沈強(qiáng) 史子學(xué) 魏建超 馬志永
(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所,上海 200241;2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué),泰安 271018)
乙型腦炎(Japanese encephalitis,JE)的病原乙型腦炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)屬黃病毒科(Flaviviridae)黃病毒屬(Genus Flavivirus),病毒基因組為單股正鏈RNA,全長(zhǎng)約11 kb,包括5'和3'非編碼區(qū),以及一個(gè)大開(kāi)放閱讀框編碼3個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白(C、M和E)和7個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白(NS1、NS2a、NS2b、NS3、NS4a、NS4b和NS5)。根 據(jù)E基因序列的差別,JEV可以分為5個(gè)基因型[1]。從1949年-2009年在我國(guó)已分離到超過(guò)145株JEV,其基因型基本屬于I型和III型[2],1975年后基因I型逐漸取代基因III型成為主要流行毒株基因型。
JEV溯源可至1934年?yáng)|京一例腦炎致死的病例的大腦中分離到JEV,是關(guān)于JEV的最早報(bào)道。之后又相繼從三帶喙庫(kù)蚊(Cx. tritaeniorhynchus)體內(nèi)分離到JEV[3,4]。19世紀(jì)50年代日本學(xué)者闡明了JEV的循環(huán)傳播途徑,三帶喙庫(kù)蚊被認(rèn)為是其初級(jí)傳播者,豬和野生鳥(niǎo)類(lèi)則扮演病毒擴(kuò)增宿主的角色,豬對(duì)于JEV的流行是必不可少的[5]。牛、馬、狗和雞等60多種動(dòng)物都感染JEV,但JEV在其體內(nèi)復(fù)制水平低,多數(shù)為隱形感染,感染過(guò)的動(dòng)物體內(nèi)多數(shù)都存在一定水平的JEV抗體,對(duì)于JEV的傳播都不起關(guān)鍵的作用。
JE主要流行于亞洲地區(qū),1995年開(kāi)始傳播至澳大利亞,近年來(lái)JE流行區(qū)覆蓋至包括亞洲和太平洋地區(qū)的24個(gè)國(guó)家[1,2,6],約占世界60%的人口(近30億)生活在JEV的流行區(qū)。據(jù)WHO估計(jì),每年亞洲和澳大利亞的發(fā)病人數(shù)為30 000-50 000人,其中造成10 000人死亡,15 000人留下長(zhǎng)期的神經(jīng)后遺癥。但仍有大量乙腦病例沒(méi)有得到及時(shí)報(bào)道和列入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),保守估計(jì)每年全世界JE發(fā)病人數(shù)超過(guò)17.5萬(wàn)。2005年-2007年間,僅在印度南部和尼泊爾爆發(fā)的JEV流行性疾病就導(dǎo)致至少11 000人發(fā)病,并有超過(guò)2 000人死亡。圖1為美國(guó)疾病預(yù)防和控制中心公布的2012年乙型腦炎流行分布圖(引自CDC網(wǎng)站http://wwwnc.cdc.gov/travel/yellowbook/2012/chapter-3-infectious-diseases-relatedto-travel/japanese-encephalitis/kosovo.htm)。
圖1 JE流行分布圖
自從1951年首次報(bào)道JE病例以來(lái),我國(guó)已成為JE流行最嚴(yán)重的國(guó)家之一。數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)大陸每年的JE病例數(shù)占全球JE病例的50%左右[7],實(shí)際上我國(guó)JE的發(fā)病例數(shù)可能達(dá)到公布數(shù)據(jù)的2-3倍[2]。圖2為2001年-2012年我國(guó)報(bào)道的JE發(fā)病人數(shù)及死亡人數(shù)。
人感染JEV的臨床癥狀從無(wú)癥狀感染、輕度發(fā)熱到急性致死的腦炎不等[8]。大多數(shù)感染者呈無(wú)癥狀或者非典型性的類(lèi)似流感癥狀,老人和兒童被感染風(fēng)險(xiǎn)最高[9]。感染者中僅有0.1%-2%會(huì)出現(xiàn)腦炎癥狀,但乙腦病例的死亡率高達(dá)67%,即使是幸存者也有45%-70%會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)后遺癥,并且能持續(xù)多年或終生。
圖2 2001年-2012年我國(guó)乙型腦炎疾病發(fā)病人數(shù)和死亡人數(shù)分布
乙型腦炎對(duì)養(yǎng)豬業(yè)也有嚴(yán)重影響。豬感染JEV后有明顯的腦炎癥狀,懷孕母豬發(fā)生流產(chǎn)、死胎、過(guò)臨產(chǎn)期不生,公豬發(fā)生睪丸炎。病理變化主要表現(xiàn)在腦、脊髓、睪丸和子宮等組織,可見(jiàn)腦膜和腦質(zhì)充血、出血、水腫、腫脹,睪丸實(shí)質(zhì)充血、出血和壞死灶。流產(chǎn)胎兒常見(jiàn)腦水腫、腹水增多,皮下有血樣浸潤(rùn),胎兒大小不等,有的呈木乃伊化。
目前治療乙型腦炎尚無(wú)特效藥,治療人JE主要是維持療法,包括采用控制癲癇發(fā)作,對(duì)呼吸衰竭者添加呼吸機(jī)支持,通過(guò)監(jiān)控和減少大腦水腫[10]。α干擾素和利巴韋林治療乙型腦炎已有報(bào)道,但效果不是很明顯[11]。養(yǎng)殖業(yè)中以預(yù)防為主,也不提倡JE的治療。因此疫苗接種仍是人獸預(yù)防乙腦最為有效可行的途徑。
20世紀(jì)30年代JE疫苗已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用,人用JE疫苗的研發(fā)過(guò)程主要產(chǎn)生了以下幾種:鼠腦滅活苗(JE-VAX?),地鼠腎(PHK)細(xì)胞滅活疫苗,在PHK細(xì)胞(SA14-14-2毒株)減毒苗和IC51(Ixiao?)疫苗[12]。還有一些疫苗,如IMOJEV?在許多JE流行國(guó)家已完成三期臨床試驗(yàn),正在申請(qǐng)疫苗銷(xiāo)售權(quán)。已商品化的人用及國(guó)內(nèi)獸用JE疫苗相關(guān)信息,見(jiàn)表1。
鼠腦滅活苗由日本BIKEN公司生產(chǎn)這種疫苗,在美國(guó),賽諾菲巴斯德公司以JE-VAX?為商品名生產(chǎn)和銷(xiāo)售過(guò)[13]。其利用Nakayama或Binjing-1病毒株接種乳鼠后腦研磨液,經(jīng)福爾馬林滅活、純化等工藝制備的滅活疫苗。每1 mL劑量的JE-VAX?疫苗包含接近500 μg的明膠穩(wěn)定劑和低于50 ng的鼠血清蛋白[14]。這種疫苗在日本[13]、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、印度、泰國(guó)、也門(mén)和前蘇聯(lián)都曾應(yīng)用。
表1 國(guó)內(nèi)外商品化的人用及國(guó)內(nèi)獸用JE疫苗
鼠腦滅活苗的的缺點(diǎn)是會(huì)引起使用者局部不良反應(yīng)和輕度的全身性反應(yīng)。報(bào)道稱(chēng)約20%疫苗接種者出現(xiàn)如過(guò)敏、紅斑、腫脹等局部性不良反應(yīng),約10%的接種者出現(xiàn)發(fā)熱、頭痛、乏力、皮疹、戰(zhàn)栗、頭暈、肌痛、惡心、嘔吐及腹痛等全身性不良反應(yīng)[15]。1965年-1973年間日本JE相關(guān)病發(fā)癥調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,疫苗接種者中有1.0-2.3/10 000的比例會(huì)出現(xiàn)腦炎、腦病變、痙攣、外周神經(jīng)癥狀[16]。
自從1989年,一種明顯的全新類(lèi)型的疫苗免疫后不良反應(yīng)在澳大利亞、歐洲和美國(guó)的旅行者中顯現(xiàn),表現(xiàn)為大面積皮膚蕁麻疹,還有的出現(xiàn)由于血壓過(guò)低造成的血管性水腫、呼吸困難和肌肉萎縮[17]。根據(jù)疫苗管理和監(jiān)控情況的差異,疫苗接種后出現(xiàn)不良反應(yīng)的幾率波動(dòng)很大。數(shù)據(jù)顯示澳大利亞、加拿大等國(guó)家不良反應(yīng)機(jī)率為0.5-1.0/100 000,而丹麥、奧地利、英國(guó)和瑞典的數(shù)據(jù)要低10倍[18]。
由于鼠腦滅活苗接種產(chǎn)生的上述不良反應(yīng),2005年5月日本政府決定停止鼠腦滅活苗的使用,到2006年,在美國(guó)也中止了JE-VAX?疫苗的生產(chǎn)。WHO也一直提議各國(guó)開(kāi)發(fā)新型的JE疫苗。
這種疫苗是在中國(guó)研制成功的,利用1949年從北京的一個(gè)JE病例的腦組織中分離得到的P3株,經(jīng)小鼠腦內(nèi)傳代后制成病毒懸液,接種PHK單層細(xì)胞,收獲病毒,經(jīng)甲醛滅活后加入硫柳汞,并以0.1%的人血清白蛋白作保護(hù)劑。自1968年我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)并使用這種疫苗,之后生產(chǎn)量逐年增多并在全國(guó)大面積得到應(yīng)用,接種量達(dá)到7 000萬(wàn)份,并取代了鼠腦滅活苗。該疫苗基礎(chǔ)免疫后中和血清學(xué)陽(yáng)性轉(zhuǎn)化率(SCR)為60%-85%,加強(qiáng)免疫后SCR可達(dá)90%以上,該疫苗曾為降低我國(guó)JE發(fā)病率作出了重大貢獻(xiàn)。
雖然該疫苗穩(wěn)定性好,病毒抗原含量較高,可提供廣泛的異種保護(hù)力并優(yōu)于鼠腦滅活苗,而且價(jià)格更便宜,但由于基礎(chǔ)免疫次數(shù)多、劑量大、免疫持久性差,也存在較高不良反應(yīng)發(fā)生率,特別隨著接種次數(shù)的增加,副反應(yīng)發(fā)生率也隨著增加,發(fā)生率高達(dá)1.2-1.7/10 000,尤其嚴(yán)重的是接種疫苗后經(jīng)常發(fā)生群體癮癥。因此該疫苗自2007年后停止生產(chǎn)使用,我國(guó)也是唯一使用過(guò)這種疫苗的國(guó)家。
SA14-14-2減毒活疫苗是一種在我國(guó)成都生物制品研究所制備成功的一種 JE疫苗,特點(diǎn)是免疫效果好、免疫程序簡(jiǎn)便和成本低。該疫苗使用的毒株SA14-14-2,其親本是1954年從西安三代喙庫(kù)蚊分離到的JEV野毒SA14株。這種疫苗通過(guò)PHK細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn),自1989年獲得藥物證書(shū)許可以來(lái),在我國(guó)已經(jīng)使用20多年,是目前用于人類(lèi)預(yù)防JE唯一的減毒活疫苗[21]。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,成年人和兒童接種疫苗后都能產(chǎn)生良好的免疫反應(yīng)。小量試制時(shí)曾在JE非流行區(qū)進(jìn)行過(guò)人體觀察,免疫一個(gè)劑量后中和抗體陽(yáng)轉(zhuǎn)率為92.3%-100%[22];在JE流行區(qū)對(duì)抗體陰性?xún)和目贵w陽(yáng)轉(zhuǎn)率為94.7%[23]。1996年,由我國(guó)華西醫(yī)科大學(xué)和美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合在四川成都進(jìn)行該疫苗效果調(diào)查,對(duì)成都13 266名1-2歲兒童進(jìn)行疫苗接種觀察,單次免疫的血清學(xué)保護(hù)率為80%,二次免疫后達(dá)到97.5%,表明單劑接種疫苗能誘導(dǎo)很好的免疫應(yīng)答,加強(qiáng)免疫后能產(chǎn)生高滴度抗體記憶應(yīng)答。另一項(xiàng)研究還表明,同時(shí)接種SA14-14-2減毒苗和麻疹疫苗是安全可靠的,其血清學(xué)保護(hù)率為90.5%。試驗(yàn)還證明,它對(duì)來(lái)源于越南、泰國(guó)、印度尼西亞不同地區(qū),不同基因型的JEV毒株都有交叉保護(hù)作用,其保護(hù)力明顯強(qiáng)于之前使用的滅活疫苗[24]。
WHO數(shù)據(jù)顯示,2005年SA14-14-2滅活減毒苗的生產(chǎn)量占全球JE疫苗的50%以上。目前該疫苗的年生產(chǎn)量已超過(guò)5 000萬(wàn)劑量,其中大多數(shù)在中國(guó)使用。全球疫苗安全咨詢(xún)委員會(huì)(GACVS)認(rèn)可SA14-14-2疫苗極高的安全性和良好的有效性。雖然SA14-14-2是一種減毒苗,但是理論上存在病毒還原成強(qiáng)毒株的危險(xiǎn)[25]。因此,為獲得更為廣闊的國(guó)際許可,其生產(chǎn)和控制標(biāo)準(zhǔn)正在逐步提高。自2006年起中國(guó)成都生物制品生產(chǎn)商稱(chēng)其生產(chǎn)完全遵照WHO標(biāo)準(zhǔn),但到目前為止依然未通過(guò)WHO資格預(yù)審。近年來(lái),這種疫苗在尼泊爾、印度、斯里蘭卡和韓國(guó)通過(guò)了生產(chǎn)許可,然而在美國(guó)和歐洲的生產(chǎn)許可還未批準(zhǔn)[10]。
IC51疫苗是由奧地利Intercell AG(維也納)公司依據(jù)JEV病毒株SA14-14-2以Vero細(xì)胞培養(yǎng)而生產(chǎn)的一種精制的福爾馬林滅活的全病毒疫苗。疫苗的生產(chǎn)達(dá)到GMP標(biāo)準(zhǔn),一劑IC51疫苗包含6 μg滅活提純的SA14-14-2病毒,并加有0.1%的氫氧化鋁作為佐劑,不含有穩(wěn)定劑和防腐劑[26]。SA14-14-2株在原代狗腎(PDK)細(xì)胞傳代后又在Vero細(xì)胞上傳代若干次,得到了IC51 的種毒[24]。IC51與SA14-14-2相比,E蛋白基因上第138位和176位堿基發(fā)生了突變。
IC51疫苗臨床前試驗(yàn)結(jié)果表明小鼠和兔子在免疫后都能產(chǎn)生高效價(jià)的抗體,并且兩次免疫后小鼠能抵抗比JE-VAX組更高的JEV攻毒劑量[27]。對(duì)IC51相繼進(jìn)行了10項(xiàng)臨床試驗(yàn),分別是一期(WRAIR763),二期(WRAIR815)和8項(xiàng)三期研究。一期試驗(yàn)設(shè)定了免疫程序,最終選用了高劑量的抗原(6和12 μg)和兩份劑量的免疫程序(第0天和第28天);二期試驗(yàn)表明疫苗的兩份劑量或3份劑量免疫都能抵抗JEV的感染,保護(hù)力長(zhǎng)達(dá)2年[28]。三期試驗(yàn)著重在人體上研究了疫苗的免疫原性及安全性問(wèn)題。與JE-VAX組相比,IC51組二次免疫能達(dá)到JE-VAX 3次免疫獲得的抗體陽(yáng)性轉(zhuǎn)化率。在初次免疫過(guò)后的56 d和6個(gè)月后,IC51組測(cè)定的幾何平均滴度(GMT)和SCR仍高于其他疫苗免疫組[29]。
另一試驗(yàn)結(jié)果顯示,通過(guò)對(duì)第28天的GMT值的評(píng)估,體內(nèi)存在蟲(chóng)媒性腦炎病毒(TBE)抗體的個(gè)體經(jīng)IC51疫苗初次免疫后能產(chǎn)生更好的免疫反應(yīng),但在二次免疫過(guò)后這種效果就不存在了。另一項(xiàng)研究證明,IC51疫苗與甲型肝炎疫苗Havriv?1440的兼容性好,同時(shí)免疫二者相互不影響對(duì)方的免疫效果[30]。IC51疫苗用于兒童目前還在三期試驗(yàn)中,但二期試驗(yàn)結(jié)果已表明疫苗用于1-3歲的兒童有很好的安全性及免疫效果[31],關(guān)于長(zhǎng)期免疫原性,保質(zhì)期和兒童疫苗方面的問(wèn)題研究正在進(jìn)行中[24]。
IC51疫苗的生物許可申請(qǐng)書(shū)在2007年12月就提交給美國(guó)食品藥物管理局(FDA),并于2007年12月在歐洲,2008年2月在澳大利亞開(kāi)始申請(qǐng)市場(chǎng)銷(xiāo)售權(quán)。在2008年初期,Intertcell公司在蘇格蘭獲得了該疫苗的生產(chǎn)許可,并于2009年初通過(guò)FDA和歐洲藥品評(píng)估局(EMEA)的審核,用于成年人預(yù)防乙型腦炎[32]。諾華公司(瑞士,巴塞爾)將其投入市場(chǎng)并以Ixiaro?為商品名在歐洲,加拿大、美國(guó)、以色列、中國(guó)香港銷(xiāo)售。在澳大利亞,IC51通過(guò)醫(yī)療用品管理局(TGA)的審核,CSL Biotherapies(墨爾本)公司亦獲得了該疫苗在澳洲的銷(xiāo)售權(quán),其商品名為JESPECT?。然而,關(guān)于兒童使用疫苗安全性及免疫原性試驗(yàn)還未完成,IC51疫苗至今還未獲得兒童用疫苗的許可。美國(guó)也只允許年齡大于17歲人群使用該疫苗[33]。
IMOJEV?是一種新型的,以黃熱病毒減毒株YFV17D為載體,用JEV病毒株SA14-14-2的PrM-E蛋白編碼基因插入載體基因組C基因和非結(jié)構(gòu)蛋白基因之間位置并取代YFV17D相應(yīng)基因構(gòu)建成的一種凍干型的基因重組嵌合病毒疫苗[34]。黃熱病毒(YFD)減毒株YFV17D作為一種疫苗被廣泛運(yùn)用于人類(lèi)預(yù)防黃熱病已有近60年的時(shí)間,其使用的安全性、有效性都得到了充分的證實(shí),幾乎100%的接種者在單次免疫后都能產(chǎn)生中和抗體和保護(hù)力,因此YFV17D是一種構(gòu)建嵌合病毒的理想病毒載體[35]。IMOJEV?是首個(gè)以YFV17D為載體應(yīng)用于人類(lèi)的重組疫苗。大規(guī)模的疫苗生產(chǎn)是通過(guò)轉(zhuǎn)染Vero細(xì)胞,傳代達(dá)到基因穩(wěn)定后經(jīng)過(guò)空斑純化得到病毒??赡苁菫檫m應(yīng)在Vero細(xì)胞內(nèi)增殖,病毒M蛋白的第60位氨基酸發(fā)生了突變,與原重組病毒相比,其免疫原性沒(méi)有減弱[36]。
臨床前動(dòng)物試驗(yàn)中,對(duì)JEV極其易感的獼猴接種疫苗后幾乎不能產(chǎn)生病毒血癥。并且,試驗(yàn)還表明該疫苗有很好的免疫原性和野毒感染對(duì)機(jī)體高的保護(hù)力,單劑疫苗免疫就能保護(hù)100%的小鼠免受JEV強(qiáng)毒株攻擊致死,而對(duì)照組的JE-VAX 3次免疫保護(hù)率只有87%[37]。同樣,單劑量免疫亦能使猴子產(chǎn)生高效價(jià)的JEV中和抗體。小鼠試驗(yàn)還證明疫苗對(duì)墨萊溪谷腦炎病毒(MVEV)和西尼羅河病毒(WNV)有100%的交叉保護(hù)作用[38]。
YFV嵌合減毒株能否逆轉(zhuǎn)為強(qiáng)毒是臨床研究最為關(guān)心的問(wèn)題,病毒是否會(huì)在自然界中傳播和其對(duì)內(nèi)臟感染的危險(xiǎn)性[34]。Bhatt等研究表明,病毒嵌合體不能感染庫(kù)蚊,且在蚊子體內(nèi)不能復(fù)制,該病毒接種后在人體內(nèi)只會(huì)低水平的復(fù)制,產(chǎn)生低度的病毒血癥[39]。并且,豬接種疫苗后檢測(cè)不到病毒血癥[36],這使得疫苗毒在自然界傳播極其困難。試驗(yàn)還證明該嵌合體疫苗比YF17D疫苗更安全,可以滿(mǎn)足人體疫苗臨床前期試驗(yàn)所需的安全性和有效性的要求。兒童和成年人單次免疫后SCR都大于95%,成年人免疫14 d內(nèi)就能產(chǎn)生中和抗體。目前,疫苗的成年人臨床試驗(yàn)在美國(guó)和澳大利亞都已經(jīng)完成;疫苗的安全性和免疫原性在泰國(guó)和菲律賓的兒科臨床試驗(yàn)中已經(jīng)完成;更多的兒童使用方面的試驗(yàn)在印度,泰國(guó)和菲律賓還在進(jìn)行中[34]。賽諾菲巴斯德公司生產(chǎn)的嵌合活疫苗經(jīng)III期臨床試驗(yàn)評(píng)價(jià)后已經(jīng)在泰國(guó)和澳大利亞注冊(cè)成功,但是產(chǎn)品還未上市。
獸用JE疫苗最早使用的主要是鼠腦滅活疫苗。隨著JE疫苗的研究推進(jìn),并開(kāi)始使用細(xì)胞滅活苗和減毒活疫苗。湖北農(nóng)科院畜牧獸醫(yī)研究所于1996年研制出豬JE鼠腦滅活組織苗,并于1999年將其推向市場(chǎng)。目前,我國(guó)正在使用的獸用,特別是豬用乙腦疫苗有乙腦油乳佐劑滅活疫苗,SA14-14-2減毒活疫苗和Vero細(xì)胞滅活苗,其中油乳佐劑滅活疫苗正逐漸退出市場(chǎng),SA14-14-2減毒活疫苗已占據(jù)獸用乙型腦炎疫苗市場(chǎng)主導(dǎo)地位。
目前市場(chǎng)上用于預(yù)防JE疾病的疫苗主要有鼠腦滅活苗,SA14-14-2減毒苗和IC51。但在美國(guó),唯一經(jīng)許可使用的兒童JE疫苗鼠腦滅活苗早已停止生產(chǎn),并且存儲(chǔ)的疫苗保持期只到2011年3月。因此,在兒童使用IC51疫苗問(wèn)題方面試驗(yàn)正在進(jìn)行中,并最有可能成為繼鼠腦滅活苗之后用于兒童的JE疫苗。目前,SA14-14-2減毒苗的生產(chǎn)量已占JE疫苗總產(chǎn)量50%,并占據(jù)人用和獸用疫苗市場(chǎng)的主要地位;IC51已獲得部分國(guó)家和地區(qū)的生產(chǎn)銷(xiāo)售權(quán),其使用安全方面的優(yōu)勢(shì),必將在世界范圍內(nèi)逐漸擴(kuò)大應(yīng)用市場(chǎng);IMOJEV作為一種新型的疫苗,也會(huì)獲得更大應(yīng)用市場(chǎng)和更高的使用量。
隨著對(duì)JEV感染機(jī)制不斷解析及分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于JEV疫苗研究領(lǐng)域,更多新型疫苗,如DNA 疫苗、嵌合病毒減毒活疫苗、亞單位疫苗、全長(zhǎng)基因組 cDNA 減毒活疫苗的實(shí)驗(yàn)室研究也取得明顯進(jìn)展。可以確定,以我國(guó)優(yōu)秀疫苗毒株SA14-14-2為基礎(chǔ)的JE新疫苗研制仍是乙腦防控的重點(diǎn)。加快研制高效、滅活全球通用的乙型腦炎新型疫苗成為下階段亟需解決的問(wèn)題。
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