疫苗(vaccine)是能夠誘導機體產生特異性免疫應答的生物藥物制劑,疫苗接種不僅能夠刺激免疫系統產生特異性體液免疫和(或)細胞免疫應答,使人體獲得對相應病原微生物的免疫力,還被認為是預防和控制傳染病最經濟、有效的公共衛生干預措施,對于家庭來說也是減少成員疾病發生、減少醫療費用的有效手段。據估計,免疫接種每年能避免200萬至300萬例因白喉、破傷風、百日咳和麻疹導致的死亡。
中國早在趙恒時期(968~1022年)已經開始種痘預防天花,醫者從天花病人身上取痘液接種至健康人,以避免罹患天花。1796年,英國醫生Edward Jenner(1749~1823年)從感染牛痘的擠奶女工痘皰中取瘡漿,接種于一名8歲男童手臂上,結果發現該男孩未因感染天花死亡。從19世紀末至20世紀初,科學家們研制了卡介苗、炭疽病疫苗、狂犬疫苗,有效控制了此類烈性傳染病,拯救了無數生命,使人類平均壽命大大延長。1986年,應用基因工程制備的乙型肝炎病毒(HBV)表面抗原獲得成功。按照組成成分和生產工藝,疫苗可分為滅活疫苗、減毒活疫苗、抗毒素、亞單位疫苗(含多肽疫苗)、基因工程重組蛋白疫苗、其他類疫苗。
疫苗的組成包括:具有保護性的抗原(抗原,Ag)(如蛋白質、多糖等),免疫佐劑(adjuvant),或疫苗佐劑-傳遞系統(VADS)(如脂質體、乳劑等),其他輔料(如凍干保護劑、防腐劑等)。禁忌證有婦女妊娠期、發熱、過敏性體質等。
分類
按組成成分和生產工藝分類
滅活疫苗
病原菌經培養、增殖,用物理化學方法滅活后制成的疫苗,如白日咳疫苗、甲型病毒性肝炎滅活疫苗等。
減毒活疫苗
由病原微生物的自然弱毒株,或通過培養傳代等方法減毒處理后獲得的致病力減弱但免疫原性良好的病原微生物減毒株制成的疫苗,例如皮內注射用卡介苗、水痘疫苗等。
亞單位疫苗
病原微生物經培養后,提取、純化其主要保護性抗原成分制成的疫苗,如A群腦膜炎球菌多糖疫苗、流感亞單位疫苗等。
基因工程重組蛋白疫苗
采用基因重組技術將編碼病原菌保護性抗原的基因重組到細菌(如大腸桿菌)、酵母或細胞,經培養、增殖后,提取、純化所表達的保護性抗原制成的疫苗,如重組乙型肝炎疫苗等。
其他類疫苗
由不同病原微生物抗原混合制成的疫苗為聯合疫苗,如吸附百白破聯合疫苗、麻腮風聯合減毒活疫苗;麻腮風聯合減毒活疫苗的接種時間要求主要包括常規免疫程序和應急接種:常規免疫需接種2劑次,第1劑于8月齡接種(最晚12月齡前完成),第2劑于18月齡接種(最晚24月齡前完成)。由同種病原菌不同血清型的抗原混合制成的疫苗為多價疫苗,如A群、C群腦膜炎奈瑟菌多糖疫苗、雙價腎綜合征出血熱滅活疫苗;由病原微生物的保護性抗原組分與蛋白質載體結合制成的疫苗為結合疫苗,如A群C群腦膜炎球菌多糖結合疫苗。
主要構成
疫苗組成包括:具有保護性的抗原(抗原,Ag)(如蛋白質、多糖等),免疫佐劑(adjuvant),或疫苗佐劑-傳遞系統(VADS)(如脂質體、乳劑等),其他輔料(如凍干保護劑、防腐劑等)。
抗原
抗原是指能刺激機體產生免疫應答反應的物質。抗原具有免疫原性(immunogenicity)及免疫反應性(immunoreactivity)。抗原免疫原性是指抗原具有刺激機體免疫細胞,刺激其活化、增殖、分化,最終產生免疫效應物質(抗體和致敏淋巴細胞)的特性。抗原免疫反應性是指抗原具有與相應免疫效應物質(如抗體、致敏淋巴細胞)特異性結合進而誘導產生免疫效應的特性。通常將僅有免疫反應性而缺乏免疫原性的物質稱為半抗原。
佐劑
佐劑是指能非特異性地激活機體固有免疫系統,改善疫苗誘導機體產生抗原特異性免疫應答的物質。佐劑增強免疫應答的機制被認為可能是:①延長抗原在機體內的保留時間;②增強APC(抗原提呈細胞)對抗原的攝取及提呈作用;③刺激免疫細胞產生特定細胞因子,改善免疫反應。最常用于人體的疫苗佐劑是鋁鹽(氫氧化鋁或磷酸鋁),近年來,新型佐劑分子尤其是疫苗佐劑傳遞系統(VADS)得到迅速發展,一些已經應用于臨床,如MF59、AS等。
動物疫苗最常用的佐劑是:弗氏完全佐劑(Freund's Complete Adjuvant,FCA)和弗氏不完全佐劑(Freund's incomplete adjuvant,FIA)。FCA由礦物油、羊毛脂和熱滅活結核分枝桿菌組成,而FIA只含有石蠟油和羊毛脂,缺少滅活結核分枝桿菌組成。
作用原理
疫苗發揮作用一般包括激活兩大類免疫系統:固有免疫系統(innate immune system)和適應免疫系統(adaptive immune system)。固有免疫系統組成包括表面屏障(如皮膚、黏膜、內皮細胞等)、體液(如唾液、黏液、汗液等)、溶解酶、補體系統、非抗原提呈白細胞(中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、自然殺傷細胞,以及黏膜與組織中肥大細胞等)、抗原提呈白細胞(樹突細胞、巨噬細胞、朗格罕斯細胞等)等。就疫苗誘導免疫應答而言,固有免疫系統主要參與反應的成分為各類細胞,尤其是抗原提呈細胞(抗原presenting cells,APC)。適應免疫系統組成僅僅包括兩種細胞:T細胞、B細胞。
疫苗接種后,疫苗中抗原(在佐劑,如鋁鹽,增強作用下),被固有免疫系統抗原提呈細胞(APC)捕獲攝取入胞內,隨后(在溶酶體內Caspase-3的作用下)降解為蛋白片段,其中表位(epitope)部分結合于MHC分子,表達于細胞表面,APC即處于激活狀態而分泌細胞因子,此階段即激活固有免疫系統。APC-MHC-epitope隨后與T細胞表面的T細胞受體(TCR)結合,同時誘導T細胞表面相關受體(如CD4+T細胞CD28、CD8+T細胞CD137)與APC表面對應配體結合、相互作用,釋放多種細胞因子,促使T細胞分化、增殖,一部分成熟為抗原特異性CD4+T細胞(T輔助細胞)或CD8+T細胞(細胞毒性T細胞,CTL,cytotoxicity T lymphocyte);另一部分分化為記憶性T細胞。CTL可以識別被病原體感染的細胞,與其結合并釋放致孔素及顆粒酶,導致感染細胞裂解,終止胞內病原體的復制與增殖。另外,B細胞表面的B細胞受體(BCR)與抗原結合后即被激活,繼而與活化的CD4+T細胞結合、相互作用而被進一步激活,一部分分化成熟、增殖為漿細胞,分泌抗原特異性抗體,以中和表達相同抗原的病原體;而另一部分活化B細胞分化為記憶性B細胞。在這些復雜免疫反應過程中,有多種細胞因子(如各種干擾素、白介素)參與促進相關細胞分化、增殖。由此,機體由于接種疫苗而產生抗原特異性免疫,預防或消除病原體侵害。
概括而言,即疫苗抗原刺激機體免疫系統,產生特異性免疫保護物質,如免疫激素、活性生理物質、特異性抗體、細胞毒性T細胞及細胞因子等,并形成免疫記憶;當機體再次接觸到含有相同抗原病原體時,機體免疫系統便被迅速激活,產生保護物質,應對病原體入侵。這樣,接種者獲得病原體特異性的免疫力,避免遭到該病原體的侵害。
禁忌證
某種疾病或處于某種特殊健康狀態下的個體,接種疫苗后會增加發生嚴重不良反應的風險,為避免這類不良反應的發生,在各種疫苗說明書中,都比較具體地規定了當個體存在某種疾病或處于某種特殊生理狀態時不能或暫時不能接種疫苗,這就是接種疫苗的禁忌證。當有禁忌證存在時,不應接種相應的疫苗。在有禁忌證的情況下接種,產生的副反應可能給受種者造成嚴重的傷害,醫生應該及時識別并避免為有禁忌證的個體接種相關疫苗。大多數禁忌證都是暫時的,當疾病(如急性傳染病)恢復或特殊生理狀態(如妊娠等)不存在時,可以補種疫苗。因此,禁忌證可分為一般(相對)禁忌證和特殊(絕對)禁忌證兩類。不同疫苗的特殊禁忌證有所不同。
一般禁忌證
一般禁忌證又稱為慎用證,是指對接種各種疫苗都屬于禁忌,如患各種急性傳染病、高熱,嚴重的心臟病、高血壓病,肝、腎疾病,活動性結核、活動性風濕病,哮喘等。以上情況不能接種疫苗或需待癥狀緩解、恢復健康后,在醫生的指導下進行免疫接種。一般禁忌證包括某些生理狀態和病理狀態兩種不同的情況。
1.生理狀態
1.婦女妊娠期:在妊娠早期接種風疹、水痘等減毒活疫苗,理論上有引起胎兒畸形的可能性。
2.最近曾進行被動免疫者:最近4周曾注射過免疫球蛋白或被動免疫抑制劑者,為防止被動抗體的干擾,應推遲減毒活疫苗的免疫接種。
3.有既往病史者:患過某種傳染病,可獲得較長期的病后免疫,在近期內可不予接種相應的疫苗。
2.病理狀態
1.發熱:除一般的呼吸道感染外,發熱很可能是某些傳染病的先兆。接種疫苗后可以加劇發熱性疾病,且有可能錯把發熱性疾病的臨床表現當作疫苗反應而妨礙了以后的免疫接種。因此,正在發熱,特別是高熱的人,應暫緩接種疫苗。
2.急性傳染病的潛伏期、前驅期、發病期:除可以進行應急接種的疫苗外,其他傳染病在潛伏期、前驅期接種疫苗,可能誘發、加重原有疾病;在發病期接種亦可能會加重病情。
3.過敏性體質:有過敏性體質的人接種疫苗,常可能引起過敏性反應,對有過敏性體質、支氣管哮喘、蕁麻疹、血小板減少性紫癜、食物過敏史者,在接種疫苗前應詳細了解過敏原,屬于含有該過敏原的疫苗不應予以接種,不含該過敏原的疫苗可予接種。
4.重癥慢性疾患:如活動性肺結核、心臟代償功能不全、急慢性腎病糖尿病、高血壓病、肝硬化、血液系統疾病、活動性風濕病、嚴重化膿性皮炎等患者,接種局部有嚴重皮炎、牛皮癬、濕疹的患者,接種疫苗后可能加重原有病情或使反應加重,應暫緩接種;對于患有上述疾病,病情已長期穩定者,可以正常接種疫苗。
5.神經系統疾病和精神病:神經系統疾病或精神疾病處于未穩定狀態,如癲癇發作期、進行性神經系統疾病等。
6.嚴重營養不良:尤其是1歲以下的嬰兒嚴重營養不良、嚴重佝僂病、消化功能紊亂及障礙者需要治療期間。
特殊禁忌證
特殊禁忌證是根據疫苗的性質,對某一種疫苗所規定的專門禁忌證,但對其他疫苗并不是禁忌證。不同疫苗的特殊禁忌證也有所不同。如懷孕初期不能接種風疹疫苗、流行性腮腺炎疫苗等;急性胃腸道疾病者、慢性胃腸道活動期,不宜口服脊髓灰質炎減毒活疫苗;患有濕疹等嚴重皮炎的人,不宜接種卡介苗;如免疫功能不全(缺陷)者,不能接種減毒活疫苗,但可接種滅活疫苗。對雞蛋過敏者,不宜接種麻疹、流感等以雞胚細胞培養的疫苗。
1.減毒活疫苗的禁忌證。凡患有免疫缺陷病、白血病、淋巴瘤、惡性腫瘤及應用皮質類固醇、烷化劑,抗代謝藥物或放射治療、脾切除而使免疫功能受到抑制者,因不能完全控制所接種疫苗病原體的繁殖,減毒活疫苗能夠引起嚴重甚至致死性的反應。常見的減毒活疫苗包括:卡介苗、口服脊髓灰質炎減毒活疫苗、水痘疫苗、麻腮風聯合減毒活疫苗、甲型病毒性肝炎減毒活疫苗、流行性乙型腦炎減毒活疫苗、輪狀病毒疫苗、黃熱病疫苗等。雖然尚無證據表明接種任何減毒活疫苗(包括風疹疫苗)會導致新生兒出生缺陷,但由于理論上存在可能性,因此不應給孕婦接種減毒活疫苗。
2.接種前過敏試驗證明為敏感者或處于傳染期者,如結核菌素試驗陽性者不適宜接種卡介苗,錫克試驗陰性者不需接種白喉疫苗。
注意事項
預防接種前告知和健康狀況詢問
1.為防止發生接種疫苗引起的嚴重不良反應,關鍵是預防接種工作人員在實施接種前對受種者進行篩檢。接種工作人員在接種疫苗前應對每名受種者進行禁忌證和慎用證的篩檢,可通過健康狀況詢問初步確定受種者是否可以接種,見下圖。
2.受種者健康狀況不合適接種的,應暫緩接種并提出醫學建議。
3.受種者或其監護人自愿選擇預防接種免疫規劃疫苗同品種的非免疫規劃疫苗時,接種單位應告知接種疫苗的品種、作用、禁忌、可能出現的不良反應、費用承擔及預防接種異常反應補償方式等。
預防接種操作
1.嚴格執行“三查七對一驗證”制度,核對無誤后實施疫苗接種。
2.接種注射類疫苗,確定接種部位時應避開瘢痕、硬結、皮膚炎癥及病變處,由內向外螺旋方式用75%乙醇棉球對局部進行皮膚消毒,涂擦直徑>5cm,局部晾干后立即接種。
疫苗佐劑及佐劑-遞送系統
疫苗最常用的接種途徑是肌內或皮下注射,因此疫苗通常被制成液體注射劑。需要多次使用的疫苗,通常會在制劑處方中加入防腐劑。疫苗抗原為不穩定蛋白或糖蛋白,為防止抗原降解并保證其效能,可以通過凍干制備為碘化鈉制劑。疫苗制劑制備、貯存、運輸及使用過程中,通常需要冷藏鏈來保證疫苗效價。
亞單位疫苗僅使用病原體抗原,成分確定,安全性高,一直備受矚目。亞單位疫苗通常需要加入佐劑,提高免疫原性,而鋁鹽是臨床應用最廣泛的佐劑。然而,單純佐劑難以有效激活免疫系統,或者難以激活期望的免疫應答類型,或者難以將疫苗傳遞至有效部位。例如,有的佐劑僅能夠激活體液免疫形成抗體,有的無法激活免疫系統產生黏膜免疫。由此,研究者將疫苗抗原與佐劑成分進一步與載體結合,形成疫苗佐劑-傳遞系統(vaccine adjuvant-delivery system,VADS),兼具佐劑與靶向傳遞功能,大大增強疫苗效力。
鋁鹽(氫氧化鋁、磷酸鋁等)是1926年開始用作疫苗佐劑,是單一成分佐劑,也是第一個疫苗佐劑,迄今已使用近一個世紀。但鋁鹽佐劑疫苗一般只能誘導機體產生抗體,難以誘導細胞免疫產生細胞毒性T淋巴細胞(CTL)。鋁鹽佐劑作用機理也并不清楚,一些觀點認為:①鋁鹽作為抗原遞送載體,在接種部位形成貯庫,使抗原持續釋放;②鋁鹽破壞細胞,導致胞內成分釋放,激活免疫反應;③鋁鹽進入細胞激活免疫通路,如NALP3 inflammasome;④鋁鹽細胞膜磷脂結合,改變細胞膜分子排列,等等。
鑒于單一成分佐劑不足,近年來研究者大力發展疫苗佐劑-傳遞系統(VADS)。新型疫苗佐劑-傳遞系統(VADS)多為佐劑分子結合納米載體。研發成功的VADS包括:乳劑,如MF59?;脂質體,如AS01?;脂質納米粒,如ISCOM?;病毒樣顆粒(VLP),如virosome等。這些VADS能夠將疫苗傳遞至APC(抗原提呈細胞),同時激活機體固有免疫系統;APC攝取抗原后,再以MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱ形式提呈含有抗原部分多肽序列及抗原表位(epitope),產生抗原特異性抗體或CTL。與單一成分佐劑相比,VADS能夠提高疫苗接種效力,并產生全面的抗原特異性免疫。
近年來,疫苗非侵害性接種方式,如經鼻給藥、肺部給藥、經皮給藥、口服及口腔接種,也得到了廣泛研究。一些非注射疫苗,例如,已經應用于臨床,由于能夠實現無痛接種疫苗,因此很受歡迎。
疫苗制備
不同種類疫苗制備方法各異,在此列舉重組乙型肝炎亞單位疫苗的制備。乙型病毒性肝炎是由乙型肝炎病毒(HBV)感染導致的疾病。HBV傳播途徑主要包括母嬰傳播、血液傳播,以及體液傳播,人類主要感染期為5歲以下年齡段。據WHO數據顯示,2019年全球HBV長期攜帶者(HBsAg+)約為2.96億,每年新增約150萬感染者。中國約有8700萬HBV長期攜帶者,全球占比超過1/3。HBV疫苗為重組亞單位疫苗,是人類制備最成功的疫苗之一,預防感染效率超過95%。WHO制定了2030年全球消除乙型肝炎健康威脅的總體目標,接種HBV疫苗是實現這一目標的重要保障。
重組乙肝疫苗主要分為酵母(釀酒酵母和甲基營養型酵母)以及中國倉鼠卵巢細胞(Chinese hamster ovary cell,CHO)表達疫苗。
現在介紹由重組釀酒酵母表達乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)經純化,加入鋁佐劑制成的重組乙型肝炎疫苗(recombinant 肝炎 B vaccine)。
制備方法
重組菌種
HBV疫苗生產用菌種為核酸重組技術構建的表達HBsAg的重組釀酒酵母原始菌種。
生產用菌種
構建的重組原始菌種經擴增1代為主種子批,主種子批擴增1代為工作種子批(種子批建立及檢定應符合《生物制品生產檢定用菌毒種管理規程》規定)。
(1)培養物純度:培養物接種于哥倫比亞血瓊脂平板和酶化大豆蛋白瓊脂平板,分別于20~25℃和30~35℃培養5~7天,應無細菌和其他真菌被檢出。
(2)HBsAg基因序列測定:HBsAg基因序列應與原始菌種保持一致。
(3)質粒保有率:采用平板復制法檢測。將菌種接種到復合培養基上培養,得到的單個克隆菌落轉移到限制性培養基上培養,計算質粒保有率,應不低于95%。
(4)活菌率:采用血細胞計數板,分別計算每1mL培養物中總菌數和活菌數,活菌率應不低于50%。
(5)抗原表達率:取種子批菌種擴增培養,采用適宜的方法將培養后的細胞破碎,測定破碎液的蛋白質含量,并采用酶聯免疫法或其他適宜方法測定HBsAg含量。抗原表達率應不低于0.5%。
(6)菌種保存:主種子批和工作種子批菌種應于液氮中保存,工作種子批菌種于-70℃保存應不超過6個月。
原液制備
(1)發酵:取工作種子批菌種,于適宜溫度和時間經錐形瓶、種子罐和生產罐進行三級發酵,收獲的酵母菌應冷凍保存。
(2)純化:用細胞破碎器破碎釀酒酵母,除去細胞碎片,以硅膠吸附法粗提HBsAg,疏水色譜法純化HBsAg,用硫氧酸鹽處理,經稀釋和除菌過濾后即為原液。
(3)原液保存:于2~8℃保存不超過3個月。
半成品制備
(1)甲醛處理:原液中按終濃度為100μg/mL加入甲醛,于37℃保溫適宜時間。
(2)鋁吸附:每1份蛋白質和鋁劑按一定比例置2~8℃吸附適宜的時間,用無菌生理氯化鈉溶液洗滌,去上清液后再恢復至原體積,即為鋁吸附產物。
(3)配制:蛋白質濃度為20.0~27.0μg/mL的鋁吸附產物與鋁佐劑等量混合后,即為半成品。
成品制備
所配制的半成品應按照“生物制品規程”規定進行相應的分批、分裝及凍干后包裝。
檢定要求
原液檢定
(1)特異蛋白帶:采用還原型SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法(SDS-PAGE),分離凝膠濃度為15%,上樣量為1.0μg,銀染法染色。應有相對分子質量為20~25kD的蛋白帶,可有HBsAg多聚體蛋白帶。
(2)端氨基酸序列測定:用氨基酸序列分析儀測定,M端氨基酸序列應為Met-Glu-Asn-Ile-Thr-Ser-Gly-Phe-Leu-Gly-Pro-Leu-Leu-VALLeu。
(3)純度:采用免疫印跡法測定,所測供試品中酵母雜蛋白應符合標準的要求;采用高效液相色譜法,親水硅膠高效體積排阻色譜柱,排阻極限100kD,孔徑45nm,流動相為含0.05%疊氮鈉和0.1%SDS磷酸鹽緩沖液(pH7.0),上樣量100mL,檢測波長280nm。按面積歸一法計算P60蛋白質含量,雜蛋白應不高于1.0%。
半成品的檢定
(1)吸附完全性:結果應不低于95%。
(2)硫氤酸鹽含量:結果應小于1.0pg/mL。
(3)曲拉通X-100含量:結果應小于15.0pg/mL。
成品的檢定
(1)鑒別實驗:采用酶聯免疫法檢查,應證明含有HBsAg。
(2)外觀:應為乳白色混懸液體,可因沉淀而分層,易搖散,不應有搖不散的塊狀物。
(3)pH:應為5.5~7.2。
(4)鋁含量:應為0.35~0.62mg/mL。
質量控制
疫苗制劑必須按照《生物制品規程》的要求對其進行嚴格的質量檢定,以保證制品安全有效。規程中對每個制品的檢定項目、檢定方法和質量指標都有明確的規定,一般可分為物理化學檢定、安全檢定和效力檢定三方面。
理化檢定
主要是為了檢測疫苗中有效成分和有害成分,包括物理性狀檢查、蛋白質含量測定、防腐劑含量測定、純度檢查及其他一些項目的測定,以及防腐劑、溶劑如苯酚、三氯甲烷、甲醛等物質含量限制檢查。
蛋白質含量測定常用方法有微量凱氏(Kjeldahl)定氮法、Lowry法(酚試劑法)和紫外吸收法等。
純度檢查常用方法有電泳和層析,一般真核生物表達多次使用產品,要求純度達98%以上,原核生物表達多次使用產品,純度達95%.
其他氫氧化鋁含量測定、凍干制品中殘余水分含量直接影響制品的質量和穩定性。
安全性檢定
疫苗制品的安全性檢查主要包括三方面的內容:①菌、毒種和主要原材料的檢查;②半成品檢查,主要檢查對活菌活毒的處理是否完善,半成品是否有雜菌或有害物質的污染,所加滅活劑、防腐劑是否過量等;③成品檢查,必須逐批按規程要求,進行無菌實驗、純毒實驗、毒性實驗、熱原實驗及安全實驗等檢查,以確保制品的安全性。
效力檢定
疫苗效力檢定一般采用生物學方法,以生物體對待檢品生物活性反應為基礎,運用特定的實驗設計,通過比較待檢品與標準品在一定條件下所產生的特定產物、反應劑量間的差異,以統計學方法分析測得待檢品的效價。效力檢驗條件要求:實驗方法與人體使用大體相似;所用實驗動物標準化;實驗方法簡單易行,重復性好;結果明確,能與流行病學調查結果基本一致。一般所采用的效力測定方法有動物保護力檢驗(或稱免疫力檢驗)、疫苗效力測定、血清學實驗等。
動物保護效力實驗是指將疫苗免疫動物后,再用同種的野毒或野菌攻擊動物,從而判定疫苗的保護水平,這種方法可直接觀察到疫苗的免疫效果,較之測定疫苗免疫后的抗體水平要更好。
疫苗效力測定包括活菌苗測定和活病毒滴度測定。活菌苗多以制品中抗原菌的存活數表示其效力,將一定稀釋度的菌液涂布接種于適宜的平皿培養基上,培養后計算菌落數,計算活菌率(%);活病毒疫苗多以病毒滴度來表示其效力,常用50%組織培養法感染量(CCID??)表示,將疫苗做系列稀釋后,各稀釋度取一定量接種于傳代細胞,培養后檢測CCID??。
血清學實驗是指體外抗原、抗體檢驗。疫苗免疫動物或人體后,可刺激機體產生相應的抗異性反應。血清學檢驗包括凝集反應、沉淀反應、中和反應和補體結合反應、快速靈敏的抗原抗體反應(如間接凝集實驗、反向間接凝集實驗、各種免疫擴散、免疫電泳以及熒光標記、酶標記、同位素標記等高敏感的檢測技術等),是疫苗制品的效力檢定基本方法。
疫苗制品檢定多采用生物學方法測定,檢定結果準確性影響因素較多。因此,必須對檢定方法進行標準化研究,發展新技術、新方法來提高疫苗制品檢定質量。必須指出,疫苗制品的質量取決于生產環節,只有對生產過程實施全面的質量管理,才能有效保證疫苗質量水平。
歷史發展
疫苗的產生是人類醫學史上最具里程碑意義的事件之一。人類生存史即為一部同疾病和自然災害作斗爭的歷史,而戰勝由微生物感染引發的傳染性疾病,就是其中重要組成部分。通過接種疫苗經濟而有效地防治傳染性疾病,也是人類取得的最重要醫學成就之一。
中國早在趙恒時期(968~1022年)已經開始種痘預防天花,醫者從天花病人身上取痘液接種至健康人,以避免罹患天花。1796年,英國醫生Edward Jenner(1749~1823年)從感染牛痘的擠奶女工痘皰中取瘡漿,接種于一名8歲男童手臂上,結果發現該男孩未因感染天花死亡。這證明種痘可以使人獲得相應免疫力來抵御相關感染,使得醫學界開始認識到接種疫苗能夠有效預防傳染性疾病。從此,人類拉開了現代疫苗發展的宏偉序幕。
減毒活疫苗技術與滅活疫苗技術-現代疫苗發展開端
18世紀后期,Edward Jenner采用具有相似抗原的非致病微生物作為疫苗預防烈性病原體感染,標志著人類開始步入近代疫苗學時代。19世紀后期,法國科學家Louis Pasteur(1822~1895年)不僅證明了微生物病因學,還建立了通過培養微生物制備滅活疫苗及通過微生物傳代培育制備減毒疫苗。1879年,Pasteur通過研究發現,雞霍亂及炭疽疾病由微生物病原體感染引起,后者同時被德國微生物研究科學家Robert Koch(1943~1910)證實。1885年,Pasteur通過連續傳代培養降低毒力,制備了狂犬病(rabies)減毒疫苗,成功挽救了3名被狗咬傷的狂犬病感染者。之后研究中,Pasteur發現將雞霍亂弧菌連續培養幾代,可以降低毒力,給雞接種可使雞獲得對霍亂免疫力,由此發明了細菌減毒活疫苗——雞霍亂疫苗。Pasteur由此建立了接種細菌疫苗可以使受試者不被該病菌感染的免疫學原理,從而奠定了疫苗及免疫學理論基礎,被稱為免疫學之父。采用類似方法,法國科學家Albert Calmette和Camille Guérin將從母牛身上分離到的牛結核分枝桿菌在含OX膽汁-丙三醇的培養基上連續傳代培養,在1921年制備出了卡介苗(Mycobacterium bovis bacille Calmette-Guérin,BCG)預防結核病。從19世紀末至20世紀初,科學家們研制了卡介苗、炭疽病疫苗、狂犬疫苗,有效控制了此類烈性傳染病,拯救了無數生命,使人類平均壽命大大延長。1896年,法國科學家Richard Friedrich Pfeiffer(1858~1945)采用熱滅活技術制備了傷寒桿菌疫苗,開啟了滅活疫苗的發展時代。
蛋白抗原亞單位疫苗技術
從20世紀70年代中期開始,分子生物學迅速發展,使得從事疫苗研究的科學家能夠在分子水平上對微生物的基因進行克隆和表達。基因克隆和表達技術可以使微生物抗原能夠采用細菌或細胞大量表達。這為發展以單純蛋白為抗原,因而安全性得到大大提升的亞單位疫苗奠定了基礎。1986年,應用基因工程制備的乙型肝炎病毒(HBV)表面抗原獲得成功,標志著更加安全的亞單位疫苗時代的到來。采用基因重組蛋白表達工程,研究人員加入新型佐劑或疫苗佐劑傳遞系統(VADS),成功開發出了一些療效顯著、安全、穩定的亞單位疫苗,包括甲型病毒性肝炎病毒疫苗、單純皰疹病毒疫苗、人乳頭狀瘤病毒疫苗、新型冠狀病毒疫苗、流感疫苗,以及代表最高水平的瘧疾亞單位疫苗(Mosquirix?)等。
重組病毒載體疫苗技術
基因重組技術可以在基因水平上對非致病病毒進行改造,使其表達病原體抗原,從而制備出另一類活疫苗——重組病毒載體疫苗。例如,研究人員開始采用重組病毒載體制備HIV疫苗,但多年嘗試至今未果。2019年年底,Merck制藥公司以重組囊泡口炎病毒(recombinant vesicular stomatitis 病毒)上市了埃博拉疫苗Ervebo?(或rVSV-ZEBOV),有效地控制了高致死率的傳播。Ervebo?是第一個成功上市的重組病毒載體疫苗(recombinant viral vectored vaccine)。2020年8月,俄羅斯研發的新型冠狀病毒疫苗Sputnik-V?在該國批準上市。2021年1月,牛津大學阿斯利康(Oxford/AstraZeneca)Vaxzevria?(ChAdOx1-S)疫苗歐盟批準上市。2021年3月,強生楊森Ad26.COV2.S新冠病毒疫苗歐盟批準上市,標志著重組病毒載體疫苗開始廣泛應用于人類接種。
核酸疫苗技術
歐盟于2020年11月批準了輝瑞公司BioNTech兩家合作公司mRNA新冠疫苗(Comirnaty?),以及2020年12月批準了莫德納公司mRNA新冠疫苗(后來冠以商品名莫德納2019冠狀病毒病疫苗?),可以在緊急情況下接種,以防控新冠疫情,標志著mRNA疫苗時代的到來。2021年11月,印度批準了Zydus Cadila公司研發ZyCoV-D新冠疫苗,以應對新冠疫情。這是第一種上市的允許在緊急情況下接種的DNA疫苗。總體來說,核酸疫苗具有制備迅速、無需病原體、效力強大、研發周期較短等優點。
反向疫苗學技術
反向疫苗學(reverse vaccinology)是從全基因水平分析篩選具有激活保護性免疫反應的候選抗原。反向疫苗學是基因組學、蛋白組學、微生物學、分子生物學、計算機信息科學等諸多學科快速發展及綜合應用的結果。
2000年人類基因組測序完成,標志著人類進入了基因組時代。與此同時,生物科學從基因組學(genomics)到蛋白質組學(proteomics)的新研究模式逐步形成。疫苗研究也由過去從表型分析入手的思維方式,開始轉變為從全基因組水平篩選具有保護性免疫反應的候選抗原。這種以基因組分析為基礎的疫苗發展策略,即為反向疫苗學(reverse vaccinology)。它采取大規模、高通量、計算機自動化分析的研究方法,可以在短期內同時完成大量候選抗原的克隆表達和提純,為過去用傳統疫苗學方法研究失敗而不得不放棄的那些疑難疫病的疫苗發展提供了一條新的途徑,為快速制備新型疫苗奠定了基礎。反向疫苗學應用其典型的例子,即為新冠(COVID-19)疫情剛開始爆發時,研究人員以病毒基因組分析手段,采用計算機信息技術快速設計并制備出mRNA疫苗,最終在短短1年內該疫苗完成臨床實驗及獲批上市,為新冠疫情防控提供了有力手段。
基因組測序和分析已經獲得了飛速發展,許多病原菌完成了基因組序列的測定,為研究新型疫苗防控各種感染性疾病開辟了道路。反向疫苗學優點在于,不用體外培養病原體就能篩選出具有良好免疫原性的保護性抗原。與傳統方法相比,采用反向疫苗學發展疫苗具有更快捷、更經濟、更安全等特點,未來將成為發展疫苗的重要手段。
參考資料 >
科普時間 | “全國兒童預防接種日”:“打疫苗 防疾病 保健康”.科普巴州.2025-04-27
2020年含麻疹成分疫苗免程序調整技術方案.中國疾病預防控制中心.2025-09-02