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DNA疫苗及其在禽病防制中的應(yīng)用研究進(jìn)展(5)

  作者: 來源: 日期:2003-01-01  
七、目前主要存在的問題和對(duì)策

  (一)、安全性考慮

  家禽及其產(chǎn)品是人類食品結(jié)構(gòu)的重要組成部分,因此對(duì)于DNA疫苗的使用,必須考慮到其對(duì)禽類本身及對(duì)人類的潛在危害性。目前對(duì)DNA疫苗的安全性考慮主要基于以下四個(gè)方面:(1)質(zhì)粒DNA低水平整合到宿主基因組的潛在危險(xiǎn)性;(2)DNA疫苗載體攜帶的抗生素基因可能導(dǎo)致的生物學(xué)后果;(3)產(chǎn)生針對(duì)雙鏈DNA的抗體;(4)引起免疫耐受。

  外源DNA隨機(jī)整合入宿主基因組,可能會(huì)激活癌基因或者使腫瘤抑制物失活。此外,外源DNA被干細(xì)胞或生殖細(xì)胞攝取之后還可能將外源DNA傳給后代。但是迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒DNA整合入基因組DNA的直接證據(jù),僅有Schubbert等的一篇報(bào)道表明在小鼠脾細(xì)胞、肝細(xì)胞及腸細(xì)胞中檢測(cè)到降解的質(zhì)粒DNA片段。

  一般用作DNA疫苗的真核表達(dá)載體為了篩選方便都帶有一個(gè)抗生素抗性基因,最常用的是氨芐青霉素抗性和卡那霉素抗性基因,抗生素抗性基因的存在有可能導(dǎo)致致病菌的耐藥性問題,但是如果能夠?qū)μ囟股乜剐曰虻氖褂米鞒鲆粋€(gè)通用的規(guī)定,那么這個(gè)問題也應(yīng)該可以解決。

  到目前為止,在人和小鼠都曾經(jīng)檢測(cè)到針對(duì)dsDNA的抗體,這可能是由于長(zhǎng)期自然接觸細(xì)菌DNA引起的,而且這種抗體與哺乳動(dòng)物DNA之間沒有交叉反應(yīng),但是人們還是不免會(huì)擔(dān)心長(zhǎng)期暴露于質(zhì)粒DNA是否會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生針對(duì)dsDNA的抗體,從而引發(fā)自身免疫性疾病。FDA生物學(xué)評(píng)估中心(Center for Biologics Evaluation Research, CBER)進(jìn)行的研究中,正常小鼠多次免疫之后,確實(shí)可以激活分泌針對(duì)自身DNA抗體的自身反應(yīng)性B細(xì)胞,這種自身反應(yīng)性抗體的量最大可升高4倍,但是尚不足以對(duì)正常小鼠引起任何異常反應(yīng)。另外,也沒有觀察到針對(duì)表達(dá)外源抗原的肌細(xì)胞和DC的免疫反應(yīng)。但是不同的DNA疫苗之間可能有差異(如表達(dá)不同的抗原),因此必須通過臨床前研究加以驗(yàn)證。

  關(guān)于DNA疫苗是否能夠引發(fā)新生動(dòng)物免疫耐受的研究結(jié)果不盡一致。有研究表明,新生小鼠免疫編碼瘧原蟲環(huán)孢子體蛋白(Circumsporozoite protein, CSP)的質(zhì)粒可誘發(fā)長(zhǎng)期的免疫耐受,進(jìn)一步的研究證明,這種誘發(fā)免疫耐受的機(jī)率隨免疫劑量的增加和動(dòng)物年齡的降低而增高,且是非MHC依賴性的。但是編碼流感病毒、狂犬病毒、乙肝病毒、淋巴細(xì)胞脈絡(luò)叢腦膜炎病毒抗原及其他瘧原蟲抗原的DNA疫苗均不能誘導(dǎo)免疫耐受。此外,在成年動(dòng)物也未觀察到由DNA疫苗引發(fā)的免疫耐受現(xiàn)象。這些都提示DNA疫苗是否誘發(fā)免疫耐受可能與編碼抗原、動(dòng)物年齡以及免疫次數(shù)有關(guān)。

  針對(duì)上述四種潛在的危害性,美國(guó)FDA、WHO及EU都對(duì)DNA疫苗的研制制定了一些指導(dǎo)性規(guī)定[82], 為DNA疫苗的研究、生產(chǎn)及應(yīng)用指明了方向。

  (二)、研制價(jià)格低廉、實(shí)用化的禽用DNA疫苗

  在人的DNA疫苗應(yīng)用研究方面,已經(jīng)取得了很大的突破。美國(guó)FDA已批準(zhǔn)流感、結(jié)核、瘧疾、乙肝等數(shù)種DNA疫苗做臨床應(yīng)用研究,其中結(jié)核和瘧疾的DNA疫苗已獲準(zhǔn)生產(chǎn),我國(guó)也有10余種核酸疫苗進(jìn)入了臨床前研究。但是目前,有關(guān)禽類DNA疫苗的研究?jī)H局限于實(shí)驗(yàn)室階段,到臨床應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段路要走。究其原因,主要是由于DNA疫苗代價(jià)相對(duì)較高,且不適于集約化養(yǎng)殖的群體免疫。因此開發(fā)出價(jià)格低廉、實(shí)用化的DNA疫苗是決定其是否能在家禽應(yīng)用的關(guān)鍵,大致可以從以下兩個(gè)方面來解決:

  1、改進(jìn)DNA疫苗生產(chǎn)工藝

  由于基因槍免疫法在家禽應(yīng)用有它的局限性,而常用的肌肉注射法又存在DNA攝取效率低,需要的免疫劑量大的缺陷,因而,尋找一種簡(jiǎn)便、高效、價(jià)廉、適合大規(guī)模制備高純度質(zhì)粒DNA的方法非常必要。在這方面,有人已經(jīng)進(jìn)行了一些探索,通過離子交換色譜法(Ion exchange chromatography)或親水相互作用色譜法(Hydrophobic interaction chromatography)[85-86]對(duì)質(zhì)粒制備方法進(jìn)行探索,取得了較好的效果,可以獲得高純度的質(zhì)粒DNA,完全可以滿足DNA疫苗對(duì)純度的要求,而且適合于規(guī)模化制備,是一種很有前景的方法。

  2、優(yōu)化DNA疫苗的接種方式

  DNA疫苗的接種方式不僅會(huì)影響免疫反應(yīng)的強(qiáng)度和免疫應(yīng)答的類型,而且直接決定了疫苗應(yīng)用的實(shí)際可操作性,通過對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的整理分析,筆者認(rèn)為有以下幾種方式有可能得到實(shí)際應(yīng)用:

  ⑴、以減毒胞內(nèi)菌作為DNA疫苗的運(yùn)送載體:

  利用基因工程減毒的某些侵襲性胞內(nèi)菌作為載體運(yùn)送DNA疫苗是一種新型的途徑。常用的減毒胞內(nèi)菌有鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella typhimurium)、傷寒沙門氏菌(Salmonella typhi)、痢疾志賀氏桿菌(Sheigella flexneri)、小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌(Yersinia enterocolitica)、侵襲性大腸桿菌(invasive E.coli)、分支桿菌(M.bovis Bacille Calmette-Guèrin, BCG)及單核細(xì)胞增生癥李斯特菌(Listeria monocytogenes)等。通過減毒胞內(nèi)菌運(yùn)送DNA疫苗的最大優(yōu)勢(shì)就在于其能夠?qū)NA疫苗直接運(yùn)送到專業(yè)性抗原提呈細(xì)胞(巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞)內(nèi),細(xì)菌在APC中裂解后,將攜帶的質(zhì)粒DNA釋放出來。其中鼠傷寒沙門氏菌、傷寒沙門氏菌及單核細(xì)胞增生癥李斯特菌對(duì)巨噬細(xì)胞有很強(qiáng)的偏嗜性,而且還能夠直接向DC細(xì)胞運(yùn)送DNA疫苗,與其他單核細(xì)胞相比,DC具有更強(qiáng)的抗原提呈能力。作為細(xì)菌組成成分的LPS和未甲基化的CpG基序還可以作為佐劑增強(qiáng)DNA疫苗的免疫原性。另外,用減毒胞內(nèi)菌作為運(yùn)送載體可以通過口服或滴鼻途徑進(jìn)行免疫,從而有利于激發(fā)粘膜免疫反應(yīng)。目前,應(yīng)用減毒胞內(nèi)菌運(yùn)送DNA疫苗的途徑已在小鼠和魚類模型中進(jìn)行了廣泛的研究,取得了一些令人振奮的結(jié)果。在禽類尚無(wú)類似報(bào)道,但是已經(jīng)有了一些比較好的減毒沙門氏菌菌株被用作弱毒苗預(yù)防禽類沙門氏菌感染或作為禽類疫苗的原核表達(dá)載體, 但是這些減毒疫苗株是否適于用作禽類DNA疫苗的運(yùn)送載體,還需要通過研究證實(shí)。

  ⑵、體表免疫

  皮膚已經(jīng)被證明是一個(gè)重要的免疫器官, 通過體表涂布的方式進(jìn)行DNA疫苗的免疫也是近兩年剛剛興起的一種免疫方法,在小鼠及其他一些動(dòng)物模型中均取得了較好的應(yīng)用效果。因此在雞,通過該途徑進(jìn)行免疫也應(yīng)該是切實(shí)可行的。Keckert等用表達(dá)綠色熒光蛋白的表達(dá)載體與等量DMSO混合,以50μg的劑量對(duì)4周齡雞進(jìn)行翼部皮膚表面涂布,2天后在接種部位的皮膚,接種部位深層肌肉、心臟、肺和脾臟中均檢測(cè)到GFP的表達(dá),表明免疫后質(zhì)粒DNA在體內(nèi)得到廣泛分布和功能性表達(dá)。用同樣的方法免疫編碼NDV HN基因和編碼IBDV VP2/VP4/VP3基因的表達(dá)載體,不僅檢測(cè)到全身和粘膜免疫應(yīng)答,而且產(chǎn)生了很好的免疫保護(hù)效率(均為86%)。

  ⑶、卵內(nèi)接種(in ovo immunization)

  在過去的10年中,卵內(nèi)接種已被廣泛用于某些家禽病毒性疾病的疫苗接種。1997年Johnston等通過肌肉注射途徑對(duì)雞胚進(jìn)行DNA疫苗接種,檢測(cè)到報(bào)告基因表達(dá)。2000年Oshop等對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn),于17日齡時(shí)將編碼GFP的表達(dá)質(zhì)粒DNA用中性脂質(zhì)體包裹后與DMSO等量混合,通過雞胚氣室上打的小孔將混合物滴加到殼膜上,在肺、肌肉、脾臟等不同的組織器官中均檢測(cè)到GFP表達(dá),將GFP基因替換為NDV的HN基因和IBDV的VP2/VP4/VP3基因后用同樣的方法免疫,通過免疫組化的方法可以檢測(cè)到病毒抗原的表達(dá),而接種空載體作對(duì)照的雞胚未檢測(cè)到抗原表達(dá),說明這種接種方法對(duì)DNA疫苗是有效的。

  八、結(jié)語(yǔ)

  大量的研究為DNA疫苗在禽病防制中的應(yīng)用展示了美好的前景。但是DNA疫苗的概念對(duì)于家禽業(yè)而言還只能算是一個(gè)雛形,還有相當(dāng)多的問題亟待人們?nèi)ソ鉀Q。比如DNA疫苗在禽類激發(fā)的免疫應(yīng)答的機(jī)制是什么,我們?cè)鯓硬拍軐?duì)免疫應(yīng)答的類型進(jìn)行調(diào)控,什么樣的接種途徑最適合規(guī)模化養(yǎng)殖家禽免疫接種的需要等等。但是歸納為一點(diǎn),DNA疫苗要想真正進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用,必須符合這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn):價(jià)格低廉,易于操作,能夠產(chǎn)生足夠的免疫保護(hù)力。相信在禽病學(xué)家和免疫學(xué)家的共同努力下,最終肯定能找到一條把家禽DNA疫苗推向生產(chǎn)應(yīng)用的有效途徑。

  

 
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