基因工程疫苗.ppt
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1、关于基因工程疫苗现在学习的是第1页,共52页2现在学习的是第2页,共52页3v国内常将细菌制作的人工主动免疫生物制品国内常将细菌制作的人工主动免疫生物制品称为菌苗。将病毒(称为菌苗。将病毒(Virus)、立克次氏体()、立克次氏体(Rickettia)、螺旋体()、螺旋体(Spiral coil)等微生物)等微生物制成的生物制品称为疫苗。制成的生物制品称为疫苗。v现在国际上一般现在国际上一般将细菌性制剂、病毒性制剂将细菌性制剂、病毒性制剂以及类毒素统称为疫苗以及类毒素统称为疫苗 (vaccine)。)。现在学习的是第3页,共52页4v基因工程疫苗:上述狭义的疫苗被称做传统疫苗(基因工程疫苗:上
2、述狭义的疫苗被称做传统疫苗(traditional vaccine),即完整的病原体为主制成的疫苗;),即完整的病原体为主制成的疫苗;而而基因工程疫苗则属于新一代疫苗(基因工程疫苗则属于新一代疫苗(New generation Vaccine)或高技术疫苗范畴()或高技术疫苗范畴(High-tech Vaccine)。)。v主要包括主要包括基因工程亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、核酸基因工程亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、核酸疫苗、基因缺失活疫苗、蛋白工程疫苗疫苗、基因缺失活疫苗、蛋白工程疫苗等等,广义的还包等等,广义的还包括括遗传重组疫苗、合成肽疫苗、抗独特型抗体疫苗以及微胶遗传重组疫苗、合成肽
3、疫苗、抗独特型抗体疫苗以及微胶囊可控缓释疫苗囊可控缓释疫苗等。等。现在学习的是第4页,共52页5v现代疫苗(现代疫苗(Modern vaccine ):是一种):是一种利用现代分子生物学技术使用利用现代分子生物学技术使用Ag通过诱通过诱发机体产生特异性免疫反应以予防和治发机体产生特异性免疫反应以予防和治疗疾病或达到某种特定的医学目的生物疗疾病或达到某种特定的医学目的生物制剂。制剂。 现在学习的是第5页,共52页61、理想疫苗的条件、理想疫苗的条件 高度有效、绝对安全、产生免疫快、适用于各种人群、可大高度有效、绝对安全、产生免疫快、适用于各种人群、可大量生产、方便贮存和运输、价格合理。量生产、方
4、便贮存和运输、价格合理。2、基因工程疫苗研制的特点、基因工程疫苗研制的特点 相对于传统疫苗而言,基因工程疫苗的研制需要明确病原体的保护性相对于传统疫苗而言,基因工程疫苗的研制需要明确病原体的保护性抗原;抗原; 基因工程疫苗的构建需要特定的载体与表达系统,载体与表达基因工程疫苗的构建需要特定的载体与表达系统,载体与表达系统既要能够高效表达外源基因,又要保证基因工程疫苗的安全性系统既要能够高效表达外源基因,又要保证基因工程疫苗的安全性。 在基因工程疫苗的研制中,保护性抗原(基因)的选择、载体与表达在基因工程疫苗的研制中,保护性抗原(基因)的选择、载体与表达系统的选择是关键性因素。佐剂的选择、免疫途
5、径、免疫部位、免疫时间系统的选择是关键性因素。佐剂的选择、免疫途径、免疫部位、免疫时间及次数的选择,也是保证疫苗效力的必不可少的环节。及次数的选择,也是保证疫苗效力的必不可少的环节。现在学习的是第6页,共52页7一、基因工程亚单位疫苗一、基因工程亚单位疫苗( (gene engineering subunit vaccine) )1 1、概述、概述v基因工程亚单位疫苗,主要是指将基因工程表达的蛋白抗原纯基因工程亚单位疫苗,主要是指将基因工程表达的蛋白抗原纯化后制成的疫苗。化后制成的疫苗。v优点:优点:v产量高;产量高;v纯度高;纯度高;v安全性高安全性高 ;v用于病原体难于培养或有潜在致癌性,
6、或有免疫病理作用的疫苗用于病原体难于培养或有潜在致癌性,或有免疫病理作用的疫苗研究。研究。现在学习的是第7页,共52页8v缺点:缺点:v与传统亚单位疫苗相比与传统亚单位疫苗相比 ,免疫效果较差免疫效果较差。v增强其免疫原性的方法增强其免疫原性的方法:v调整基因组合使之表达成颗粒性结构调整基因组合使之表达成颗粒性结构 v是在体外加以聚团化,包入脂质体或胶囊微球是在体外加以聚团化,包入脂质体或胶囊微球v 加入有免疫增强作用的化合物作为佐剂(加入有免疫增强作用的化合物作为佐剂(adjuvant)。)。 现在学习的是第8页,共52页92、基因工程亚单位疫苗的设计策略、基因工程亚单位疫苗的设计策略2.1
7、抗原的选择抗原的选择 保护性抗原成分的选择是疫苗设计中最为关键的步骤。保护性抗原成分的选择是疫苗设计中最为关键的步骤。有效的保护性抗原需满足以下标准:有效的保护性抗原需满足以下标准:v 有效的保护性抗原为病原体中具有免疫优势的有效的保护性抗原为病原体中具有免疫优势的抗原决定簇抗原决定簇,能,能够有效地诱导机体产生针对该抗原的抗体,为机体防御病原体够有效地诱导机体产生针对该抗原的抗体,为机体防御病原体的入侵提供保护。的入侵提供保护。v 对人体是安全的。适量进入人体,不会致病。对人体是安全的。适量进入人体,不会致病。A. 特异性,针对某一病毒或其它病原体。特异性,针对某一病毒或其它病原体。 现在学
8、习的是第9页,共52页102、基因工程亚单位疫苗的设计策略、基因工程亚单位疫苗的设计策略保护性抗原的选择:保护性抗原的选择: 一般选择病原体的结构蛋白一般选择病原体的结构蛋白作为抗原构建疫苗,对于易变作为抗原构建疫苗,对于易变的病毒如的病毒如A型流感病毒,可选择各亚型共有的型流感病毒,可选择各亚型共有的核心蛋白核心蛋白保保守区段作为保护性抗原构建疫苗。这样可以产生跨株系守区段作为保护性抗原构建疫苗。这样可以产生跨株系的保护反应,避免易变病毒的免疫逃避问题。的保护反应,避免易变病毒的免疫逃避问题。 一些非结构蛋白一些非结构蛋白也可以作为抗原构建疫苗,如乙型脑炎病毒的也可以作为抗原构建疫苗,如乙型
9、脑炎病毒的NS1蛋白也有保护作用。蛋白也有保护作用。现在学习的是第10页,共52页112、基因工程亚单位疫苗的设计策略、基因工程亚单位疫苗的设计策略2.2 表达载体及表达系统的选择表达载体及表达系统的选择表达载体:表达载体:质粒质粒大肠杆菌及酵母(表达宿主)大肠杆菌及酵母(表达宿主)腺病毒载体、痘苗载体、逆转录病毒载体腺病毒载体、痘苗载体、逆转录病毒载体哺乳动物细胞哺乳动物细胞现在学习的是第11页,共52页12二、基因工程载体疫苗(二、基因工程载体疫苗(gene engineering vector vaccine)1 1、概述、概述v基因工程载体疫苗是指利用微生物做载体,将保护性抗原基因基因
10、工程载体疫苗是指利用微生物做载体,将保护性抗原基因重组到微生物体中,使用能表达保护性抗原基因的重组微生物制重组到微生物体中,使用能表达保护性抗原基因的重组微生物制成的疫苗。成的疫苗。v优点优点:疫苗多为活疫苗,重组体用量少,抗原不需纯化,载体本身可:疫苗多为活疫苗,重组体用量少,抗原不需纯化,载体本身可发挥佐剂效应增强免疫效果发挥佐剂效应增强免疫效果v缺点缺点:曾感染过腺病毒或者接种过痘苗的人,对载体微生物已具有:曾感染过腺病毒或者接种过痘苗的人,对载体微生物已具有免疫力,使之接种后不易繁殖,因而影响免疫效果。免疫力,使之接种后不易繁殖,因而影响免疫效果。现在学习的是第12页,共52页132、
11、 基因工程载体疫苗的设计策略基因工程载体疫苗的设计策略2.1抗原的选择抗原的选择2.2载体的选择载体的选择基因工程载体疫苗的作用机制是将编码保护性抗原的基因基因工程载体疫苗的作用机制是将编码保护性抗原的基因直接在体内表达,产生抗原,诱导免疫反应。非致病的直接在体内表达,产生抗原,诱导免疫反应。非致病的细菌或病毒都可以作为疫苗载体。载体的安全性是需要细菌或病毒都可以作为疫苗载体。载体的安全性是需要考虑的首要问题。原因:考虑的首要问题。原因:A. 载体活疫苗不可避免地带有活病毒或细菌一些潜在的问题。载体活疫苗不可避免地带有活病毒或细菌一些潜在的问题。如病毒可能在体内不断地复制其基因组并形成完整的病
12、毒粒如病毒可能在体内不断地复制其基因组并形成完整的病毒粒,在繁殖过程中有可能发生突变、自身修复、或于野生型毒,在繁殖过程中有可能发生突变、自身修复、或于野生型毒株重组而发生毒力返祖,对机体构成威胁。株重组而发生毒力返祖,对机体构成威胁。现在学习的是第13页,共52页142、基因工程载体疫苗的设计策略、基因工程载体疫苗的设计策略B. 新近形成的病毒粒可由机体排至体外,对环境造成污染,新近形成的病毒粒可由机体排至体外,对环境造成污染,如人类已经不再接种痘苗病毒预防天花,因此使用痘苗病如人类已经不再接种痘苗病毒预防天花,因此使用痘苗病毒有潜在的危险。毒有潜在的危险。 对策:非复制型病毒。这种载体在转
13、染细胞后仅能形成一代病毒对策:非复制型病毒。这种载体在转染细胞后仅能形成一代病毒颗粒即自行消灭,由于传代少,发生毒力返祖的可能性降低,并颗粒即自行消灭,由于传代少,发生毒力返祖的可能性降低,并且子代数目少,对环境的污染程度降低,因此可以大大提高疫苗且子代数目少,对环境的污染程度降低,因此可以大大提高疫苗的安全性。缺点:在体内存在时间短,仅能形成一代病毒颗粒,的安全性。缺点:在体内存在时间短,仅能形成一代病毒颗粒,因此保护性抗原拷贝数低,故免疫效果受到影响,需多次接种。因此保护性抗原拷贝数低,故免疫效果受到影响,需多次接种。现在学习的是第14页,共52页152、基因工程载体疫苗的设计策略、基因工
14、程载体疫苗的设计策略常用载体:常用载体:(1)病毒载体)病毒载体 最常用的是痘苗病毒和腺病毒。最常用的是痘苗病毒和腺病毒。痘病毒痘病毒优点:宿主范围广,可容纳大分子外源基因,高水平表达优点:宿主范围广,可容纳大分子外源基因,高水平表达缺点:不能采用口服免疫途径,因此不能形成黏膜免疫。缺点:不能采用口服免疫途径,因此不能形成黏膜免疫。腺病毒腺病毒优点:可经黏膜免疫的理想载体系统优点:可经黏膜免疫的理想载体系统 现在学习的是第15页,共52页162、基因工程载体疫苗的设计策略、基因工程载体疫苗的设计策略常用载体:常用载体:(2)细菌载体)细菌载体 优点:免疫全面,可诱发黏膜、细胞、体液免疫优点:免
15、疫全面,可诱发黏膜、细胞、体液免疫 操作简单,易于实现多种抗原的输送。操作简单,易于实现多种抗原的输送。缺点:使用原核系统表达抗原,免疫原性可能受到影响。缺点:使用原核系统表达抗原,免疫原性可能受到影响。伤寒沙门氏菌是一种肠道致病菌,其减毒菌株可用于疫苗载体伤寒沙门氏菌是一种肠道致病菌,其减毒菌株可用于疫苗载体,能诱导黏膜免疫。,能诱导黏膜免疫。减毒伤寒沙门氏菌减毒伤寒沙门氏菌 Ty21a缺失了缺失了galE基因,细菌表面的基因,细菌表面的Vi抗原为阴性抗原为阴性,而且重要抗原,而且重要抗原脂多糖的合成能力下降,为减毒菌株。脂多糖的合成能力下降,为减毒菌株。 缺点:质粒不稳定,外源蛋白易降解。
16、缺点:质粒不稳定,外源蛋白易降解。现在学习的是第16页,共52页172、基因工程载体疫苗的设计策略、基因工程载体疫苗的设计策略常用载体:常用载体:(2)细菌载体)细菌载体 卡介苗(卡介苗(BCG)经过半个多世纪的实践证明是一种安全疫苗,以)经过半个多世纪的实践证明是一种安全疫苗,以诱导细胞免疫为主。诱导细胞免疫为主。缺点:卡介苗在接种者体内可诱导很强的针对结核分枝杆菌的缺点:卡介苗在接种者体内可诱导很强的针对结核分枝杆菌的免疫反应,导致卡介苗被接种者免疫系统破坏,在体内存在免疫反应,导致卡介苗被接种者免疫系统破坏,在体内存在时间短;外源基因的抗原性较弱。时间短;外源基因的抗原性较弱。 现在学习
17、的是第17页,共52页18Cell Surface Display of Highly Pathogenic Avian Influenza Virus Hemagglutinin on the Surface of Pichia pastoris Cells Using a-Agglutinin for Production of Oral Vaccines Expression of proteins in yeast is fast, inexpensive, and yeast have the added benefit of providing high-quality nutri
18、tion when given in the feed. Yeast are generally regarded as safe and benign organisms and would therefore allow long-term feeding of yeast expressing recombinant proteins in order to maintain immunity over time with limited side effects. In addition to the convenience of production, components of t
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