是质粒DNA能在细胞中存在较长时间的原因。尽管肌肉**提呈抗原的效率较低,但肌肉细胞某些特殊结构基因的表达和吸收是十分有利的。为了提高肌肉**对外源基因的吸收和表达,一些学者设法事先在动物接种的局部进行预处理,例如事先在注射局部用蛇毒心肌毒素或局部麻醉法诱生动物成熟肌肉再生,然后进行基因免疫,其效果较之未处理者提高近10倍。
2. 微离子轰击介导的DNA免疫: 微粒子轰击技术又称基因枪,是应用高能微粒子轰击将DNA质粒转化到机体内的技术。其技术依据是亚微粒的钨和金能自发地吸附DNA,将包裹有金粉或钨粉的DNA质粒,借助高能电场以极快的速度轰击动物表皮**,能够获得满意的免疫效果。而且所需要的DNA用量明显减少。例如有报告指出,基因枪介导的基因免疫DNA用量仅为16ng,而肌肉注射要得到同样效果,DNA用量约为5000倍左右。基因枪技术将DNA质粒转导入表皮,表皮**含有大量的抗原提呈细胞,如郎格汉细胞,并有丰富的淋巴细胞和各种免疫成份,有利于抗原的局部表达和激活免疫系统。目前认为基因枪技术和表皮转导是基因免疫的最佳途径。
3. 其他途径:除以上接种途径外,还有许多接种途径也在实验之中。包括皮下、腹腔、静脉、鼻粘膜等。鼻粘膜接种的效果与肌肉接种类似。其原因可能与鼻粘膜表面丰富的淋巴**有关。