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兽用疫苗佐剂的种类与发展

提供者:   来源:保定卓越生物官网|兽用疫苗免疫佐剂(PKA)|聚肌胞|免疫佐剂|尿苷酸二钠|双链聚肌胞|聚肌苷酸|聚胞苷酸-兽用疫苗免疫佐剂(PKA)-保定卓越生物工程技术有限公司官方网站   时间:2016-11-11  

佐剂在广义上是指通过特异性或非特异性免疫增强作用提高血清中疫苗抗原特异性抗体水平的物质。可溶性纯化蛋白质疫苗或蛋白质亚单位疫苗的免疫激活作用通常较弱,不足以刺激机体产生足够的抗体,因此通常在疫苗制剂中加入佐剂。与单独应用抗原相比,抗原与佐剂联合应用所需的抗原量较少,机体产生的抗体量较多,并且还可以减轻免疫耐受。目前大规模应用于人类疫苗的佐剂只有铝化合物,其中最主要的是AL(OH)3。现代应用铝化合物的疫苗分为两种,一种是铝化合物沉淀疫苗;另一种是铝化合物吸附疫苗。早期研究发现,抗原可以通过静电作用吸附在AL(OH)3胶体微粒表面形成抗原储池。后来发现,它能够非特异性激活巨噬细胞,进巨噬细胞产生IL-1,并且还可激活补体。铝化合物具有良好的安全性,但亦有缺点。首先,铝化合物在可溶性纯化蛋白质亚单位疫苗中所能发挥的作用有限,而纯化蛋白质亚单位疫苗无疑是疫苗的未来发展方向。其次,铝化合物的佐剂作用在超过一定剂量以后逐渐下降,其原因可能是铝化合物在一定程度上对巨噬细胞有毒害作用。另外,以铝化合物为佐剂的疫苗不能采用低温冻干技术生产,也不能冷冻保存,这两点限制了以铝化合物为佐剂的疫苗的保质期。



佐剂的分类


佐剂具有极为显著的多样性,因此很难对现有佐剂进行恰当的分类。COX等将佐剂分成两个大


类:特异性与非特异性佐剂。Singh将佐剂分成具有抗原载体功能的佐剂,例如乳剂、ISCOM( 免


疫刺激复合物)和脂质体等;以及具有免疫激活作用的佐剂,例如脂多糖(LPS)、胞壁酰二肽(MDP)和CPG 寡聚脱氧核苷酸等,后一类佐剂常与病原微生物有关。AUDIBERT 和LISE依据佐剂来源,将佐剂分成四类:


1. 来源于植物的佐剂,例如皂甙和多糖类提取物等;


2. 来源于病原微生物的佐剂,例如MDP、单磷脂A、霍乱毒素以及CPG寡聚脱氧核苷酸等;


3. 化学合成佐剂,例如铝化合物、复合多聚物、丙交酯、乙交酯等;


4. 细胞因子和激素类佐剂,例如IL-2、GM-CSF以及去氢表雄酮等。


近来,EDELMAN对佐剂进行了细致分类:


矿物质盐,例如氢氧化铝、磷酸钙等;


表面活性物质及其微粒类,例如ISCOM、,TY类病毒颗粒等;


细菌或病毒产物,例如肺炎克雷伯杆菌糖蛋白、海藻糖结核环脂酸盐等,以及具有载体功能的白喉类毒素、B型脑膜炎球菌外膜蛋白等;


细胞因子,例如α 或γ干扰素、GM-CFS、IL-1、IL-2 等;


激素,例如1,25-二羟维生素D3、人生长激素等;


独特抗原架构,例如N-端软脂酰化CTL抗原决定簇与TH细胞抗原决定簇的结合物等;


多阴离子物质,例如右旋糖苷;


多聚丙烯酸衍生物,例如丙烯酸与烯丙基蔗糖交联物等;


活病原微生物,例如啤酒酵母、减毒伤寒杆菌、戈登氏链球菌等;


佐剂制剂,例如弗氏不完全佐剂、MF-59、脂质体等;


其它,例如CGP-11637、硬脂酰酪氨酸等。尽管罗氏所划分的某些佐剂类别间存在交叉,但其举例非常丰富。




新型佐剂研究进展


利用表面活性物质制备的佐剂


很多表面活性物质以及某些疏水性较强的化合物能够增强体液免疫反应和细胞中介的免疫应,大量的表面活性物质本身就具有或强或弱的佐剂作用。利用表面活性物质制备的新型佐剂是现代佐剂研究的主要方向之一。水包油型乳剂的佐剂作用通常强于油包水型乳剂;但对于一些多肽抗原,油包水型乳剂的佐剂作用较强。SAF-1佐剂就是用苏氨酰基-MDP、角鲨烷,吐温-80以及复合121制备的水包油型乳剂。以复合团聚物(PBP)乳剂作为佐剂制成的缓释疫苗可以显著提高特异性抗体的产量和质量,可能有助于制备有效的人类免疫缺陷病毒(HIV)疫苗。利用表面活性物质制备的佐剂中,目前比较成功的是ISCOM,它是用QUIL A(多种皂甙混合物)、磷脂和胆固醇制备的直径大约40NM,大小相当于一些病毒的球状微囊结构。具有疏水性长尾的抗原能够与ISCOM 相结合形成较大的抗原聚合体,具有很强的免疫激发作用。ISCOM 可以用于黏膜免疫接种,以ISCOM 为佐剂的流感疫苗可以通过鼻腔给药途径使机体免受流感病毒的侵袭。ISCOM 还可以有效抵制胃酸和胆盐的破坏,通过口服途径引发系统免疫反应以及刺激局部IgA的产生。以ISCOM为佐剂制成的流感病毒疫苗和人乳头瘤病毒疫苗已经在澳大利亚接受临床试验。脂质体亦可作为佐剂,其直径范围通常为72 纳米至几微米。脂质体具有抗原储库作用,抗原既可存在于其内部的微小水滴中,也可嵌入脂质双层。脂质体本身的佐剂作用并不很强,但可以用来制成复合佐剂。在脂质体中加入甘露糖能够实现对树突状细胞的靶向功能。脂质体佐剂既可以增强体液免疫反应,也可以增强细胞中介的免疫反应。 微生物来源的佐剂9 在微生物来源的佐剂物质中,临床应用潜力较显著的化合物是源于分枝杆菌细胞壁MDP的系列衍生物。MDP及其衍生物的免疫药理作用非常强,可以替代分枝杆菌应用于弗氏完全佐剂。MDP及其现有衍生物中的绝大多数都是致热原,所以尚不能用于人类疫苗。MDP丁酯和苏氨酰;MDP是其中不具有致热原作用的两个化合物,但是这两个化合物针对细菌感染的非特异性增强免疫作用低于MDP,这可能与它们对细胞因子产生过程的调节作用差异有关。LPS也具有很强的佐剂作用,尽管毒副作用被降低的多种LPS同系物已经被合成,但是它们的毒性仍然较强而无法应用于人类疫苗。多肽= 白喉类毒素结合物亦具有很强的佐剂作用。值得指出,某些微生物组分能够在佐剂中发挥靶向作用,例如流感血液凝集素可以与抗原递呈细胞(APC)表面的唾液酸残基结合,含有流感血液凝集素的佐剂对APC 具有靶向功能。以活病原微生物作为佐剂的研究也在发展。口服减毒沙门氏菌或志贺杆菌诱发局部免疫反应的实验已在进行。利用腺病毒或脊髓灰质炎病毒所具有的递呈抗原的作用,研究者正在尝试将其发展为安全的佐剂。所有活病原微生物佐剂都具有两个共同缺陷:一是其内在风险性,二是将同一种病原微生物反复应用于不同的抗原可能降低其有效性。采用基因工程技术制造出来的保留了感染力但不具有致病力的病原微生物佐剂是近年来令人兴奋的进展,第一个此种微生物是牛痘病毒,卡介苗也是很有潜力的发展对象。


细胞因子  某些细胞因子具有佐剂作用,例如IF-1、IF-2、IF-4、IF-6、IF-12及IFN-γ。目前尚不完全明了它们能否用于人类常规预防接种。黏膜免疫接种可溶性白质抗原通常会引发特异性免疫耐受,而同时加入IF-1 作为佐剂则可以诱导体液免疫和细胞免疫反应。


其它  将传统佐剂铝化合物嵌入由直径1-2微米的免疫激活剂γ-菊粉构成的颗粒中制成的佐剂(Algammulin)仍然保留了铝化合物吸附蛋白质的能力,可以诱导产生多种抗体亚型。


佐剂的作用机理及方式


佐剂的作用机理和作用方式多种多样,总体上可以归纳为5 类:


1. 在注射部位形成抗原储池,可以延缓抗原释放速率,延长免疫反应,提高免疫记忆细胞数量,例如,矿物胶体、乳剂类佐剂等。在MC-Nicoll等的实验中,以PBP 为佐剂制备的疫苗接种后形成的局部抗原储池在疫苗接种部位至少可以存在一年以上;


2. 有些佐剂具有载体功能,例如ISCOMS、脂质体等,可以改变抗原的物理状态以及它们与免疫系统的作用方式。这些新型的佐剂系统使抗原易于被APC吞噬,并使抗原易于进入淋巴系统。例如,脂质体易与抗原递呈细胞膜融合的特性,可以促进APC吞噬脂质体中的抗原。另外,由于抗原被集中在佐剂系统的微粒表面或内部,所以抗原达到有效作用浓度的机会增加;对于B细胞而言,将可能提高免疫球蛋白受体的聚集度;


3. 具有直接或间接药理作用的佐剂,可以改变参与免疫反应的多种细胞的功能。多数佐剂能够引发MHC-II型反应,促进体内抗体产生。


很多佐剂具有以下一种或几种药理作用。第一,激活免疫细胞,尤其是巨噬细胞等APC,刺激巨噬细胞产生IF-1,提高免疫细胞的局部浓度,提高APC的抗原递呈功能。ISCOM 可以激活APC,促进APC表面MHC-II的表达,另外还可以诱导IF-2 和IFN-γ等细胞因子的表达。现有佐剂几乎都具有激活巨噬细胞的作用,可以促进巨噬细胞产生IF-1、IF-1、IFN、CSF 等细胞因子。第二,有些佐剂还可能通过直接作用于T细胞而发挥作用,例如,CFA 具有激活TH-1淋巴细胞的作用,LPS具有促进E 细胞产生IFN-γ的作用,MDP及单磷脂! 可以刺激TH-1 型细胞反应,含有合适的T细胞抗原抗原决定簇的蛋白质可以调动TH细胞,多聚A:U等T细胞多克隆激活剂可以促进TH细胞产生,并且对巨噬细胞具有次级激活作用;第三,活化B细胞,例如LPS可以调节( 细胞表面Lg受体;第四,很多佐剂具有( 旁路)激活补体的作用,例如菊粉、左旋咪唑和酵母多糖等,有助于抗原与APC通过补体受体相结合。第五,某些佐剂还可能具有潜在诱导细胞毒作用。第六,小分子西弗氏碱类化合物作为佐剂,能够替代通常存在于抗原递呈细胞表面的羧基生理性供体,进而与T细胞表面受体中的胺类相互作用,为T细胞提供辅助刺激信号,并激活细胞膜表面的NA+,-K+,ATP酶,使关键信号传导蛋白磷酸化。这一类化合物倾向于促进TH-1型细胞因子的产生,增强细胞中介的免疫反应,有助于机体对抗胞内病原体。另外,佐剂对于细胞因子的调控作用非常重要,特别是具有淋巴细胞调节功能的细胞因子。某些细胞因子本身即具有一定的佐剂作用。不同的佐剂应用方式诱导不同类型的免疫反应,例如,将MDP及其衍生物混悬于生理盐水中应用时,主要刺激抗体产生;但如果以油乳或脂质体的方式应用则可以诱导细胞中介的免疫反应;加入结核环脂酸甘油亦可以诱导细胞中介的免疫反应。


佐剂的安全性


佐剂加入疫苗中用于大规模人群的免疫接种,必须将其安全性放在最重要的位置上。有些具有很具有很强的佐剂作用,但同时也具有很强的毒副作用,因此无法用于人类疫苗。佐剂的毒副作用可以部分归因于佐剂的作用机理。例如,某些佐剂注射的局部反应常常是由于在注射部位形成储池造成的,而局部储池作用是很多佐剂的作用机理之一。引起毒副反应的佐剂作用机理中还包括激活免疫细胞促进细胞因子分泌的作用,细胞因子可能引起的反应决定于佐剂类型和细胞因子的量。尽管佐剂激活巨噬细胞可以增强免疫应答反应,但是过度激活巨噬细胞会导致炎症反应。佐剂的某些副作用可以归属于佐剂物质或者制剂的常见药理副作用。针对儿童的常规免疫接种,首先应当关心安全性;而对于高危人群,例如癌症、艾滋病患者,或者治疗用疫苗,毒副作用在一定程度上是可以接受的。


新一代疫苗的发展前景。目前已经具备利用基因重组技术生产新型疫苗的能力,但是在多数情况下,很有希望的抗原虽然被成功制备出来,却并不能诱导出足够强的预防作用,其原因通常是由于这些可溶性纯化抗原的免疫激活作用较弱,这一问题传统上通过使用佐剂来解决。如果新型优良佐剂能够被研制出来并被批准用于常规免疫接种,许许多多的新型疫苗将可能成功应用于临床。免疫学者及药学学者在寻找和制备新型佐剂方面做了大量的工作,但是迄今为止无一种新型佐剂可以用于大规模人群的常规免疫接种。尽管如此,有关佐剂与免疫系统间相互作用的知识正在逐渐丰富,并已经成为现代免疫学的一个组成部分。佐剂的作用方式多种多样,各地科研人员分别从事的佐剂研究对于深入理解佐剂作用机理和机体免疫调节方式是很有意义的。

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