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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(jìn)入臨床試驗(yàn)階段,而血吸蟲病疫苗正準(zhǔn)備進(jìn)行1期試驗(yàn)——對其在志愿者中的安全性及免疫反應(yīng)性進(jìn)行評價(jià)。本文概述有關(guān)人體寄生蟲病疫苗的當(dāng)前狀況,重點(diǎn)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(fā)策略包括核酸疫苗和以細(xì)胞因子作佐劑等進(jìn)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(chǎn)物)、合成及重組抗原疫苗、抗獨(dú)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(jié)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(gè)疾病階段產(chǎn)生保護(hù)力,3)寄生蟲具有多種免疫逃避手段,4)所涉及的抗原復(fù)雜,對其引起的保護(hù)性免疫反應(yīng)也不清楚。
1瘧疾疫苗
對瘧疾疫苗的開發(fā)著眼于以下3個(gè)方面:針對子孢子或肝內(nèi)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(nèi)后期的瘧原蟲。
一些紅細(xì)胞前期瘧原蟲的疫苗已在人體進(jìn)行小規(guī)模試驗(yàn)。開發(fā)這些疫苗的根據(jù)是用照射減毒的子孢子免疫小鼠導(dǎo)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(fù)叮咬試驗(yàn)動物。用這種方法大規(guī)模免疫是不可能的,必須開發(fā)組份疫苗。多數(shù)研究集中在重組或合成環(huán)子孢子蛋白的表達(dá)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(huán)子孢子蛋白的B細(xì)胞表位相對應(yīng)的多肽,以破傷風(fēng)類毒素為載體,在人體進(jìn)行小范圍試驗(yàn),結(jié)果并不令人滿意。Stoute等最近報(bào)道了一種效果大為改進(jìn)的組份疫苗。該疫苗是將以惡性瘧原蟲環(huán)子孢子蛋白為基礎(chǔ)的抗原性物質(zhì)與佐劑結(jié)合,其中之一包括油水乳劑中環(huán)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(shù)受試者中產(chǎn)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(huán)子孢子蛋白或一種17kDa的肝內(nèi)期及紅內(nèi)期蛋白的質(zhì)粒DNA可有效誘導(dǎo)針對受染肝細(xì)胞的CD8T細(xì)胞反應(yīng)。1997年,Taubes開始了瘧疾DNA疫苗的首次臨床試驗(yàn),受試者接受表達(dá)于一種叫做NR1020的由巨細(xì)胞病毒啟動子驅(qū)動的質(zhì)粒載體中的惡性瘧原蟲環(huán)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(jìn)一步用同一種肝內(nèi)期的多基因DNA疫苗進(jìn)行臨床試驗(yàn)。
原則上,可有多種手段對紅內(nèi)期進(jìn)行疫苗干預(yù),然而多數(shù)研究著眼于那些與裂殖子入侵紅細(xì)胞有關(guān)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(yàn)。還有一種叫做MSP-1的抗原,在抗入侵紅細(xì)胞方面很有潛力。在入侵紅細(xì)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(jìn)行免疫很有效,這種疫苗的Ⅰ/Ⅱ期試驗(yàn)正在計(jì)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(huán)子孢子蛋白的重復(fù)區(qū),3種來自無性階段抗原(一個(gè)來自MSP-1,另兩個(gè)可能來自惡性瘧原蟲血液期)。在瘧疾流行區(qū)對Spf66進(jìn)行了數(shù)次現(xiàn)場試驗(yàn),其安全性得到肯定,但報(bào)告的效果不一:在人群受感染蚊叮咬機(jī)會較少的哥倫比亞效果最好,達(dá)到30%以上;坦桑尼亞瘧疾傳播嚴(yán)重,在1-5歲兒童平均保護(hù)力達(dá)31%;在中度傳播的岡比亞的6-11個(gè)月的嬰兒中幾乎無效,平均保護(hù)力為8%。泰國北部的瘧疾傳播也很嚴(yán)重,結(jié)果不理想。對2-15歲兒童未產(chǎn)生保護(hù)力。WHO計(jì)劃繼續(xù)在坦桑尼亞高危兒童中進(jìn)行Spf66的試驗(yàn),并根據(jù)結(jié)果決定未來研究的規(guī)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(fā)育,阻止傳播的疫苗旨在預(yù)防蚊受感染。方法之一是用配子抗原和Pfs230和Pfs48/45誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。方法之二是誘導(dǎo)針對動合子表面抗原如Pfs25或Pfs28的免疫反應(yīng)。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(yàn)。
2利什曼病疫苗
利什曼原蟲感染痊后強(qiáng)對再感染產(chǎn)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(jìn)行輔助診斷和流行病學(xué)調(diào)查已有數(shù)十年歷史。據(jù)此,巴西、委內(nèi)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(hù)力達(dá)67%-86%。一種簡單的該疫苗版本——僅用一種利什曼原蟲,正在進(jìn)行Ⅰ期試驗(yàn),尚未見有嚴(yán)重副作用發(fā)生。一種死利什曼原蟲和BCG復(fù)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(chǎn)生的機(jī)制,可能是已經(jīng)存在的惡性化的Th2型反應(yīng)轉(zhuǎn)化為保護(hù)性的Th1型反應(yīng)。目前正在檢驗(yàn)BCG墨西哥利什曼原蟲疫苗的預(yù)防效果。在伊朗,用活杜氏利什曼原蟲進(jìn)行免疫(利什曼化),導(dǎo)致許多不愈性的病損。伊朗衛(wèi)生部正在開發(fā)死疫苗,已對幾種單劑量的BCG結(jié)合疫苗進(jìn)行了Ⅰ-Ⅱ期試驗(yàn),以保護(hù)性免疫反應(yīng)為指標(biāo)。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(nèi)臟(蘇丹)利什曼病的隨機(jī)雙盲對照試驗(yàn),年內(nèi)可望出結(jié)果。
最新的利什曼病疫苗分類如下:1)粗提取物,2)經(jīng)遺傳手段轉(zhuǎn)化的無毒活蟲,3)重組及合成的抗原,4)重組的由細(xì)菌或病毒表達(dá)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(yàn),但因遵照傳統(tǒng)的規(guī)則,所以結(jié)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(jīng)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(fā)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(jìn)行免疫干預(yù)可產(chǎn)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(chǎn)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(yǎng)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(rèn)識已有長足的進(jìn)展,對gp63的研究最尤為充分。當(dāng)該抗原與佐劑合用時(shí),可對實(shí)驗(yàn)動物產(chǎn)生顯著的保護(hù)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(jīng)建成,其在小鼠對主要利什曼原蟲和墨西哥利什曼原蟲產(chǎn)生保護(hù)性免疫力。gp63的基因已在鼠傷寒沙門氏菌中穩(wěn)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(hù)力得以提高。首例以質(zhì)粒DNA形式出現(xiàn)的利什曼病疫苗是gp63。在小鼠對主要利什曼原蟲感染產(chǎn)生Th1型保護(hù)力。gurumathan等發(fā)現(xiàn)LACK抗原的基因也可在小鼠誘導(dǎo)對主要利什曼原蟲的保護(hù)性免疫。該抗原和細(xì)胞內(nèi)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(nèi)增殖,病變程度與蟲荷有關(guān)。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(chǎn)生的部分保護(hù)力可望減少重度感染的可能性,也可減少對環(huán)境的污染及對未感染者傳播。
照射尾坳已經(jīng)成功地在實(shí)驗(yàn)動物中誘導(dǎo)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(chǎn)生保護(hù)力,甚至可能導(dǎo)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(shí)驗(yàn)性血吸蟲病產(chǎn)生保護(hù)力的抗原得到證實(shí)。WHO認(rèn)定其中數(shù)種為血吸蟲病疫苗的有希望的候選抗原。
Balloul等首先發(fā)現(xiàn)Sm28(谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶)存在于曼氏血吸蟲童蟲和成蟲的實(shí)質(zhì)及皮棘中。在多種實(shí)驗(yàn)動物中,無論用純化的天然抗原還是用重組蛋白進(jìn)行免疫,均對曼氏血吸蟲感染產(chǎn)生保護(hù)力。在牛血吸蟲、埃及血吸蟲和日本血吸蟲體內(nèi)均發(fā)現(xiàn)有28kDa的蛋白,提示這種蛋白可望開發(fā)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(dǎo)血漿針對童蟲的高水平的細(xì)胞毒性。該蛋白長度為115-131bp,包含T和B細(xì)胞識別位點(diǎn)的多肽。由此蛋白免疫而產(chǎn)生的保護(hù)力對蟲荷、蟲生殖力及蟲卵孵化均有影響。
用復(fù)合性的血吸蟲抗原提取物免疫而產(chǎn)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(nèi)注射所誘導(dǎo)的保護(hù)力水平,多與由整蟲提取物所誘導(dǎo)的相當(dāng)。這種分子出現(xiàn)在蟲體肌肉和被膜的延長小體內(nèi),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(xì)胞依賴免疫效應(yīng)靶,誘發(fā)局部性的細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),導(dǎo)致寄生蟲被活化的巨噬細(xì)胞捕殺。
磷酸內(nèi)糖異構(gòu)酶(TPI)出現(xiàn)在各期蟲體和成蟲的各種細(xì)胞內(nèi),TPI的cDNA已在大腸桿菌中克隆并表達(dá)。近來以分支亮氨酸為核心構(gòu)建了四臂多抗原肽,在C57BL/6J小鼠表現(xiàn)出較高的保護(hù)力,以明礬為佐劑時(shí),使蟲荷減少38%-82%;以脂質(zhì)體作為釋放系統(tǒng)時(shí),則可使蟲荷減少52%-75%;加用IL-12可使保護(hù)力增強(qiáng)。Sm23為一出現(xiàn)在血吸蟲各發(fā)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(dǎo)出50%-75%的保護(hù)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(dá)文庫中篩選出了rIrV-5的cDNA,推導(dǎo)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(fù)合體或包含rIrV-5和腦膜炎雙球菌外膜的重組蛋白進(jìn)行免疫,產(chǎn)生的保護(hù)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(gè)體的抗rIrV-5滴度與對攻擊感染的抵抗力呈相關(guān),提示其保護(hù)機(jī)制是抗體依賴的。
Moser等用曼氏血吸蟲成蟲可溶性抗原進(jìn)行免疫,在遠(yuǎn)交系的瑞士小鼠和家兔中分別產(chǎn)生70%和90%的保護(hù)力,保護(hù)性成分之一是Sm14,一種脂肪酸結(jié)合蛋白,已經(jīng)克隆和測序得到證實(shí)。在無佐劑的情況下,一種重組Sm14使遠(yuǎn)交系的瑞士的小鼠對曼氏血吸蟲感染產(chǎn)生高達(dá)67%的保護(hù)力,且不產(chǎn)生明顯的自身免疫反應(yīng)。同一種抗原在同樣的實(shí)驗(yàn)動物中對肝片吸蟲產(chǎn)生了完全的保護(hù)力,提示該抗原可望發(fā)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(xì)胞外寄生的寄生蟲有效。對這類感染的保護(hù)機(jī)制似乎涉及特異性抗體及效應(yīng)細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、血小板和嗜酸性粒細(xì)胞。數(shù)個(gè)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(fā)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(zhì)粒DNA可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)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(yàn)已達(dá)成共識。
4結(jié)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(yīng)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(shí)以重組體的形式表達(dá)在減毒疫苗病毒NYVACPf7中,首次試驗(yàn)已完成?;蛘撸部稍囉脭y帶不同多肽基因的核酸疫苗。由于多數(shù)寄生蟲在宿主體內(nèi)有多個(gè)發(fā)育階段,故在多個(gè)部位或多個(gè)發(fā)育階段表達(dá)的交叉反應(yīng)分子,可能比階段特異性的抗原更適于誘導(dǎo)保護(hù)性免疫反應(yīng)。有效的佐劑可誘導(dǎo)合成介導(dǎo)保護(hù)力的細(xì)胞因子,提供抗原提呈細(xì)胞刺激因子上調(diào)反應(yīng)的必需信號,及誘導(dǎo)容許細(xì)胞到達(dá)靶組織的分子的表達(dá)。任何用作疫苗的分子都必須能夠引起保住性免疫,同時(shí)不導(dǎo)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(diǎn)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(yù)防攻擊感染性病變。IL-12也可增強(qiáng)減毒血吸蟲童蟲疫苗的保護(hù)力。因而,借助于適當(dāng)?shù)耐x/蟲卵抗原,可望設(shè)計(jì)出一種IL-12基礎(chǔ)疫苗,在誘導(dǎo)部分保護(hù)力的同時(shí),減輕由逃避了保護(hù)性免疫的蟲體所產(chǎn)蟲卵引起的病變。適當(dāng)?shù)募?xì)胞因子可增強(qiáng)疫苗產(chǎn)生保護(hù)性的能力。聯(lián)合使用IL-12時(shí),利什曼抗原免疫正常BALB/c小鼠的反應(yīng)由Th2型轉(zhuǎn)化為Th1型,從而對主要利直曼原蟲感染產(chǎn)生更強(qiáng)的限制作用。一些學(xué)者認(rèn)為未來的疫苗將是核酸疫苗,核酸疫苗由宿主細(xì)胞表達(dá),誘生特異性細(xì)胞毒性T細(xì)胞(與殺死細(xì)胞內(nèi)病原體有關(guān))、Th細(xì)胞和抗體,開發(fā)有效的疫苗仍是全球免疫學(xué)家們尚未實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要目標(biāo)。
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