基因工程疫苗PPT课件.ppt
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1、关于基因工程疫苗第一张,PPT共五十二页,创作于2022年6月疫苗与基因工程疫苗疫苗与基因工程疫苗疫苗与基因工程疫苗疫苗与基因工程疫苗 v传统疫苗传统疫苗传统疫苗传统疫苗(Traditional VaccineTraditional Vaccine)用人工变异或)用人工变异或)用人工变异或)用人工变异或从自然界筛选获得的减毒或无毒的活的病原微从自然界筛选获得的减毒或无毒的活的病原微从自然界筛选获得的减毒或无毒的活的病原微从自然界筛选获得的减毒或无毒的活的病原微生物制成的制剂或者用理化方法将病原微生物生物制成的制剂或者用理化方法将病原微生物生物制成的制剂或者用理化方法将病原微生物生物制成的制剂或
2、者用理化方法将病原微生物杀死制备的生物制剂,用于人工自动免疫以保杀死制备的生物制剂,用于人工自动免疫以保杀死制备的生物制剂,用于人工自动免疫以保杀死制备的生物制剂,用于人工自动免疫以保护人或动物产生免疫力,这些制剂被称为疫苗护人或动物产生免疫力,这些制剂被称为疫苗护人或动物产生免疫力,这些制剂被称为疫苗护人或动物产生免疫力,这些制剂被称为疫苗(多用于预防),即疫苗是由病原体制成的。(多用于预防),即疫苗是由病原体制成的。(多用于预防),即疫苗是由病原体制成的。(多用于预防),即疫苗是由病原体制成的。第二张,PPT共五十二页,创作于2022年6月2国国内内常常将将细细菌菌制制作作的的人人工工主主
3、动动免免疫疫生生物物制制品品称称为为菌菌苗苗。将将病病毒毒(Virus)、立立克克次次氏氏体体(Rickettia)、螺螺旋旋体体(Spiral coil)等等微微生生物物制成的生物制品称为疫苗。制成的生物制品称为疫苗。现现在在国国际际上上一一般般将将细细菌菌性性制制剂剂、病病毒毒性性制制剂剂以及类毒素统称为疫苗以及类毒素统称为疫苗(vaccine)。)。第三张,PPT共五十二页,创作于2022年6月3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
4、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)。)。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、核酸疫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、蛋白工程疫苗苗、基因缺失活疫苗、蛋白工程疫苗等等,广义的还包括等等,广义的还包括遗遗传重组疫苗、合成肽疫苗、抗独特型抗体疫苗以及微胶囊可传重组疫苗、合成肽疫苗、抗独特型抗体疫苗以及微胶囊可控缓释疫苗控缓释疫苗等。等。第四张,PPT共五十二页,创作于2022年6月4现代疫苗(现代疫苗(Mo
5、dern 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。第五张,PPT共五十二页,创作于2022年6月51、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、可大量生产、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。方便贮存和运输、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
6、的研制需要明确病原体的保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;护性抗原;基因工程疫苗的构建需要特定的载体与表达系统,载体与表达系统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。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、载体与表达系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、免疫途径、免疫部位、免疫时间及次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
7、证疫苗效力的必不可少的环节。数的选择,也是保证疫苗效力的必不可少的环节。第六张,PPT共五十二页,创作于2022年6月6一一、基基 因因 工工 程程 亚亚 单单 位位 疫疫 苗苗(gene engineering subunit vaccine)1 1、概述、概述v基基因因工工程程亚亚单单位位疫疫苗苗,主主要要是是指指将将基基因因工工程程表表达达的的蛋蛋白白抗抗原原纯纯化化后制成的疫苗。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用用于于病病原原体体难难于于培培养养或或有有潜潜在在致致癌癌性性,或或有有免免疫疫病病理理作作用用的的疫疫苗苗研研究。究。
8、第七张,PPT共五十二页,创作于2022年6月7v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)。)。第八张,PPT共五十二页,创作于2022年6月82、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
9、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:A.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,为机体防御病原体的入侵提供保护。体的入侵提供保护。B.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。C.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。第九张,PPT共五十二页,创作于2022年6月92、基因工程亚单位疫苗
10、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的保护反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。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,如乙型脑炎病也可以作为抗原构建疫苗,如乙型脑炎病毒的毒的NS1蛋白也有保护作用。蛋白也有保护作用。
11、第十张,PPT共五十二页,创作于2022年6月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第十一张,PPT共五十二页,创作于2022年6月11二二、基基因因工工程程载载体体疫疫苗苗(gene engineering vector vaccine)1 1、概述、概述v基基因因工工程程载载体体疫疫苗苗是是指指利利用用微微生生物物做做载载体体,将将保
12、保护护性性抗抗原原基基因因重重组组到到微微生生物物体体中中,使使用用能能表表达达保保护护性性抗抗原原基基因因的的重重组组微微生生物物制制成成的的疫苗。疫苗。v优优点点:疫疫苗苗多多为为活活疫疫苗苗,重重组组体体用用量量少少,抗抗原原不不需需纯纯化化,载载体体本本身身可发挥佐剂效应增强免疫效果可发挥佐剂效应增强免疫效果v缺缺点点:曾曾感感染染过过腺腺病病毒毒或或者者接接种种过过痘痘苗苗的的人人,对对载载体体微微生生物物已已具具有有免免疫力,使之接种后不易繁殖,因而影响免疫效果。疫力,使之接种后不易繁殖,因而影响免疫效果。第十二张,PPT共五十二页,创作于2022年6月122、基因工程载体疫苗的设
13、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直接在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。非致病的细菌或病毒都体内表达,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考虑的首要问题。原可以作为疫苗载体。载体的安全性是需要考虑的首要问题。原因: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毒粒,如病毒可能在体内不
14、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、或于野生型毒株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。重组而发生毒力返祖,对机体构成威胁。第十三张,PPT共五十二页,创作于2022年6月132、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。这种载体在转染细胞后仅
15、能形成一代对策: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,并且子代数目少,对环境的污染程度降低,因此可以降低,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的安全性。缺点:在体内存在时间短,仅能形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,因此保护性抗原拷贝数低,故免疫效果受成一代病毒颗粒,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。到影响,需多次接种。第十四张,PPT共五十二页,创作于2022年6月142、基因工程载体疫苗的设计策略
16、、基因工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 第十五张,PPT共五十二页,创作于2022年6月152、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
17、膜、细胞、体液免疫优点:免疫全面,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,能诱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。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抗原为阴抗原为阴性,而且重要抗原性,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
18、不稳定,外源蛋白易降解。缺点:质粒不稳定,外源蛋白易降解。第十六张,PPT共五十二页,创作于2022年6月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 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免疫反缺点: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,在体内存在时间短;外源应,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
19、的抗原性较弱。基因的抗原性较弱。第十七张,PPT共五十二页,创作于2022年6月17Cell 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 p
20、roviding high-quality nutrition 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 pr
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