疫苗课堂:疫苗-------过去、现在和未来

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摘要 从英国的爱德华·琴纳用接种牛痘的办法成功地预防天花至今，人类使用疫苗预防传染病的历史已有200年之久。琴纳于1796年进行第一个预防天花人体实验，临床研究证明预先接种牛痘可以预防天花，自此以后人类开创了利用疫苗预防传染性疾病的新纪元。琴纳及其牛痘接种术的发明和传播,开辟了一个新的领域——免疫学。巴斯德早期利用灭活和减毒这两种疫苗制备技术现在仍是疫苗制备的两种主要技术：将病原微生物培养后灭活而制成的疫苗叫做灭活疫苗；将病原微生物用人工的方法降低其毒力，使之失去致病性保留免疫原性制成的疫苗称为减毒活疫苗。如今通过操作DNA、RNA、蛋白和多糖，利用基因工程和免疫学技术进行直接的减毒突变，在活的载体中表达抗原蛋白，纯化或者合成微生物抗原用来制备疫苗。现在预防感染性疾病和非感染性疾病都是疫苗学研究的领域。

关键词：疫苗、免疫
      
      1. 疫苗的过去  
      古代利用疫苗预防传染病的理论可能来源于“以毒攻毒”理念。我国是最早采用人工免疫的方法预防天花的国家，公元10世纪，唐宋时代已经有接种人痘的记载，当时有痘衣法、浆痘法、旱苗法、水苗法4种方法。1661年，随着因为得过天花而继承皇位的康熙执政，人痘接种开始从民间走进皇宫，种痘术在全国也得以提倡和推广。随后中国人痘接种术被传到俄国、法国、土耳其、英国和印度。尽管人痘预防天花已取得成功，但接种过量可能使被接种者得天花。
      人痘接种保护了许许多多人的生命，功不可没。1777年，乔治·华盛顿命令美国军队全体官兵接种了人痘，但遗憾的是，被接种的人，仍然有2%的死亡率。特别是对于儿童，危险性就更大。英国在1796年的一次人痘接种中，17名儿童感染天花后，不幸死去了8人。 1796年，英国琴纳发现挤奶女工感染牛痘大约经过3至4周就可以痊愈，再也不会得天花。于是，他把牛痘的痘浆取出来给健康人接种，结果发现牛的天花病毒不会引起人得天花，但却可以使人产生对天花的免疫力。他第一次为8岁的男孩菲利普种牛痘，然后再给他接种人的天花的痘浆，结果他没有得天花。由此更加安全有效的牛痘接种法出现，它不久导致20世纪人类消灭天花，而且也使人类相信通过适当的方法可以预防传染病。
      法国科学家巴斯德在研究鸡霍乱时发现，将引起鸡霍乱的弧菌培养几代后，毒力降低很多，给鸡接种后，可使鸡产生对霍乱的免疫力，从而发明了第一个细菌减毒疫苗──鸡霍乱疫苗。从这个观察中巴士德认为将病原体暴露于非正常（高温、氧和化学物质等）环境中可以使病原体减毒，随后巴士德通过研究炭疽疫苗和狂犬病疫苗证实了他的假设。
      1885年，西班牙的佛瑞（J.Ferran）将霍乱菌肉汁培养物注射到人体，成为人体注射疫苗的开始。1896年，德国的考来（Kolle）将霍乱弧菌加热杀死后制成菌苗，并在1902年日本霍乱大流行时使用，获得成功。
      1902年，法国科学家诺卡德（Nocard）从患结核病的牛乳房分离到牛型结核菌，卡拉米特（Calmeitte）和介瑞（Guerin）将其接种在5%甘油胆汁马铃薯培养基上进行培养传代，经过230代，历时13年，终于制备出用于结核病预防的减毒活疫苗—卡介苗（BCG）。
      1933年，古德帕斯特（Goodpasture）发明了鸡胚病毒培养方法，为病毒疫苗的发展奠定了基础。1935年马克斯·蒂勒博士(Max Theiler)用鸡胚继代培养减毒制备出安全有效的黄热病疫苗。1949年，尹德斯（Enders）从人细胞系中分离出脊髓灰质炎II型毒株。1953年，美国科学家萨克（Salk）研制的三价甲醛脊髓灰质炎灭活疫苗问世，1955年批准生产。1952年，美国科学家萨宾（Sabin）开始研制减毒活疫苗，于1957年研制成功三价脊髓灰质炎减毒活疫苗，并获准生产。1954年，尹德斯又分离了麻疹病毒。1963年，麻疹疫苗获准生产。在此之后，各种病毒的灭活和减毒疫苗相继问世。
      
      2. 疫苗的现在
      2．1减毒活疫苗
      在20世纪中期，科学家利用细胞培养技术来大量增殖病毒，同时人们意识到病毒在细胞上通过连续传代也可以减毒，通过在低温下连续传代、分离单克隆，可以使人们且有意识选择突变，因此在1950－1980年间脊髓灰质炎、麻疹、风疹、腮腺炎和水痘等减毒活疫苗先后上市（表1）。



      基因重配（Gene Reassortment)已运用到病毒性疫苗开发中，将流行的野毒株编码保护性抗原的RNA片断和减毒株RNA片断混合重配，成功开发出流感疫苗和轮状病毒疫苗。活的和灭活流感疫苗均依靠重配：活疫苗含有复制重配，然而灭活疫苗是利用活重配株作为种子。三种轮状病毒疫苗中的两种是靠重配开发的：将对人不致病的牛轮状病毒的VP7基因用人轮状病毒的VP7基因取代重配出轮状病毒疫苗株。

2．2灭活疫苗
      灭活病原体来开发疫苗起源于19世纪，最早上市的灭活疫苗是伤寒疫苗和霍乱疫苗，最近灭活的脊髓灰质炎疫苗和灭活甲肝疫苗也已上市。


2．3基因工程疫苗
      分子生物学和基因工程的突破性进展已大大促进了疫苗的开发，它为灭活抗原的构建、直接突变开发减毒疫苗提供了机会。

基因工程应用于疫苗首先在乙肝疫苗上取得成功，用带有HBV S基因的质粒在酵母中表达S抗原，在此以前是从乙肝病毒感染者的血浆中分离纯化S抗原制备乙肝疫苗。随后将目的基因转入酵母、大肠杆菌和中国仓鼠卵巢细胞制备多种重组蛋白，如莱姆蜱旋体的OspA蛋白、细胞巨化病毒gB蛋白和百日咳毒素。
      在一定条件下重组的细菌和病毒是不致病的，可以作为活疫苗，例如牛或人3型副流感病毒基因组可以作为遗传骨架插入其它副流感病毒基因或者呼吸道合胞体病毒的基因；减毒的黄热病毒的基因组作为遗传骨架可以插入登革病毒和西尼罗河病毒基因。
      载体疫苗现在逐渐受到人们的关注，载体疫苗的载体本身即可以表达病原体的基因而载体本身不会引起疾病这是载体疫苗的关键。目前有许多细菌和病毒载体在使用，但用的最多是痘病毒类载体、腺病毒载体和BCG。科学家们正努力尝试利用他们开发HIV疫苗、疟疾疫苗。往往利用这些载体携带病原体基因的质粒DNA初免，然后用相应基因表达的蛋白进行加强免疫。
      有些病毒的基因在体外表达以后可以自己装配，称之为类病毒颗粒，这种颗粒比可溶性蛋白的免疫原性要强，目前上市的HPV疫苗就属于这种类型的疫苗，用这种方式制备的其它疫苗如SARS疫苗正在试验之中。在疫苗领域运用的技术很多都是一些偶然的发现，含有病毒基因的细菌DNA质粒通过肌肉或者皮下注射以后可以表达相应蛋白，这些表达的抗原蛋白可以被运输到细胞免疫和体液免疫的发生地－骨髓。
      DNA质粒已被广泛运用到反向遗传学中，这项技术通过构建多个含有病毒基因组的质粒，以及构建病毒所需酶的质粒使人们能够重构新的副链RNA病毒。例如，常规季节性疫苗中的H1与H3亚型目前是利用传统基因重配来制备疫苗种子株；有鉴于高致病性禽流感病毒很有可能造成人的病例，这些病毒又不适合直接生产疫苗，世界卫生组织于2003年11月发布规范，，提出以反向遗传技术来生产人用禽流感病毒疫苗，首先构建含有高致病性禽流感病毒HA及NA基因的DNA质粒，并将HA基因上的高致病性基因切除，然后将此修改过后的HA质粒及NA质粒，再加上高成长疫苗株的其它6段内部基因质粒，此8段质粒一起加到细胞培养，最终得到分离出目的病毒株作为疫苗株。这项技术当前已被运用于流感疫苗的生产，使得构建H5禽流感疫苗株更加迅速。
      对病原微生物基因组的解析可以使人们确定新的保护性抗原，相应基因序列可以在大肠杆菌中表达，表达的蛋白可以用于免疫小鼠，如可以诱导产生保护性中和抗体，该蛋白就会进一步被研究开发，这就是“反向疫苗学”。相似，微阵列分析也可用于分析病原微生物在入侵感染中的基因，它们编码的蛋白在免疫中可能是有毒的因子。

3.疫苗的未来
      3．1免疫学与疫苗学相结合
      直到最近免疫学的发展才对疫苗的开发有所贡献。大多数成功的免疫保护是由保护性抗体介导的，然而人类目前面临的严重挑战（如，HIV、疟疾和结核）将要求诱导细胞免疫。幸运的是几种新的策略，包括载体、质粒DNA和脂多肽，可以诱导CD4和CD8细胞免疫应答。人用疫苗使用的佐剂有限，铝佐剂只能刺激TH2细胞免疫应答，但最近发现水乳化剂、脂质体、Toll样受体激动剂、细胞因子和一些其它物质可以诱导免疫系统产生TH1细胞免疫应答。
      而且，最近免疫学家提供了一些细胞免疫大规模测定的方法，如用ELISPOT分析诱导的CD8 T细胞免疫应答。最近再次发现对试图侵入免疫系统的致病菌，调节性T细胞可能有重要作用。
      3．2研制疫苗的新方法
      从21世纪一开始可以看出疫苗发展的几个明显趋势。当一个新的疫苗变为常规免疫的一部分，联合疫苗已变的更加迫切，可预防白喉、破伤风、百日咳、b型流感嗜血杆菌、乙肝和脊髓灰质炎的6价联合疫苗已在欧洲上市，这种联合疫苗很可能在全球更多的地方使用。水痘疫苗已和麻腮风3联疫苗联合，b型流感嗜血杆菌、肺炎球菌和脑膜炎球菌多糖联合疫苗已变为可能。
      即重视疫苗对适应性免疫刺激也重视对先天免疫的刺激。CpG寡核苷酸佐剂可以同时刺激以上两种免疫应答。蛋白质组学研究的成果可以使在体外合成具有天然结构的蛋白变为可能，同时人工合成多糖也变为了现实。
      疫苗通常是用来预防疾病，但现在人们试图开发治疗性疫苗用于慢性感染性疾病，其基本思路就是要诱导机体产生细胞免疫来抑制持续的感染。例如免疫HPV病毒E6和E7来治疗宫颈癌，诱导针对HIV gag和tat蛋白的免疫应答来抑制HIV的复制。
      3．3 接种疫苗的新措施
      表4是未来扩大免疫的很重要的一部分。目前大多数疫苗通过注射来接种，接种后诱导机体产生系统免疫应答（体液免疫和细胞免疫），然而诱导局部黏膜免疫应答已变得非常迫切。流感疫苗通过鼻内接种即可以诱导系统免疫应答也可以诱导局部黏膜免疫应答，可以对抗原漂变株提供广泛的免疫保护。麻疹和风疹减毒疫苗通过气溶胶接种在病毒感染部位可以诱导与注射等价的免疫效果。气溶胶可以通吸入设备大规模接种。减毒疫苗也通过口服接种，让活的疫苗在肠道增殖并诱导免疫应答，例如口服脊髓灰质炎疫苗和伤寒Ty21a疫苗。开发口服疫苗的方法之一是利用转基因植物生产疫苗所需的抗原。通过直肠和阴道接种抗原也在研究之中。
最接近实际的是通过皮肤接种疫苗，正在开发多种设备通过皮肤传递抗原，它们包括可以轻易刮擦皮肤含有辅助药物的斑块和可以轻易穿透角质层的微针。一旦抗原穿过皮肤表层就会和树突状细胞（一种专职抗原提呈细胞）接触，然后将抗原运送到淋巴结而诱导免疫应答。如果通过皮肤接种疫苗取得成功，这将是疫苗学的一次革命。
      3．4疫苗用于非传染性疾病
      疫苗诱导主动免疫主要应在预防感染性疾病，科学家现在正在考虑运用于非感染性疾病。多数是研究新的细胞抗原（往往是癌症标志物）来抗癌，来自癌症抗原的蛋白和多肽正制备成疫苗用于临床前的试验，初步实验结果表明这种疫苗将来有可能用来延长人的生命，2007年在瑞士上市了用于治疗脑癌的DCVax–Brain治疗性疫苗。
      针对自身免疫原制备的疫苗正在许多自身免疫性疾病中进行尝试，如多发硬化症、糖尿病。能够抗变应原可以更好诱导产生IgG 而非 IgE抗体的抗原也正在开发之中。通过抗激素的免疫可以起到避孕的作用来研制避孕疫苗。抗胆固醇和淀粉状蛋白的疫苗也许可以控制老年痴呆。还可以开发针对药物上瘾的疫苗，如尼古丁、麻黄碱和可卡因的去瘾疫苗。
      3．5疫苗使用的新对象
      现在正针对新的人群开发疫苗（表5）。目前大多数疫苗的使用对象是婴儿和儿童，而青少年和成人也需要常规免疫。现在已推荐加强百白破疫苗的加强免疫，青少年也可能要求接种脑膜炎球菌疫苗、HPV疫苗、单纯疱疹疫苗和巨细胞病毒疫苗来预防相应的疾病。成人虽然当前接种流感疫苗和肺炎球菌疫苗，但接种可以预防水痘-带状疱疹病毒的疫苗也很重要。成人在住院、怀孕和旅行期间可能也要接种相应的疫苗。孕妇接种B型链球菌疫苗可以预防链球菌从母亲传给新生儿，为了给新生儿提供免疫保护，孕妇可能还要接种抗肺炎球菌、呼吸道合胞病毒的疫苗。抗生素抵抗性细菌正日益增加，有必要开发葡萄球菌荚膜多糖疫苗来预防住院病人的二次感染。

现在人们越发担心人类面临生物恐怖的威胁，各国政府也在加大炭疽、鼠疫和天花疫苗开发和储备的支持力度。就炭疽和鼠疫而言，纯化的抗原将有更好的保护性和安全性，而痘病毒研究者正在开发预防天花的减毒疫苗株。
      3．6疫苗面临的新问题
      利用疫苗来控制疾病的前景十分广阔，但目前也存在几个问题：第一，疫苗的供应量不足。由于疫苗生产商较少，政策性等问题使生产很困难，即使在发达国家疫苗短缺也常常发生。在紧急情况下，比如流感大流行时，在发展中国家供应远不能满足需求。在印度、中国、印度尼西亚和巴西等国疫苗产能的增长填补一些疫苗需求不足，但仍不能改变疫苗短缺的现状。
      第二，疫苗的成本。由于一种新的疫苗的研发费用达3－8亿美元，一般需花10－15年的时间。这些生产疫苗的公司也一定要收回研发的成本。在以下的几种情况：在发达国家疫苗的销售价格很高、政府出钱购买疫苗、由捐赠机构购买疫苗给不发达国家的人民使用，疫苗才可能在全球广泛使用。假若疫苗的使用群体主要在发展中国家，那么问题就变得很困难。比尔与梅林达·盖茨基金会( Bill & Melinda Gates Foundation )对疫苗研发的支持相当关键，但有一定数量的疫苗生产商也很关键，这要求在发达国家以外有一些疫苗生产商作为主要生产商的补充。
      第三，人们日益对疫苗安全性的关注，部分是由于反疫苗组织的夸大。由于传染病逐渐远离人们，公众对疫苗的接种变得也不那么迫切，很多人不去接种疫苗反而依靠周围已接种疫苗的人为自己提供一个群体保护；如果太多的人不去接种疫苗，群体免疫将会失败。但使用疫苗的确存在一些安全性问题，例如使用口服脊髓灰质炎疫苗可以使极少数人患小儿麻痹，接种卡介苗会造成播散性细菌感染。因此，一些古老的疫苗需要对其安全性进行重新评价，看是否可以将其安全性提高，例如用无细胞百日咳疫苗取代全细胞百日咳疫苗，用细胞培养的狂犬疫苗取代脑组织狂犬疫苗。将来会用进一步减毒的痘苗取代牛痘苗来预防天花，基因工程结核疫苗取代现在的卡介苗。新的分子生物学技术优势之一就是可以提高现有产品的安全性。当疾病的流行变缓时，接种疫苗的益处和坏处很难抉择，将接种疫苗的副作用减少到最小就显得非常重要。一方面，零风险是不可能的，公众健康的需求和政策冲动之间怎是存在一个压力来预防遥远的、理论上的危险。政策可以让正在迅速运用的健康措施放缓。因此，在控制疾病的流行和安全性上很难统一。
      由于疫苗对保证公众的健康起到关键的作用，通过推荐和购买疫苗，政府在疫苗的普及接种中起到关键的作用。尽管政府支持有关候选疫苗的基础研究，然而政府机构参与疫苗的产业开发和生产正逐渐减少。毋庸摘要 从英国的爱德华·琴纳用接种牛痘的办法成功地预防天花至今，人类使用疫苗预防传染病的历史已有200年之久。琴纳于1796年进行第一个预防天花人体实验，临床研究证明预先接种牛痘可以预防天花，自此以后人类开创了利用疫苗预防传染性疾病的新纪元。琴纳及其牛痘接种术的发明和传播,开辟了一个新的领域——免疫学。巴斯德早期利用灭活和减毒这两种疫苗制备技术现在仍是疫苗制备的两种主要技术：将病原微生物培养后灭活而制成的疫苗叫做灭活疫苗；将病原微生物用人工的方法降低其毒力，使之失去致病性保留免疫原性制成的疫苗称为减毒活疫苗。如今通过操作DNA、RNA、蛋白和多糖，利用基因工程和免疫学技术进行直接的减毒突变，在活的载体中表达抗原蛋白，纯化或者合成微生物抗原用来制备疫苗。现在预防感染性疾病和非感染性疾病都是疫苗学研究的领域。

关键词：疫苗、免疫
      
      1. 疫苗的过去  
      古代利用疫苗预防传染病的理论可能来源于“以毒攻毒”理念。我国是最早采用人工免疫的方法预防天花的国家，公元10世纪，唐宋时代已经有接种人痘的记载，当时有痘衣法、浆痘法、旱苗法、水苗法4种方法。1661年，随着因为得过天花而继承皇位的康熙执政，人痘接种开始从民间走进皇宫，种痘术在全国也得以提倡和推广。随后中国人痘接种术被传到俄国、法国、土耳其、英国和印度。尽管人痘预防天花已取得成功，但接种过量可能使被接种者得天花。
      人痘接种保护了许许多多人的生命，功不可没。1777年，乔治·华盛顿命令美国军队全体官兵接种了人痘，但遗憾的是，被接种的人，仍然有2%的死亡率。特别是对于儿童，危险性就更大。英国在1796年的一次人痘接种中，17名儿童感染天花后，不幸死去了8人。 1796年，英国琴纳发现挤奶女工感染牛痘大约经过3至4周就可以痊愈，再也不会得天花。于是，他把牛痘的痘浆取出来给健康人接种，结果发现牛的天花病毒不会引起人得天花，但却可以使人产生对天花的免疫力。他第一次为8岁的男孩菲利普种牛痘，然后再给他接种人的天花的痘浆，结果他没有得天花。由此更加安全有效的牛痘接种法出现，它不久导致20世纪人类消灭天花，而且也使人类相信通过适当的方法可以预防传染病。
      法国科学家巴斯德在研究鸡霍乱时发现，将引起鸡霍乱的弧菌培养几代后，毒力降低很多，给鸡接种后，可使鸡产生对霍乱的免疫力，从而发明了第一个细菌减毒疫苗──鸡霍乱疫苗。从这个观察中巴士德认为将病原体暴露于非正常（高温、氧和化学物质等）环境中可以使病原体减毒，随后巴士德通过研究炭疽疫苗和狂犬病疫苗证实了他的假设。
      1885年，西班牙的佛瑞（J.Ferran）将霍乱菌肉汁培养物注射到人体，成为人体注射疫苗的开始。1896年，德国的考来（Kolle）将霍乱弧菌加热杀死后制成菌苗，并在1902年日本霍乱大流行时使用，获得成功。
      1902年，法国科学家诺卡德（Nocard）从患结核病的牛乳房分离到牛型结核菌，卡拉米特（Calmeitte）和介瑞（Guerin）将其接种在5%甘油胆汁马铃薯培养基上进行培养传代，经过230代，历时13年，终于制备出用于结核病预防的减毒活疫苗—卡介苗（BCG）。
      1933年，古德帕斯特（Goodpasture）发明了鸡胚病毒培养方法，为病毒疫苗的发展奠定了基础。1935年马克斯·蒂勒博士(Max Theiler)用鸡胚继代培养减毒制备出安全有效的黄热病疫苗。1949年，尹德斯（Enders）从人细胞系中分离出脊髓灰质炎II型毒株。1953年，美国科学家萨克（Salk）研制的三价甲醛脊髓灰质炎灭活疫苗问世，1955年批准生产。1952年，美国科学家萨宾（Sabin）开始研制减毒活疫苗，于1957年研制成功三价脊髓灰质炎减毒活疫苗，并获准生产。1954年，尹德斯又分离了麻疹病毒。1963年，麻疹疫苗获准生产。在此之后，各种病毒的灭活和减毒疫苗相继问世。
      
      2. 疫苗的现在
      2．1减毒活疫苗
      在20世纪中期，科学家利用细胞培养技术来大量增殖病毒，同时人们意识到病毒在细胞上通过连续传代也可以减毒，通过在低温下连续传代、分离单克隆，可以使人们且有意识选择突变，因此在1950－1980年间脊髓灰质炎、麻疹、风疹、腮腺炎和水痘等减毒活疫苗先后上市（表1）。



      基因重配（Gene Reassortment)已运用到病毒性疫苗开发中，将流行的野毒株编码保护性抗原的RNA片断和减毒株RNA片断混合重配，成功开发出流感疫苗和轮状病毒疫苗。活的和灭活流感疫苗均依靠重配：活疫苗含有复制重配，然而灭活疫苗是利用活重配株作为种子。三种轮状病毒疫苗中的两种是靠重配开发的：将对人不致病的牛轮状病毒的VP7基因用人轮状病毒的VP7基因取代重配出轮状病毒疫苗株。

2．2灭活疫苗
      灭活病原体来开发疫苗起源于19世纪，最早上市的灭活疫苗是伤寒疫苗和霍乱疫苗，最近灭活的脊髓灰质炎疫苗和灭活甲肝疫苗也已上市。


2．3基因工程疫苗
      分子生物学和基因工程的突破性进展已大大促进了疫苗的开发，它为灭活抗原的构建、直接突变开发减毒疫苗提供了机会。

基因工程应用于疫苗首先在乙肝疫苗上取得成功，用带有HBV S基因的质粒在酵母中表达S抗原，在此以前是从乙肝病毒感染者的血浆中分离纯化S抗原制备乙肝疫苗。随后将目的基因转入酵母、大肠杆菌和中国仓鼠卵巢细胞制备多种重组蛋白，如莱姆蜱旋体的OspA蛋白、细胞巨化病毒gB蛋白和百日咳毒素。
      在一定条件下重组的细菌和病毒是不致病的，可以作为活疫苗，例如牛或人3型副流感病毒基因组可以作为遗传骨架插入其它副流感病毒基因或者呼吸道合胞体病毒的基因；减毒的黄热病毒的基因组作为遗传骨架可以插入登革病毒和西尼罗河病毒基因。
      载体疫苗现在逐渐受到人们的关注，载体疫苗的载体本身即可以表达病原体的基因而载体本身不会引起疾病这是载体疫苗的关键。目前有许多细菌和病毒载体在使用，但用的最多是痘病毒类载体、腺病毒载体和BCG。科学家们正努力尝试利用他们开发HIV疫苗、疟疾疫苗。往往利用这些载体携带病原体基因的质粒DNA初免，然后用相应基因表达的蛋白进行加强免疫。
      有些病毒的基因在体外表达以后可以自己装配，称之为类病毒颗粒，这种颗粒比可溶性蛋白的免疫原性要强，目前上市的HPV疫苗就属于这种类型的疫苗，用这种方式制备的其它疫苗如SARS疫苗正在试验之中。在疫苗领域运用的技术很多都是一些偶然的发现，含有病毒基因的细菌DNA质粒通过肌肉或者皮下注射以后可以表达相应蛋白，这些表达的抗原蛋白可以被运输到细胞免疫和体液免疫的发生地－骨髓。
      DNA质粒已被广泛运用到反向遗传学中，这项技术通过构建多个含有病毒基因组的质粒，以及构建病毒所需酶的质粒使人们能够重构新的副链RNA病毒。例如，常规季节性疫苗中的H1与H3亚型目前是利用传统基因重配来制备疫苗种子株；有鉴于高致病性禽流感病毒很有可能造成人的病例，这些病毒又不适合直接生产疫苗，世界卫生组织于2003年11月发布规范，，提出以反向遗传技术来生产人用禽流感病毒疫苗，首先构建含有高致病性禽流感病毒HA及NA基因的DNA质粒，并将HA基因上的高致病性基因切除，然后将此修改过后的HA质粒及NA质粒，再加上高成长疫苗株的其它6段内部基因质粒，此8段质粒一起加到细胞培养，最终得到分离出目的病毒株作为疫苗株。这项技术当前已被运用于流感疫苗的生产，使得构建H5禽流感疫苗株更加迅速。
      对病原微生物基因组的解析可以使人们确定新的保护性抗原，相应基因序列可以在大肠杆菌中表达，表达的蛋白可以用于免疫小鼠，如可以诱导产生保护性中和抗体，该蛋白就会进一步被研究开发，这就是“反向疫苗学”。相似，微阵列分析也可用于分析病原微生物在入侵感染中的基因，它们编码的蛋白在免疫中可能是有毒的因子。

3.疫苗的未来
      3．1免疫学与疫苗学相结合
      直到最近免疫学的发展才对疫苗的开发有所贡献。大多数成功的免疫保护是由保护性抗体介导的，然而人类目前面临的严重挑战（如，HIV、疟疾和结核）将要求诱导细胞免疫。幸运的是几种新的策略，包括载体、质粒DNA和脂多肽，可以诱导CD4和CD8细胞免疫应答。人用疫苗使用的佐剂有限，铝佐剂只能刺激TH2细胞免疫应答，但最近发现水乳化剂、脂质体、Toll样受体激动剂、细胞因子和一些其它物质可以诱导免疫系统产生TH1细胞免疫应答。
      而且，最近免疫学家提供了一些细胞免疫大规模测定的方法，如用ELISPOT分析诱导的CD8 T细胞免疫应答。最近再次发现对试图侵入免疫系统的致病菌，调节性T细胞可能有重要作用。
      3．2研制疫苗的新方法
      从21世纪一开始可以看出疫苗发展的几个明显趋势。当一个新的疫苗变为常规免疫的一部分，联合疫苗已变的更加迫切，可预防白喉、破伤风、百日咳、b型流感嗜血杆菌、乙肝和脊髓灰质炎的6价联合疫苗已在欧洲上市，这种联合疫苗很可能在全球更多的地方使用。水痘疫苗已和麻腮风3联疫苗联合，b型流感嗜血杆菌、肺炎球菌和脑膜炎球菌多糖联合疫苗已变为可能。
      即重视疫苗对适应性免疫刺激也重视对先天免疫的刺激。CpG寡核苷酸佐剂可以同时刺激以上两种免疫应答。蛋白质组学研究的成果可以使在体外合成具有天然结构的蛋白变为可能，同时人工合成多糖也变为了现实。
      疫苗通常是用来预防疾病，但现在人们试图开发治疗性疫苗用于慢性感染性疾病，其基本思路就是要诱导机体产生细胞免疫来抑制持续的感染。例如免疫HPV病毒E6和E7来治疗宫颈癌，诱导针对HIV gag和tat蛋白的免疫应答来抑制HIV的复制。
      3．3 接种疫苗的新措施
      表4是未来扩大免疫的很重要的一部分。目前大多数疫苗通过注射来接种，接种后诱导机体产生系统免疫应答（体液免疫和细胞免疫），然而诱导局部黏膜免疫应答已变得非常迫切。流感疫苗通过鼻内接种即可以诱导系统免疫应答也可以诱导局部黏膜免疫应答，可以对抗原漂变株提供广泛的免疫保护。麻疹和风疹减毒疫苗通过气溶胶接种在病毒感染部位可以诱导与注射等价的免疫效果。气溶胶可以通吸入设备大规模接种。减毒疫苗也通过口服接种，让活的疫苗在肠道增殖并诱导免疫应答，例如口服脊髓灰质炎疫苗和伤寒Ty21a疫苗。开发口服疫苗的方法之一是利用转基因植物生产疫苗所需的抗原。通过直肠和阴道接种抗原也在研究之中。
最接近实际的是通过皮肤接种疫苗，正在开发多种设备通过皮肤传递抗原，它们包括可以轻易刮擦皮肤含有辅助药物的斑块和可以轻易穿透角质层的微针。一旦抗原穿过皮肤表层就会和树突状细胞（一种专职抗原提呈细胞）接触，然后将抗原运送到淋巴结而诱导免疫应答。如果通过皮肤接种疫苗取得成功，这将是疫苗学的一次革命。
      3．4疫苗用于非传染性疾病
      疫苗诱导主动免疫主要应在预防感染性疾病，科学家现在正在考虑运用于非感染性疾病。多数是研究新的细胞抗原（往往是癌症标志物）来抗癌，来自癌症抗原的蛋白和多肽正制备成疫苗用于临床前的试验，初步实验结果表明这种疫苗将来有可能用来延长人的生命，2007年在瑞士上市了用于治疗脑癌的DCVax–Brain治疗性疫苗。
      针对自身免疫原制备的疫苗正在许多自身免疫性疾病中进行尝试，如多发硬化症、糖尿病。能够抗变应原可以更好诱导产生IgG 而非 IgE抗体的抗原也正在开发之中。通过抗激素的免疫可以起到避孕的作用来研制避孕疫苗。抗胆固醇和淀粉状蛋白的疫苗也许可以控制老年痴呆。还可以开发针对药物上瘾的疫苗，如尼古丁、麻黄碱和可卡因的去瘾疫苗。
      3．5疫苗使用的新对象
      现在正针对新的人群开发疫苗（表5）。目前大多数疫苗的使用对象是婴儿和儿童，而青少年和成人也需要常规免疫。现在已推荐加强百白破疫苗的加强免疫，青少年也可能要求接种脑膜炎球菌疫苗、HPV疫苗、单纯疱疹疫苗和巨细胞病毒疫苗来预防相应的疾病。成人虽然当前接种流感疫苗和肺炎球菌疫苗，但接种可以预防水痘-带状疱疹病毒的疫苗也很重要。成人在住院、怀孕和旅行期间可能也要接种相应的疫苗。孕妇接种B型链球菌疫苗可以预防链球菌从母亲传给新生儿，为了给新生儿提供免疫保护，孕妇可能还要接种抗肺炎球菌、呼吸道合胞病毒的疫苗。抗生素抵抗性细菌正日益增加，有必要开发葡萄球菌荚膜多糖疫苗来预防住院病人的二次感染。

现在人们越发担心人类面临生物恐怖的威胁，各国政府也在加大炭疽、鼠疫和天花疫苗开发和储备的支持力度。就炭疽和鼠疫而言，纯化的抗原将有更好的保护性和安全性，而痘病毒研究者正在开发预防天花的减毒疫苗株。
      3．6疫苗面临的新问题
      利用疫苗来控制疾病的前景十分广阔，但目前也存在几个问题：第一，疫苗的供应量不足。由于疫苗生产商较少，政策性等问题使生产很困难，即使在发达国家疫苗短缺也常常发生。在紧急情况下，比如流感大流行时，在发展中国家供应远不能满足需求。在印度、中国、印度尼西亚和巴西等国疫苗产能的增长填补一些疫苗需求不足，但仍不能改变疫苗短缺的现状。
      第二，疫苗的成本。由于一种新的疫苗的研发费用达3－8亿美元，一般需花10－15年的时间。这些生产疫苗的公司也一定要收回研发的成本。在以下的几种情况：在发达国家疫苗的销售价格很高、政府出钱购买疫苗、由捐赠机构购买疫苗给不发达国家的人民使用，疫苗才可能在全球广泛使用。假若疫苗的使用群体主要在发展中国家，那么问题就变得很困难。比尔与梅林达·盖茨基金会( Bill & Melinda Gates Foundation )对疫苗研发的支持相当关键，但有一定数量的疫苗生产商也很关键，这要求在发达国家以外有一些疫苗生产商作为主要生产商的补充。
      第三，人们日益对疫苗安全性的关注，部分是由于反疫苗组织的夸大。由于传染病逐渐远离人们，公众对疫苗的接种变得也不那么迫切，很多人不去接种疫苗反而依靠周围已接种疫苗的人为自己提供一个群体保护；如果太多的人不去接种疫苗，群体免疫将会失败。但使用疫苗的确存在一些安全性问题，例如使用口服脊髓灰质炎疫苗可以使极少数人患小儿麻痹，接种卡介苗会造成播散性细菌感染。因此，一些古老的疫苗需要对其安全性进行重新评价，看是否可以将其安全性提高，例如用无细胞百日咳疫苗取代全细胞百日咳疫苗，用细胞培养的狂犬疫苗取代脑组织狂犬疫苗。将来会用进一步减毒的痘苗取代牛痘苗来预防天花，基因工程结核疫苗取代现在的卡介苗。新的分子生物学技术优势之一就是可以提高现有产品的安全性。当疾病的流行变缓时，接种疫苗的益处和坏处很难抉择，将接种疫苗的副作用减少到最小就显得非常重要。一方面，零风险是不可能的，公众健康的需求和政策冲动之间怎是存在一个压力来预防遥远的、理论上的危险。政策可以让正在迅速运用的健康措施放缓。因此，在控制疾病的流行和安全性上很难统一。
      由于疫苗对保证公众的健康起到关键的作用，通过推荐和购买疫苗，政府在疫苗的普及接种中起到关键的作用。尽管政府支持有关候选疫苗的基础研究，然而政府机构参与疫苗的产业开发和生产正逐渐减少。毋庸置疑，政府应该建议疫苗开发目标的选择，保证已开发的疫苗有市场需求，而且应促使更多生产商来制造疫苗以预防疫苗的短缺。
      现在仍有很多疾病无法用疫苗来加以控制，由于突变、基因交换、种间转移等发生，导致不断出现一些新的疾病。幸运的使我们已有新的方法制备保护性抗原。200多年的研究已经使我们能够利用免疫系统的益处，对致病微生物和宿主之间关系的理解让我们通过使用疫苗来更好的控制疾病。

  参考文献：
      [1] Plotkin S A. Vaccines: past, present and future.[J]. Nat Med. 2005, 11(4 Suppl): 5-11.
      [2] Hilleman M R. Vaccines in historic evolution and perspective: a narrative of vaccine discoveries.[J]. Vaccine. 2000, 18(15): 1436-1447.

http://www.wibp.com.cn/newsfile/2008-9-5/20089591328.html