抗寄生虫病疫苗研究

第二节 抗寄生虫病疫苗研究

近年来,随着生命科学的飞速发展,通过应用现代生物技术如基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程等技术方法,以微生物学、免疫学、生物化学、分子生物学等学科理论为基础,疫苗研制理论、技术和工艺都得到了长足的发展,传统的疫苗概念发生了改变。疫苗的开发和应用已成为转化医学的重要部分,且已广泛用于各个领域其中包括对寄生虫病的预防和治疗中。

一、现代新型抗寄生虫病疫苗种类

1.基因工程疫苗 基因工程疫苗是指以基因工程方法或分子克隆技术分离出病原保护型抗原基因,将其转入原核或真核系统以表达该病原保护型疫苗;或将病原的毒力相关基因剔除,使其成为不带毒力相关基因的基因缺失疫苗,如多肽或亚单位疫苗、颗粒载体疫苗等。

2.核酸疫苗 核酸疫苗是指将含有编码特定抗原蛋白质的基因序列克隆到合适的质粒载体上,构建成核酸表达载体,随后通过肌内注射等方法将其导入体内,通过宿主细胞的转录系统合成抗原蛋白质,从而激发机体免疫系统产生针对外源性蛋白质的特异性免疫应答反应。核酸疫苗包括如下。①DNA疫苗:质粒DNA疫苗通过基因枪注入体内,被成髓细胞、肌细胞和朗格汉斯细胞吸收。被导入的DNA将保持游离状态至少1年,而相应的抗原在细胞质中表达并分泌,通过组织相容性复合性途径,诱导体液和细胞免疫应答。其优势在于胞内表达抗原能诱导细胞毒T细胞(CTL)反应,并能在没有佐剂的情况下诱导体液免疫。同时,目的质粒比较稳定,并且易于制备和纯化。然而,DNA疫苗也存在过量免疫或产生免疫耐受现象,或与宿主的基因发生整合,还可引起强烈CTL应答对机体其他细胞产生毒性杀伤作用等缺点。②RNA复制子疫苗:利用能自主复制病毒RNA载体,由外源抗原基因取代其结构蛋白基因。RNA复制酶可使RNA载体在细胞质中高水平复制,并实现外源性抗原基因的高表达,激发免疫反应。同时,病毒复制子能在短时间内诱导被转染细胞发生凋亡,使表达抗原更易被树突细胞(dendritic cell,DC)摄取,激发免疫刺激因子,诱导细胞免疫和体液免疫应答。RNA复制子疫苗具有抗原表达效率高、安全性好、应用范围广等优点。

核酸疫苗诱导特异性免疫应答产生已被大量的实验室证实,但是DNA疫苗的安全性和有效性问题,RNA疫苗的不易制备、运输和保存等不足,成为核酸疫苗亟须解决的难点。

3.抗独特型抗体疫苗 抗独特型抗体疫苗是指针对抗体分子V区上的特异抗原表位群的抗抗体。抗独特型抗体与原来抗原的决定簇分子互为“内影像”关系,可模拟抗原结构和功能具有始动病原体抗原的作用,免疫宿主后可产生针对相应病原体抗原的免疫效力。

4.DC疫苗 DC是专职抗原呈递细胞,能有效地将抗原呈递给T细胞,从而诱导CTL活化。荷载抗原的DC具有疫苗的功能,故称DC疫苗。荷载抗原可为病毒抗原、血细胞凝集抑制抗体(HIA)限制的CTL表位(8~10个氨基酸的短肽)基因、肿瘤细胞及编码肿瘤抗原基因。DC疫苗可以不依赖于CTL靶细胞,又有较高的抗原呈递效率。

5.T细胞疫苗 T细胞疫苗原是指T细胞或体外T细胞表位多肽刺激产生的T细胞作为疫苗接种,用于治疗某些自身免疫性疾病。但将依据主要组织相容性(抗原)复合体-1 (MHC-l)类分子特异的多肽结合基序(MHC binding motif)合成的多肽,在体外诱导产生的抗原特异性CTL,将T细胞转变成CTL直接回输CTL,可以人为地控制CTL的强度,避免其过度而导致大量受染细胞死亡;或避免其过低而无清除病原生物的作用,然后回输人体。

6.合成肽疫苗 合成肽疫苗分子是由多个B细胞抗原表位和T细胞抗原表位共同组成,以这一类合成肽疫苗免疫动物后所起的免疫保护作用并不强。因为在诱导机体产生免疫的过程中,单一的中和抗原表位作用有限,增加中和抗原表位的数目和引入细胞抗原表位将起到辅助协同作用。

7.脂肽疫苗 脂肽疫苗即为带有脂质尾的疫苗,它可以在无佐剂条件下诱导全面的免疫应答。脂肽可迅速被动地跨越细胞膜将抗原肽导入细胞内,更加易于导向DC,因为来源于骨髓细胞的DC比巨噬细胞更能有效摄取脂肽,脂肽组分可使多肽快速到达二级淋巴组织的免疫细胞。

二、抗寄生虫病的候选疫苗分子(https://www.daowen.com)

1.疟疾疫苗 由于疟原虫是一种生活史复杂的真核生物,现已知疟原虫有约6 000种蛋白质。经长期研究和实践证实疟疾疫苗的研制具有可行性。根据疟原虫抗原来源不同,疟疾疫苗分为3类。

(1)子孢子疫苗(抗红前期原虫疫苗):子孢子疫苗的靶点包括子孢子和感染的肝细胞。目前已有恶性疟原虫、间日疟原虫多个种、株的环子孢子表面蛋白的基因被鉴定,其中以子孢子表面的环子孢子蛋白(circumsporozoite protein,CSP)和血凝素相关匿名蛋白(thrombospondin related anonymous protein,TRAP)是公认的两株重要的疫苗候选抗原。

(2)红内期虫体疫苗:在红内期疟原虫中,由于裂殖子存在于细胞外与宿主免疫系统直接接触。因此,这一时期原虫已成为红内期疫苗的重要靶点。其中公认的疫苗候选蛋白有裂殖子表面蛋白(MSP1-5)、顶端膜抗原1(AMA1)等;其他还包括裂殖子表面抗原、环状体感染红细胞表面抗原、棒状体抗原和其他红内期疟原虫结构抗原等。上述部分疫苗已进入人体试验阶段,并取得较为理想的效果。

(3)传播阻断疫苗(配子体疫苗):这种疫苗通过阻断疟原虫在蚊体内的有性生殖及孢子增殖达到阻断疟疾传播的目的。迄今已批量生产Pfs25和Pfs28候选疫苗,实验动物试验已表明可诱导传播阻断免疫应答。其他几种疫苗(Pfs230,Pfs48/45和蚊肠胰蛋白酶)正处于疫苗开发的起始阶段。但是,疟疾疫苗研制存在诸多困难,主要是缺少有效的动物模型。疟原虫存在抗原变异及多种入侵途径,缺乏持久免疫力和难以产生足够高的抗体水平。

最近,弱化活性的恶性疟原虫子孢子疫苗Pf SPZ在志愿者的1期临床试验获得成功,可以诱导产生抗体和细胞免疫;大剂量疫苗免疫时有一定的保护作用,疫苗的剂量、使用的时间需要进一步研究。另一项儿童抗疟免疫计划征集了莫桑比克疟疾流行区的10~18个月的婴儿,接种RTS、S/AS02D后临床试验,随访3个月具有65%的抗疟原虫感染率,6个月中可以减少临床的发作;表明其对10~18个月的婴儿安全、保护性效果较好。

2.抗血吸虫疫苗 除少数血吸虫病天然分子免疫外,已知候选抗原分子诱导的保护力很少超过40%,减虫率更低。由于对血吸虫免疫逃避机制尚不完全清楚,单一分子疫苗保护效果低下,抗血吸虫疫苗免疫机制有待深入研究。目前主要的免疫候选分子包括谷胱甘肽转移酶(GST)、磷酸丙糖异构酶(TPI)、副肌球蛋白(Sm97)、血吸虫膜相关蛋白及脂肪酸结合蛋白等。近期,专门针对埃及血吸虫的Bilhvax疫苗和针对曼氏血吸虫的Sm14蛋白进行了临床试验,疫苗效果正在验证和评价之中。

3.其他抗寄生虫疫苗候选分子 它们包括溶组织内阿米巴表面蛋白的疫苗、利什曼GP63、LACK、LeIF、弓形虫P30、棘球绦虫EG95、带绦虫TSA-9、钩虫ASP-2、经放射处理的丝虫第3期幼虫等。

总体而言,抗寄生虫疫苗效果不佳。究其原因主要由于寄生虫为专性寄生,难以通过体外培养获得减毒活疫苗;寄生虫生长繁殖周期复杂,抗原成分复杂,难以获得高效多价疫苗;某些寄生虫能引起严重的超敏反应,疫苗的安全性不足;寄生虫有较强的免疫逃避能力,疫苗保护持续性不够等。

(毛佐华)