禽流感疫苗研究進展
1. 全病毒滅活苗
全病毒滅活苗一般是用甲醛滅活禽流感病毒雞胚增殖的尿囊液,輔以佐劑制成的油乳劑疫苗。全病毒滅活疫苗安全性好,抗原成分齊全,免疫原性強,不會出現毒力返強和變異的危險,能夠經受同種亞型AIV的攻擊,給免疫雞群提供良好的免疫保護。禽流感滅活疫苗便于儲備,一旦確定AI爆發的病毒亞型,便可立即用于緊急預防接種,還可很方便地制備針對幾種不同亞型病毒的多價疫苗,而且亞型抗原之間不產生免疫干擾。
Brugh等用4種AIV亞型制備的滅活疫苗,同只含有單一亞型的滅活疫苗相比,并沒有減弱對其中任何一種亞型病毒攻擊的有效保護。這為禽流感不同亞型病毒聯合疫苗的開發和研制奠定了基礎。Wood等用禽流感病毒A/Chicken/Pennsylvania/1307/83(H5N2)弱毒制備滅活疫苗并按不同劑量免疫SPF雞,3周后進行強毒攻擊,結果發現在一定范圍內免疫劑量越大,其免疫效果越好。
Swayne等用10株H5亞型和1株H7亞型AIV分離株分別制成油乳劑滅活苗,免疫4周齡SPF白來航雞,3周后用HPAIV A/Chicken/Queretaro/14588-19/95(H5N2)攻毒,結果表明所有的10種H5 AIV疫苗均能保護雞免于發病和死亡,而H7 AIV滅活苗則不能誘導機體產生抵抗H5 HPAIV攻擊的保護力;免疫后病毒分離結果陽性,說明用這些滅活苗免疫只能保護雞在同亞型HPAIV攻擊時免于發病和死亡而不能保護其免于感染;但免疫保護效力和病毒分離陽性率與疫苗株和同亞型攻毒株之間血凝素基因的同源性沒有直接關系。
最近有研究表明,滅活的流感疫苗主要誘導小鼠的Th2型免疫應答,對不同亞型的流感病毒無交叉保護作用。若在使用滅活苗的同時使用IL-12或IL-4的抗體,則可使Th2型免疫應答選擇性地向Th1型免疫應答轉變,并能保護小鼠不受其他亞型流感病毒的攻擊。這表明在用滅活苗免疫的同時若使用Th1型細胞因子,則可使機體產生對其他亞型的流感病毒的交叉保護力。利用細胞因子作為佐劑,對研究開發有跨亞型交叉保護作用的AI疫苗有一定的借鑒意義。
對于滅活苗,目前使用的佐劑主要有:礦物油、動植物油、脂質體、Avridine、ISCOMs弗氏完全佐劑等。其中Aviridine是一種巨噬細胞激活因子,具有誘導干擾素生成和增強細胞毒性T淋巴細胞殺傷力的作用。當它和脂質體相連時作用更強。Fatumbi等將Avridine應用于禽流感疫苗的研究,發現帶電荷的Avridine脂質體佐劑疫苗效果最佳,它能刺激雞體產生良好的局部免疫,與其他疫苗相比增重效果最好,攻毒2周后排毒減少,這表明Avridine具有刺激體液和粘膜免疫的功能。
全病毒滅活疫苗能夠誘導機體產生有效的免疫應答反應,并在以往發生禽流感的過程中,成為了一種為控制疫情的進一步蔓延與擴散、減少經濟損失的有力武器。但其免疫效果是由注射劑量和疫苗中的抗原含量共同決定的,在進行免疫接種時往往需要比活疫苗高出許多倍的劑量,此外還必須添加佐劑,這就大大增加了滅活疫苗的成本。同時接種滅活疫苗的機體產生針對病毒內部蛋白(如NP)的特異性抗體,干擾了臨床檢測和檢疫以及流行病學調查,這是以滅活苗防治AIV的最大障礙。為了解決這個問題,人們又開發了其它類型的AI疫苗。
2. 亞單位疫苗
亞單位疫苗是提取AIV具有免疫原性的蛋白,并輔以佐劑而制成的疫苗。這種疫苗具有良好的安全性,能刺激機體產生足夠的免疫力,但免疫保護持續時間短,且制作的成本高。由于HA基因是AIV最主要的保護性抗原基因,一般的亞單位疫苗通常是針對這種靶基因設計的。隨著重組DNA及分子克隆技術的發展,將HA基因連接到載體質粒上,然后導入表達系統進行擴增和表達,可以獲得大量的HA蛋白。用這種方式生產的HA蛋白不僅產量高,而且易于純化,因而具有良好的開發和應用前景。
1987年Wraith用純化的NP蛋白免疫小鼠,可保護小鼠免于流感病毒致死性感染。臺灣謝快樂等用臺灣AIV分離株(H8N4)的外膜蛋白HA和NA制作了免疫復合物亞單位疫苗,同時制作了滅活的油佐劑疫苗。用血凝抑制試驗作為評價兩種疫苗免疫效果的標準,結果表現差異不明顯,只是在加強免疫時亞單位疫苗抗體升高比油佐劑苗明顯。Kodihalli等用火雞H5N2病毒的HA和NP蛋白制備的亞單位復合疫苗免疫火雞。在免疫后21天,火雞產生高的HI抗體滴度,并對同源或異源(H6N1)AIV的攻擊產生抵抗力。在免疫后期,免疫雞肺和氣管中的病毒減少或被清除,且T細胞增殖明顯并產生遲緩型超敏反應。該火雞疫苗有潛在的應用價值。
另外,將AIV的基因插入桿狀病毒載體,利用重組病毒在昆蟲細胞中表達的AIV蛋白來制備AIV的亞單位疫苗也已研究成功。1999年,Crawford等表達H5和H7(完整基因)亞型的桿狀病毒。在兩種情況下,從昆蟲細胞中純化的HA蛋白在溶液中保持HA活性,形成玫瑰花環,這表明了適當的折疊,這些蛋白的免疫效果比在皮下注射油乳劑疫苗好。
3. 重組活載體疫苗
將具有免疫保護性的抗原基因重組到載體病毒中,隨其在體內增殖而不斷表達外源基因,可以有效誘導機體特異性免疫反應的產生,它克服了滅活疫苗和亞單位疫苗的不足,且具備弱毒疫苗的一切優點,具有良好的開發和應用前景。目前常用的病毒載體有痘病毒、皰疹病毒和逆轉錄病毒等。其中,痘病毒載體又包括痘苗病毒和禽痘病毒。由于痘苗病毒的宿主譜較寬,用其作載體存在野外維持、保存和散布病毒的危險。所以目前人們普遍利用對禽類致病性較弱的禽痘病毒作載體,構建重組病毒。
1997年,Swayne等用插入有H5 AIV HA基因的重組禽痘疫苗免疫1日齡小雞。對免疫組和對照組分別用高致病力的毒株H5N2攻毒。所有免疫過的小雞通過AGP試驗抗體為陰性,這表明在美國免疫接種不會干擾例行的AI血清學監測程序。但是,在HA試驗中,8%小雞有低的血清滴度。對90-100%發病和90-100%死亡的在3周齡到20周齡期間的小雞用含HA的載體疫苗接種,在大多數接種了HA載體疫苗的組別中從腸道中排毒的小雞比對照組明顯減少到50-75%,從呼吸道排的AIV的數量也減少了,而且,HA載體疫苗接種能減少高致病力的AIV傳染給接種了HA-載體和對照組的小雞。這些結果表明重組痘病毒疫苗是控制H5N2型AI的有用的工具。
Webster等曾用雞痘病毒作載體分別構建表達HA基因、NP基因以及共表達NP和HA基因的重組病毒,結果是表達HA基因的重組病毒可對雞產生100%的保護;表達NA基因的重組病毒即使在加強免疫的條件下也不能提供保護;而共表達NP和HA基因的重組病毒與單表達HA基因的重組病毒相比,免疫效果反而下降。
Beard曾評估了不同免疫途徑對重組雞痘病毒免疫效率的影響。他利用Deoki等構建的表達H5基因的重組病毒對雞作翅下接種和雞冠劃種,4周后用高致病性的H5N2 AIV攻擊,結果表明翅膀接種的免疫雞群都獲得了100%的保護,而雞冠劃種的雞群則發生了50%以上的死亡。血清學檢測表明,在攻毒前,接種各重組疫苗的雞群的HI抗體效價都很低,攻毒后抗體水平明顯上升。這項研究表明,以雞痘病毒作活載體的重組基因工程疫苗翅膀刺種免疫要比雞冠劃線的免疫效果好。
Boyle等對此進行了更為細致的研究。他的實驗研究表明,rFPV最有效的接種途徑是翅翼刺種或者皮膚劃種。這與許多其他研究者的結論是一致的。rFPV如果要建立大規模推廣的免疫方法,例如通過飲水或噴霧途徑,應該選用有較高殘存毒力的FPV作為母本株來構建重組病毒。Boyle等還指出調控外源基因的啟動子強度將決定有效抗原的劑量,或者會影響免疫反應的水平。
總之,由于重組病毒所表達的外源基因在機體內隨載體病毒的復制而表達,所以同滅活苗相比,它具有免疫用量少,接種方法簡便、不需添加佐劑,從而大大降低了生產成本;而且免疫保護持續時間長,免疫效果好。其最大優點是不影響用AGP法對AI疫情的監測和流行病學調查,能區分自然感染雞群和免疫雞群。H5亞型AIV重組禽痘病毒疫苗已獲得美國農業部(USDA)的許可并在緊急情況下獲準使用。H5亞型AIV HA基因重組禽痘病毒疫苗已在墨西哥禽流感爆發中使用并獲得滿意效果。免疫可以有效阻止群體發病,減少雞群間疾病的水平傳播,降低病毒分離陽性率,減少呼吸道及消化道排毒。
除此之外,也有用逆轉錄病毒載體構建禽流感重組病毒的報道。Brown等利用A/Chicken/Pennsylvania/1/83(H5N2) NP基因構建重組反轉錄病毒轉移載體(pmRCAS/NP),在火雞胚成纖維細胞上與勞氏肉瘤病毒(Rous saracoma virus)共轉染獲得重組病毒mRCAS/NP,并用同樣方法構建了H7 HA基因的重組反轉錄病毒RCAS/H7,體外試驗證明此重組病毒能有效表達NP和HA糖蛋白。
4.核酸疫苗
核酸疫苗是近幾年新興的一種疫苗,是利用病原的保護性抗原基因構建真核表達質粒,再將質粒DNA用肌肉注射或基因槍直接導入機體細胞,使外源基因通過機體內源性表達系統并提呈給免疫系統,誘發產生特異性的免疫應答。插入HA基因的DNA疫苗可對致死性的AIV的攻擊產生免疫保護。
1993年Robinson等構建了用禽白血病病毒長末端重復序列啟動AIV HA基因的表達性質粒。該質粒通過皮下、腹腔及靜脈三種途徑被導入雞體內。首免100ng/只,一個月后加強免疫100ng/只,2-3周后攻擊致死性強毒CK/VIC/85(H7N7),劑量為100ELD50。結果是在首免和加強免疫后,HI抗體和中和抗體滴度都很低,攻毒后抗體滴度明顯上升,可產生100%的保護。
Webster等最近用核酸疫苗免疫雞來防治H5、H7的實驗證明,在H5亞型流感病毒之間,DNA疫苗的交叉保護性好,免疫后測不出抗體,而攻毒后出現高滴度的抗體,表明活化的T細胞是DNA介導免疫保護的主要機制。實驗還證明骨骼肌注射是核酸疫苗免疫的最佳途徑。
核酸疫苗同其他疫苗相比有以下特點:核酸疫苗的抗原合成和提呈過程與病原的自然感染相似,抗原蛋白經內源性合成后轉運到細胞表面,通過MHC-I類和MHC-II類分子直接遞呈給免疫系統。特別是特異性CD8+T淋巴細胞CTL的免疫反應,這些是滅活疫苗和一般亞單位疫苗不能比擬的。核酸疫苗突出優點是免疫原的單一性,只有編碼所需抗原的血凝素基因被導入細胞得到表達,載體本身沒有抗原性,無散毒和病原毒力返強的威脅。AI的核酸疫苗易于構建和制備,穩定性好,貯存和運輸相對方便,成本較低廉。
然而,核酸疫苗的研制和開發才剛剛起步,還有很多的關鍵性問題急待解決。第一,所用載體多帶有抗生素基因,導致被免疫機體可能對相應的抗生素產生抗體,給一些常見的細菌性疾病的預防和治療帶來困難。第二,目前所研制的核酸疫苗體內表達效率不夠高,免疫保護力不強,這可能與核酸疫苗在機體內的生存和表達有關,有可能進入機體的大部分質粒被機體當作異物降解,只有少部分得以殘存和表達,或者是載體在動物體內表達效率不高,降低了核酸疫苗的免疫效果。
5. 基因缺失疫苗
Poon LL等人最近還提出了一種新的構建流感病毒減毒活載體疫苗的策略。他們發現流感病毒的基因組RNA的5‘端有個多聚U位點,該位點是流感病毒合成mRNA的多聚A尾巴的模板。若用分子生物學的方法使編碼NA的基因組RNA的多聚U位點突變為多聚A,則編碼NA的mRNA帶有多聚U尾巴。在被感染的細胞中,與帶多聚A尾巴的mRNA不同,大部分帶有多聚U的mRNA被阻滯在細胞核中。這說明mRNA的多聚A尾巴對于mRNA自身有效地轉運至細胞質中至關重要。而這種NA基因發生突變的流感病毒的毒力下降,有可能被用作減毒活載體疫苗。
除此之外,Mason.H等還提出用植物載體來提供一種更為經濟的方法產生HA蛋白。已有實驗證實可食的或者口服的疫苗對禽流感的防治是可能的。另外,目前人們嘗試著用動物體來表達AIV HA基因,從而出現了轉HA基因的動物。
隨著我國養禽業的迅猛發展,對禽流感的防治越來越重要。因此研制出高效、安全、生產工藝簡單、價格低廉、適用的禽流感疫苗有重要意義。從上文的介紹來看,油乳劑滅活疫苗由于自身的缺陷,特別是對疾病監控所產生的不利影響,只能用于禽流感爆發時的應急免疫,來減少經濟損失,而不宜作常規免疫。亞單位疫苗制作成本較高,免疫期短,不可能成為預防禽流感的理想疫苗。對于核酸疫苗的研究也才剛剛起步,尚有許多問題有待解決。目前對表達HA基因的重組雞痘病毒活載體疫苗的研究較為深入,從多個角度分析這是一種較為理想的疫苗。這種基因工程疫苗的保護效率較高,又不干擾臨床檢測和檢疫,是極有發展前途的一類抗AIV的基因工程疫苗,有可能在生產上首先被廣泛使用。但是,同時也應注意到由于AIV血清型眾多,疫苗的免疫效果與疫苗株同攻毒株的同源性密切相關;并且由于重組疫苗,特別是rFPV,受母源抗體的影響很大。如何克服這些缺點,使基因工程疫苗得到廣泛的推廣將是今后研究的重點。
一周熱點
- 2019-08-30中央下發鐵令!19年限養令、禁養令撤銷!19年玉米生產者補貼確定,即將下發!
- 2018-08-05智慧養豬驅動 ——首屆中國智慧養豬產業實踐峰會在京召開
- 2018-03-27雙胞胎第三代教保料“健康三寶”掀起搶購狂潮:僅發布會當天銷售突破5000噸!
- 2017-10-11雙胞胎集團9月份銷量再創新高,突破86萬噸!
- 2018-04-092018飼料工業展覽會展商名錄
- 2018-10-26中國飼料工業協會關于發布《仔豬、生長育肥豬配合飼料》《蛋雞、肉雞配合飼料》2項團體標準的通知
- 2015-11-02雙胞胎集團推出“三胞胎”直銷大豬場
- 2018-03-08全國豬場大咖將齊聚三亞與雙胞胎集團共謀豬事
- 2017-11-20年銷量突破900萬噸,雙胞胎再現王者風采!
- 2019-03-26來2019河北飼料峰會 見證行業發展風向標