《治疗性疫苗》PPT课件.ppt

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1、第十二章治疗性疫苗,第一节概述,治疗性疫苗是指在已感染病原微生物或已患有某些疾病的机体中，通过诱生特异性的免疫应答，达到治疗或防止疾病恶化的天然、人工合成或用基因重组技术表达的生物制品。最早被应用的治疗性疫苗是巴斯德于1885年所用的狂犬病疫苗。用该疫苗免疫被狂犬咬伤但尚未发病的患者，可以防止发生致死性的疾病。反复多次注射狂犬疫苗，通过诱生机体的免疫应答可有效地阻止病毒进入中枢神经系统，达到治疗效果。,在细菌方面，已有用麻风菌素治疗麻风菌感染、用布氏杆菌素治疗布氏菌感染、用灭活的自身菌疫苗治疗金黄色葡萄球菌皮肤反复感染等。此外，还研制了针对自身免疫病、肿瘤等的治疗性疫苗。目前，治疗性疫苗主要应

2、用于尚无有效治疗药物的疾病，如肿瘤、自身免疫病、慢性感染、移植排斥，超敏反应等。,一、治疗性疫苗发展的基础,1微生物的持续性感染日益受到重视 微生物与人类间的相互关系无论在过去、现在与将来，都是重要的科学研究课题。当人类出现后，有些微生物与人类共存，甚至成为人类维持正常生命活动的“伙伴”；而另一些病原微生物则入侵人体，引起疾病，甚至“致人于死地”。,在控制微生物所致的持续性感染中，为达到杀灭或抑制宿主体内微生物的目的，除采用抗微生物药物外，提高机体免疫应答也已受到关注。虽然被动输入免疫细胞或抗体有短暂的抗微生物或其产物的作用，但对于持续性感染，更受重视的是用治疗性疫苗通过主动免疫诱生机体免疫应

3、答。,2基因重组技术的发展与应用,目前基因重组与表达技术已日趋成熟，提供了用于发展治疗性疫苗的组分。各种抗原成分的组合、拼接或用微生物抗原基因与不同细胞因子基因组成表达嵌合性蛋白，或使表达蛋白与药物交联的治疗性疫苗为开发治疗性疫苗提供了广阔的前景。,3免疫学理论的发展,人们通过对免疫系统的深入了解，已能合理设计免疫治疗剂以及预防性疫苗。对HIV免疫的研究，大大推动了抗感染免疫的理论发展。对不同感染过程中体液与细胞免疫应答的详细分析、抗原提呈、细胞内信号传递途径的进一步了解，微生物对免疫细胞感染所造成的后果，以及裸DNA免疫的机制等均对发展治疗性疫苗起了推动作用。,二治疗性疫苗的作用机理,在许多

4、方面治疗性疫苗与预防性疫苗不同，其作用机理尚存在争议。治疗性疫苗分为非特异性和特异性两种。机体已经感染病毒之后再注射疫苗，此时机体已经具有病毒的抗原，但由于机体免疫反应的部分缺陷，不能发挥作用，治疗性疫苗通过不同途径把微生物抗原提呈给免疫系统，来弥补或激发机体的免疫反应(特别是细胞毒性T淋巴细胞的杀伤活性)，从而达到清除病毒的治疗作用，,机体接受治疗性疫苗后，刺激T细胞、B细胞增殖，激活巨噬细胞，促进NK细胞杀伤肿瘤细胞，从而发挥免疫增强作用。如卡介苗是非特异性疫苗，可通过增强机体免疫系统对肿瘤细胞的杀伤作用而辅助治疗肿瘤，使患者的免疫系统在对新的基因重组体产生反应的同时，也同时排斥打击自身类

5、似的病原，从而达到治疗效果。卡介苗作为膀胱癌等的辅助治疗用药，可增强机体对肿瘤细胞的杀伤能力。,三、治疗性疫苗与预防性疫苗的比较,接种对象预防性疫苗的接种对象是健康群体，对易感人群均可应用，主要起免疫预防作用，它对机体大多无病理损伤，使用安全可靠；而治疗性疫苗的使用对象是感染者，或免疫应答低下的患者，故疫苗疗法属免疫治疗。,目的预防性疫苗是为了防病治疗性疫苗是为了治疗或防止病情恶化。特点治疗性疫苗的另一个突出特点是应用时必须考虑适应证与禁忌证，也可根据需要进行各种组合和调整。,四、治疗性疫苗制备与应用的注意事项,1免疫原的选择与优化免疫原的选择需在深入研究治疗对象的免疫应答基础上选定。一般选用

6、的微生物抗原应为能引起中和性抗体及可诱生杀伤性T细胞(CTL)免疫应答的抗原；在非感染性患者，如肿瘤或自身免疫病患者中，常可选择相应的或类似的抗原进行免疫或脱敏。,2动物模型的建立,为考核治疗性疫苗的疗效。需要建立模拟人体感染的动物模型，至今微生物持续性感染的动物模型还很少，均有不足之处。种是在灵长类动物，如黑猩猩、猿猴中；或是在非灵长类动物中寻找，如类似人乙肝病毒的土拨鼠或鸭乙肝动物模型。另一种是建立有病毒基因整合的转基因动物，如用HBV基因建立的转基因小鼠。,3临床应用的重要性 治疗性疫苗和预防性疫苗的很重要区别是前者需要临床医生的积极参与(禁忌证与适应证)。由于治疗性疫苗的对象是患者，因

7、此常伴有免疫低或其他病理变化，在使用疫苗时需较预防性疫苗更为慎重。选择对象时应有严格标准，对每种疫苗的疗效也应用不同的评价标准。在免疫应答出现时还可能伴有免疫损伤而出现不良反应，需要医生协同进行判断。,第二节 治疗性疫苗的种类,根据治疗性疫苗针对疾病种类的不同，可分为细菌型治疗性疫苗、病毒型治疗性疫苗、肿瘤型治疗疫苗、自身免疫病治疗性疫苗等。根据治疗性疫苗的作用机制，可分为特异性治疗性疫苗和非特异性治疗性疫苗。根据所用免疫原的种类，可分为核酸型治疗疫苗、重组蛋白型治疗疫苗、天然蛋白型治疗疫苗、免疫复合物型治疗疫苗、嵌合型治疗疫苗。,一、细菌型治疗性疫苗 1.结核杆菌治疗性疫苗,细菌性感染因有抗

8、生素等治疗，可以控制，故治疗性疫苗仅限于少数几种慢性感染，如结核病、麻风病及布氏病等。英国伦敦大学医学院Stanford对BCG预防结核病的效果在某些国家中很好，而在另一些国家中则不佳的发现感到疑惑不解。Stanford在乌干达土壤中分离到了一株分枝杆菌，Stanford等用杀死的Mycobacterium vaccae制成菌苗，在冈比亚和越南对结核病患者进行治疗试验。结果表明，抗结核病药物和菌苗治疗组的治愈率为89，而药物和安慰剂治疗组的治愈率为78，使结核病病死率从8降至3；能缩短常规药物治疗的奏效时间，药物治疗结核病需6个月，缩短至2个月，,20世纪初，为治疗金黄色葡萄球菌引起的反复发作

9、的疖及痈，Wright等采用自患者分离的加热灭活的葡萄球菌为治疗性疫苗，获得成功，奠定了细菌型治疗性疫苗的基础。,2麻风杆菌治疗性疫苗,麻风是慢性麻风杆菌感染，可引起严重的神经损害和畸形。麻风有有效的治疗药物。但是首先，往往需要多种药物治疗数年才能从麻风患者体内清除麻风杆菌；其次，药物治疗不能纠正可能先于感染存在的基本免疫缺损，在有些人中，能杀伤麻风杆菌细胞的细胞介导免疫(CMI)不起作用；最后，有些患者用药物治疗无效。,1986年，委内瑞拉生物学研究所Convit用灭活的麻风杆菌和卡介苗(BCG)制成混合菌苗，对300例严重麻风病人进行无对照研究，结果表明，菌苗和药物合用，可使60麻风患者恢

10、复对麻风杆菌的CMl应答。CMI能从损害中清除麻风杆菌，使一些患者不易复发或再感染。Convit报道，接种疫苗的患者的麻风损害在两年内得到控制，比单用药物治疗的患者缩短一半时间。印度国立免疫学研究所Talwar用一种不同的治疗性麻风菌苗进行试验，同样获得了令人鼓舞的结果。,3.幽门螺旋杆菌治疗性疫苗,全世界50以上的人受到幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，HP)的感染，其中约10%20的感染者会导致胃溃疡和胃癌等严重疾病。(1)HP抗原蛋白加大肠杆菌不耐热肠毒素(heat liable enterotoxin，LT)霍乱肠毒素(choleratoxin，CT)佐剂，成功地根除

11、了感染，并有效防止了再感染。,(2)表达尿素酶抗原的减毒沙门菌疫苗 Londono Arcila等（2002）先将尿素酶表达在沙门菌载体Typhi中，给小鼠鼻鼻饲，激发了针对尿素酶的Thl型免疫反应，再用尿素酶加铝佐剂增强皮下注射，结果促进了免疫反应，导致了一个更加平衡的ThlTh2表型。并产生了很好的保护作用。,(3)HP裂解物加上佐剂 Raghavan等(2002)用HP裂解物和黏膜佐剂CT经口免疫小鼠，结果导致了HP细菌载量的明显降低，同时对再感染也有保护作用；Th2型的IgGl和Thl型的IgG2a血清抗体水平增高，,(4)HP的灭活全菌疫苗 目前，口服福尔马林灭活的HP全菌疫苗(Hp

12、ylori whole cell，HWC)已进入临床I期实验。(5)注射用的多成分疫苗 Rossi等(2004)用VacA、CagA、中性粒细胞激活蛋白(neutrophilactivating protein，NAP)3种抗原加上氢氧化铝作为佐剂免疫毕格犬(beagle dog)，在预防性免疫中取得了很好的保护效果。,二、病毒型治疗性疫苗,1单纯疱疹治疗性疫苗 在目前各种候选治疗性疫苗研究中，对疱疹病毒疫苗的研究最深入。单纯疱疹病毒(HSV)按血清学分为两型。I型主要引起皮肤、黏膜感染，型主要引起生殖器、肛门感染。1988年，Stanberry等报道，用HSVI混合疫苗接种豚鼠模型，可使疱疹

13、损害率降低50，病情减轻50左右。,2人类免疫缺陷病毒(HIV)的治疗性疫苗,艾滋病(AIDS)是一种由病毒引起的全身性传染病，目前尚无有效的治愈方法，而且病死率极高。AIDS的病原体是人类免疫缺陷病毒(HIV)，它是在首次发现艾滋病例2年后才分离成功的。病毒的酶类主要包括逆转录酶，又称依赖RNA的DNA多聚酶(p66、p51)，整合酶和蛋白酶以及核心壳蛋白p9、p7。病毒的最外层为包膜，其主体为磷脂双分子层包膜表面有72个刺突，每个刺突由34个gpl20(外膜糖蛋白)组成，gp41为跨膜蛋白。,最近，除gpl60外，其他的HIV的包膜抗原，如gpl20、p24病毒样颗粒，重组的金丝雀痘病毒g

14、pl60等疫苗均仍在研究中。,3人类乳头状瘤病毒治疗性疫苗,乳头状瘤病毒(PV)感染人及动物的皮肤或黏膜上皮细胞。主要根据PV的宿主范围和基因组同源性划分型别。目前，人类乳头状瘤病毒(HPV)已分为100多型，人类乳头状瘤病毒(HPV)可引起皮肤疣、生殖道疣等，其中某些型感染是引起生殖道癌的一个主要因素，特别是子宫颈恶性肿瘤。,目前有大量有关E6、E7疫苗方面的研究。由于E6、E7是癌蛋白，寻找E6、E7的T细胞和B细胞表位尤为重要。,三、自身免疫病治疗性疫苗,自身免疫病(autoimmune disease，AID)是由于机体识别“自我”的耐受机制在某些情况下遭到破坏，机体免疫系统针对自身抗

15、原产生过度应答，破坏正常组织结构，从而导致一系列病变。1多发性硬化症 多发性硬化症(multiple sclerosis，MS)是由细胞毒T细胞介导的、侵犯中枢神经系统白质的慢性进行性AID。,MS的自身抗原来源于中枢神经的髓鞘，其中髓磷脂碱性蛋白(MBP)和蛋白脂蛋白PLP)被认为是主要自身抗原，目前MS肽耐受研究多基于这两种抗原。近年来运用肽耐受的方法在实验性变态反应性脑脊髓膜炎和MS临床治疗研究中均获得了令人振奋的结果，甚至有人认为肽疫苗最终可以普遍应用于MS的临床治疗。,2.重症肌无力,重症肌无力(MG)是由T细胞调节失调引起的疾病，重症肌无力是由乙酰胆碱受体抗体介导的AID，这些抗体

16、通过减少肌肉中AchR的数量或阻碍乙酰胆碱与受体的结合，影响突触传递而使骨骼肌变得无力，有多项研究采用肽疫苗治疗MG，其中有3项研究证明有较好前景：一是使用重组表达的多肽通过黏膜系统给药，有效诱导了免疫耐受和免疫抑制效应；二是使用一组多肽通过口服和鼻腔给药可预防实验性MG的发生；另外一项研究采用乙酰胆碱受体。,3系统性红斑狼疮,系统性红斑狼疮(systemic lupuserythematosus，SLE)是一种累及多个器官或系统的、由多种自身抗体介导的AID，其发病涉及遗传和环境等多种因素。诱导SLE发病的自身抗原来自于凋亡的外周血单一核细胞，种类繁多，对关键或主要自身抗原的确定一直是SLE

17、研究的难点，因此对SLE疫苗的研究也相对复杂，困难也较多。虽然现在没有进入临床实验阶段的疫苗出现，但是一些实验结果令人鼓舞。,4、I型糖尿病,I型糖尿病(typeI diabetes)也称青少年型糖尿病或胰岛素依赖性糖尿病，是一种慢性的、胰岛B细胞选择性破坏的AID。热休克蛋白60(HSP60)是非肥胖性糖尿病(NOD)小鼠自身免疫性糖尿病模型的T细胞识别靶蛋白。,四、肿瘤治疗性疫苗,除心脑血管疾病之外，肿瘤(tumor)一直是威胁人类健康的第一杀手。肿瘤是机体中的正常细胞在各种外部致病因素和内部遗传因素的长期共同影响和作用下，发生过度增生和异常分化所形成的物质。肿瘤实际上是破坏了或者是逃避了

18、人体正常的免疫系统对它的监视作用所致。,1以肿瘤细胞为基础的第一代疫苗和树突细胞痘苗 以细胞为组成的疫苗是肿瘤治疗性疫苗设计的热点，主要有肿瘤细胞和树突状细胞(dendritic cell，DC)疫苗。肿瘤细胞中包含着广谱的肿瘤抗原，但缺乏协同刺激分子以有效识别和激活免疫细胞。Elliott等(1993)报道，将自体肿瘤细胞和异体肿瘤细胞的裂解物混合并配以DETOX佐剂制成一种疫苗叫做Melacine，发现它和化疗一样有效，可以增加生存率，而毒副作用却很低。,2、转基因肿瘤细胞疫苗,(1)细胞因子的导入 细胞因子可以在细胞间提供短暂的信号传导，有效地激发免疫功能，又可避免其全身性的不良反应。学

19、者们又发现从肿瘤组织中分离出来的肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)能针对性地杀死肿瘤细胞 1991年美国FDA批准世界第一例肿瘤基因治疗方案，即TNF-a基因导人TIL治疗黑色素瘤。,(2)MHC（组织相容性复合体）分子的导入,肿瘤逃避免疫监视的其中一个途径是通过不表达或降低MHC抗原。由于MHC分子的表达降低，不能进行有效的抗原提呈过程，所以不能激发有效的免疫反应。通过导入MHC基因使肿瘤细胞MHC抗原表达上调，从而使CTL能够识别原来不能识别的抗原而产生有效的应答。,(3)癌基因及肿瘤相关抗原的导入,也有试验尝试导入突变的癌基因ras、p53或者一些肿瘤相关抗原基因，以期提高肿瘤抗原的表达，但效果

20、不甚满意。,3抗原合成肽疫苗,机体对肿瘤抗原应答的主要效应细胞是细胞毒性T淋巴细胞(CTL)，T细胞受体在提呈肿瘤抗原时是以短肽的形式进行的，新的化学方法的引入和使用，使得利用肿瘤细胞表面的抗原决定簇序列合成肽段进行肿瘤免疫成为可能，目前，利用多肽段进行肿瘤免疫治疗的研究已有不少报道，特别在黑色素瘤的研究中取得了非常乐观的结果。,4肿瘤核酸疫苗,基因疫苗的基本原理是通过将编码抗原的质粒直接导人机体组织，再局部注射表达该抗原，从而诱生抗原特异性体液和细胞免疫应答。,五、非特异性治疗性疫苗,卡介苗曾被应用于治疗结核病及肿瘤。卡介苗主要用于非特异地提高机体的细胞免疫，但作用较弱而被用作一种协同治疗，

21、联合用于肿瘤病人。短小棒状杆菌(革兰阳性杆菌)以及其他的一些细菌均曾被用作非特异的治疗性疫苗。,六、蛋白质复合重构治疗性疫苗,对于蛋白质疫苗而言，改造可从几方面开展：在蛋白质水平上进行修饰，如脂蛋白化；在结构或构型上加以改造，如固相化、交联、结构外显及构象限定等；在组合上可有多蛋白的复合及多肽偶联等。,七、核酸型治疗性疫苗,(一)核酸疫苗的免疫机理 目前对核酸疫苗免疫机理的认识还仅仅是个开始，许多实验现象还不能用现有的理论进行解释。含病原体的DNA疫苗被导入宿主的肌细胞或皮肤细胞后，可在肌细胞内表达病原体的蛋白质抗原，经加工后形成的多肽抗原可与宿主细胞MHCI类和MHC类分子结合，并被提呈给宿

22、主的免疫识别系统，从而引起特异性体液和细胞免疫应答。,另一种观点认为肌细胞的直接参与并非必需，目的基因产物从肌细胞分泌出来后，被巨噬细胞或树突状细胞吞噬、提呈，分别在MHCI和MHC分子的限制下，诱导CTL前体、B细胞和特异性T细胞。还有一种解释是用DNA免疫时，肌细胞和抗原提呈细胞均被感染，引起细胞亚群的同时活化，从而产生特异性细胞免疫应答。,(二)核酸疫苗的安全性问题,作为质粒载体，在理论上最大的风险是整合问题，即核酸疫苗整合到宿主DNA中，导致插入突变的产生。另一个问题在于DNA本身，进入体内的DNA是否会造成抗DNA抗体而引起自身免疫病。另外，DNA在体内持续表达外源蛋白可能会产生不良影响，如免疫耐受等情况。,(四)核酸疫苗的制备,首先构建携带有抗原基因的表达质粒DNA，再通过培养含有表达质粒的工程苗使质粒扩增，最后利用一系列的纯化方法获得纯度较高的质粒。,(五)核酸疫苗的应用,1DNA疫苗用于治疗艾滋病 2DNA疫苗用于肿瘤治疗3DNA疫苗用于治疗自身免疫性疾病4、DNA疫苗用于治疗结核病5DNA疫苗用于治疗寄生虫病,作业题：,核酸型治疗性疫苗安全性问题有哪些，核酸型治疗性疫苗的制备方法，,