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摘要本文介紹瘧疾、利什曼病和血吸蟲病的疫苗的研制概況。瘧疾和利什曼病疫苗的研制已進入臨床試驗階段,而血吸蟲病疫苗正準備進行1期試驗——對其在志愿者中的安全性及免疫反應性進行評價。本文概述有關人體寄生蟲病疫苗的當前狀況,重點介紹成功與不足之處以及那些最具潛力的抗原成份,也對一些新的疫苗開發策略包括核酸疫苗和以細胞因子作佐劑等進行了探討。
寄生蟲病疫苗如下類別:低毒野生型活疫苗、減毒疫苗、滅活疫苗或死疫苗、組份疫苗(包括提取物及代謝產物)、合成及重組抗原疫苗、抗獨特型疫苗和裸DNA疫苗。目前尚無被普遍采用的寄生蟲病疫苗,Ada(1993)總結其原因如下:1)無足夠蟲源,2)寄生蟲病病程多變,一種疫苗可能需要針對不止一個疾病階段產生保護力,3)寄生蟲具有多種免疫逃避手段,4)所涉及的抗原復雜,對其引起的保護性免疫反應也不清楚。
1瘧疾疫苗
對瘧疾疫苗的開發著眼于以下3個方面:針對子孢子或肝內期瘧原蟲,針對血中無性生殖階段的瘧原蟲,針對配子體、配子或蚊體內后期的瘧原蟲。
一些紅細胞前期瘧原蟲的疫苗已在人體進行小規模試驗。開發這些疫苗的根據是用照射減毒的子孢子免疫小鼠導致對子孢子攻擊感染的完全抗性。所用免疫方法是讓大量受照射的感染瘧原蟲的蚊反復叮咬試驗動物。用這種方法大規模免疫是不可能的,必須開發組份疫苗。多數研究集中在重組或合成環子孢子蛋白的表達部分。Nussenzweig及其同事用一些重組的惡性瘧原蟲蛋白和一些合成的與環子孢子蛋白的B細胞表位相對應的多肽,以破傷風類毒素為載體,在人體進行小范圍試驗,結果并不令人滿意。Stoute等最近報道了一種效果大為改進的組份疫苗。該疫苗是將以惡性瘧原蟲環子孢子蛋白為基礎的抗原性物質與佐劑結合,其中之一包括油水乳劑中環子了解子蛋白和乙肝表面抗原的嵌合體及免疫刺激劑單磷酰脂肪A和QS21。這種疫苗在大多數受試者中產生了抗瘧原蟲感染的完全抗性和高水平的抗體。
資料表明,編碼約氏瘧原蟲環子孢子蛋白或一種17kDa的肝內期及紅內期蛋白的質粒DNA可有效誘導針對受染肝細胞的CD8T細胞反應。1997年,Taubes開始了瘧疾DNA疫苗的首次臨床試驗,受試者接受表達于一種叫做NR1020的由巨細胞病毒啟動子驅動的質粒載體中的惡性瘧原蟲環子孢子蛋白,如果這種單一的DNA疫苗能被較好的耐受、安全且具有免疫原性,則將進一步用同一種肝內期的多基因DNA疫苗進行臨床試驗。
原則上,可有多種手段對紅內期進行疫苗干預,然而多數研究著眼于那些與裂殖子入侵紅細胞有關的蛋白,其中的兩種裂殖子頂體抗原(AMA1)和裂殖子表面蛋白的2(MSP2)及另一種抗原Pf155/RESA目前正用于臨床試驗。還有一種叫做MSP-1的抗原,在抗入侵紅細胞方面很有潛力。在入侵紅細胞的過程中,MSP-1c末端19kDa部分保留在裂殖子表面,其余部位則被切除并釋放掉。在嚙齒動物中使用這種抗原的重組體進行免疫很有效,這種疫苗的Ⅰ/Ⅱ期試驗正在計劃之中。
Patarroyo疫苗Spf66是一種合成的肽多聚體,包括4種不同的表位:一種來自環子孢子蛋白的重復區,3種來自無性階段抗原(一個來自MSP-1,另兩個可能來自惡性瘧原蟲血液期)。在瘧疾流行區對Spf66進行了數次現場試驗,其安全性得到肯定,但報告的效果不一:在人群受感染蚊叮咬機會較少的哥倫比亞效果最好,達到30%以上;坦桑尼亞瘧疾傳播嚴重,在1-5歲兒童平均保護力達31%;在中度傳播的岡比亞的6-11個月的嬰兒中幾乎無效,平均保護力為8%。泰國北部的瘧疾傳播也很嚴重,結果不理想。對2-15歲兒童未產生保護力。WHO計劃繼續在坦桑尼亞高危兒童中進行Spf66的試驗,并根據結果決定未來研究的規范化。
蚊血食中的抗體成分可與靶抗原作用,阻止受精及嗣后在蚊腸的發育,阻止傳播的疫苗旨在預防蚊受感染。方法之一是用配子抗原和Pfs230和Pfs48/45誘導免疫反應。方法之二是誘導針對動合子表面抗原如Pfs25或Pfs28的免疫反應。在阻斷傳播疫苗中的最佳候選分子是一種酵母重組型的Pfs25,目前正用于Ⅰ期臨床試驗。
2利什曼病疫苗
利什曼原蟲感染痊后強對再感染產生免疫力,表明疫苗控制利什曼病的可能性。以死蟲為皮試抗原進行輔助診斷和流行病學調查已有數十年歷史。據此,巴西、委內瑞拉和伊朗的專家們選用死的前鞭毛體作為候選疫苗。用一種包含4或5種什曼原蟲混合物的疫苗,對皮膚利什曼前幾天的保護力達67%-86%。一種簡單的該疫苗版本——僅用一種利什曼原蟲,正在進行Ⅰ期試驗,尚未見有嚴重副作用發生。一種死利什曼原蟲和BCG復合疫苗皮下注射,可對局限性皮膚利什曼病生有效的免疫治療作用。這種治療效果產生的機制,可能是已經存在的惡性化的Th2型反應轉化為保護性的Th1型反應。目前正在檢驗BCG墨西哥利什曼原蟲疫苗的預防效果。在伊朗,用活杜氏利什曼原蟲進行免疫(利什曼化),導致許多不愈性的病損。伊朗衛生部正在開發死疫苗,已對幾種單劑量的BCG結合疫苗進行了Ⅰ-Ⅱ期試驗,以保護性免疫反應為指標。這種疫苗目前正在以單次注射用于抗皮膚(伊朗和巴基斯坦)和內臟(蘇丹)利什曼病的隨機雙盲對照試驗,年內可望出結果。
最新的利什曼病疫苗分類如下:1)粗提取物,2)經遺傳手段轉化的無毒活蟲,3)重組及合成的抗原,4)重組的由細菌或病毒表達的利什曼原蟲抗原,5)DNA疫苗。
有幾例對粗提取物的臨床試驗,但因遵照傳統的規則,所以結果難以解釋。其中有一研究顯示對皮膚型利什曼病有免疫力,使用半純經的利什曼原蟲提取物2(bbF2,94-97kDa)免疫80人,在其后一年的隨訪中,對照組有6人(15%)罹患典型的皮損,而免疫組則無一發生。這種免疫原的分子特性正在研究之中。
對主要利什曼原蟲進行免疫干預可產生減毒的二氫葉酸還原酶/胸苷酸合成酶缺乏(dhfr-ts-)的蟲株。用dhfr-ts-蟲株接種小鼠,可產生對致病的主要利什曼原蟲攻擊感染的抵抗力,且不會長期存在于人體。因而帶營養缺陷型基因突變的利什曼原蟲作免疫原是安全有效的。
對分子水平的疫苗抗原如表面糖蛋白gp63、LACK抗原和蟲體表面抗原(PSA-2)的認識已有長足的進展,對gp63的研究最尤為充分。當該抗原與佐劑合用時,可對實驗動物產生顯著的保護力。已有人試用感染性載體如卡介苗、沙門氏菌和疫苗病毒。重組的表面gp63的卡介苗已經建成,其在小鼠對主要利什曼原蟲和墨西哥利什曼原蟲產生保護性免疫力。gp63的基因已在鼠傷寒沙門氏菌中穩定性及針對主要利什曼原蟲和杜氏利什曼原蟲的Th1型保護力得以提高。首例以質粒DNA形式出現的利什曼病疫苗是gp63。在小鼠對主要利什曼原蟲感染產生Th1型保護力。gurumathan等發現LACK抗原的基因也可在小鼠誘導對主要利什曼原蟲的保護性免疫。該抗原和細胞內蛋白激酶C受體有同源性。
3血吸蟲病疫苗
血吸蟲不在終宿主體內增殖,病變程度與蟲荷有關。因而Capron指出免疫力不到100%的疫苗亦足以從生物不及臨床角度控制血吸蟲病。對易感人群產生的部分保護力可望減少重度感染的可能性,也可減少對環境的污染及對未感染者傳播。
照射尾坳已經成功地在實驗動物中誘導出抵抗力。照射減毒疫苗的不足之處是缺乏足夠的蟲源,而且多種抗原成份不一定全部產生保護力,甚至可能導致免疫性前幾天變或免疫抑制。因而必須弄清其中作為安全疫苗的抗原成份。
一系列可對實驗性血吸蟲病產生保護力的抗原得到證實。WHO認定其中數種為血吸蟲病疫苗的有希望的候選抗原。
Balloul等首先發現Sm28(谷胱甘肽轉移酶)存在于曼氏血吸蟲童蟲和成蟲的實質及皮棘中。在多種實驗動物中,無論用純化的天然抗原還是用重組蛋白進行免疫,均對曼氏血吸蟲感染產生保護力。在牛血吸蟲、埃及血吸蟲和日本血吸蟲體內均發現有28kDa的蛋白,提示這種蛋白可望開發成為一種既能控制牛血吸蟲病也能控制人血吸蟲病的疫苗。另外,尚可誘導血漿針對童蟲的高水平的細胞毒性。該蛋白長度為115-131bp,包含T和B細胞識別位點的多肽。由此蛋白免疫而產生的保護力對蟲荷、蟲生殖力及蟲卵孵化均有影響。
用復合性的血吸蟲抗原提取物免疫而產生的抗體可識別一種97kDa的多肽(Sm97)。用純化或重組的副肌球蛋白與BCG一起給小鼠皮內注射所誘導的保護力水平,多與由整蟲提取物所誘導的相當。這種分子出現在蟲體肌肉和被膜的延長小體內,但是不暴露于體表。該蛋白可能由攻擊感染的寄生蟲以排泄/分泌因子的形式釋放出來,作為T細胞依賴免疫效應靶,誘發局部性的細胞介導的炎癥反應,導致寄生蟲被活化的巨噬細胞捕殺。
磷酸內糖異構酶(TPI)出現在各期蟲體和成蟲的各種細胞內,TPI的cDNA已在大腸桿菌中克隆并表達。近來以分支亮氨酸為核心構建了四臂多抗原肽,在C57BL/6J小鼠表現出較高的保護力,以明礬為佐劑時,使蟲荷減少38%-82%;以脂質體作為釋放系統時,則可使蟲荷減少52%-75%;加用IL-12可使保護力增強。Sm23為一出現在血吸蟲各發育階段的膜蛋白,做為另一候選分子,近有用其制成裸DNA疫苗在小鼠誘導出50%-75%的保護力。
由照射減毒尾蚴免疫的小鼠血清可識別出一種200kDa的童蟲表面抗原。這種天然蛋白存在于童蟲體被中。Soisson等在曼氏血吸蟲cDNA表達文庫中篩選出了rIrV-5的cDNA,推導的cDNA克隆的氨基酸序列和人及許多其它動的肌漿球蛋白重鏈有同源性。以rIrV-5蛋白復合體或包含rIrV-5和腦膜炎雙球菌外膜的重組蛋白進行免疫,產生的保護力在小鼠為60%到80%不等,在大小鼠為94%-97%,在狒狒為0-50%,狒狒個體的抗rIrV-5滴度與對攻擊感染的抵抗力呈相關,提示其保護機制是抗體依賴的。
Moser等用曼氏血吸蟲成蟲可溶性抗原進行免疫,在遠交系的瑞士小鼠和家兔中分別產生70%和90%的保護力,保護性成分之一是Sm14,一種脂肪酸結合蛋白,已經克隆和測序得到證實。在無佐劑的情況下,一種重組Sm14使遠交系的瑞士的小鼠對曼氏血吸蟲感染產生高達67%的保護力,且不產生明顯的自身免疫反應。同一種抗原在同樣的實驗動物中對肝片吸蟲產生了完全的保護力,提示該抗原可望發展成為對至少兩種主要人畜寄生蟲病(血吸蟲病和肝片吸蟲病)的疫苗。
核酸疫苗可能對生活史階段主要或完全為細胞外寄生的寄生蟲有效。對這類感染的保護機制似乎涉及特異性抗體及效應細胞如巨噬細胞、血小板和嗜酸性粒細胞。數個研究小組正在試圖利用一系列與血吸蟲已知候選疫苗抗原有同源性的克隆化日本血吸蟲cDNA開發出一種針對日本血吸蟲的疫苗。肌注編碼日本血吸蟲副肌球蛋白片段的質粒DNA可誘導小鼠產生抗體。
雖然日本血吸蟲病疫苗的研究仍處于0期階段,但是將Sm97、rIrV-5、GST、TPI、Sm23和Sm14推向Ⅰ期試驗已達成共識。
4結語
就瘧疾、利什曼和血吸蟲病而言,一組有效的重組蛋白(及相應的佐劑)可望克服遺傳限制和種株特異性的問題。作為嘗試,7種惡性瘧原蟲抗原同時以重組體的形式表達在減毒疫苗病毒NYVACPf7中,首次試驗已完成。或者,也可試用攜帶不同多肽基因的核酸疫苗。由于多數寄生蟲在宿主體內有多個發育階段,故在多個部位或多個發育階段表達的交叉反應分子,可能比階段特異性的抗原更適于誘導保護性免疫反應。有效的佐劑可誘導合成介導保護力的細胞因子,提供抗原提呈細胞刺激因子上調反應的必需信號,及誘導容許細胞到達靶組織的分子的表達。任何用作疫苗的分子都必須能夠引起保住性免疫,同時不導致免疫病變和免疫抑制。鑒于仍無用于對抗人體寄生蟲感染的疫苗,防治的重點仍是治療。有人嘗試過免疫治療。在小鼠血吸蟲病,Wynn等和Sher等以IL-12為佐劑與蟲卵抗原合用預防攻擊感染性病變。IL-12也可增強減毒血吸蟲童蟲疫苗的保護力。因而,借助于適當的童蟲/蟲卵抗原,可望設計出一種IL-12基礎疫苗,在誘導部分保護力的同時,減輕由逃避了保護性免疫的蟲體所產蟲卵引起的病變。適當的細胞因子可增強疫苗產生保護性的能力。聯合使用IL-12時,利什曼抗原免疫正常BALB/c小鼠的反應由Th2型轉化為Th1型,從而對主要利直曼原蟲感染產生更強的限制作用。一些學者認為未來的疫苗將是核酸疫苗,核酸疫苗由宿主細胞表達,誘生特異性細胞毒性T細胞(與殺死細胞內病原體有關)、Th細胞和抗體,開發有效的疫苗仍是全球免疫學家們尚未實現的一個重要目標。
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