時(shí)間:2023-01-31 15:23:52
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[中圖分類號(hào)]Q789-01 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1009-5349(2014)11-0081-01
自Edward Jenne醫(yī)生發(fā)明天花疫苗開始,已有幾千種疫苗被開發(fā)出來,疫苗逐漸成為人類與疾病做斗爭的重要武器之一。傳統(tǒng)疫苗具有生產(chǎn)的成本高、疫苗中含強(qiáng)毒性致病物質(zhì)、減毒株突變及部分疾病用傳統(tǒng)的疫苗防治收效甚微等缺點(diǎn)。所以,研制更安全、更高效的疫苗十分必要。
DNA重組技術(shù)為新一代疫苗――基因工程疫苗的研制提供了全新的方法。基因工程疫苗是指應(yīng)用DNA重組技術(shù),通過基因組改造,降低病原微生物的致病性,提高免疫原性,進(jìn)而達(dá)到防治傳染病的目的。迄今為止,基因工程疫苗是最先進(jìn)的疫苗,相比傳統(tǒng)疫苗而言它有巨大的優(yōu)勢。
一、基因工程疫苗種類
應(yīng)用基因工程技術(shù)開發(fā)的已經(jīng)使用和正在研制的新型疫苗種類主要有基因工程亞單位疫苗、基因工程活載體疫苗、核酸疫苗、合成肽疫苗、轉(zhuǎn)基因植物可食疫苗等。
(一)基因工程亞單位疫苗
該類疫苗僅包含病原體的抗原,不包含病原體的其他遺傳信息。基因工程亞單位疫苗通過表達(dá)病毒的主要保護(hù)性抗原蛋白獲得免疫原性,具有安全、便于規(guī)?;a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。該類疫苗的制備步驟如下:①了解編碼具有免疫原活性的抗原蛋白對應(yīng)的基因信息。②從大腸埃希氏菌、酵母、轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物等表達(dá)系統(tǒng)中選擇最適表達(dá)載體。如:酵母表達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)人用重組肝炎疫苗。基因工程亞單位疫苗可細(xì)分為:細(xì)菌性疾病、病毒性疾病和激素亞單位疫苗。
1.細(xì)菌性疾病亞單位疫苗
分離和鑒定致病菌主要免疫原和毒力因子是研究細(xì)菌性亞單位疫苗的基礎(chǔ),目前已研制出與炭疽、大腸桿菌病、牛布魯氏菌病等對應(yīng)的亞單位疫苗,均能對相應(yīng)的疾病產(chǎn)生有效的保護(hù)作用。史百芬等發(fā)現(xiàn)RSVF蛋白亞單位疫苗(PFP-1)注射接種后接種者無呼吸道疾病加劇作用。
2.病毒性疾病亞單位疫苗
大多數(shù)病毒基因組已經(jīng)被克隆和完全測序,因此病毒性亞單位疫苗的研制相對簡單?,F(xiàn)在病毒性疾病亞單位疫苗主要有口蹄疫、狂犬病、乙肝疫苗等。中國臺(tái)灣省科學(xué)家研制的禽流感亞單位疫苗效力遠(yuǎn)比滅活疫苗高。祁賢等應(yīng)用酵母系統(tǒng)表達(dá)生產(chǎn)雞傳染性腔上囊病病毒VP2亞單位疫苗,發(fā)現(xiàn)其可完全取代傳統(tǒng)滅活疫苗。
3.激素亞單位疫苗
該疫苗是以生長抑制素為免疫原的一類疫苗。杜念興等將大腸埃希氏菌中表達(dá)的生長抑制素基因與HbsAg基因融合,通過Vero細(xì)胞表達(dá),結(jié)果發(fā)現(xiàn)表達(dá)產(chǎn)物具有良好的免疫原性。杜念興等用SS基因疫苗免疫小鼠,發(fā)現(xiàn)口服型SS基因疫苗免疫小鼠后可在小腸表達(dá)HBsAg/SS融合蛋白,推測該基因疫苗刺激機(jī)體表達(dá)蛋白后能產(chǎn)生SS抗體。
(二)基因工程活載體疫苗
此類疫苗生產(chǎn)主要有兩種方法,一是使非致病性微生物表達(dá)某種特定病原物的抗原決定簇基因,進(jìn)而產(chǎn)生免疫原性,另一種是致病性微生物被修飾或去掉毒性基因,但仍保持免疫原性。活載體疫苗結(jié)合了活疫苗和死疫苗的共同優(yōu)點(diǎn),在免疫力上具有很大的優(yōu)勢,分復(fù)制性和基因突變活載體疫苗。
(三)核酸疫苗
核酸疫苗接種后,抗原合成、增加與病原自然感染十分相似;還具有免疫原性單一;易構(gòu)建和制備,穩(wěn)定性好,成本低廉,適于規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
二、展望
疫苗開發(fā)具有安全性、有效性、價(jià)廉性、易推廣性等特點(diǎn)?;蚬こ桃呙缇哂袀鹘y(tǒng)疫苗無可比擬的優(yōu)點(diǎn),是疫苗產(chǎn)品開發(fā)的主要方向。研制多聯(lián)或多價(jià)疫苗是基因工程疫苗的主要發(fā)展方向。
【參考文獻(xiàn)】
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1 基因工程制藥
基因工程制藥開創(chuàng)了制藥工業(yè)的新紀(jì)元,解決了過去不能生產(chǎn)或者不能經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的藥物問題。現(xiàn)在,人類已經(jīng)可以按照需要,通過基因工程生產(chǎn)出大量廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的新藥物和診斷試劑,諸如人生長激素、人的胰島素、尿激酶、紅細(xì)胞生成素、白細(xì)胞介素、干擾素、細(xì)胞集落刺激因子、表皮生長因子等。令人振奮的是,具有高度特異性和針對性的基因工程蛋白質(zhì)多肽藥物的問世,不僅改變了制藥工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),而且為治療各種疾病如糖尿病、腎衰竭、腫瘤、侏儒癥等提供了有效的藥物。眾所周知,醫(yī)治侏儒癥的良藥是人生長激素,倘若從人的尸體中獲取,治療一個(gè)病人就需要600具尸體的腦下垂體才能獲得足夠的量;倘若運(yùn)用基因工程生產(chǎn),就可從每升基因工程菌液中得到2.4g。人們?yōu)榇硕铺祗@的興奮!成本如此之低,又如此之高產(chǎn),其巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,由此可見。
2 基因工程抗病毒疫苗
為人類抵御病毒侵襲提供了用武之地?;蚬こ桃倚透窝滓呙?、狂犬病疫苗、流行性出血熱病毒疫苗、輪狀病毒疫苗等應(yīng)用于臨床,提高了人類對各種病毒病的抵御能力。比如,乙型肝炎病毒疫苗的問世,使我國新生兒不再遭遇乙型肝炎病毒的侵襲,也降低了人群肝癌的發(fā)病率。又如,為治愈癌癥正在研制的用單克隆抗體制成的“生物導(dǎo)彈”,就是按照人類的設(shè)計(jì),把“生物導(dǎo)彈”發(fā)射出去,精確地命中癌細(xì)胞,并炸死癌細(xì)胞而不傷害健康的細(xì)胞。就單克隆細(xì)胞而言,單克隆細(xì)胞在腫癌的診斷檢測、顯示定位、監(jiān)測病變、監(jiān)測療效等方面也有重要價(jià)值。人類還通過基因工程生產(chǎn)抵御各種病菌、血吸蟲、虐原蟲等疫苗,提高人體對各種傳染病的免疫力。脫氧核糖核酸或者基因疫苗的問世,變革了機(jī)體的免疫方式。如今,人們翹首關(guān)注困擾人類的艾滋病病毒(人類免疫缺陷病毒)疫苗的早日問世。基因工程抗體技術(shù)的發(fā)展,為克服單克隆抗體生產(chǎn)細(xì)胞株在生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定性,為生產(chǎn)大量高效抗病毒疫苗提供了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。
3 基因工程治療疾病
臨床實(shí)踐已經(jīng)表明,基因治病已經(jīng)變革了整個(gè)醫(yī)學(xué)的預(yù)防和治療領(lǐng)域。比如,不治之癥——白癡病,用健康的基因更換或者矯正患者的有缺損的基因,就有可能根治這種疾病?,F(xiàn)在已知的人類遺傳疾病約有4000種,包括單基因缺陷和多基因綜合征。運(yùn)用基因工程技術(shù)或者基因打靶的手段,將病毒的基因殺滅,插入校正基因,得以治療、校正和預(yù)防遺傳疾病的目的。人類精心設(shè)計(jì)的基因工程操作,克服了不同個(gè)體甚至物種之間由于器官移植所產(chǎn)生的免疫排斥作用,實(shí)現(xiàn)人體之間的移植已獲成功,成功的實(shí)體器官移植有腎、心、肝、胰、肺、腸,也有雙器官和多器官的聯(lián)合移植。而人體與動(dòng)物之間的器官移植成為現(xiàn)實(shí),臨床應(yīng)用已是指日可待的事了。脫氧核糖核酸化學(xué)合成的完善和自動(dòng)化,脫氧核糖核酸擴(kuò)增技術(shù)的優(yōu)化,為合成基因“探針”,提高臨床診斷的質(zhì)量,是人類所殷切企盼的?;蛑委熡袃煞N途徑,一是體細(xì)胞的基因治療,二是生殖細(xì)胞的基因治療。體細(xì)胞的基因治療是將正常的遺傳基因?qū)胧芫穆鸭?xì)胞內(nèi),讓這種遺傳物質(zhì)進(jìn)入受精卵的基因組內(nèi),并隨著受精卵分裂,分配到每一個(gè)子細(xì)胞中去,最終糾正未來個(gè)體的遺傳缺陷。而生殖細(xì)胞的基因治療是將人類設(shè)計(jì)的“目的基因”導(dǎo)入患有遺傳病病人的生殖細(xì)胞內(nèi),此法操作技術(shù)異常復(fù)雜,又涉及倫理,緩行之理充足,故尚無人涉足。
中圖分類號(hào):94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1009-9166(2009)02(c)-0069-02
一、醫(yī)藥生物技術(shù)
醫(yī)藥生物技術(shù)是生物技術(shù)首先取得突破,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)領(lǐng)域。在現(xiàn)代醫(yī)藥生物技術(shù)中,當(dāng)前最活躍、應(yīng)用最廣泛的為基因工程技術(shù)和細(xì)胞工程技術(shù),人們利用基因改造后的生物體可以制備大量的新的基因工程藥物(所謂基因工程藥物就是先確定對某種疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì),然后將控制該蛋白質(zhì)合成過程的基因取出來,經(jīng)過一系列基因操作,最后將該基因放入可以大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞中去,這些受體細(xì)胞包括細(xì)菌、酵母菌、動(dòng)物或動(dòng)物細(xì)胞、植物或植物細(xì)胞,在受體細(xì)胞不斷繁殖過程中,大規(guī)模生產(chǎn)具有預(yù)防和治療這些疾病的蛋白質(zhì),即基因疫苗或藥物),進(jìn)而生產(chǎn)各種導(dǎo)向藥物,各種特異性的免疫診斷試劑、核酸檢測試劑、生物芯片等?;蚬こ趟幬镆呀?jīng)走進(jìn)人們的生活,利用基因治愈更多的疾病不再是一個(gè)奢望。
1、生物技術(shù)藥品的生產(chǎn)。基因工程藥品的生產(chǎn),包括干擾素、白細(xì)胞介素、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素四個(gè)藥品以及基因工程。利用基因工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程對傳統(tǒng)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造,成為現(xiàn)代生物技術(shù)制藥產(chǎn)業(yè)的包括維生素c、激素類藥品和抗生素的生產(chǎn)以及氨基酸生產(chǎn)等。利用現(xiàn)代生物技術(shù)的提取、分離、純化等下游技術(shù)使生化制劑升級(jí)換代。其中,乙肝疫苗形成了基因工程產(chǎn)品體系。它是基因工程藥物對人類的貢獻(xiàn)典例之一,以下將以此為例說明基因工程藥物的應(yīng)用:像其他蛋白質(zhì)一樣,乙肝表面抗原(HBSAg)的產(chǎn)生也受DNA調(diào)控。利用基因剪切技術(shù),用一種“基因剪刀”將調(diào)控HBSAg的那段DNA剪裁下來,裝到一個(gè)表達(dá)載體中,再把這種表達(dá)載體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞內(nèi),如大腸桿菌或酵母菌等;最后再通過這些大腸桿菌或酵母菌的快速繁殖,生產(chǎn)出大量我們所需要的HBSAg(乙肝疫苗)。過去,乙肝疫苗的來源,主要是從HBV攜帶者的血液中分離出來的HBSAg,這種血液是不安全的,可能混有其他病原體[其他型的肝炎病毒,特別是艾滋病病毒(HIV)的污染。此外,血液來源也是極有限的,使乙肝疫苗的供應(yīng)猶如杯水車薪,遠(yuǎn)不能滿足全國的需要。基因工程疫苗解決了這一難題。而且基因工程乙肝疫苗(酵母重組)與血源乙肝疫苗可互換使用。據(jù)臨床報(bào)道,基因工程乙肝疫苗(酵母重組)能夠成功地加強(qiáng)由血源乙肝疫苗激發(fā)的免疫反應(yīng),對一個(gè)曾經(jīng)接受過血源乙肝疫苗的人,完全可以換用基因工程乙肝疫苗(酵母重組)來加強(qiáng)免疫。臨床研究表明,人體對基因工程乙肝疫苗(酵母重組)有很好的耐受性,無嚴(yán)重副反應(yīng)出現(xiàn),表明基因工程乙肝疫苗(酵母重組)是非常安全的,在我國基因工程乙肝疫苗已使用1500萬人份以上,如此大規(guī)模接種,尚未出現(xiàn)嚴(yán)重副反應(yīng)報(bào)道。正是基于1996年我國已有能力生產(chǎn)大量的基因工程乙肝疫苗,我國才有信心遏制這一威脅人類健康最嚴(yán)重、流行最廣泛的病種。大量臨床資料表明:它是一種安全有效的制品,它的抗體陽轉(zhuǎn)率在95%以上,母嬰阻斷率在85%以上,它能降低乙肝感染率、攜帶率,成為控制乙肝的一種重要手段?;蚬こ桃腋我呙纾ń湍钢亟M)因是一個(gè)新產(chǎn)品,有關(guān)免疫持久性試驗(yàn)仍在進(jìn)行之中,從所觀察5年資料看,可以保護(hù)5年,是否能保護(hù)更長時(shí)間仍需實(shí)驗(yàn)證實(shí)??茖W(xué)研究表明:基因工程乙肝疫苗(酵母重組)可刺激人體產(chǎn)生免疫記憶反應(yīng),因此,長期受益是可能的。2、醫(yī)藥生物技術(shù)的帶動(dòng)作用。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用,必然引起一些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如,隨著醫(yī)療診斷水平的提高,酶診斷試劑和免疫診斷試劑的生產(chǎn)必然達(dá)到更高水平;海洋藥物和中藥的開發(fā)應(yīng)用技術(shù)也會(huì)有所改進(jìn);保健品的生產(chǎn)也已顯出強(qiáng)勁的勢頭。3、展望。人類基因組測序工作的完成,人們期待已久的人類基因密碼的破譯,會(huì)使我們對人的健康與疾病起因有更深入的認(rèn)識(shí),隨之而來的將是更多的新防治藥物的產(chǎn)生和新療法的問世,為基因工程制藥產(chǎn)業(yè)帶來新的發(fā)展契機(jī)。然而,第一張人類基因組測序工作草圖尚未弄清所有人類基因的功能,一旦人的基因產(chǎn)物(即活性蛋白質(zhì))被表達(dá)出來,將會(huì)有幾千種具有特殊療效的現(xiàn)代藥物誕生。我們樂觀地期待著這場新藥革命的來臨。
二、食品生物技術(shù)
食品生物技術(shù)就是通過生物技術(shù)手段,用生物程序、生產(chǎn)細(xì)胞或其代謝物質(zhì)來制造食品,改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)過程,以提高人類生活質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用首先是在基因工程領(lǐng)域,即以DNA重組技術(shù)或克隆技術(shù)為手段,實(shí)現(xiàn)動(dòng)物、植物、微生物等的基因轉(zhuǎn)移或DNA重組,以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程改良食品加工的原料、改良微生物的菌種性能、生產(chǎn)酶制劑、生產(chǎn)保健食品的有效成分等。其次是在細(xì)胞工程的應(yīng)用,即以細(xì)胞生物學(xué)的方法,按照人們預(yù)定的設(shè)計(jì),有計(jì)劃地改造遺傳物質(zhì)和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),包括細(xì)胞融合技術(shù)及動(dòng)、植物大量控制性培養(yǎng)技術(shù),以生產(chǎn)各種保健食品的有效成分、新型食品和食品添加劑。再次是在酶工程的應(yīng)用。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高度催化活性和高度專一性的生物催化劑,可應(yīng)用于食品生產(chǎn)過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。繼淀粉水解酶的品種配套和應(yīng)用開拓取得顯著成效以來,纖維素酶在果汁生產(chǎn)、果蔬生產(chǎn)、速溶茶生產(chǎn)、醬油釀造、制酒等食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛。最后是在發(fā)酵工程的應(yīng)用,即采用現(xiàn)酵設(shè)備,使經(jīng)優(yōu)選的細(xì)胞或經(jīng)現(xiàn)代技術(shù)改造的菌株進(jìn)行放大培養(yǎng)和控制性發(fā)酵,獲得工業(yè)化生產(chǎn)預(yù)定的食品或食品的功能成分。還有一些功能性食品如高鈣奶、蜂產(chǎn)品、螺旋藻、魚油、多糖、大豆異黃酮、輔酶Q10等。
作為一項(xiàng)極富潛力和發(fā)展空間的新興技術(shù),生物技術(shù)在食品工業(yè)中的發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出以下趨勢:
1、大力開發(fā)食品添加劑新品種。目前,國際上對食品添加劑品質(zhì)要求是:使食品更加天然、新鮮;追求食品的低脂肪、低膽固醇、低熱量;增強(qiáng)食品貯藏過程中品質(zhì)的穩(wěn)定性;不用或少用化學(xué)合成的添加劑。因此,今后要從兩個(gè)方面加大開發(fā)的力度,一是用生物法代替化學(xué)合成的食品添加劑,迫切需要開發(fā)的有保鮮劑、香精香料、防腐劑、天然色素等;二是要大力開發(fā)功能性食品添加劑,如具有免疫調(diào)節(jié)、延緩衰老、抗疲勞、耐缺氧、抗輻射、調(diào)節(jié)血脂、調(diào)整腸胃功能性組分。2、發(fā)展微生物保健食品微生物食品有著悠久的歷史,醬油、食醋、飲料酒、蘑菇都等屬于這個(gè)領(lǐng)域,它們與雙歧桿菌飲料、酵母片劑、乳制品等微生物醫(yī)療保健品一樣,有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。微生物生產(chǎn)食品有著獨(dú)有的特點(diǎn),繁殖過程快,在一定的設(shè)備條件下可以大規(guī)模生產(chǎn);要求的營養(yǎng)物質(zhì)簡單;食用菌的投入與產(chǎn)出比高出其它經(jīng)濟(jì)作物;易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;可采用固體培養(yǎng),也可實(shí)行液體培養(yǎng),還可混菌培養(yǎng);得到的菌體既可研制成產(chǎn)品,還可提取有效成分,用途極其廣泛。3、轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)為農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及食品等行業(yè)的騰飛注入了新的動(dòng)力,直接加快了農(nóng)業(yè)新品種的培育改良、各種疾病的防治、食品營養(yǎng)改善和生態(tài)環(huán)境管理。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的開發(fā)可以加速農(nóng)業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展,提高農(nóng)作物產(chǎn)量,進(jìn)而通過未來基因食品解決發(fā)展中國家人民的饑餓以及營養(yǎng)不良等問題?,F(xiàn)時(shí)最普遍的轉(zhuǎn)基因食品是大豆及玉米,占總數(shù)量的八成。加上棉花、油菜加在一起達(dá)到99%,還有番茄,如抗黃瓜花葉病毒的番茄和一種晚熟的番茄;還有也是抗黃瓜花葉病毒矮牽牛的甜椒;另外,也有一些獸用的飼料添加劑和微生物的農(nóng)用產(chǎn)品。其中食用油是其中比較大的一塊。食用油業(yè)內(nèi)人士指出,目前食用油中約有80%~90%為轉(zhuǎn)基因食品,這是由于目前市場上占主導(dǎo)地位的調(diào)和油、大豆色拉油,大部分是采用含轉(zhuǎn)基因的原材料制成的。消費(fèi)者要在超市里買到一瓶非轉(zhuǎn)基因大豆油并不容易。因?yàn)槟壳暗拇蠖股?、調(diào)和油其主要原料都是進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆。由于目前市場上還沒有轉(zhuǎn)基因的有花生、橄欖及葵花子,因此所有花生油、橄欖油及葵花子油都屬于非轉(zhuǎn)基因食品。一些產(chǎn)品,也可能與轉(zhuǎn)基因有關(guān),如餅干、即溶飲品及沖調(diào)食品,飲料和奶制品,啤酒,嬰兒食品及奶粉,膨化食品與零食,糖果、果凍和巧克力、雪糕等。
食品生物技術(shù)如同一把雙刃劍,有利也有弊。轉(zhuǎn)基因食品是不是有利,取決于轉(zhuǎn)什么基因,或者基因轉(zhuǎn)到什么食品里。因此,政府應(yīng)該采取積極措施,隨時(shí)公開基因食品的研究成果,以足以博取信任的方式與公眾進(jìn)行溝通??傊锛夹g(shù)已深入到食品工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié),對食品工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮越來越重要的作用。隨著它的不斷發(fā)展,必將給人們帶來更豐富,更有利于健康,更富有營養(yǎng)的食品,并帶動(dòng)食品工業(yè)發(fā)生革命性變化。展望21世紀(jì)基因食品的發(fā)展,未來生物技術(shù)不僅有助于實(shí)現(xiàn)食品的多樣化,而且有助于生產(chǎn)特定的營養(yǎng)保健食品,進(jìn)而治病健身。
作者單位:中國藥科大學(xué)
作者簡介:童欣(1987年-),女,漢族,廣東樂昌人,中國藥科大學(xué)生科院2005級(jí)生物技術(shù)本科生
參考文獻(xiàn):
截至2003年,我國批準(zhǔn)上市的基因工程藥物和疫苗主要有重組人a-lb干擾素、重組人表皮因子(外用)、重組人紅細(xì)胞生成素、重組鏈激素、重組人胰島素、重組人生長激素、重組乙肝疫苗等。目前,全球最暢銷的十幾種基因藥物在我國都能生產(chǎn)。
基因藥物成為人類對付疾病的新銳,一般來說基因藥物,都應(yīng)有自己特有的作用靶點(diǎn),或是人體組織、或是細(xì)胞膜、或是細(xì)胞漿中的某蛋白質(zhì)和酶。通過這些作用點(diǎn),藥物能發(fā)揮最佳療效。而現(xiàn)有的藥物除了作用于治療的目標(biāo)點(diǎn)之外,還常常作用于其他部位,因此常常會(huì)帶來很多的副作用。
基因工程制藥將具有藥物作用效果明確、作用機(jī)理清楚或作用專一、毒副作用小等優(yōu)點(diǎn)。這些藥物會(huì)使醫(yī)生能像發(fā)射激光制導(dǎo)“導(dǎo)彈”那樣使用藥物,而不是盲目對疾病“開火”。
而且,基因工程制藥不僅解決傳統(tǒng)藥物“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的治標(biāo)問題,還將從基因的個(gè)性化角度配制藥物,使疾病得到徹底根治,并同時(shí)帶來制藥產(chǎn)業(yè)的革命。
從提高人類生存質(zhì)量角度看,基因工程制藥目前主要瞄準(zhǔn)一些重大的常見疾病,如艾滋病、癌癥、糖尿病、抑郁癥、心臟病、老年性癡呆癥、中風(fēng)、骨質(zhì)疏松癥等嚴(yán)重危害人類健康并流行范圍較廣的病癥。
尋找新的藥物作用靶點(diǎn)是今后新藥研制開發(fā)的關(guān)鍵。而人類基因組學(xué)研究將為尋找新的藥物作用點(diǎn)開辟廣闊的前景,它最終揭示的人類基因中至少有幾千個(gè)基因可作為藥物的作用點(diǎn)。
基因工程制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,得益于我國舉世矚目的基因技術(shù)研究實(shí)力。我國是唯一參與人類基因組研究的發(fā)展中國家,在參與人類基因組計(jì)劃的美、英、日、中、法、德6個(gè)國家中,我國基因組測序能力已經(jīng)超過法國和德國,名列第四。在6國16個(gè)基因組測序中心里,我國位居前十強(qiáng)。2000年完成了1%的人類基因組測序任務(wù),2002年又獨(dú)立完成了水稻基因組研究。如今又領(lǐng)銜國際人類肝臟蛋白質(zhì)組研究,這些都是舉世矚目的成就。尤其近年來,在醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的幾大最前沿的領(lǐng)域,如組織器官工程、生物芯片、干細(xì)胞技術(shù)、克隆技術(shù)等方面也均處于世界先進(jìn)水平。加上基因重組技術(shù)、DNA技術(shù)、基因化學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展等,這些都將為我國基因工程藥物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ),將給基因工程藥物產(chǎn)業(yè)帶來深刻的變化和前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
盡管國內(nèi)基因工程制藥企業(yè)現(xiàn)狀不容樂觀,我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)與歐美發(fā)達(dá)國家相比雖有一定距離,但并非不可逾越,這個(gè)市場依然被業(yè)內(nèi)人士十分看好。比如我國干擾素的實(shí)際消費(fèi)量不足1億,但市場潛力相當(dāng)大,專家們估計(jì)能達(dá)到4億―5億支。尤其經(jīng)過近10年的努力,我國已造就了若干個(gè)具有國際競爭力,甚至能躋身世界基因工程藥物產(chǎn)業(yè)前列的中國本土上的龍頭企業(yè)。所以盡管基因工程制藥發(fā)展道路艱辛,但前景依然十分誘人。
1基因工程與基因板塊前景分析
1.基因工程技術(shù)的發(fā)展與前瞻性,2000年6月26日,“人類基因組計(jì)劃”成功繪制了人類生命的“天書”,人類的遺傳密碼基本被破譯,標(biāo)志著生物技術(shù),特別是生命科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新的階段。人類基因組計(jì)劃(HGP)與曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃一起被稱為二十世紀(jì)三大科學(xué)工程,它同時(shí)將貫穿于整個(gè)21世紀(jì),被認(rèn)為是21世紀(jì)最偉大的科學(xué)工程。早在20世紀(jì)上半葉,遺傳學(xué)家就提出了“基因”概念,即基因是決定生物性狀的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。特別是1953年沃森和克里克DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)立后,進(jìn)一步從本質(zhì)上證實(shí)基因是決定人類生、老、病、死和一切生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)。至70年代,DNA重組技術(shù)(也稱基因工程或遺傳工程技術(shù))終獲成功并付之應(yīng)用,分離、克隆基因變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),不少遺傳病的致病基因及其他一些疾病的相關(guān)基因和病毒致病基因陸陸續(xù)續(xù)被確定。所有這一切使人們似乎看到了攻克頑癥的曙光,研究基因的熱情空前高漲。
諾貝爾獎(jiǎng)獲得者杜伯克進(jìn)一步提出了基因組研究模式,美國國會(huì)于1990年10月1日批準(zhǔn)正式啟動(dòng)HGP,為期15年,政府投資30億美元。人類基因組計(jì)劃的目的是要破譯出基因密碼并將其序列化制成研究藍(lán)本,從而對診斷病癥和研究治療提供巨大幫助。不久的將來我們不僅可以看到癌癥、艾滋病等絕癥被攻克;人類可以通過基因克隆復(fù)制器官和無性繁殖;基因診斷和改動(dòng)技術(shù)可以使人類后代不再受遺傳病的困擾;而且人類將進(jìn)入藥物個(gè)性化時(shí)代,人類的生命也將延長。正是由于這些新技術(shù)和新領(lǐng)域的不斷出現(xiàn)和日新月異,人類在新世紀(jì)的生存和生活方式將發(fā)生重大變化。
其一、基因制藥。在過去發(fā)現(xiàn)新藥物作用靶點(diǎn)和受體是非常昂貴和漫長的,科學(xué)家只是依賴試錯(cuò)法來實(shí)現(xiàn)其藥物研究和開發(fā)的目標(biāo)。人類基因組研究計(jì)劃完成后,科學(xué)家可以直接根據(jù)基因組研究成果確定靶位和受體設(shè)計(jì)藥物。這將大大縮短藥物研制時(shí)間和大大降低藥物研制費(fèi)用。
其二、基因診斷。人類基因組研究計(jì)劃最直接和最容易產(chǎn)生效益的地方就是基因診斷。通過基因診斷可以解決遺傳性疾病的黑洞,基因診斷能夠在遺傳病患者還未發(fā)現(xiàn)出任何癥狀之前,甚至還未出生的嬰兒就能確診。
其三、基因治療。基因治療被稱為人類醫(yī)療史上的第四次革命,遺傳學(xué)表明人類有6500種遺傳性疾病是由單個(gè)基因缺陷引起的,而通過基因治療置入相關(guān)基因?qū)⑹谷祟惖脑S多不治之癥得以克服。
其四、基因克隆。是指把一個(gè)生物體中的遺傳信息(DNA)轉(zhuǎn)入另一個(gè)生物體內(nèi)。利用基因克隆技術(shù)不僅可以培育出自然界不可能產(chǎn)生的新物種,而且可以培養(yǎng)帶有人體基因的動(dòng)植物作為“生物反應(yīng)器”生產(chǎn)基因工程產(chǎn)品,還可制造用于人體臟器移植的器官,從而解決異體器官的排斥和供移植的人體器官來源不足的問題?,F(xiàn)在動(dòng)植物克隆已成為現(xiàn)代科技進(jìn)步中最具有沖擊力和爭議性的事件,克隆羊和克隆豬的出現(xiàn)引發(fā)人類克隆自身的擔(dān)憂,而植物克隆和大量轉(zhuǎn)基因食物大規(guī)模出現(xiàn)引發(fā)了人們對于生物物種混亂和污染的擔(dān)憂。但不可否認(rèn)的是,植物克隆可以為人類食品來源開啟廣闊的空間,而動(dòng)物克隆可以利用動(dòng)物生產(chǎn)大量人類需要的基因藥物和器官。
其五、基因芯片。由此可見,在21世紀(jì)誰能掌握人類自身,誰擁有基因?qū)@蕉?,誰就在某種基因的商業(yè)運(yùn)用和新藥開發(fā)中居于領(lǐng)導(dǎo)地位,基因技術(shù)具有巨大商業(yè)價(jià)值和社會(huì)意義。
2中國基因工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢
1999年7月,我國在國際人類基因組注冊,承擔(dān)了其中1%的測序任務(wù)。我國人類基因組研究除完成3號(hào)染色體3000萬個(gè)堿基對即1%的測序任務(wù)外,主要著重于疾病相關(guān)基因以及重要生物功能基因的結(jié)構(gòu)和功能研究。我國近兩年又在上海和北京相繼成立了國家人類基因組南、北兩個(gè)中心,這為大規(guī)模進(jìn)行基因功能研究提供了可靠的保證。
基因技術(shù)革命是繼工業(yè)革命、信息革命之后對人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的一場革命。它在基因制藥、基因診斷、基因治療等技術(shù)方面所取得的革命性成果,將極大地改變?nèi)祟惿蜕畹拿婷?。同時(shí),基因技術(shù)所帶來的商業(yè)價(jià)值無可估量,從事此類技術(shù)研究和開發(fā)企業(yè)的發(fā)展前景無疑十分廣闊?;蚬こ坍a(chǎn)業(yè)除了眾所周知的高投入、高回報(bào)、高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)外,還具有其它一些十分重要和鮮明的特點(diǎn)。基因工程產(chǎn)品的技術(shù)含量非常高,因此,基因工程產(chǎn)品的前期研究和開發(fā)投入非常高,國外新藥的研究開發(fā)費(fèi)用基本上占銷售額的15%左右。而基因工程產(chǎn)品的直接生產(chǎn)成本卻非常低,而且對生產(chǎn)的設(shè)備要求也不是很高,基因產(chǎn)品的這一特點(diǎn)意味著基因工程領(lǐng)域的進(jìn)入壁壘并不存在于生產(chǎn)領(lǐng)域,而存在于該產(chǎn)業(yè)的上游,即研究開發(fā)這一環(huán)節(jié),因此只有具備相當(dāng)資金與技術(shù)實(shí)力的企業(yè)才能問津?;蚬こ坍a(chǎn)業(yè)不僅在投入上具有非常明顯的階段性,而且基因工程產(chǎn)品的創(chuàng)新期非常長,因?yàn)椴粌H產(chǎn)品的研究開發(fā)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力,而且對產(chǎn)品的審批也相當(dāng)嚴(yán)格,所以一種基因工程產(chǎn)品完成創(chuàng)新階段,從實(shí)驗(yàn)室到消費(fèi)者手中要經(jīng)過好幾年時(shí)間。
由于基因工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景十分看好,因此一大批國內(nèi)企業(yè)包括許多上市公司近年來紛紛涉足這一行業(yè)。自九十年代中期以來,我國已有300多家生物工程研究單位,200多家現(xiàn)代生物醫(yī)藥企業(yè),50多家生物工程技術(shù)開發(fā)公司,上市公司中有30多家企業(yè)涉及生物制藥。目前,基因工程藥物、生物疫苗、生物診斷試劑三大類的基因產(chǎn)品均有國內(nèi)企業(yè)參與生產(chǎn)。在這些產(chǎn)品的市場上,國內(nèi)企業(yè)依靠低廉的價(jià)格和廣闊的營銷網(wǎng)絡(luò),已在與國外廠商的市場競爭中取得了優(yōu)勢地位。從行業(yè)分布上來看,國內(nèi)上述幾類基因工程產(chǎn)品的市場格局大致呈現(xiàn)如下的狀況:
細(xì)胞因子類產(chǎn)品目前市場已處于飽和狀態(tài)。受超額利潤的誘惑,前兩年已有太多的廠家介入該市場,僅EPO一項(xiàng),光上市公司在生產(chǎn)的就有復(fù)星實(shí)業(yè)(600196)、哈醫(yī)藥(600664)、張江高科(600895)、等好幾家,再加上國內(nèi)非上市公司,目前共有十幾家公司在生產(chǎn)EPO,年生產(chǎn)能力過剩超過了500萬支。而血小板生長因子(TPO),由于國外的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)而未能為國內(nèi)廠商所仿制,從而導(dǎo)致該產(chǎn)品被進(jìn)口品所壟斷。因此,如果不能形成新細(xì)胞因子的自主開發(fā)能力,對企業(yè)來說,該市場的拓展空間將非常有限。
重組類藥物目前還處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)階段。目前市場上的水蛭素、降鈣素等產(chǎn)品是通過提取或化學(xué)合成,而不是利用基因工程技術(shù)的方法獲得的。有許多院校和研究機(jī)構(gòu)已在這方面取得了一定的進(jìn)展,拿到了目的基因并在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了表達(dá)載體,但在表達(dá)量及分離純化方面還有待突破。可見部分重組類藥物的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)已不再遙遠(yuǎn),國內(nèi)在這方面與國外的差距還不算大,是一個(gè)大有可為的新領(lǐng)域。
轉(zhuǎn)基因作物的研究規(guī)模已達(dá)到了空前的水平。自1983年世界上第一例轉(zhuǎn)基因抗病毒植物誕生以來,轉(zhuǎn)基因作物的研制、中間試驗(yàn)、田間釋放和商業(yè)化種植得到了迅速的發(fā)展,到1997年底,轉(zhuǎn)基因植物已達(dá)幾百種;轉(zhuǎn)基因作物于1986年在美國和法國首次進(jìn)入大田試驗(yàn),到1997年底全世界轉(zhuǎn)基因作物的田間試驗(yàn)已達(dá)25000多例;1994年,美國批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因延熟番茄的商業(yè)化生產(chǎn),到1997年底,全世界共有51種轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品被正式投入商品化生產(chǎn)。
轉(zhuǎn)基因作物的種植面積正在迅速擴(kuò)大。全世界轉(zhuǎn)基因作物的種植面積在1995年僅為1.2×106hm2,1996年為2.84×106hm2,1997年為1.25×107hm2,1998年為2.78×107hm2,1999年增至3.99×107hm2.2000年進(jìn)一步增至4.42×107hm2,2001年已達(dá)5.26×107hm2.2001年全球轉(zhuǎn)基因作物按作物種類統(tǒng)計(jì)為:大豆占46%,棉花占20%,油菜占11%,玉米占7%;按國家統(tǒng)計(jì):美國占70%(面積,下同)、阿根廷占22%、加拿大占6%、中國占1%~3%,上述4國占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的99%;按目標(biāo)性狀分類:抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物占77%,抗蟲轉(zhuǎn)基因作物占15%.據(jù)統(tǒng)計(jì),1999年美國轉(zhuǎn)基因大豆、棉花和玉米的種植面積,分別占該國相應(yīng)作物種植面積的55%、50%和30%。
轉(zhuǎn)基因作物具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益,1997年美國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植面積為1×106hm2,平均增產(chǎn)70%,每公頃抗蟲棉可增加凈收益83美元,直接經(jīng)濟(jì)效益近1億美元;1998年美國種植轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米達(dá)5×106hm2,平均增產(chǎn)9%,其凈收益為68.1美元/hm2,可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益3.4億美元。1995年全球轉(zhuǎn)基因作物的銷售額僅為0.75億美元,1998年達(dá)到12億美元~15億美元,2000年已達(dá)30億美元,5年間增加了40倍。預(yù)計(jì)2005年將達(dá)60億美元,2010年將達(dá)到200億美元。
2.植物用轉(zhuǎn)基因微生物
自上世紀(jì)80年代以來,重組農(nóng)業(yè)微生物工程研究取得了突破性進(jìn)展,其中新型重組固氮微生物研究已進(jìn)入田間試驗(yàn),一些殺蟲、防病遺傳工程微生物進(jìn)入田間試驗(yàn)或商業(yè)化生產(chǎn)。防凍害基因工程菌株已于1987年進(jìn)入田間試驗(yàn),防治果樹根癌病工程菌株也于1991年和1992年先后在澳大利亞和美國獲準(zhǔn)登記,目前已在澳大利亞、美國、加拿大和西歐一些國家銷售,這是世界上首例商品化生產(chǎn)的植病生防基因工程細(xì)菌制劑。具有殺蟲活性的轉(zhuǎn)b.t基因工程細(xì)菌,自1991年起已有多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入市場。在高銨條件下仍保持良好固氮能力的耐銨工程菌株,也進(jìn)入田間試驗(yàn)。
3.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面:改良動(dòng)物品種和生產(chǎn)性能;生產(chǎn)人藥用蛋白和營養(yǎng)保健蛋白;生產(chǎn)人用器官移植的異種供體;建立疾病和藥物篩選模型;生產(chǎn)新型生物材料等。1998年全球動(dòng)物生物技術(shù)產(chǎn)品總銷售額約為6.2億美元,預(yù)計(jì)2010年總銷售額將達(dá)到110億美元,其中75億美元是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物產(chǎn)品。
4. 獸用基因工程生物制品
獸用基因工程生物制品是指利用重組dna技術(shù)生產(chǎn)的獸用免疫制劑。主要包括:單克隆抗體等診斷試劑,目前國內(nèi)外正在研究、開發(fā)或已應(yīng)用的單克隆抗體診斷試劑已達(dá)1000多種;基因工程疫苗,已有44例獲準(zhǔn)進(jìn)行商品化生產(chǎn),其中重組亞單位疫苗30例,基因缺失活疫苗12例,基因重組活疫苗2例。此外,還有dna疫苗和獸用基因植物源生物制品等。
5. 轉(zhuǎn)基因水生生物
迄今為止,全世界研究的轉(zhuǎn)基因水生生物達(dá)20余種,已有8種進(jìn)入中間試驗(yàn),其中我國有一種兩例,僅有大西洋鮭1種可能已開始小規(guī)模商品化生產(chǎn)。
6. 我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研發(fā)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化概況
我國轉(zhuǎn)基因植物的研究開發(fā)始于20世紀(jì)80年代,1986年啟動(dòng)的863高新技術(shù)計(jì)劃起到了關(guān)鍵性的導(dǎo)向、帶動(dòng)和輻射作用。據(jù)1996年統(tǒng)計(jì),國內(nèi)正在研究和開發(fā)的轉(zhuǎn)基因植物約47種,涉及各類基因103種。1997年~1999年,有26例轉(zhuǎn)基因植物獲準(zhǔn)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。按轉(zhuǎn)基因性狀分:抗蟲16例,抗病毒9例,改良品質(zhì)1例。按作物劃分:棉16例,番茄5例,甜椒4例,矮牽牛1例。
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是國內(nèi)植物基因工程應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第一個(gè)成功范例,使我國成為繼美國之后獨(dú)立研制成抗蟲棉,并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二個(gè)國家。1998年~2001年4年累計(jì)種植逾1.3×106hm2,減少農(nóng)藥使用量70%以上,產(chǎn)生了巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。由于其傘形輻射的帶動(dòng)作用,抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻、玉米、楊樹等一批后繼轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品正在進(jìn)行田間試驗(yàn),蓄勢待發(fā)。轉(zhuǎn)基因技術(shù)將使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻的結(jié)構(gòu)變化,向農(nóng)業(yè)與醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)與食品、農(nóng)業(yè)與加工結(jié)合的方向發(fā)展。
我國植物用轉(zhuǎn)基因微生物研究已取得長足進(jìn)展,正在研發(fā)的防病殺蟲微生物13種,涉及基因16種;固氮微生物8種,涉及基因12種,大多已進(jìn)入中間試驗(yàn)和環(huán)境釋放試驗(yàn)。我國獸用基因工程生物制品研究與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速,已有近70種單克隆抗體等診斷試劑投放市場,2例基因工程疫苗獲準(zhǔn)進(jìn)行商品化生產(chǎn),其中重組亞單位疫苗1例,基因重組活疫苗1例。
轉(zhuǎn)基因作物的研究規(guī)模已達(dá)到了空前的水平。自1983年世界上第一例轉(zhuǎn)基因抗病毒植物誕生以來,轉(zhuǎn)基因作物的研制、中間試驗(yàn)、田間釋放和商業(yè)化種植得到了迅速的發(fā)展,到1997年底,轉(zhuǎn)基因植物已達(dá)幾百種;轉(zhuǎn)基因作物于1986年在美國和法國首次進(jìn)入大田試驗(yàn),到1997年底全世界轉(zhuǎn)基因作物的田間試驗(yàn)已達(dá)25000多例;1994年,美國批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因延熟番茄的商業(yè)化生產(chǎn),到1997年底,全世界共有51種轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品被正式投入商品化生產(chǎn)。
轉(zhuǎn)基因作物的種植面積正在迅速擴(kuò)大。全世界轉(zhuǎn)基因作物的種植面積在1995年僅為1.2×106hm2,1996年為2.84×106hm2,1997年為1.25×107hm2,1998年為2.78×107hm2,1999年增至3.99×107hm2.2000年進(jìn)一步增至4.42×107hm2,2001年已達(dá)5.26×107hm2.2001年全球轉(zhuǎn)基因作物按作物種類統(tǒng)計(jì)為:大豆占46%,棉花占20%,油菜占11%,玉米占7%;按國家統(tǒng)計(jì):美國占70%(面積,下同)、阿根廷占22%、加拿大占6%、中國占1%~3%,上述4國占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的99%;按目標(biāo)性狀分類:抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物占77%,抗蟲轉(zhuǎn)基因作物占15%.據(jù)統(tǒng)計(jì),1999年美國轉(zhuǎn)基因大豆、棉花和玉米的種植面積,分別占該國相應(yīng)作物種植面積的55%、50%和30%。
轉(zhuǎn)基因作物具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益,1997年美國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植面積為1×106hm2,平均增產(chǎn)70%,每公頃抗蟲棉可增加凈收益83美元,直接經(jīng)濟(jì)效益近1億美元;1998年美國種植轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米達(dá)5×106hm2,平均增產(chǎn)9%,其凈收益為68.1美元/hm2,可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益3.4億美元。1995年全球轉(zhuǎn)基因作物的銷售額僅為0.75億美元,1998年達(dá)到12億美元~15億美元,2000年已達(dá)30億美元,5年間增加了40倍。預(yù)計(jì)2005年將達(dá)60億美元,2010年將達(dá)到200億美元。
2.植物用轉(zhuǎn)基因微生物
自上世紀(jì)80年代以來,重組農(nóng)業(yè)微生物工程研究取得了突破性進(jìn)展,其中新型重組固氮微生物研究已進(jìn)入田間試驗(yàn),一些殺蟲、防病遺傳工程微生物進(jìn)入田間試驗(yàn)或商業(yè)化生產(chǎn)。防凍害基因工程菌株已于1987年進(jìn)入田間試驗(yàn),防治果樹根癌病工程菌株也于1991年和1992年先后在澳大利亞和美國獲準(zhǔn)登記,目前已在澳大利亞、美國、加拿大和西歐一些國家銷售,這是世界上首例商品化生產(chǎn)的植病生防基因工程細(xì)菌制劑。具有殺蟲活性的轉(zhuǎn)B.t基因工程細(xì)菌,自1991年起已有多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入市場。在高銨條件下仍保持良好固氮能力的耐銨工程菌株,也進(jìn)入田間試驗(yàn)。
3.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面:改良動(dòng)物品種和生產(chǎn)性能;生產(chǎn)人藥用蛋白和營養(yǎng)保健蛋白;生產(chǎn)人用器官移植的異種供體;建立疾病和藥物篩選模型;生產(chǎn)新型生物材料等。1998年全球動(dòng)物生物技術(shù)產(chǎn)品總銷售額約為6.2億美元,預(yù)計(jì)2010年總銷售額將達(dá)到110億美元,其中75億美元是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物產(chǎn)品。
4. 獸用基因工程生物制品
獸用基因工程生物制品是指利用重組DNA技術(shù)生產(chǎn)的獸用免疫制劑。主要包括:單克隆抗體等診斷試劑,目前國內(nèi)外正在研究、開發(fā)或已應(yīng)用的單克隆抗體診斷試劑已達(dá)1000多種;基因工程疫苗,已有44例獲準(zhǔn)進(jìn)行商品化生產(chǎn),其中重組亞單位疫苗30例,基因缺失活疫苗12例,基因重組活疫苗2例。此外,還有DNA疫苗和獸用基因植物源生物制品等。
5. 轉(zhuǎn)基因水生生物
迄今為止,全世界研究的轉(zhuǎn)基因水生生物達(dá)20余種,已有8種進(jìn)入中間試驗(yàn),其中我國有一種兩例,僅有大西洋鮭1種可能已開始小規(guī)模商品化生產(chǎn)。
6. 我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研發(fā)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化概況
我國轉(zhuǎn)基因植物的研究開發(fā)始于20世紀(jì)80年代,1986年啟動(dòng)的863高新技術(shù)計(jì)劃起到了關(guān)鍵性的導(dǎo)向、帶動(dòng)和輻射作用。據(jù)1996年統(tǒng)計(jì),國內(nèi)正在研究和開發(fā)的轉(zhuǎn)基因植物約47種,涉及各類基因103種。1997年~1999年,有26例轉(zhuǎn)基因植物獲準(zhǔn)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。按轉(zhuǎn)基因性狀分:抗蟲16例,抗病毒9例,改良品質(zhì)1例。按作物劃分:棉16例,番茄5例,甜椒4例,矮牽牛1例。
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是國內(nèi)植物基因工程應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第一個(gè)成功范例,使我國成為繼美國之后獨(dú)立研制成抗蟲棉,并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二個(gè)國家。1998年~2001年4年累計(jì)種植逾1.3×106hm2,減少農(nóng)藥使用量70%以上,產(chǎn)生了巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。由于其傘形輻射的帶動(dòng)作用,抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻、玉米、楊樹等一批后繼轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品正在進(jìn)行田間試驗(yàn),蓄勢待發(fā)。轉(zhuǎn)基因技術(shù)將使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻的結(jié)構(gòu)變化,向農(nóng)業(yè)與醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)與食品、農(nóng)業(yè)與加工結(jié)合的方向發(fā)展。
我國植物用轉(zhuǎn)基因微生物研究已取得長足進(jìn)展,正在研發(fā)的防病殺蟲微生物13種,涉及基因16種;固氮微生物8種,涉及基因12種,大多已進(jìn)入中間試驗(yàn)和環(huán)境釋放試驗(yàn)。我國獸用基因工程生物制品研究與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速,已有近70種單克隆抗體等診斷試劑投放市場,2例基因工程疫苗獲準(zhǔn)進(jìn)行商品化生產(chǎn),其中重組亞單位疫苗1例,基因重組活疫苗1例。
根據(jù)抗原性質(zhì)可分為滅活疫苗、弱毒活疫苗、亞單位疫苗、工程疫苗、核酸疫苗和轉(zhuǎn)基因植物可飼疫苗;根據(jù)疫苗功效則可分為預(yù)防性疫苗和治療性疫苗。
1. 滅活疫苗。將分類離培養(yǎng)的病原微生物(多數(shù)為強(qiáng)毒株)用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑將其滅活但保留其免疫原性,與不同的佐劑混合后乳化制成滅活疫苗。目前,用于制備滅活疫苗的佐劑有礦物油佐劑和氫氧化鋁佐劑。前者多用于病毒性疫苗,如當(dāng)前使用的豬圓環(huán)病毒滅活疫苗、偽狂犬病毒滅活疫苗;用氫氧化鋁作為佐劑制備疫苗靜置后,會(huì)出現(xiàn)分層,疫苗在使用前搖勻即可,該佐劑多用于細(xì)菌疫苗。蜂膠佐劑多用于細(xì)菌苗和亞單位疫苗。
滅活疫苗的用途:①新分離的病原,短期內(nèi)難以致弱。如高致病性豬藍(lán)耳病滅活疫苗、豬圓環(huán)病毒滅活疫苗和兔瘟滅活疫苗。②血清型較多的病原,疫苗的保護(hù)力呈現(xiàn)血清型特異性,如豬胸膜肺炎放線桿菌(15 個(gè)血清型)、副豬嗜血桿菌(15 個(gè)血清型)、豬鏈球菌(35 個(gè)血清型)等。③變異頻率高的病原,如新分離的口蹄疫M(jìn)ya-98 株。
豬用滅活疫苗中,有豬偽狂犬病滅活疫苗、豬口蹄疫0 型(單價(jià)/ 二價(jià)/ 三價(jià))滅活疫苗、豬繁殖與呼吸綜合征滅活疫苗、豬圓環(huán)病毒滅活疫苗、豬細(xì)小病毒滅活疫苗、豬乙腦滅活疫苗、豬鏈球菌病單價(jià)( 二價(jià)/ 三價(jià)) 滅活疫苗、副豬嗜血桿菌三價(jià)滅活疫苗和豬傳染性胸膜肺炎三價(jià)滅活疫苗等。
滅活疫苗的優(yōu)點(diǎn)是安全性強(qiáng),疫苗毒株無毒力返強(qiáng)的危險(xiǎn);多數(shù)疫苗的免疫接種效果不受仔豬母源抗體水平高低的干擾;貯存條件方面,一般需冷藏保存,不能冷凍。其缺點(diǎn)是需要免疫次數(shù)多,接種后局部反應(yīng)略大,甚至出現(xiàn)接種部位污染,可引起局部炎癥膿腫,影響接種效果,也降低局部的肉品質(zhì)量。
2.弱毒活疫苗。
疫苗種類指將毒力下降或毒力完全喪失的病原微生物,與牛奶、明膠等佐劑混合后經(jīng)過低溫凍干后形成的疏松狀制劑。嚴(yán)格意義上,此類疫苗不包含采用基因工程方法對基因組改變后引起致病性改變的微生物制備的弱毒疫苗。根據(jù)所含的疫苗毒株分類不同,可以分為以下幾種:(1)細(xì)菌活疫苗:如仔豬副傷寒疫苗,豬丹毒- 肺疫活疫苗。(2)病毒活疫苗:豬瘟活疫苗、偽狂犬病活疫苗和豬繁殖與呼吸綜合征活疫苗。(3)豬支原體肺炎活疫苗。預(yù)防豬寄生蟲的活疫苗尚未問世。
我國常用的弱毒活疫苗較多,如豬瘟活疫苗、豬偽狂犬病活疫苗、豬繁殖與呼吸綜合征活疫苗、豬乙肝疫苗、豬丹毒活疫苗、豬肺疫活疫苗、仔豬副傷寒疫苗、豬馬腺疫鏈球菌活疫苗等。
活疫苗的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)是:(1)免疫途徑多樣:可通過肌肉注射、滴鼻、口服等途徑免疫。(2)刺激產(chǎn)生黏膜免疫:除肌肉注射外,滴鼻和口服途徑免疫后可刺激機(jī)體產(chǎn)生局部分泌型IgA, 形成黏膜免疫,在預(yù)防呼吸道感染和消化道感染中具有獨(dú)特的作用,這是滅活疫苗無法比擬的,如沙門氏菌口服可以刺激機(jī)體腸道局部黏膜免疫。(3)免疫后可剌激產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫,免疫效果較為確實(shí)。(4)免疫次數(shù)少于滅活疫苗。(5)接種后局部反應(yīng)低。缺點(diǎn):受母源抗體的影響如豬瘟活疫苗、偽狂犬病活疫苗等;受抗菌藥物的影響如仔豬副傷寒弱毒疫苗、豬丹毒- 肺疫二聯(lián)弱毒疫苗和豬支原體弱毒疫苗等;活疫苗運(yùn)輸保存條件嚴(yán)格,需冷凍條件。
3. 基因工程疫苗。
利用分子生物學(xué)手段改造病原微生物的基因,獲得毒力下降、喪失的突變株或構(gòu)建以弱毒株為載體、表達(dá)外源基因的重組毒(菌)株,并利用它們作為疫苗毒株制備疫苗,包括基因缺失活疫苗和基因工程活載體疫苗。該疫苗與常規(guī)弱毒疫苗相比,主要區(qū)別在于后者采用常規(guī)技術(shù),而非分子生物學(xué)技術(shù),來致弱病原微生物,不確定其毒力致弱的分子機(jī)制。
作為基因工程疫苗載體的病毒或細(xì)菌,其主要特性是:致病力下降或缺失、對靶動(dòng)物和非靶動(dòng)物是安全的,基因組龐大、可容納外源基因,并高效表達(dá)。常用的活載體有:偽狂犬病毒弱毒株、腺病毒、沙門氏菌弱毒菌株、乳酸桿菌、胸膜肺炎放線桿菌弱毒株。我國在“十一五”期間,在“863”課題資助下,開展了以偽狂犬病毒為載體,表達(dá)豬細(xì)小病毒、乙腦病毒、口蹄疫病毒和豬繁殖與呼吸綜合征病毒主要免疫原性基因的研究。鑒于對其安全性的憂慮,我國規(guī)定轉(zhuǎn)基因生物(包含基因工程 疫苗)必須經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)室和野外安全性觀察測試,獲得安全證書后,方能進(jìn)行疫苗學(xué)研宄,以申報(bào)獸用生物制品新獸藥證書。目前,我國己經(jīng)批準(zhǔn)上市的基因工程疫苗有:豬偽狂犬病基因缺失疫苗、口蹄疫基因工程疫苗、豬大腸桿菌K88-K99 基因工程疫苗。重組載體疫苗尚未正式上市。
4.核酸疫苗。
核酸疫苗產(chǎn)生于20 世紀(jì)80 年代。將病原微生物或寄生蟲基因組中編碼免疫原性蛋白的基因克隆到真核表達(dá)載體中制備重組質(zhì)粒,這種質(zhì)粒直接導(dǎo)入動(dòng)物體內(nèi),利用宿主體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄翻譯系統(tǒng),合成該蛋白,剌激機(jī)體產(chǎn)生針對相應(yīng)的細(xì)胞免疫和體液抗體,因而稱之為DNA 疫苗。DNA 疫苗可以用大腸桿菌大量制備,成本較低。針對細(xì)菌病、病毒病和寄生蟲病的DNA 疫苗報(bào)道較多。但基于是否整合到宿主染色體等安全性考慮,核酸疫苗多處于實(shí)驗(yàn)研宄階段,尚未大量應(yīng)用。RNA 疫苗是近幾年才出現(xiàn)的一種核酸疫苗,主要在人類醫(yī)學(xué)中,作為RNA 類藥物,用于抗腫瘤研宄。在動(dòng)物疫苗領(lǐng)域尚未見RNA 疫苗的應(yīng)用報(bào)道。
5. 亞單位疫苗與合成肽疫苗。
利用物理化學(xué)方法提純病原微生物中具免疫原性的組份,或者利用基因工程表達(dá)該組分,純化后加入佐劑而制成。豬傳染性胸膜肺炎的亞單位疫苗中含有毒素I, 毒素II,毒素III 和外膜蛋白等, 能提供對所有15 個(gè)血清型的交叉保護(hù)力。我國使用的口蹄疫合成肽疫苗,是利用人工方法合成口蹄疫病毒VP1 蛋白中具有較強(qiáng)免疫原性的抗原片段,加入佐劑制成。該疫苗的優(yōu)點(diǎn)是抗原組分單一,純度高,免疫反應(yīng)強(qiáng),副作用低;能迅速針對新出現(xiàn)變異毒株研制其合成肽疫苗。但是,其成本較高。
6.轉(zhuǎn)基因植物可飼疫苗。
將病原微生物中編碼免疫蛋白的基因插入植物基因組中,獲得表達(dá)病原微生物免疫原性的植物,再從植物中提純蛋白用于注射動(dòng)物或?qū)⒅参镏苯语曃箘?dòng)物,產(chǎn)生免疫力。用于表達(dá)免疫原性基因的植物主要是馬鈴薯、玉米、蔬菜、番茄、煙草和香蕉等,稱為轉(zhuǎn)基因可飼疫苗(ediable vaccine)。此類疫苗在口蹄疫(擬南芥、苜蓿和馬鈴薯為受體)、豬傳染性胃腸炎(馬鈴薯、花椰菜和土豆為受體)、腹瀉(煙草為受體)和輪狀病毒感染(番茄和馬鈴薯為受體)等疾病防控中有研究的報(bào)道,但未見臨床應(yīng)用。目前的技術(shù)難題是:選擇直接生食和貯藏方便的植物作為表達(dá)植株(煙草不適用于動(dòng)物基因的篩選和優(yōu)化其密碼子和使用合適啟動(dòng)子,使其表達(dá)量滿足疫苗免疫劑量的要求;免疫劑量免疫程序的確定;并設(shè)法提高口服后黏膜免疫效果。轉(zhuǎn)基因植物可飼疫苗主要應(yīng)用在胃腸道疾病中。
二、疫苗使用的注意事項(xiàng)
1. 建立在正確的流行病學(xué)調(diào)查基礎(chǔ)上,有針對性選擇所需疫苗,不可盲從。對于多血清型菌株感染,應(yīng)選擇與當(dāng)?shù)亓餍芯暄逍鸵恢碌囊呙纾庖咝Ч_實(shí)。
2.確保疫苗運(yùn)輸和使用過程中的冷鏈保障。如疫苗的物理性狀己經(jīng)改變,如分層現(xiàn)象,不可用手工混勻后再使用,應(yīng)丟棄。
3.細(xì)菌活疫苗使用前后不可同時(shí)使用抗生素或有抗菌活性的中草藥。
4.建議使用于健康豬群;正在發(fā)病豬群使用緊急接種,可能會(huì)加快處于疾病晚期豬只死亡,但是會(huì)縮短豬群的病程,因此要有心理準(zhǔn)備。
【Keywords】 rotavirus; VP6 gene; genes, synthetic; genetic engineering vaccine
【摘要】 目的:設(shè)計(jì)獲得輪狀病毒(RV)新型VP6基因. 方法:本研究在前期工作的基礎(chǔ)上,對RV VP6基因的優(yōu)化合成方法進(jìn)行了探索研究. 我們應(yīng)用改良的嵌套式PCR策略,通過逐步拼接法對RV VP6基因進(jìn)行了優(yōu)化改造. 結(jié)果:成功地合成了優(yōu)化的RV VP6基因cDNA序列,該序列長約1220 bp,(G+C)含量達(dá)55%. 結(jié)論:與野生型RV VP6基因相比,優(yōu)化合成的RV VP6基因(G+C) 含量提高了約20%,這一工作為新型高效口服RV基因工程疫苗的深入研究奠定了基礎(chǔ).
【關(guān)鍵詞】 輪狀病毒; VP6基因;基因,合成; 基因工程疫苗
0引言
輪狀病毒(rotavirus, RV)是引起全世界嬰幼兒嚴(yán)重腹瀉的重要病原,RV危害嚴(yán)重且無有效的治療手段[1],根除RV感染的惟一途徑是發(fā)展安全、有效的疫苗,這已成為一個(gè)全球性的公共醫(yī)療目標(biāo),是一項(xiàng)十分迫切而必要的工作[2-5]. A組RV血清型眾多,VP6蛋白是其主要的組特異性抗原,有較強(qiáng)的抗原性和免疫原性,可誘導(dǎo)保護(hù)性免疫. 有研究表明,VP6蛋白的IgA mAb對RV感染具有免疫保護(hù)作用,肌注免疫VP6 DNA疫苗可產(chǎn)生較好的異源保護(hù)作用[6],以VP6蛋白和黏膜佐劑免疫小鼠可誘導(dǎo)產(chǎn)生對鼠RV EDIM株的完全保護(hù)作用[7]. 根據(jù)我國RV的感染狀況,本課題組的疫苗設(shè)計(jì)方案主要包括A組RV的VP6抗原和A組RV G1,G2和G3型3種不同的VP7抗原. 前期免疫效果研究結(jié)果表明,灌胃免疫組產(chǎn)生的RV特異性免疫反應(yīng)較滴鼻組弱,推測可能與疫苗在胃腸道受到胃酸和消化酶的降解破壞作用,導(dǎo)致其表達(dá)量降低和免疫效果弱化有關(guān). 據(jù)此,為了發(fā)展新型高效的口服RV基因工程疫苗,我們應(yīng)用改良的嵌套式PCR策略,通過逐步拼接法對RV VP6基因進(jìn)行了優(yōu)化合成研究,以期提高其(G+C)含量,可望增加其表達(dá)量和提高以其為目標(biāo)抗原的RV疫苗的免疫效果.
1材料和方法
1.1材料PcDNAⅡ質(zhì)粒,E.coli DH5α菌種和E.coli DH10B菌種均為本室保存. Agarose Gel DNA purification Kit, Pyrobest DNA polymerase,T4 DNA Ligase, 限制性DNA內(nèi)切酶KpnⅠ,XhoⅠ,EcoRⅠ,EcoRV,XGal, IPTG, DNA Marker DL2000, dNTP mixture和Amp均為Takara產(chǎn)品;RNA酶為Sigma產(chǎn)品; 酵母提取物和胰蛋白胨為OXOID產(chǎn)品; PEG(4000)為Promega產(chǎn)品.
1.2方法
1.2.1引物合成引物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成.
1.2.2RV VP6基因的優(yōu)化合成根據(jù)RV VP6基因的氨基酸序列和人類細(xì)胞偏愛的密碼子,重新設(shè)計(jì)了RV VP6基因的重組cDNA序列,合成了引物P11~P116和P21~P216與sP115和sP216. 根據(jù)嵌套式PCR方法制備突變體的原理[8],我們應(yīng)用改良的嵌套式PCR策略,通過逐步拼接法人工合成RV VP6基因的重組cDNA序列.
2結(jié)果
2.1RV VP6基因S1和S2片段的合成應(yīng)用改良的嵌套式PCR策略,通過逐步拼接法人工合成RV VP6基因的重組cDNA序列,RV VP6基因全長S片段分為S1和S2片段兩部分先分別合成,再以S1和S2片段為模板,合成RV VP6基因全長S片段,合成策略見圖1,2. 獲得RV VP6基因S1和S2片段(圖3,4),對其進(jìn)行酶切和測序鑒定(圖5,6),合成片段序列正確.
2.2獲得優(yōu)化的RV VP6基因全長S片段逐步拼接法獲得了約1220 bp的RV VP6基因全長目的片段(圖7),進(jìn)行酶切(圖8)和測序鑒定,目的片段序列正確.
1: RV VP6基因全長S片段;2: DNA標(biāo)準(zhǔn)DL2000.
圖7RV VP6基因全長S片段的PCR產(chǎn)物
1: DNA標(biāo)準(zhǔn)DL2000;2: RV VP6基因全長S片段陽性重組質(zhì)粒.
圖8RV VP6基因全長S片段陽性重組質(zhì)粒酶切鑒定
2.3RV VP6基因優(yōu)化改造前后的序列對比分析應(yīng)用改良的嵌套式PCR策略,通過逐步拼接法成功地優(yōu)化合成了RV VP6基因. 與優(yōu)化改造前的野生型序列相比,優(yōu)化后的RV VP6基因(G+C)含量提高了約20%. 優(yōu)化改造前后的序列對比和(G+C)含量分析見表1.表1RV VP6基因優(yōu)化改造前后的序列對比分析
轉(zhuǎn)貼于 3討論
國內(nèi)外新型病毒疫苗發(fā)展規(guī)劃將RV預(yù)防性疫苗列為新型病毒疫苗研制的重點(diǎn)項(xiàng)目之一,全球疫苗與免疫接種聯(lián)盟(GAVI)和WHO也十分重視中國的口服RV活疫苗,將其列為“全球疫苗腹瀉病控制和免疫規(guī)劃”主攻發(fā)展的首要疫苗. 為了發(fā)展新型高效的口服RV基因工程疫苗, 本研究在前期免疫效果研究工作的基礎(chǔ)上, 針對灌胃免疫組產(chǎn)生的RV特異性免疫反應(yīng)比滴鼻組弱的問題,分析其原因可能與疫苗在胃腸道受到胃酸和消化酶的降解破壞作用,導(dǎo)致其表達(dá)量降低和免疫原性弱化有關(guān),根據(jù)有關(guān)HIV和DNA序列化學(xué)合成的有關(guān)研究報(bào)道[9-17],提高目的基因的(G+C)含量可顯著提高其表達(dá)量,從而增強(qiáng)其免疫效果. 據(jù)此,我們對RV VP6基因優(yōu)化合成方法進(jìn)行了探索研究. 根據(jù)RV VP6基因的氨基酸序列和人類細(xì)胞偏愛的密碼子,我們重新設(shè)計(jì)了RV VP6基因的cDNA序列,并增加了有助序列正確翻譯的Kozak序列,以提高VP6的表達(dá)量. 優(yōu)化改造的VP6基因重組cDNA序列包含保護(hù)性堿基、酶切位點(diǎn)和Kozak序列,共計(jì)約1220 bp.
應(yīng)用改良的嵌套式PCR策略,通過逐步拼接法對RV VP6基因的人工合成方法進(jìn)行探索,我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用改良的嵌套式PCR策略合成基因時(shí),具體合成方法(逐步拼接法或兩步法)的選擇及基因合成的成功率可能主要取決于引物長度及其彼此間的重疊長度. ①當(dāng)引物長度
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目前使用的多為基因工程乙肝疫苗,昔日使用的血源性疫苗已基本淘汰(原因是有引起血源性疾病的嫌疑和浪費(fèi)大量的血漿)?;蚬こ桃腋我呙缡抢矛F(xiàn)代基因工程技術(shù),構(gòu)建含有乙肝表面抗原基因的重組質(zhì)粒,它可以用于預(yù)防所有已知亞型的乙肝病毒感染?,F(xiàn)在用的基因工程乙肝疫苗為乙肝重組脫氧核糖核酸酵母疫苗和重組牛痘病毒疫苗,劑量為每支5微克。
二、為何要打乙肝疫苗?
乙肝疫苗可以成功預(yù)防乙肝病毒的感染,新生兒一出生就接種乙肝疫苗,基本可以確保將來不得乙肝。 現(xiàn)有的肝硬化、肝癌多從乙肝發(fā)展而來,成功地預(yù)防乙肝,實(shí)際就是防硬化、防肝癌第一針。目前乙肝疫苗較便宜,每支幾元錢,民眾都能接受。
三、乙肝疫苗的正確使用方法是什么?
;也有采取出生后立即注射1支高效價(jià)乙肝免疫球蛋白,及3次乙肝疫苗(每次15微克,生后立即及1月、6月各注射1次),2個(gè)方案保護(hù)的成功率都在90%以上。
四、接種疫苗后不產(chǎn)生抗體該怎么辦?
五、接種疫苗后,多長時(shí)間需要再次接種?
六、乙肝疫苗能和其他疫苗同時(shí)使用嗎?
乙肝疫苗可以和流腦疫苗、卡介苗、白百破、脊髓灰質(zhì)疫苗、乙腦疫苗同時(shí)接種,接種程序按照計(jì)劃免疫所要求的順序進(jìn)行。但是乙肝疫苗最好不要和麻疹疫苗同時(shí)使用。
七、意外接觸乙肝病毒者如何打乙肝疫苗?
八、接種乙肝疫苗會(huì)不會(huì)傳染上其他傳染病?
接種肝炎疫苗不會(huì)引起其他肝炎發(fā)生,也不會(huì)被傳染上其他疾病。乙肝疫苗在生產(chǎn)過程中有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),其中許多工
序都能殺死血液中包括愛滋病病毒在內(nèi)的病原微生物,經(jīng)過臨床觀察是安全可靠的。值得提出的是,使用不合格產(chǎn)品如注射破損、變質(zhì)疫苗,或注射過程不按無菌要求操作,共用注射器或針頭,可染上肝炎或其他傳染病。還有一部分人原來是隱性傳染者,病毒呈低水平復(fù)制狀態(tài),“兩對半”檢查正常,需要用核糖核酸增殖法檢出病毒(hbvdna陽性),這種人注射疫苗后不會(huì)有表面抗體形成。
九、如果在邊遠(yuǎn)地區(qū),尚無法做到乙肝疫苗的普種怎么辦?
中圖分類號(hào) S851 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2012)02-0325-03
新城疫病毒屬于副粘病毒科副粘病毒屬,為有囊膜的單股負(fù)鏈RNA病毒。其基因組編碼6個(gè)蛋白:RNA依賴的RNA聚合酶(L基因)、血凝素神經(jīng)氨酸酶(HN)、融合蛋白(F基因)、基質(zhì)蛋白(M基因)、磷蛋白(P基因)、白(NP基因)。其中F蛋白有使病毒囊膜與宿主細(xì)胞融合進(jìn)而導(dǎo)致病毒傳人宿主細(xì)胞膜的作用,是決定病毒毒力的關(guān)鍵因子。而HN蛋白是NDV的另一種重要的致病因子,它的主要作用是參與病毒粒子與細(xì)胞受體的最初吸附以及破壞這種吸附作用。此外,HN蛋白還可使F蛋白充分接近受體而發(fā)生病毒與細(xì)胞膜的融合而致病。因此,NDV表面的HN-F糖蛋白在病毒的傳染性和治病性上起到至關(guān)重要的作用,許多新城疫基因工程疫苗的研制都依賴于F、HN蛋白。
新城疫(ND)是一種侵害禽類的急性高度接觸性傳染病,由新城疫病毒引起。自1926年首次在印度尼西亞的爪哇島和英國的新城暴發(fā)以來,至今已有4次世界范圍內(nèi)的大流行,給養(yǎng)禽業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。NDV基因型已經(jīng)發(fā)生了很大的差異(I-Ⅺ)。雖然現(xiàn)有的滅活苗和弱毒苗能獲得較好的免疫效果,但是近年來由強(qiáng)毒引起的非典型ND在免疫雞群中時(shí)有發(fā)生,因而研究出安全、高效的新型疫苗一直備受有關(guān)學(xué)者的關(guān)注。目前,亞單位疫苗、活載體疫苗、新城疫病毒載體疫苗、DNA疫苗等都被廣泛研究。
1 常規(guī)疫苗
1.1 滅活苗
滅活苗一般是由滅活的感染性尿囊液與載體佐劑混合后制得,能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生有效的免疫應(yīng)答,使抗體以較高的水平在體內(nèi)持續(xù)較長時(shí)間,且易于儲(chǔ)存。目前,廣泛使用的滅活苗為油乳劑滅活苗,多用Ulster2e、B1、LaSota及Rokin等作毒種來生產(chǎn),這些毒株在雞胚中均能大量增殖,多用于二聯(lián)苗或多聯(lián)疫苗的制造,使用多聯(lián)苗可以節(jié)省勞動(dòng)力,免疫效力受母源抗體影響較小,免疫后副作用小。但由于注射劑量和疫苗對免疫效果有很大的影響。且滅活疫苗中需要添加Avridine、ISCOMS弗氏完全佐劑、礦物油、動(dòng)植物油、脂質(zhì)體等佐劑,導(dǎo)致免疫成本大大提高。同時(shí),接種滅活苗的機(jī)體產(chǎn)生針對病毒的特異性抗體,干擾臨床檢測檢疫以及流行病學(xué)調(diào)查,這是以滅活苗防治ND的最大障礙。
1.2 活疫苗
活疫苗一般由感染胚尿囊液凍干而成,通過飲水、進(jìn)食、噴霧、氣霧等途徑大規(guī)模免疫雞群。通常NDV活疫苗分為緩發(fā)型和中發(fā)型。B1株和Lasota株是天然弱毒株,幾乎無致病性,可作為緩發(fā)型疫苗,經(jīng)滴鼻、點(diǎn)眼、飲水、氣霧等途徑接種免疫,保護(hù)效果較好。而H株、Roakin株等屬中發(fā)型的疫苗,由于毒力較強(qiáng),只能用于二次免疫。也有用CS2株、V4株等作活疫苗的,也能達(dá)到良好的免疫效果?;畈《靖腥灸艽碳C(jī)體產(chǎn)生局部免疫,免疫后可較快得到保護(hù),一般接種后3-5d就能產(chǎn)生抗體,抗體一般可維持20-30d。主要產(chǎn)生黏膜抗體(IgA),對機(jī)體呼吸道、消化道等局部黏膜免疫具有重要作用,是阻止外界病毒入侵的屏障。活疫苗易于大規(guī)模使用,較便宜,且疫苗毒還可以使免疫雞傳給未免疫雞,但由于環(huán)境條件及并發(fā)感染,可能引發(fā)疾病,母源抗體對初次免疫影響較大。此外,若在生產(chǎn)過程中控制不當(dāng),活疫苗易被滅活、污染,有毒力返強(qiáng)的危險(xiǎn)。因此,為了使NDV得到更好的控制,人們又開發(fā)了其他類型的疫苗。
2 基因工程疫苗
2.1 亞單位疫苗
利用重組DNA技術(shù)輔以佐劑將NDV保護(hù)性抗原基因在高效的表達(dá)系統(tǒng)中表達(dá)而制成亞單位疫苗。目前,桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)是研究ND亞單位疫苗的主要常用工具。Nagyetal分別利用昆蟲桿狀病毒表達(dá)了NDV的F及HN蛋白,對雛雞進(jìn)行免疫。結(jié)果表明,表達(dá)的F和HN蛋白能夠產(chǎn)生很好的免疫保護(hù)作用。丁壯等應(yīng)用該系統(tǒng)表達(dá)NDV四平和長春2個(gè)分離株的HN,用NDV強(qiáng)毒攻毒后,分別達(dá)到65%(四平株)和100%(長春株)的保護(hù)率。聞曉波等構(gòu)建含有NDV的M、NP、F、HN 4個(gè)基因的桿狀病毒轉(zhuǎn)移載體,并得到了共表達(dá)的NDV的M、NP、F、HN4個(gè)蛋白,為進(jìn)一步研究亞單位疫苗及NDV結(jié)構(gòu)蛋白之間的相互作用奠定了基礎(chǔ)。Kapczynski et al用處理NDV的不具感染性的病毒HN和F蛋白免疫雞,經(jīng)驗(yàn)證這些病毒亞單位成分具有良好的免疫保護(hù)效果。亞單位疫苗具有安全性高、穩(wěn)定性好、運(yùn)輸方便、批量生產(chǎn)容易的優(yōu)點(diǎn)。是ND疫苗未來發(fā)展的一個(gè)重要方向,但是由于生產(chǎn)成本高,價(jià)格受限,很難真正用于疫苗生產(chǎn),除非改進(jìn)表達(dá)技術(shù),顯著降低成本。
2.2 新城疫病毒重組活載體疫苗
近年來,采用以病毒或細(xì)菌為載體研究新城疫活疫苗的技術(shù)路線被多數(shù)學(xué)者主張。將NDV F和HN基因在動(dòng)物病毒弱毒或無毒株(如腺病毒、痘苗病毒、反轉(zhuǎn)錄病毒等)等載體上進(jìn)行表達(dá),均已獲得成功。目前,痘病毒、腺病毒和孢疹病毒等都是較為理想的病毒載體。1990年Taylor et al將新城疫病毒Texas株F基因插入禽痘病毒中,在培養(yǎng)細(xì)胞中得以表達(dá),經(jīng)糖基化修飾后切割成F1和F2,通過點(diǎn)眼或口服重組病毒可獲得部分攻毒保護(hù),而通過肌肉注射或翅下刺種,免疫1次就可獲得完全攻毒保護(hù)。Morgan et al將NDV的F、HN基因分別克隆人火雞孢疹病毒的復(fù)制非,必需區(qū)(US2),利用Rous肉瘤病毒LTR的強(qiáng)啟動(dòng)子構(gòu)建重組病毒,用其腹腔接種SPF白來航雞,第28天后肌肉注射攻毒,表達(dá)F蛋白的重組病毒的保護(hù)率高達(dá)90%。曹殿軍等將NDV HN基因在重組雞痘病毒中表達(dá),以NDV強(qiáng)毒株F48E9攻毒發(fā)現(xiàn),接種重組病毒106pfu/只時(shí),保護(hù)力可達(dá)80%,而104pfu/只時(shí),保護(hù)力可達(dá)60%。說明該重組病毒對雛雞具有一定的保護(hù)作用,且該保護(hù)作用與接種劑量有一定的相關(guān)性。梁雪芽等將含NDV F48E9株融合蛋白(F)基因的真核表達(dá)質(zhì)粒PCDNA3-F的減毒鼠傷寒沙門氏菌ZJIll株(Z]111/PCDNA3-F)口服接種小鼠和雛雞,表明利用該減毒株作為載體傳遞DNA疫苗具有相對安全性。用ZJlll/PEDNA3-F以108cfu/只免疫雛雞,2周后二免,二免后4周攻擊致死劑量的強(qiáng)毒株F48E9。結(jié)果表明:重組zJlll/PCDNA3-F菌株不僅能誘導(dǎo)法氏囊B淋巴細(xì)胞和胸腺T淋巴細(xì)胞的增值反應(yīng),而且能誘導(dǎo)雛雞產(chǎn)生NDV抗體,對強(qiáng)毒攻擊的保護(hù)率高于PCDNA3-F裸質(zhì)粒DNA疫苗注射免疫組(50.00%),達(dá)66.7%。活載體疫苗是當(dāng)今及未來疫苗開發(fā)與研制的主要方向之一,其不僅具有傳統(tǒng)疫苗的許多優(yōu)點(diǎn),而且還為多價(jià)苗及聯(lián)苗的生產(chǎn)開辟了新道路。
2.3 新城疫病毒載體疫苗
隨著反向遺傳學(xué)的發(fā)展,重組NDV載體已成為當(dāng)今病毒載體系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)之一?;贜DV可以誘導(dǎo)機(jī)體的體液免疫和細(xì)胞免疫能在體內(nèi)增值,并長期表達(dá)抗原基因,使機(jī)體得到較強(qiáng)且較持久的免疫保護(hù),且是一種RNA病毒,不會(huì)與宿主基因組整合,安全性較高,被學(xué)者們認(rèn)為是很好的疫苗載體。Zhao et al。吩別在NDV強(qiáng)毒株和弱毒株的4個(gè)不同基因間區(qū)域插入外源基因,結(jié)果表明:NDV作為疫苗載體是完全可行的,因?yàn)椴《镜膹?fù)制效率和滴度并沒有受到影響。Peeters et al以含禽副粘病毒4型基因的雜合體HN基因取代NDV HN基因,構(gòu)建的嵌合體病毒作為活疫苗可以產(chǎn)生對NDV的免疫保護(hù)以及對F蛋白的中和抗體,不僅能夠抵制致死劑量NDV的攻擊,而且根據(jù)其對HN所產(chǎn)生的抗體及血清分析即可區(qū)別于野生毒感染。
2.4 核酸疫苗
核酸疫苗最早是由Wolffet al于1990年發(fā)現(xiàn)。他們注意到給小鼠直接肌肉注射質(zhì)粒DNA,質(zhì)粒及純化的DNA或RNA重組表達(dá)載體,可使載體上的基因在局部肌肉細(xì)胞內(nèi)表達(dá),這種表達(dá)可持續(xù)數(shù)日甚至終身,且沒有檢出注射的外源核酸與宿主染色體的混合,之后William,Tang et al也證實(shí)了這一點(diǎn)。1994年其被世界衛(wèi)生組織(WHO)正式統(tǒng)一命名為核酸疫苗(nuclmc acid vaccine)。它是指把外源基因克隆到真核質(zhì)粒表達(dá)載體上,然后將重組的質(zhì)粒DNA直接注射到動(dòng)物體內(nèi),使外源基因通過宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)合成抗原蛋白,刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng),使機(jī)體產(chǎn)生特異性的體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答。