分析DNA疫苗在动物医学中的应用

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近年来,许多畜禽病毒性传染病,已不能依靠传统疫苗如灭活疫苗、弱毒疫苗等对其进行防治,dna疫苗的出现使得这一状况得到改善。编码病毒、细菌和寄生虫等不同种类抗原基因的质粒DNA,能够引起脊椎动物如哺乳类、鸟类和鱼类等多个物种产生强烈而持久的免疫反应。DNA疫苗被称为继灭活疫苗和弱毒疫苗、亚单位疫苗之后的“第三代疫苗”,具有广阔的发展前景。

1 DNA疫苗简介

DNA疫苗又称核酸疫苗或基因疫苗,是编码免疫原或与免疫原相关的真核表达质粒DNA(有时也可是RNA),它可经一定途径进入动物体内,被宿主细胞摄取后转录和翻译表达出抗原蛋白,此抗原蛋白能刺激机体产生非特异性和特异性2种免疫应答反应,从而起到免疫保护作用。

2 DNA疫苗的应用

(1)伪狂犬病病毒(PRV)将编码PRVgC或gD基因的质粒DNA免疫猪,能诱导保护性抗体的生成和细胞免疫的产生;将编码gB、gC、gD的多种质粒DNA混合使用,对引导免疫反应更有效(Gerdts V等,1997;Rooij E M等,1998)。

(2)猪流感病毒(HIV)Mackling等(1998)的试验结果表明,编码HIV1株的血凝素(HA)和核衣壳蛋白(NP)质粒DNA用金颗粒包裹,以基因枪轰击猪的表皮进行免疫后,HA质粒DNA能使猪产生粘膜免疫反应而对流感病毒的攻击具有抵抗力,DNA疫苗引起的免疫反应与灭活疫苗相当。

(3)猪呼吸与繁殖综合征病毒(PRRS)PRRS基因片段ORF5编码的主要囊膜糖蛋白GP5是该病毒的3个主要结构蛋白之一。含有ORF5基因质粒DNA能诱导猪抗GP5特异性中和抗体的产生;且免疫猪的外周血单核细胞在GP5重组蛋白存在时能够发生转化反应,显示了GP5特异性细胞免疫的产生(Pirzadeh B等,1998)。

(4)口蹄疫病毒(FMDV)将FMDV全长基因组的cDNA克隆到质粒,并去除其编码核衣壳蛋白VP1的细胞结合部位的DNA序列,构建成质粒DNA以肌肉或皮内注射,初次免疫后2~4周,可使所有的猪都产生特异的病毒中和抗体,攻毒试验中呈现部分保护作用(Ward G等,1997)。

(5)猪瘟病毒(CSFV)余兴龙等(2000)构建了CSFV主要保护性抗原E2基因4种不同的真核表达质粒。小鼠免疫试验结果表明,E2基因上不同的功能区对基因疫苗的免疫应答有很大影响,有信号肽序列的E2基因可诱导特异性的免疫反应,且无跨膜区序列的E2基因所诱导的免疫应答反应比有跨膜区序列的强,而无信号肽序列的E2基因所诱导的免疫应答反应比有跨膜区序列的强,而无信号肽序列的E2基因则不能诱导产生CFSV特异性的免疫反应。攻毒保护试验结果表明,免疫家兔最少可抵抗10个最小感染剂量(MID)的猪瘟兔化弱毒苗(HCIV)的攻击;免疫猪可抵抗致死剂量的CFSV石门株强毒的攻击。

(6)牛呼吸道合胞体病毒(BRSV)用BRSV G基因构建的DNA疫苗,以无针方式免疫小牛时比皮内或肌肉注射引起的免疫反应强烈。

(7)牛疱疹病毒(BHV)用表达BHV 1 gD基因的质粒DNA疫苗免疫牛,能产生很高的中和抗体;攻毒试验后发现,免疫组比非免疫组的病毒排放量明显减少(schrijver R S等,1997)。此疫苗通过肌肉或皮内注射均可引导免疫反应的产生。但皮内注射引起的免疫反应更强(孟松树等,2000)。

(8)牛病毒性腹泻病毒(BVDV)以表达BVDV1型主要糖蛋白E2的质粒DNA肌肉注射小牛,可产生病毒中和抗体和抗原特异的细胞增殖反应;免疫后16周进行攻毒试验,发现免疫牛能产生针对BVDV1型和2型的血清中和抗体强烈的记忆抗体反应,对牛有部分免疫保护作用(Cox G J等,1993)。

(9)新城疫病毒(DNV)Sakaguchi等(1996)将NDV F基因插入质粒载体,F基因的表达受巨细胞病毒早期增强子和鸡β肌动蛋白启动子控制。1周龄试验鸡肌肉内注射重组质粒后,有2/5注射线性质粒的鸡和4/5注射线性质粒与脂质体转染剂混合物的鸡产生了高水平针对F蛋白的抗体,而注射闭环状质粒的鸡不能产生抗体。

(10)鸡传染性喉气管炎病毒(ILT)将分别构建的含有鸡传染性喉气管炎病毒王岗株gB、gC和gD基因的重组真核表达质粒及空载体质粒分组注射雏鸡,攻毒后观察免疫保护效果。结果表明,重组质粒诱导了免疫应答,免疫保护率达到79%,该基因疫苗可以作为预防ILV的1个补充。

禽流感病毒 Robinson等(1993)最先将DNA疫苗用于鸡,以编码禽流感病毒H7N7株血凝素(HA)基因的质粒(DNA)由不同途径(静脉、腹腔、皮下注射)免疫3周龄鸡,可对致死剂量的H7N7株病毒鼻内攻击产生50%的保护。