基因工程疫苗讲解
重组蛋白疫苗原理
重组蛋白疫苗原理重组蛋白疫苗是一种通过基因工程技术获取的疫苗，其原理是利用重组DNA技术将目标抗原基因插入表达载体中，经表达与纯化后获得的蛋白抗原用于免疫，从而引发免疫系统对该抗原的防御作用。
以下是对重组蛋白疫苗原理的详细阐述。
1.抗原选择：首先，需要选择适合作为疫苗的目标抗原。
目标抗原应具备以下特点：具有高免疫原性、广泛分布于病原体中、具有强烈的免疫反应性、与疾病发生发展密切相关。
2.基因克隆：随后，将目标抗原的基因片段进行克隆。
一般来说，常采用反转录酶链扩增（RT-PCR）或合成基因的方式获取目标抗原基因。
将基因片段克隆到适合的表达载体中，以便后续的表达。
3. 表达与纯化：将包含目标抗原基因的表达载体导入宿主细胞进行表达。
目前常用的宿主细胞有大肠杆菌（E. coli）和酵母菌等。
通过调节培养条件，促使宿主细胞表达目标抗原，并将其纯化。
4.重组蛋白免疫：获得纯化的目标抗原后，将其用作疫苗，注射到动物或人体中。
重组蛋白疫苗一般通过皮下注射或肌肉注射的方式进行免疫。
5.免疫反应：注射疫苗后，免疫系统会产生应答，启动特异性免疫反应。
疫苗中的重组蛋白抗原被身体识别为外来物质，引发免疫细胞如B细胞和T细胞的激活。
这些免疫细胞将对重组蛋白产生抗体，或通过配体与受体的相互作用来诱导免疫细胞的杀伤作用。
6.免疫应答：免疫细胞杀伤病原体和感染细胞，避免病原体的入侵和疾病的发展。
同时，免疫应答也会在体内形成记忆细胞，这些细胞能迅速识别和杀伤特定病原体，从而提供持久的保护。
重组蛋白疫苗的优势在于其安全性较高。
与传统灭活疫苗或减毒疫苗相比，用于制备重组蛋白疫苗的基因片段不具有复制能力，因此不存在繁殖和致病风险。
此外，重组蛋白疫苗还可以通过工程手段对抗原进行改良，如添加辅助免疫物质（adjuvant）或融合多个抗原片段，以增强疫苗的免疫原性和免疫保护效果。
然而，重组蛋白疫苗也存在一些挑战。
首先，抗原选择和表达载体的设计需要耗费大量时间和资源，虽然基因工程技术的发展已经提高了疫苗开发的效率，但仍需要进行进一步优化。
第八章 基因工程疫苗
1
疫苗与基因工程疫苗
传统疫苗（Traditional Vaccine）用人工变
异或从自然界筛选获得的减毒或无毒的活的
病原微生物制成的制剂或者用理化方法将病
原微生物杀死制备的生物制剂，用于人工自 动免疫以保护人或动物产生免疫力，这些制 剂被称为疫苗（多用于预防），即疫苗是由 病原体制成的。
14
2、基因工程载体疫苗的设计策略 常用载体： （1）病毒载体 最常用的是痘苗病毒和腺病毒。 痘病毒 优点：宿主范围广，可容纳大分子外源基因，高水平表达 缺点：不能采用口服免疫途径，因此不能形成黏膜免疫。
腺病毒 优点：可经黏膜免疫的理想载体系统
15
2、基因工程载体疫苗的设计策略 常用载体： （2）细菌载体 优点：免疫全面，可诱发黏膜、细胞、体液免疫 操作简单，易于实现多种抗原的输送。 缺点：使用原核系统表达抗原，免疫原性可能受到影响。 伤寒沙门氏菌是一种肠道致病菌，其减毒菌株可用于疫苗载 体，能诱导黏膜免疫。 减毒伤寒沙门氏菌 Ty21a缺失了galE基因，细菌表面的Vi抗 原为阴性，而且重要抗原——脂多糖的合成能力下降，为 减毒菌株。 缺点：质粒不稳定，外源蛋白易降解。
12
2、 基因工程载体疫苗的设计策略 2.1抗原的选择 2.2载体的选择 基因工程载体疫苗的作用机制是将编码保护性抗原的基 因直接在体内表达，产生抗原，诱导免疫反应。非致 病的细菌或病毒都可以作为疫苗载体。载体的安全性 是需要考虑的首要问题。原因： A. 载体活疫苗不可避免地带有活病毒或细菌一些潜在的 问题。如病毒可能在体内不断地复制其基因组并形成 完整的病毒粒，在繁殖过程中有可能发生突变、自身 修复、或于野生型毒株重组而发生毒力返祖，对机体 构成威胁。
16
基因工程疫苗名词解释
基因工程疫苗名词解释基因工程疫苗是指利用基因工程技术对疫苗进行设计、合成和生产的一类疫苗。
这种疫苗是通过改造病原体或者病原体表面蛋白的基因，使其在宿主体内能够引起免疫反应，从而达到预防和治疗疾病的目的。
下面解释几个相关的名词：1. 基因工程：基因工程是通过人为改变生物体的基因组或基因的组合，以实现对生物体特性的改造的一门科学技术。
基因工程技术可以对基因进行剪切、复制、插入或删除等操作，从而使生物体产生新的功能或性状。
2. 病原体：病原体是指能够引起疾病的微生物、寄生虫、真菌或病毒等。
常见的病原体包括细菌、病毒、寄生虫等。
基因工程疫苗通常是通过对病原体的基因进行改造，使其失去致病能力，但仍能在宿主体内引起免疫反应。
3. 免疫反应：免疫反应是机体对病原体或其他异物的防御反应。
当病原体侵入机体时，机体的免疫系统会识别并攻击它们，从而保护机体免受感染或减轻感染的程度。
疫苗可以通过模拟免疫反应，使机体产生对病原体的免疫保护。
4. 病原体表面蛋白：病原体表面蛋白是病原体表面上的一种蛋白质，它可以与宿主细胞结合，从而引起感染。
基因工程疫苗通常会通过对病原体表面蛋白的基因进行改造，使其在宿主体内引起免疫反应，但失去致病能力。
5. 合成：合成是指通过人工合成方式生成目标物质。
在基因工程疫苗的制备过程中，科学家会利用先进的合成技术，将设计好的基因序列进行合成，从而获得目标疫苗。
6. 生产：生产是指将基因工程疫苗从实验室规模扩大到工业化生产的过程。
生产基因工程疫苗需要一系列工艺和设备，包括基因合成、质粒构建、细胞培养、纯化等步骤，能够大规模生产有效的疫苗。
总的来说，基因工程疫苗通过改造病原体的基因或病原体表面蛋白的基因，使其在宿主体内引起免疫反应，从而达到预防和治疗疾病的目的。
这类疫苗的研制和生产需要借助基因工程技术和合成技术，可以大规模应对传染病的爆发和传播。
基因工程疫苗ppt
时间
事件
1961年
人二倍体细胞株建立
1963年
麻疹疫苗获准生产 三价脊髓灰质炎疫苗获准生产
1966年
世界卫生联盟呼吁全球消灭天花
1977年
索马里发现最后一例本土天花
1979年
美国报道最后一例野毒传播型脊髓灰质炎
1986年
第一个重组疫苗——重组乙型肝炎疫苗获准生产
苗（VAQTA）
由非甲型肝炎病毒引 公司、北京科兴
起的肝炎。首次免疫
应在预计接触前至少
2周进行。
甲型肝炎减毒疫苗 用于预防甲型肝炎
史克必成公司、长春 所、长春高新
种类
制品名称 风疹减毒活疫苗
用途
年龄为8个月以上的风疹易 感者
麻疹减毒活疫苗 预防麻疹病
森林脑炎灭活疫苗 用于预防森林脑炎
乙型脑炎灭活疫苗
➢二次大战后，疫苗研究进入了突飞猛进的发展阶段。 波士顿的Enders及其同事发展了病毒的体外细胞培养 技术，促进了多种减毒和灭活病毒疫苗的研制。 50年代，先有Salk的3价灭活脊髓灰质炎（脊灰）疫苗 （IPV），后有Sabin的3价减毒脊灰疫苗（OPV），为人 类渴望在地球上消灭脊灰提供了有力武器。同一时期还 研制了在鸡胚细胞中培养减毒的麻疹疫苗。 60年代研制了在鸡胚中减毒的流行性腮腺炎疫苗。 70年代研制了在细胞中培养的风疹疫苗。 细菌疫苗方面，70年代细菌夹膜多糖的纯化技术促进 了多个侵袭性细菌疫苗的研制成功。 同一时期的病毒蛋白纯化技术也促进了血源性乙型病 毒性肝炎（乙肝）疫苗的研制成功。
L. Pasteu第一次把狂犬病疫苗接种于人体 Von Behring发现了白喉抗毒素，获得第一个医学诺贝尔奖
病毒疫苗(基因工程)详解
目前比较成功的是乙型肝炎表面抗原疫苗，乙肝病毒表 面存在一种名为hbsag的抗原，作用为免疫保护，可以 被用作制备亚单位疫苗。提取hbsag的编码基因，构建 表达载体，导入工程细胞中。不过这种载体在大肠杆菌 中的表达产物虽然有正确的氨基酸序列的，但是缺乏正 确的构象无法发挥免疫原性的作用。
目前全球已有3种HPV疫苗上市销售，均为重组Ll类病毒颗粒基因工程疫苗，分 别是默沙东公司的Gardasil四价疫苗、Gardasil9九价疫苗和葛兰素史克公司的 Cervarix二价疫苗。2016年7月18日，葛兰素史克的希瑞适（人乳头状瘤病毒疫 苗[16型和18型]）获准在中国上市。
我国是疫苗生产大国，多数疫苗都是我国自主研制生产的，已研制成功并投入生产
由于基因缺失活疫苗的研制是建立在对病毒毒力有关基 因深入了解的基础之上，但是很多病毒的毒力相关基因 或序列并不完全清楚，因此这是开发基因缺失活疫苗的 主要障碍。
蛋白质工程疫苗
• 是指将抗原基因加以改造，使之发生点突变、插入、缺失、 构型改变，甚至进行不同基因或部分结构域的人工组合， 以期达到增强产物的免疫原性，扩大反应谱，去除有害反 应或副作用的一类疫苗。
的疫苗有三十余种。其中，具有我国自主知识产权和自行研制的基因工程乙肝疫苗 (CHO细胞生产)1991年上市以来已免疫接种了几千万人。
基因工程载体疫苗
是指利用非致病微生物作为载体，将 病毒的保护性抗原基因片段重组在载 体微生物基因组中，采用表达保护性 抗原的微生物作为疫苗。
病毒活载体疫苗
活疫苗免疫效力高、 成本低的优点。
灭活疫苗的安全 性好等优点。
细菌活载体疫苗
载体疫苗为活疫苗，具有和减毒活疫苗相似的特点。理想 的病毒疫苗应该具有感染靶细胞的能力，并诱导包括体液 免疫、细胞免疫的免疫反应。
基因工程疫苗GeneticEngineeringVaccine
（二）重组细菌载体 优点：培养方便、外源基因容量大、刺激 细胞免疫力强，因为细菌本身起到佐剂的 作用。 常用的细菌载体：乳酸菌（Lactic acid bacteria),安全级微 生物，包括乳酸杆菌、乳酸球菌和双歧杆 菌。 成功实列：表达破伤风毒素片段C、布氏杆菌 L7/L12蛋白。
（三）构建重组载体疫苗的原则 1、载体的选择：载体的安全性，一般来自 疫苗株；载体的组织适性应与表达的抗原 一致；活载体对外源基因的容量。 2、转移载体的构建：有足够长的同源臂序 列（800-1000bp)；有一个适当的启动子。 3、外源基因的插入位点的选择：外源基因 的插入不应影响病毒或细菌的复制，即非 必需基因。为降低毒力，可将外源基因插 入到毒力基因。
3、微生物佐剂 短小杆菌：加热或甲醛灭活能非特异性刺激 淋巴细胞样组织增生，加强单核巨噬细胞 的吞噬能力，增加IgG和IgM的生成。 卡介苗：巨噬细胞的激活剂，同时还能刺激 骨髓多能干细胞分化免疫活性细胞，是一 种非特异性的免疫增强剂。 细菌脂多糖（LPS）：LPS可促进B细胞的有 丝分裂，促进巨噬细胞分泌细胞因子，如 IL-1可调节巨噬细胞表面Ia分子的表达，从 而改善抗原的提呈。
基因工程疫苗
一、合成多肽疫苗及制剂 合成多肽疫苗（Synthetic Peptide Vaccine）： 是用化学方法合成的病源微生物的保护性多 肽并将其连接到大分子载体上，再加入佐剂 制成的疫苗。如丙肝病毒外膜蛋白E2内筛选 出一段多肽，可刺激机体产生保护性抗体。 从蛇毒分离出一个13肽（IKAIAALAKKLL）， 其对革兰氏阴性和阳性菌均有极强的杀菌能 力。
T细胞疫苗
1、治疗自身免疫病的T细胞疫苗 二种致病T细胞：引起自身免疫性疾病的T细胞和 导致同种移植排斥的T细胞。将这些T细胞活化灭 活作为疫苗，可诱导机体产生针对致病性T细胞 的免疫应答，从而减轻T细胞的致病作用。T细胞 疫苗用于治疗小鼠变态反应性脑脊髓炎已获成功。 T细胞疫苗治疗人多发性硬化症有一定效果。
基因工程药物和疫苗-精选文档
治疗慢性乙型肝炎和慢性丙型肝炎
2. 白细胞介素( Interleukin，IL )
性质：介导白细胞间相互作用的细胞因子，还参与其
他细胞的调节，并相互影响，相互制约，由此构
成了一个开放的，复杂的细胞因子调节网络。
家族：பைடு நூலகம்0多成员
作用：刺激T、B细胞增殖
增强NK细胞的杀伤活性 促进血小板的生成和促进B细胞产生抗体
基因工程
核心技术
蛋白质工程
细胞工程
酶工程
发酵工程（微生物工程）
基因工程
概念
在体外将各种来源的遗传物质（通常 是DNA）插入病毒、质粒或其它载体 DNA分子，构成遗传物质的新组合， 并使之导入到原先没有这类分子的宿 主细胞内，而能持续稳定地繁殖。也 称DNA重组技术 。
目的
分离获得某一感兴趣的基因或DNA 获得感兴趣基因的表达产物（蛋白质）
国家
美国 日本 欧盟 中国
批准上市的基因 工程药物和疫苗
销售额
1980亿美元 (2019年) 13000亿日元 80亿美元 (2000年) 250 亿元人民币 (2019年)
141 31 29 24
第二节 基因工程蛋白质（或多肽）药物
Section Ⅱ Genetic Engineering Protein and Peptide Drugs
一、基因工程药物与疫苗的种类
基因工程药物与疫苗
蛋白质多肽类 药物和疫苗
细胞因子 激素 抗菌肽 酶和酶抑制剂 治疗性抗体 微生物、寄生虫和肿瘤疫苗
核酸类药物和疫苗
裸DNA基因药物 反义核酸药物 核酸疫苗
二、基因工程药物和疫苗的制备体系
关键 目的蛋白表达系统
基因疫苗原理
基因疫苗原理基因疫苗是一种新型的疫苗，其原理是通过基因工程技术将特定抗原基因转入宿主细胞，使其表达出特定抗原蛋白质，从而激发机体免疫反应，提高机体对病原体的防御能力。
基因疫苗的制备步骤主要包括抗原基因克隆、构建表达质粒、转染至宿主细胞以及动物免疫试验等。
首先需要获得特定的抗原基因，可以通过PCR扩增或人工合成的方法进行。
然后将该基因克隆到表达质粒中，表达质粒中通常包含有起始子序列、开放阅读框、多聚腺苷酸尾巴和选择标记等。
为了提高基因转染效率，也可在表达质粒中加入启动子、增强子、终止子等序列进行构建。
接着，将表达质粒通过电转染或病毒载体等途径转移到宿主细胞中，使其表达出特定抗原蛋白。
通过动物免疫试验检测疫苗的免疫效果。
基因疫苗的优势在于不需要制备和纯化抗原蛋白，避免了传统疫苗生产中需要对致病菌进行大规模培养、提取和灭活等步骤，减轻了成本和工作量。
基因疫苗还具有良好的安全性和稳定性，没有传统疫苗中经常出现的毒性和不良反应等问题。
尽管基因疫苗具有许多优势，但其疫苗效果的局限性也需要关注。
一方面，在实验室条件下获得的免疫效果可能无法完全转化为临床效应，因为免疫反应多由多种因素(括病原体的数量、种类、免疫机体的状况、免疫反应的形式等)影响。
基因疫苗对于一些疫苗接种对象可能无效，如免疫系统受损、处于免疫抑制状态的病人等。
尚需实验及临床验证其长期保护效果。
基因疫苗是一种具有潜力的新型疫苗，其制备流程相对简单，具有诸多优势，但其局限性也需要关注。
因此未来研究应该集中在进一步完善基因疫苗的制备工艺、探索适用于广泛人群的疫苗免疫策略及不断完善其安全和有效性。
一、适应性广泛基因疫苗不仅可以预防传染病，还可以预防癌症、心血管疾病、免疫性疾病等多种疾病，具有广泛的适应性。
基因疫苗还可以应用于动物学领域，用于预防动物疾病。
二、疫苗效果持久基因疫苗可以激发机体产生免疫记忆，使机体对于致病微生物产生持续的免疫防御，从而保证长久的保护效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.细菌性疾病亚单位疫苗:传统的细菌疫苗用全菌、 细菌胞壁抽提物或培养肉汤粗滤液制成,除免疫原外, 还含有很多有毒成分。鉴定和分离致病菌关键的免 疫原和毒力因子是研究细菌性亚单位疫苗的基础,现 已研制出预防产肠毒素大肠埃希氏菌、炭疽杆菌、 链球菌和牛布鲁氏菌病等的亚单位疫苗,都能对相应 的疾病产生有效的保护作用。
1.基因突变疫苗:这类疫苗是人为地将病原体的某个或某些 基因(复制非必需,或与毒力相关)全部或部分删除,使其毒力 下降,不再引起临床疾病,但仍能感染宿主并诱发保护性免 疫力。这种基因缺失的病毒作为疫苗的突出优点是不易返 祖而重新获得毒力。缺失的基因可作为一种遗传标志用于 建立鉴别诊断方法。虽然,到目前为止这类疫苗中成功的例 子还不多,但的确是研制疫苗的一个重要方向。
主的染色体中，并引起插入突变。尽管这种概率很低； (2)外源抗原的长期表达可能导致不利的免疫病理反
应； (3)使用编码细胞因子或协同刺激分子的基因可能具
有额外的危害； (4)有可能形成针对注射DNA的抗体和出现不利的自身
免疫紊乱； (5)所表达的抗原可能产生意外的生物活性。解决这
些安全问题是研究核酸疫苗的Байду номын сангаас点。
。优点 (1)抗原合成和递呈过程与病原的自然感染相 似，这是灭活疫苗和亚单位疫苗不能比拟的。 (2)便于制备多价疫苗。 (3)引起广泛的细胞免疫和体液免疫。 (4)避免了病毒本身毒力返租和整合到宿主染 色体。 (5)易于构建和制备，稳定性好. (6)成本低廉，适于规模化生产
核酸疫苗潜在的危险性： (1)被注射的、可由宿主吸收的DNA有可能被整合到宿
疹病毒、腺病毒、伪狂犬病毒、反转录病 毒等。
核酸疫苗(Nucleic vaccine)又名基因疫 苗(Gene vaccine)或DNA疫苗(DNA vaccine),是一种或多种抗原编码基因克隆 到真核表达载体上,将构建的重组质粒直接 注入到体内而激活机体免疫系统,因此也有 人称之为DNA免疫。它所合成的抗原蛋白 类似于亚单位疫苗,区别只在于核酸疫苗的 抗原蛋白是在免疫对象体内产生,并能引起 体液和细胞免疫反应。
拜拜！
2.复制性活载体疫苗:这类疫苗以非致病性 病毒(株)或细菌为载体来表达其他致病性病 原体的抗原基因,在被接种的动物体内,特定 免疫原基因可随重组载体复制而适量表达, 从而刺激机体产生相应的免疫抗体,根据载 体不同分为:病毒活载体疫苗和细菌活载体 疫苗。病毒活载体疫苗利用低致病力的病 毒作为载体,将其它病原的主要保护性抗原 基因插入到载体基因组的非必需区形成新 的重组体,在同源或兼容性好的启动子驱动 下随载体的复制表达插入的外源基因。此 疫苗具有常规疫苗的所有优点,而且便于构 建多价疫苗,建立鉴别诊断方法。常作为载 体的病毒有痘苗病毒、禽痘病毒、火鸡疱
基因工程疫苗
核酸疫苗
生物工程疫苗主要是指基因工程疫苗
第二节 基因工程疫苗
引言
1.基因工程疫苗是利用基因工程技术分离具有 强烈免疫原性的抗原蛋白相关基因，以重组蛋 白的方式生产含有优势表位抗原的疫苗，甚至 将不同病原体来源的抗原区段人工连接起来， 构成亚单位疫苗。
• 生产过程：将病原体的某个或某几个抗原 基因转入适当的宿主细胞，进行表达，获 得的表达产物就可以作为疫苗。
2.病毒性疾病亚单位疫苗:研制病毒性亚单位疫苗比 细菌性亚单位疫苗简单,病毒病原体只编码少数几种 基因产物,大部分病毒基因组已被克隆和完全测序,这 为病毒性亚单位疫苗的研制提供了有利条件。目前 已商品化或在中试阶段的病毒性疾病亚单位疫苗主 要有乙型肝炎、口蹄疫、狂犬病等十几种亚单位疫 苗。
3.激素亚单位疫苗:动物的生长主要受生长激素的调 节,而生长激素的分泌受到生长抑制素的抑制。所谓 生长抑制素疫苗是以生长抑制素作免疫原,使免疫动 物的生长抑制素水平下降,生长激素释放增多,使牛、 羊等家畜获得显著的增重效果。
活载体疫苗(Live recombinant vaccine)可以是非致病性微 生物通过基因工程的方法使之表达某种特定病原物的抗原 决定簇基因,产生免疫原性,也可以是致病性微生物通过基 因工程的方法修饰或去掉毒性基因,但仍保持免疫原性。在 这种疫苗中,抗原决定簇的构象与致病性病原体抗原的构象 相同或者非常相似,活载体疫苗克服了常规疫苗的缺点,兼 有死疫苗和活疫苗的优点,在免疫效力上很有优势,主要有 基因突变疫苗和复制性活载体疫苗。
基因工程疫苗
组员：郑志威、葛天凤
第一节：疫苗的概述
• 1、概念：利用基因工程方法表达出病原物
的一段基因序列，将表达的无毒性、无感 染性和具有较强免疫原性的产物用作疫苗 就是基因工程疫苗。
• 作用：疫苗是一种特殊的药物，它不是用
于治疗疾病，而是预防疾病
2、类型：
传统疫苗 新型疫苗
灭活疫苗 减毒疫苗 亚单位疫苗
• 优点：可删除细菌和病毒中抗原物质的基 因或基因片断。
• 分类：基因工程亚单疫苗
•
基因工程载体疫苗
•
核酸疫苗
•
基因缺失活疫苗
基因工程亚单位疫苗
基因工程亚单位疫苗(Subunit vaccine)又称生物合成亚 单位疫苗或重组亚单位疫苗,指只含有病原体的一种或 几种抗原,而不含有病原体的其他遗传信息。能利用体 外表达系统(如大肠埃希氏菌,杆状病毒,酵母等)大量表 达病毒的主要保护性抗原蛋白作为免疫原,因此具有良 好的安全性,且便于规模化生产 。