疫苗研究新進(jìn)展——反向疫苗學(xué)

劉 楠 李小妮 牛聰穎

（1 中國醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)七年制，遼寧 沈陽 110001；2 中國醫(yī)科大學(xué)，遼寧 沈陽 110001）

隨著對天花患者進(jìn)行牛痘接種,人類對疫苗的研制走過了漫長的歲月，疫苗為人類做出了巨大的貢獻(xiàn)，拯救了無數(shù)條生命。然而很長一段時間，疫苗的研制始終沒有進(jìn)一步的突破，直到反向疫苗學(xué)的出現(xiàn)。隨著生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,基因組測序成為了可能，這就為反向疫苗學(xué)的發(fā)展埋下了伏筆。然而傳統(tǒng)反向疫苗學(xué)也遇到了難以解決的問題——時間與大量資金投入。因此，全基因組反向疫苗學(xué)與特異針對性反向疫苗學(xué)的出現(xiàn)，為反向疫苗學(xué)的發(fā)展起到了巨大推動作用。與傳統(tǒng)的反向疫苗學(xué)相比，新的反向疫苗方法具有以下優(yōu)點：①減少了候選抗原的篩選數(shù)量;②較少的花費；③需要的時間更短。而新興輔助技術(shù)的應(yīng)用為反向疫苗學(xué)的研制提供了極大的便利。

1 傳統(tǒng)反向疫苗學(xué)

1.1 機制

傳統(tǒng)的反向疫苗學(xué)運用計算機篩選標(biāo)準(zhǔn)，獲得編碼表面蛋白的基因組及細(xì)菌毒力相關(guān)基因組。對篩選的基因組進(jìn)行克隆、純化等程序以測試其抗原性。

1.2 應(yīng)用

腦膜炎球菌可以引起兒童及青少年急性化膿性腦膜炎應(yīng)用傳統(tǒng)研究方法，A、C血清型的疫苗已研制成功,而由于細(xì)菌基因的變異，B血清型始終沒有有效地疫苗。 Pizza等[1]首次對B型腦膜炎球菌MC58毒性菌株的基因組進(jìn)行了完整地測序，將獲得的基因擴(kuò)增到大腸埃希桿菌中，發(fā)現(xiàn)其中350個可以成功地表達(dá)，大約30種蛋白可以誘發(fā)人體產(chǎn)生保護(hù)性抗體。隨后，反向疫苗學(xué)在其他一些病菌疫苗[2]的研制上也取得了成功，如肺炎鏈球菌、肺炎衣原體、結(jié)核分支桿菌、炭疽桿菌、梅毒螺旋體等，其中的大部分已經(jīng)進(jìn)入了臨床開發(fā)階段。

2 新的反向疫苗學(xué)

新的反向疫苗學(xué)是在傳統(tǒng)反向疫苗學(xué)基礎(chǔ)上，強調(diào)基因組的多樣性，以獲得物種完整的基因圖為目標(biāo)，并有針對性地進(jìn)行篩選，極大提高了疫苗研制效率。

2.1 完整基因組反向疫苗學(xué)

完整基因組的獲得引發(fā)了新一輪的變革，為反向疫苗學(xué)的研制提供了新思路。完整基因組的概念由Tettelin等提出，包括“核心基因”、“可變基因”和“特異基因”。Maione等對B組鏈球菌（GBS）的主要致病血清型進(jìn)行測序和對比，主要篩選出4種,其中3種抗原來自于“可變基因”，一種由“核心基因”編碼，它們誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)均十分微弱。因此，在一個高度變異的物種中，變異性是由非必須基因決定的，核心基因不能完全取代全基因的功能，所以反向疫苗的研制不能忽視非必須基因。

3 特異針對性反向疫苗學(xué)

特異針對性反向疫苗學(xué)是主要針對一些特異基因，Wizemann等在對肺炎鏈球菌的研究中成功篩選了外膜錨連蛋白組分，因其結(jié)構(gòu)上能高度暴露在細(xì)菌表面，成為了非常合適的候選疫苗。在此基礎(chǔ)上，Mora等應(yīng)用生物計算科學(xué)，對GAS的基因組進(jìn)行測序研究，發(fā)現(xiàn)了能夠編碼外膜錨連蛋白組分的基因序列，用該菌株的重組復(fù)合抗原免疫小鼠，小鼠獲得了對GAS毒株的免疫能力[6]。應(yīng)用特意針對性反向疫苗學(xué)可以有針對性地提取抗原，簡化了研究步驟。

4 抗原提純技術(shù)

4.1 計算機篩選標(biāo)準(zhǔn)

在計算機軟件中進(jìn)行模擬分析和預(yù)測，篩選出一批免疫原性強、具有重要功能的可溶性蛋白，該方法增加了計算的速度及精確度。在對GAS的研究當(dāng)中，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和計算機篩選標(biāo)準(zhǔn)篩選出合適的基因并克隆、純化，組配成GAS特異的蛋白微抗原，將受試者分配為抽動患者組合對比組，用這些微抗原免疫受試者，發(fā)現(xiàn)在抽搐者體內(nèi)產(chǎn)生了強烈而特異的免疫反應(yīng)，成功地揭示了抽動障礙與GAS抗原免疫反應(yīng)之間的關(guān)系。通過計算機篩選標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測還可以對一些危險的病原進(jìn)行分析。

4.2 蛋白組學(xué)方法

蛋白組包括外膜錨連蛋白、導(dǎo)向蛋白、粘連蛋白、宿主結(jié)合蛋白等。因其暴露于菌體表面，是免疫應(yīng)答的第一靶點，它們不但可以制備有潛能的候選疫苗，而且可以提供新的特異性候選抗原。Rodriguez-Ortega等應(yīng)用蛋白組學(xué)方法對游離于細(xì)胞膜外的蛋白進(jìn)行篩選，然后對篩選出的蛋白進(jìn)行光譜測定分析，成功獲得了70多種GAS的表面蛋白。然而，目前，蛋白組學(xué)方法尚存在著某些缺陷：對與疫苗候選抗原免疫原性相關(guān)的研究還存在缺陷；少數(shù)候選抗原由于蛋白表達(dá)量低，無法達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)要求；重復(fù)研究和研究面廣的現(xiàn)狀，浪費了現(xiàn)有資源，制約了疫苗的深入研究。

5 前 景

反向疫苗學(xué)的出現(xiàn)展現(xiàn)了人類與疾病不懈斗爭的過程,從B型腦膜炎球菌疫苗的研制至今,反向疫苗學(xué)已走過了11年的歷程，其發(fā)展之快無疑成為了疫苗史嶄新的一頁，而新型反向疫苗學(xué)的出現(xiàn)加之新興輔助技術(shù)的應(yīng)用又極大推動了疫苗學(xué)的發(fā)展。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，反向疫苗學(xué)將會迎來更輝煌的明天。

[1] Pizza M,Scarlato V.Identification of vaccine candidates against serogroup B meningococcus by whole-genome sequencing[J].Science,2000,287（5459）：1816-1820.

[2] Chakravarti DN,Fiske MJ.Application of genomics and proteomics for identification of bacterial gene products as potential vaccine candidates[J].Vaccine,2000,19（6）：601-612.