麻疹疫苗的研究进展
麻疹(measles)是一种传染性极强的病毒性疾病。在麻疹减毒活疫苗(measlesliveattenuatedvaccine,MLAV)广泛使用之前,几乎每一个儿童都感染过麻疹,全球每年约有~万人死于麻疹。自20世纪60年代以来,具有良好免疫效果的麻疹疫苗开始广泛使用,许多国家有效地控制了麻疹流行,世界卫生组织报告年全球麻疹疫苗覆盖率为77%,年因患麻疹死亡人数下降为16.4万人。不过,在卫生基础设施薄弱的国家,麻疹仍然是死亡和致残的重要原因之一。在部分国家,虽然疫苗的免疫接种已显著降低了麻疹发病,但由于不能在所有地区保持较高的儿童免疫接种率,而导致麻疹疫情复燃。因此对麻疹疫苗的使用宜重新认识,如首次接种年龄、再免疫以及疫苗的耐热性等。
一、麻疹疫苗及应用
1.麻疹疫苗株
大部分的麻疹疫苗来源于麻疹病毒Edmonston株。该毒株是由Enders和Peebles在年分离得到,随后经过不同类型的细胞培养进行多次传代而获得减毒的EdmonstonB疫苗株,并于年在美国获得批准使用,但直到年才被广泛推广。来源于Edmonston株的多种疫苗株基因序列差异很小,而非EdmonstonB株来源的疫苗株则序列差异较大,但这些减毒活疫苗在免疫效果或不良反应方面没有显著差异。
2.麻疹疫苗诱导的免疫应答
麻疹疫苗可诱导出与自然感染相当的体液免疫和细胞免疫,不过抗体滴度通常较低。与自然感染过麻疹的产妇相比,接种麻疹疫苗的产妇所生婴儿体内的母传抗体平均浓度也较低。接种麻疹疫苗,血中可一过性出现麻疹特异性免疫球蛋白IgM抗体,而黏膜分泌液中则出现IgA抗体,IgG抗体可在血液中持续存在多年。接种麻疹疫苗接种也能诱导产生麻疹病毒特异性CD4+和CD8+T淋巴细胞。通过再次免疫或暴露于流行的麻疹,逐渐衰减的抗体滴度又会升高。虽然许多实验室采用IgG抗体酶联免疫吸附检测的结果来进行人群免疫力的评估,但中和抗体是测定麻疹免疫保护力的最可靠指标。与野毒株一样,麻疹疫苗也会通过IL-12的负调节产生基于细胞介导的免疫应答的抑制作用。然而接种后,这种抑制作用最多只能持续4周,一般被认为是无害的,且对于那些未被诊断的肺结核或早期HIV感染患者来说也无危险性。
3.麻疹疫苗特性及使用
每剂麻疹疫苗中含有≥个疫苗病毒感染单位,也含有作为稳定剂的山梨醇或水解明胶和少量新霉素,但不含硫柳汞。一般说来,建议将冻干疫苗储存在冷藏状态下,但也可将其储存于-70℃~-20℃,以便长时间保持其效价。麻疹疫苗在使用前应用无菌稀释液进行复溶,稀释液不应冷冻,但在复溶前应降温。如果复溶后麻疹疫苗在20℃放置1h,其效价降低大约50%,37℃放置1h,其效价将全部丧失。同时疫苗对光照也非常敏感,因此需要将其保存在带颜色的玻璃瓶中。复溶后的疫苗必须在2~8℃避光保存,并且在6h之内使用。麻疹疫苗通常皮下注射,但是肌内注射也有效。
4.疫苗接种策略和保护效果
麻疹疫苗的接种方针和策略在各国差异很大。“扩大免疫规划”初期曾建议仅接种一针含麻疹疫苗成分的联合疫苗(measles-containingvaccine,MCV)。不过,如果仅在9月龄接种一针麻疹疫苗,原发性免疫失败率可高达10%~15%,因此,该接种策略并不足以防止麻疹爆发。
截至年,WHO个会员国中已有个国家采纳了接种两针次麻疹疫苗的策略。其中49个国家定期开展全国性“补充免疫活动”(SupplementalImmunizationActivities,SIAs),SIAs的主要目标是保护那些常规服务未能覆盖的儿童。SIAs一般采用两种方法:一种是全国性的初始强化免疫活动(SIA),目标人群为全体9月龄至14岁的儿童,其目的是消除普通人群对麻疹的易感性。另一种是定期开展后续强化免疫活动,即针对前次SIA之后出生的所有儿童为免疫目标,每2~4年开展一次全国性的后续强化免疫活动,目标人群为9~59月龄儿童,其目的是消除新近出生的人群中麻疹易感者的感染率。近期研究显示,为应对麻疹爆发而启动的免疫接种活动可降低麻疹的发病和传播。单价麻疹疫苗或与含有其他疫苗的联合疫苗对预防麻疹的保护效力是同等的。MCV无论是作为联合疫苗使用,还是与其他疫苗同时接种于不同的身体部位,各成分的免疫原性和反应原性是相似的。但有资料表明,麻疹疫苗、黄热病疫苗或流行性乙型脑炎疫苗同时在不同部位接种可能会导致麻疹疫苗诱导的免疫应答有所下降,因此,应进一步研究同时接种流行性乙型脑炎疫苗对麻疹疫苗的有效性产生影响的原因。
5.麻疹减毒活疫苗的改进
影响麻疹疫苗生产的因素是多方面的,在大规模的生产中以下因素尤为重要。一是麻疹病毒对热比较敏感,因此在生产过程中要防止病毒由于温度过高而灭活,通常在病毒培养过程中加入人白蛋白或其它病毒生长稳定剂来保护病毒。但白蛋白价格昂贵,单纯使用保护效果也不理想。病毒生长稳定剂中含有几种保护病毒的成分比单纯使用白蛋白的保护效果好,使细胞因病变和旋转过程中造成的破坏减缓,细胞脱落减少,延长了细胞和病毒培养的时间,从而提高了病毒浓度。病毒生长稳定剂的使用不但可以减少病毒在培养过程中的损失而且可减少贮存中的滴度下降。中间产品的贮存条件也是影响病毒滴度的主要因素之一,病毒收获后最好立即放置-60℃以下。但目前的容器和设备条件都不能满足,因此除了在病毒液中加入稳定剂外,应尽量缩短在2℃~8℃存放的时间,并尽快分装冻干。另一个影响疫苗质量的因素是制品的冻干条件,其中安瓿容积和制品的实际装量对冻干效果有直接影响,为了减少冻干支数,提高疫苗滴度,采用2ml安瓿装0.6ml麻疹疫苗进行冻干,既保证了冻干疫苗的质量,同时降低了冻干过程中造成的损失。
随着扩大免疫规划(expandedprogramonimmunization,EPI)的实施和儿童计划免疫(Children’sVaccineInitiative,CVI)的开展,对麻疹疫苗的质量和数量都提出了新的要求。我国自20世纪90年代起要求冻干麻疹活疫苗的成品疫苗必须同时作病毒滴定试验和37℃放置7d的稳定性试验,使麻疹疫苗生产难度明显增加。由于疫苗生产环节多、周期长,麻疹病毒对热又不稳定,因此在生产过程中病毒容易失活,造成疫苗中间品和成品滴度下降,制品损多,造成产量和质量都不稳定,难以满足社会的需求。因此,必须克服现代工艺对疫苗热稳定性的影响及改善疫苗的冻干条件。
二、新型麻疹疫苗研究
近年来对麻疹减毒活疫苗工艺改进的局限性促使新型麻疹疫苗的研制工作开展。Mitragotri等提出新一代麻疹疫苗在体内残留抗体的条件下能激发有效的细胞免疫和体液免疫应答,能使新出生而未到接种月龄(6月龄)的窗口期婴儿得到有效保护,增加疫苗的热稳定性,避免以注射方式接种,可以安全用于免疫缺陷个体。目前研制的新型麻疹疫苗有DNA疫苗、亚单位疫苗、植物疫苗等。
1.DNA疫苗DNA疫苗是20世纪90年代开始研发的一种新型疫苗。由编码目的抗原的基因和质粒表达载体两部分构成,以核酸为载体,可在真核细胞中表达抗原。DNA疫苗含有外源基因的DNA可直接进人细胞,不受体内抗体的影响,同时还具备热稳定性、廉价以及能黏膜给药等优点。Polack等使用编码麻疹病毒H、F或H+F蛋白的DNA疫苗免疫恒河猴,可引起持续的细胞毒性T淋巴细胞免疫应答,但中和抗体滴度较低。Premenko-Lanier等使用编码麻疹病毒H、F蛋白的DNA疫苗免疫新生恒河猴,模拟体内存在母传抗体的情形,免疫前对猴被动输入同种麻疹特异性抗体,结果发现使用DNA疫苗免疫新生恒河猴可以不受体内母传抗体的影响。提示当婴儿体内即使存在一定量的母传麻疹IgG抗体,使用DNA疫苗免疫仍可在婴儿体内诱导产生IgG抗体。
近年来DNA疫苗研究已经从实验室发展到初步的临床试验阶段。因DNA疫苗免疫原性较弱,因而使用细胞因子等佐剂提高其免疫效果。
2.亚单位疫苗亚单位疫苗是从细菌或病毒培养物中以生物化学和物理方法提纯有效特异抗原的疫苗。亚单位疫苗无核酸成分,接种后不在体内复制,比较安全,而抗原为病原体表面的某一特定蛋白,因而免疫针对性强。Stittelaar等早期研究表明,含有F和H蛋白的免疫刺激复合物(ISCOMS)能激发小鼠体内的体液免疫应答,保护免疫小鼠免受麻疹病毒的攻击。Pasetti等发现,ISCOMS能增强麻疹亚单位疫苗的免疫原性,在麻疹病毒野毒株攻击实验猕猴时均未出现皮疹和病毒血症。麻疹病毒ISCOMS是主要的亚单位疫苗候选品种,因大规模生产疫苗的成本较高,如何获得大量保护性抗原纯品尚待解决。
3.麻疹植物疫苗利用基因工程技术将编码有效免疫原的基因导人可食用植物细胞的基因组中,免疫原可在植物的可食用部分稳定地表达和积累,人类通过摄食达到免疫接种的目的。植物疫苗具有口服、易被儿童接受、廉价等优点。Huang等发现,小鼠口服植物麻疹病毒H蛋白(measlesvirus-H,MV-H)能诱生麻疹病毒特异性抗体和分泌型IgA,提示其产生了体液免疫和黏膜免疫应答。Webster等将麻疹植物疫苗与DNA疫苗联合应用,研究表明表达MV-H的DNA疫苗联合MV-H植物疫苗口服初免产生协同作用,加强的免疫效果,与其他类型的疫苗联合应用是植物疫苗发展方向之一。
MV-H最早在烟草中表达。但是植物疫苗应用于临床需要使用更实用、安全植物品种,目前已开发出麻疹莴苣疫苗。有报道在胡萝卜中表达了MV-H及来自MV-H抗原的多个表位。目前尚未开展麻疹植物疫苗的I期临床试验,因而需要进一步选择常食用的植物,同时又能表达出足量的MV-H。
4.重组病毒载体疫苗将编码病原体有效免疫原的基因插入载体(减毒的病毒)基因组中,接种后随病毒在体内的复制,所需的抗原得以大量表达。痘苗病毒(vacciniavirus,VV)由于其外源基因容量大,表达产物后加工完善等优势而广泛用于基因工程的研究以及基因治疗。痘苗病毒具有神经毒性,使用完全复制型痘苗病毒接种免疫缺陷个体安全性差。而痘苗病毒安卡拉株是一种经修饰的复制限制的痘苗病毒,由于其极高的安全性,因此在实验室和临床应用的很多领域中取代了普通的痘苗病毒。辛德毕斯病毒(Sindbisvirus,SINV)为甲病毒属的代表株。Pan等发现使用表达MV-H的重组SINV免疫小鼠,能诱导小鼠体内产生高滴度的麻疹中和抗体,给予幼年猕猴单次剂量、新生猴两次剂量接种,均能诱导猴体内产生高滴度的中和抗体以及生成干扰素的记忆性T细胞。末次免疫的18个月后使用麻疹病毒野毒株攻击仍能保护大多数猕猴免受麻疹病毒的感染。目前正加强通过其他载体重组的麻疹病毒蛋白质的免疫特性的研究,以达到更安全的人用产品要求。
5.气雾型疫苗现在麻疹疫苗普遍需要低温保存和运输,通常采用皮下注射或肌内注射进行接种,无论从成本上还是从依从性上考虑都不利于麻疹免疫计划的实施。Lin等研制出气雾型麻疹疫苗,并通过吸入的方式将其应用到猕猴体内,发现该疫苗能诱导猕猴体内产生强烈的特异性体液免疫和T细胞反应,对预防野生型麻疹病毒的感染有效期长达一年,并且具有很好的安全性。气雾型疫苗不需要低温保存,降低了成本,同时不受体内母传抗体的影响。
关于气雾型麻疹疫苗的临床试验均已开展,结果证实吸入式给药方式十分可行。但在后续的临床试验中,在受试者为不足9月龄的儿童的情况下,皮下注射要比吸入式给药方式更为有效,这种差异可能是由于技术操作方面的局限性所造成的。此外,大量meta分析结果显示,如果是1~10月龄受试者,皮下注射的效果明显优于吸入式给药方式;如果是10~35月龄的受试者,则两种给药方式的效果无明显差异;如果受试者的年龄大于35个月,那么吸入式更为有效。近年来有关实验报道气雾型麻疹疫苗应用于强化免疫活动比皮下注射方式更为有效。
吸入式给药方式在理论上存在安全隐患,可能造成肺炎、脑炎。很多研究已经对其安全性进行了试验,并未发现肺、脑组织的病理性损伤,但是这些相关试验的受试动物数量有限,因此需要更多安全性试验方面的数据,以便更好的实施气雾型麻疹疫苗的临床试验口。
三、麻疹疫苗尽管在世界范围应用多年,并获得了较好的免疫效果,但在生产工艺、接种途径和策略等方面仍需改进,得以更好的提高其免疫效果。随着分子生物学技术的发展,对麻疹病毒本质及其与宿主细胞的相互关系有了进一步的认识,并从中获得了病毒基因组序列、基因产物定性及对保护性抗原鉴定等新资料。此外,在利用去氧核糖核酸重组技术研究麻疹疫苗病毒的减毒机理,找出减毒和免疫原性之间的适宜平衡点,从而制备新疫苗方面也取得了很大的突破,这些成绩为更多新一代麻疹疫苗的制备提供了可靠的理论基础。
资料来源:
滕旭,徐维祯,谷鸿喜.麻疹疫苗的研究进展.国际免疫学杂志.,36(1):5-9.
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