黃鳳婷 綜述
中山大學(xué)醫(yī)學(xué)院
摘要:本文就DNA疫苗的免疫機制,,注射途徑,影響免疫效果的因素,特點,及存在的問題做一綜述,。
關(guān)鍵詞:DNA疫苗;免疫機制,;細胞免疫,;體液免疫;基因槍,;佐劑
1. 引言
隨著科技的發(fā)展,,疫苗技術(shù)也在不斷進步,從傳統(tǒng)的死疫苗,,減毒活疫苗發(fā)展到近幾年十分熱門的DNA疫苗,。DNA疫苗是指用編碼病原體有效免疫原的基因與細菌質(zhì)粒構(gòu)建的重組體。用DN A疫苗免疫可有相應(yīng)的蛋白質(zhì)表達,,表達的蛋白質(zhì)可在體內(nèi)誘生特異性體液或細胞免疫應(yīng)答,,也被稱為裸 DNA疫苗,因為構(gòu)成乙醚靠的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物中只有DNA而缺乏蛋白質(zhì),。DNA疫苗與傳統(tǒng)的疫苗相比,有許多嶄新的優(yōu)點,,被稱為第四代疫苗,。
2. DNA疫苗免疫機制
DNA疫苗常用于表皮,肌肉和靜脈接種DNA,,均可產(chǎn)生保護性免疫應(yīng)答,。
皮膚接種常用于表皮或皮下接種方式,。皮膚及黏膜組織大多首先與外來抗原接觸。在皮膚相關(guān)的淋巴組織中含有多種 促進免疫應(yīng)答的專一細胞,。其中角質(zhì)細胞為主要表達細胞,。它可產(chǎn)生IL-1,TNF-a,可激活表皮中的APC如樹突狀細胞,,巨噬細胞,,朗罕細胞,將攝取和加工處理的抗原轉(zhuǎn)運到淋巴結(jié),。這些細胞除可直接攝取和表達質(zhì)粒DNA外,,還可攝取,表達由死細胞釋放的外源DNA,。在外源基因啟動子作用下,,使外源基因表達,產(chǎn)物在細胞內(nèi)水解酶的作用下分解成長短不一的多肽,。其中一部分轉(zhuǎn)移至內(nèi)侄內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)腔內(nèi),,與新組裝的MHC-I類分子結(jié)合形成抗原肽:MHC-I類分子復(fù)合物,逼供內(nèi)提呈給CD8+T細胞,,誘發(fā)特異性細胞殺傷效應(yīng),。另一部分轉(zhuǎn)移到溶酶體和內(nèi)體,經(jīng)加工處理降解為多肽,,與MHC-II類分子形成抗原肽:MHC-II類分子復(fù)合物,,將抗原提呈給CD4+T細胞,活化的 Th1型CD4+T細胞分泌細胞因子,,并使巨噬細胞活化,,活化的巨噬細胞能吞噬胞內(nèi)寄生病原生物,如結(jié)核桿菌,,麻風(fēng)桿菌等,,也能吞噬所中胞外細菌?;罨腡h2型CD4+T細胞分泌IL-4,IL-5,IL-6,IL-10,與 B細胞增殖,,成熟,促進抗體生成有關(guān),,可增強抗體介導(dǎo)的免疫應(yīng)答,。
骨骼肌細胞是目前所知攝取外源DNA效率最高的組織。但無MHC-II類分子,,只表達較少的MHC-I類分子,,缺乏共刺激分子B7的專職APC,但非專職APC也可有效地將抗原提呈給T細胞,。由 T細胞接受肌肉細胞表達的抗原肽:MHC-I類分子復(fù)合物的第一信號,,同時接受炎癥反應(yīng)吸引的來自血液免疫細胞所帶的共刺激信號而活化,。提示抗原提呈與共刺激新并不是要由同一細胞提供,此外,,肌肉細胞表達的抗原可通過某些途徑轉(zhuǎn)移到專職APC 內(nèi),,由專職APC將抗原加工處理后,提呈給CD4+T細胞,CD8+T細胞,,誘導(dǎo)出細胞免疫和體液免疫,。盡管肌細胞本身不足以誘導(dǎo)CTL ,但肌細胞通過表達多種細胞因子,當表達IFN-a,TNF-a時可誘導(dǎo)MHC-I,MHC-II類分子ICAM-1/CD54, LFA-1,LFA-2,LFA-3的表達,,由此可誘導(dǎo)產(chǎn)生細胞免疫和體液免疫,。
3. DNA疫苗的注射途徑
l 直接肌肉注射
注射的DNA在肌肉細胞中以環(huán)型分子存在,不能復(fù)制,,并不能整合到宿主細胞染色體中,。肌肉細胞中特有的橫管系統(tǒng)與細胞外空間有直接交通,因而可能介導(dǎo)質(zhì)粒 DNA的內(nèi)吞作用,。而且橫紋肌中溶酶體和DNA酶的含量較低,,可能也是質(zhì)粒DNA能在細胞中存在較長時間的原因。
l 微離子轟擊介導(dǎo)的DNA免疫
即基因槍,。其技術(shù)依據(jù)是亞微粒的鎢和金能自發(fā)地吸附DNA,,將包裹有金粉或鎢粉的 DNA 質(zhì)粒,借助高能電場以極快的速度轟擊動物表皮組織,,能獲得滿意的免疫效果,。
4. 影響DNA 疫苗免疫效果的主要因素
接種方式
Leitner等將編碼瘧原蟲環(huán)子孢子抗原的質(zhì)粒通過肌注途徑和基因槍介導(dǎo)的表皮途徑免疫BALB/C小鼠。研究發(fā)現(xiàn),,基因槍皮內(nèi)接種比肌肉內(nèi)直接注射的免疫效果要好,。免疫效果前者比后者高600-6000倍,且所用DNA劑量也減少,。由肌肉注射的100-200ugDNA疫苗減至用0.04-0.4ug純化的DNAS,。
接種途徑
Fynan等發(fā)現(xiàn)骨骼肌注射接種免疫效果最佳。真皮,,表皮,,靜脈注射效果較好。腹腔內(nèi)注射效果較差,。
接種部位的預(yù)處理
Davis等對小鼠免疫前肌肉注射100ul 10mmol/L心肌毒素,,然后接種HbsDNA疫苗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生抗Hbs抗體水平比對照組高10倍以上,。另有實驗表明,,在注射部位用25%高滲蔗糖進行預(yù)處理,可提高疫苗DNA的表達水平,。Danko等在接種DNA疫苗前7天注射0.5%-0.75%丁哌卡,,是疫苗DNA的表達水平提高40倍以上
接種劑量和次數(shù)
研究表明,免疫應(yīng)答的強度與免疫劑量和次數(shù)有一定的關(guān)系,。DNA疫苗在臨床試驗的免疫程序一般是3次,,Ulmer等報告,給小鼠分別注射1~100ug甲型流感病毒HA或NP DNA疫苗,,結(jié)果抗~HA和抗~NP水平與接種劑量呈正相關(guān),。
免疫佐劑
佐劑種類很多。近幾年發(fā)現(xiàn)許多細胞因子也具有明顯的佐劑效應(yīng),,例如IL-1,IL-2,IL-6,IL-12,GM-CSF等,。Weiner等用包含CpG序列的DNA作為免疫佐劑和一種淋巴瘤抗原共同免疫小鼠,免疫后小鼠能抵抗攻毒試驗,,且CpG佐劑的毒性比完全福氏佐劑低得多,。最近,Rodriguez等利用泛素佐劑將淋巴細胞腺絡(luò)叢腦炎病毒的核心蛋白(NP)泛素化,。泛素化的抗原被快速降解,。NP在胞內(nèi)的快速降解使它不能誘導(dǎo)產(chǎn)生體液免疫。但卻提高了它 被MHC-I類分子識別提呈的幾率,,從而大大提高了CTL的活性,。
凋亡信號分子
Shin sasaki等將凋亡信號分子(Capase1 DNA)做簡單的突變,減慢凋亡的速度,,并把此分子與血紅球凝集素和淋巴細胞脈絡(luò)叢腦炎病毒的核心蛋白(NP)DNA疫苗共表達,。結(jié)果發(fā)現(xiàn),細胞免疫顯著增強,。
5. DNA疫苗的特點
DNA疫苗能誘導(dǎo)細胞免疫和體液免疫,。
消除導(dǎo)入可能與"減毒"疫苗相關(guān)的強毒力病毒的危險性。
使用一次,,即能產(chǎn)生長期免疫力,,無須增加劑量,并可提高依從性,。
多個病原體的基因可裝在同一個質(zhì)粒上,,減少了疫時多次注射的不適。
DNA可以干粉形式保存數(shù)年,,且仍保持起活性,。
質(zhì)粒載體的免疫原性,不會引發(fā)針對載體的免疫反應(yīng),,因而可重復(fù)使用或聯(lián)合使用,。
6. DNA疫苗存在的問題
目前,DNA疫苗尚未得到廣泛的應(yīng)用,,除了因為它是一種新事物,,不大為人所了解之外,,它本身的安全問題則是人們對它 的最大顧慮。DNA疫苗存在的問題如下:
外源DNA進入機體后是否整合到宿主基因組,,導(dǎo)致癌基因激活或抑癌基因失活,。
疫苗DNA長期在體內(nèi)表達是否會誘導(dǎo)機體產(chǎn)生免疫耐受,長遠來說,,導(dǎo)致機體免疫功能低下,。
疫苗DNA 作為一種外來物質(zhì),是否會引起機體產(chǎn)生抗DNA抗體,。
DNA疫苗誘導(dǎo)的CTL反應(yīng)是否會對其他細胞產(chǎn)生殺傷作用,。
7. 結(jié)束語
DNA疫苗作一種嶄新的疫苗,它具有傳統(tǒng)疫苗所沒有的優(yōu)點,。盡管目前還有問題尚待解決,,不過我相信在不久的將來,DNA疫苗會被廣泛的使用,。