周賽賽,貢 嘎,錢雯嫻,王一飛,索朗斯珠
(西藏農(nóng)牧學(xué)院 動物科學(xué)學(xué)院,西藏 林芝 860000)
流行性感冒(簡稱流感),是由流感病毒引起的急性呼吸道傳染病,是首個實(shí)施全球性監(jiān)測的傳染病[1]。流感病毒有甲(A)、乙(B)、丙(C)、?。―)型,A型流感病毒可分為18個HA亞型、11個NA亞型[2],A型流感病毒因抗原變異、傳染性大、傳播快等因素,H1N1、H3N2、H5N1、H7N9、H9N2等亞型流感易造成禽、豬、人等大范圍流行,與其他亞型流感相比流行更嚴(yán)重[3];近期已在人的身上分離出H10N8、H9N2、H7N9、H7N2、H5N6、H5N1、H3N2、H1N1等多個亞型。OIE曾經(jīng)將高致病性禽流感列為A類動物疫病,我國也曾將高致病性禽流感列為一類動物疫病[4]。自20世紀(jì)以來,全球范圍內(nèi)爆發(fā)過6次大流感,分別是“西班牙流感”(1918-1919年)由H1N1亞型病毒引起,是人類歷史上最大的傳染病,幾乎同時傳遍歐洲、亞洲、北美洲,11個月死亡人數(shù)超過第一次世界大戰(zhàn)死亡人數(shù)的三倍(約5 000萬人死亡);“亞洲流感”(1957-1958年)由H2N2亞型流感引起,首發(fā)于我國貴州省,8個月席卷全球,此次流感大流行導(dǎo)致至少100萬人失去生命;“香港流感”(1968-1969年)由A型H3N2流感引起,導(dǎo)致全球多于100萬人死亡;美國“豬流感”(1976-1977年)由豬H1N1亞型流感引起,導(dǎo)致200余人感染,1人死亡,因四分之一的美國人注射了疫苗,并未造成重大疫情;“俄羅斯流感”(1977-1978年)由1950年H1N1亞型流感的變異株引起,因老年人曾經(jīng)被原毒株感染過,擁有抵抗力和免疫力,此次青少年發(fā)病較高;“2009甲型流感”(2009-2010年)由新型A型H1N1流感病毒引起,導(dǎo)致近2萬人死亡[5,6]。在流感預(yù)防方面,除防止禽-豬-人流感病毒相互重組外,接種疫苗是目前最有效的方法;因流感病毒亞型較多、易突變,使各國學(xué)者在研制疫苗方面困難重重。本文將對國內(nèi)外不同性質(zhì)種類的流感病毒疫苗研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
疫苗是一種免疫保護(hù)性生物制品,經(jīng)機(jī)體識別后,結(jié)合機(jī)體后產(chǎn)生免疫機(jī)制,誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體,以此抵抗病原體的侵襲,并產(chǎn)生細(xì)胞免疫和體液免疫,或僅一種免疫方式,同時產(chǎn)生記憶性免疫細(xì)胞,建立起長期抗感染或減小毒力作用[7]。隨著各國學(xué)者對疫苗的研究,疫苗可分為治療疫苗和預(yù)防疫苗,根據(jù)性質(zhì)可分為禽流感病毒基因工程疫苗、滅活疫苗、亞單位疫苗、減毒活疫苗、載體疫苗、通用疫苗等。
滅活疫苗是用甲醛或其他滅活劑滅活流感病毒雞胚尿囊液或細(xì)胞培養(yǎng)液,再輔加佐劑制成。該滅活苗安全性高、免疫原性強(qiáng)、可制備多價苗、不出現(xiàn)返強(qiáng)和變異現(xiàn)象,是目前被廣泛應(yīng)用的疫苗,主要包括自然分離株和重組病毒研制的疫苗。自2003年起,農(nóng)業(yè)部指定研制了禽流感滅活疫苗,如華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)生物制品研究開發(fā)中心等研發(fā)的二類禽流感滅活疫苗(H9亞型:SS株),得到農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn),其作用安全有效。如今禽流感病毒滅活疫苗得到了有效的發(fā)展,如吳姣姣等[8]運(yùn)用重組禽流感病毒(H5+H7)二價滅活疫苗對商品肉雞進(jìn)行免疫保護(hù),對免疫商品雞攻H5亞型和H7亞型禽流感強(qiáng)毒后,發(fā)現(xiàn)該滅活疫苗具有良好的免疫效果。章振華等[9]運(yùn)用雞新城疫(ND)-傳染性法氏囊病(IBD)-禽流感(AI)(H9亞型)三聯(lián)滅活疫苗對雛雞進(jìn)行免疫,結(jié)果對7~14 d雛雞免疫保護(hù)效果較好。Ali A等[10]運(yùn)用三價滅活油乳劑疫苗,對感染H5N8亞型高致病性禽流感病毒和毒性基因型VII新城疫病毒的SPF雞進(jìn)行免疫,該三價滅活苗具有顯著的臨床保護(hù)作用。
基因工程疫苗是將病原的基因片段連接到表達(dá)載體,再轉(zhuǎn)染到細(xì)胞或真核、原核細(xì)胞微生物后得到的產(chǎn)物;或者將病原的毒力相關(guān)基因刪除掉,使成為不帶毒力相關(guān)基因的基因缺失苗??煞譃榍萘鞲胁《净蚬こ虂唵挝灰呙?、重組活載體疫苗、核酸疫苗、基因缺失或突變疫苗、合成肽疫苗等。
2.2.1 禽流感病毒基因工程活載體疫苗 基因工程活載體疫苗是用分子生物學(xué)技術(shù)來分離禽流感病毒抗原血凝素或神經(jīng)氨酸酶等基因,并將抗原插入新城疫病毒、痘病毒、皰疹病毒、反轉(zhuǎn)錄病毒等載體中,構(gòu)建表達(dá)抗原的重組病毒。2005年中國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)生產(chǎn)了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所研制的世界首個二類禽流感-新城疫重組雞痘病毒載體活疫苗(H5亞型)[11]。因活載體疫苗可以是致病性微生物經(jīng)基因工程的方法修飾或去掉毒性基因以后,仍保持免疫原性,或是非致病性微生物經(jīng)基因工程方法使之?dāng)y帶并表達(dá)某種特定病原的抗原,產(chǎn)生免疫原性誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。國內(nèi)外學(xué)者Bertran K等[12]應(yīng)用H5亞型禽流感病毒重組新城疫疫苗和皰疹病毒疫苗,在接種后丙二醛可增強(qiáng)重組新城疫疫苗產(chǎn)生保護(hù)性免疫。Chang P等[13]將流感血凝素(HA)抗原插入鴨腸炎病毒基因組,可用于預(yù)防鴨流感病毒感染。雖然,活載體疫苗有很多優(yōu)勢,但活載體疫苗有可能保存一定活力、對保存和運(yùn)輸要求較高。
2.2.2 禽流感病毒樣顆粒疫苗 流感病毒樣顆粒疫苗是將流感病毒的抗原基因克隆到桿狀病毒系統(tǒng)內(nèi),經(jīng)細(xì)胞表達(dá)后自組裝制成,可模擬病毒的免疫原性,能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生體液和細(xì)胞免疫,且病毒樣顆粒不含病毒基因組和相關(guān)抗原,不能在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制,無感染性,適用人群廣泛。為此國內(nèi)學(xué)者童彥軍[14]潘學(xué)等[15]利用H7N9、H9N2亞型禽流感病毒的HA、NA基因,建立了一種H7N9、H9N2亞型流感病毒顆粒疫苗制備的方法,小鼠實(shí)驗(yàn)表明對流感病毒效果良好且可產(chǎn)生交叉免疫反應(yīng)。
2.2.3 禽流感病毒基因工程亞單位疫苗 基因工程亞單位疫苗是通過基因工程方法取出編碼保護(hù)性抗原的基因,將基因和質(zhì)粒等載體重組,再轉(zhuǎn)化至受體菌或細(xì)胞中,獲得大量保護(hù)性肽段,然后再加入適量疫苗佐劑制成。亞單位疫苗所具有的優(yōu)點(diǎn)不僅安全性好,而且在刺激免疫保護(hù)力上具有很強(qiáng)的作用,對人類、動物和生態(tài)環(huán)境無潛在危害。我國學(xué)者范文輝等[16]周陳陳等[17]將H5、H7亞型流感病毒HA蛋白基因,經(jīng)篩選得到表達(dá)重組菌,獲得濃縮純化的目的蛋白,加佐劑研制成H5、H7亞型亞單位疫苗,經(jīng)免疫SPF雞試驗(yàn),表明該疫苗具有良好免疫效果。Flood A等[18]利用冷凍干燥技術(shù)開發(fā)了兩種干燥型H1N1流感亞單位疫苗,經(jīng)免疫小鼠試驗(yàn),表明該疫苗具有安全免疫原性。在佐劑的利用方面,Chen T H等[19]使用一種新型PELC/CPG佐劑開發(fā)重組H7N9亞單位疫苗,經(jīng)肌內(nèi)免疫BALB/C小鼠后,用這種佐劑配制的重組H7HA蛋白在血清中引發(fā)更高的IgG和病毒中和抗體,在脾臟中誘導(dǎo)更多T細(xì)胞分泌抗體和IFN-γ,并對小鼠提供更好的保護(hù)作用。為了優(yōu)化免疫方式Dhakal S等[20]用10種高度保守的B和T細(xì)胞表位肽的脂質(zhì)體納米顆粒(R<200 nm)為基礎(chǔ),用尿酸單鈉(MSU)晶體作為佐劑的亞單位流感疫苗,對H1N1亞型流感感染進(jìn)行保護(hù)性免疫保護(hù),并以鼻內(nèi)噴霧的形式給豬接種疫苗,表明保護(hù)了豬免受流感引起的發(fā)熱和肺炎的損害。但是亞單位疫苗缺點(diǎn)在于免疫原性差、成本高、抗體持續(xù)時間短、有些甚至是半抗原、需要與蛋白載體偶聯(lián)后使用等。
2.2.4 禽流感病毒核酸疫苗 核酸疫苗是利用分子生物學(xué)、免疫學(xué)、生物化學(xué)等方法研制成的DNA疫苗或RNA疫苗;將可表達(dá)保護(hù)性免疫原基因(DNA或RNA)導(dǎo)入動物體細(xì)胞內(nèi),誘發(fā)機(jī)體宿主細(xì)胞通過合成抗原蛋白,誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫應(yīng)答,核酸苗的研究以DNA疫苗為主,DNA疫苗因不需要任何化學(xué)載體而又叫裸疫苗。因DNA分子較穩(wěn)定、與傳統(tǒng)疫苗相比安全、不用加佐劑、產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn),我國學(xué)者賈云慧等[21]經(jīng)研究以歐亞類禽型H1N1豬流感病毒HA蛋白作為靶抗原,制備DNA疫苗,經(jīng)免疫BALB/c小鼠表明產(chǎn)生高水平的HI和VN抗體,對同源歐亞類禽型H1N1豬流感的感染有完全保護(hù)作用,對異源pdm H1N1/2009豬流感的感染也有叉免疫保護(hù)效果。Yao Y等[22]研究了H1N1亞型流感病毒M2蛋白,N端胞外區(qū)為靶抗原,研發(fā)了M2E DNA疫苗,經(jīng)免疫小鼠發(fā)現(xiàn)這兩種疫苗可保護(hù)人類免受H1N1亞型病毒的致命感染。RNA疫苗可分成兩類型,一種是常規(guī)下的mRNA疫苗,一種是自我擴(kuò)增的mRNA疫苗。國外學(xué)者Norbert P等[23]使用核苷修飾和純化的編碼全長流感病毒HA的mRNA,該病毒以脂質(zhì)納米粒形式配制,經(jīng)免疫小鼠、兔子和雪貂,是一種有效、具有廣泛保護(hù)作用的流感病毒候選疫苗,表明在注射部位和淋巴結(jié)中天然免疫反應(yīng)的強(qiáng)烈激活,mRNA疫苗可以與滅活病毒的疫苗競爭,甚至在功能性抗體和T細(xì)胞反應(yīng)方面更優(yōu)越。經(jīng)過我國科研工作者的不斷努力,2018年中國農(nóng)村農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所等單位的首個一類禽流感DNA疫苗(H5亞型,pH5-GD)的生產(chǎn)。
減毒活疫苗是禽流感病毒經(jīng)處理后,毒性亞單位結(jié)構(gòu)改變,但結(jié)合亞單位的活性保持不變,使疫苗保持了抗原性且達(dá)到減毒的目的。隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展,因減毒活疫苗與滅活疫苗相比可誘導(dǎo)體液免疫和細(xì)胞免疫、在機(jī)體內(nèi)長時間起作用、而只需接種一次、無需加佐劑、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者劉梅等[24]Mamerow S等[25]運(yùn)用禽流感病毒NS1基因缺失或突變的減毒活疫苗,對豬、小鼠或蛋雞進(jìn)行免疫免疫,結(jié)果表明小鼠和豬既沒有出現(xiàn)臨床癥狀且對雞有良好保護(hù),也沒有檢測到病毒復(fù)制。Wan Z等[26]利用A型H3N2和H1N1流感病毒和兩個B型流感病毒抗原譜系,制成的競爭性減毒活流感病毒疫苗配方,可提供有效的保護(hù)。但減毒活疫苗缺點(diǎn)是有一定殘余毒力、可能有“毒力返祖”現(xiàn)象、產(chǎn)品的分析評估困難、保存和運(yùn)輸?shù)葪l件高等;因此,目前我國還未有被批準(zhǔn)的禽流感病毒減毒活疫苗。
流感通用疫苗原理是破壞流感病毒各亞型共有的蛋白,蛋白為HA、M2,因蛋白幾乎未發(fā)生變異,為研發(fā)提供了充分的理論基礎(chǔ),該疫苗對病毒各亞型都具有一定的交叉保護(hù)性,流感病毒防控方面具有重要意義。因通用疫苗是人們最想得到的理想疫苗,僅有個別國外學(xué)者對其研究,如Rowell J等[27]利用A型流感病毒相對保守的NP和M2抗原,研究了一種通用流感疫苗,該疫苗經(jīng)小鼠鼻內(nèi)給藥試驗(yàn),該疫苗對有不同呼吸道感染史的人群也有效。Sun W等[28]利用A、B型流感病毒,將A型流感血凝素的相應(yīng)序列替換B型流感血凝素的主要抗原位點(diǎn),產(chǎn)生鑲嵌B血凝素,并將其表達(dá)可溶性三聚體蛋白,研制了一種新的基于鑲嵌血凝素的通用B型流感病毒疫苗,結(jié)果該疫苗對同源和異源性B型流感病毒株產(chǎn)生交叉保護(hù)作用。通用禽流感疫苗的優(yōu)點(diǎn)在于此疫苗可預(yù)防所有常見流感,保護(hù)時間長等。
自20世紀(jì)30年代,各國學(xué)者開始研制流感病毒疫苗,在過去幾十年中,隨著新技術(shù)的發(fā)展和各國學(xué)者對流感病毒研究的不斷深入,從最初2003年批準(zhǔn)的單價禽流感病毒滅活苗到2018年基因工程DNA疫苗的批準(zhǔn),禽流感病毒疫苗已經(jīng)獲得較快的發(fā)展。通過對中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的公告統(tǒng)計,自2003年至2018年我國部門陸續(xù)批準(zhǔn)了H5和H9亞型不同毒株的單價和二價禽流感滅活疫苗;在2003年我國首次出現(xiàn)新城疫、禽流感(H9亞型)二聯(lián)滅活疫苗;隨后十年間我國不斷出現(xiàn)三聯(lián)、四聯(lián)重組滅活疫苗;直到2014年后我國未見四聯(lián)苗的批準(zhǔn);我國科研工作者開始著眼于單價滅活疫苗、二價滅活疫苗、二聯(lián)和三聯(lián)滅活疫苗的研發(fā),如我國的三聯(lián)苗,通過對肉仔雞免疫雞新城疫+傳染性支氣管炎+禽流感三聯(lián)滅活疫苗,對H9亞型禽流感的免疫效果達(dá)100%;隨著細(xì)胞源禽流感病毒在質(zhì)量、穩(wěn)定性、含量和純凈性等方面突出的優(yōu)點(diǎn),近兩年我國對(H5+H7)亞型禽流感病毒重組二價滅活疫苗毒株也傾向于用細(xì)胞源毒株。
由于流感病毒亞型較多,基因重組等問題,雖已經(jīng)研發(fā)出各種流感病毒疫苗,但疫苗在臨床應(yīng)用中仍然有較多缺點(diǎn),為此各國學(xué)者也在積極研發(fā)高效、安全、低成本的新型流感病毒疫苗,新型流感病毒疫苗將在人類防控流感過程中發(fā)揮重要作用。通用疫苗是人們期盼多年的疫苗,但提高該苗對變異株的廣譜能力是一個難題,從目前研究結(jié)果來看,它還很難進(jìn)入實(shí)用,隨著疫苗生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,相信在不久的將來會研究出安全性好、免疫原性高的流感疫苗。