改 变 生 活 的 生 物 技 术 生 命 的 卫 士 : 疫 苗 与 抗 体 技 术
什 么 是 疫 苗? 疫 苗 (vaccine) 是 用 细 菌 病 毒 肿 瘤 细 胞 等 制 成 的 可 使 机 体 产 生 特 异 性 免 疫 反 应 的 生 物 制 剂 疫 苗 的 重 要 性 : 疫 苗 对 于 世 界 健 康 水 平 所 产 生 的 影 响 是 无 法 估 量 的 除 了 清 洁 的 饮 水 以 外, 其 他 的 方 式 ( 包 括 抗 生 素 ) 都 无 法 像 疫 苗 一 样 大 幅 度 地 降 低 了 死 亡 率 和 促 进 了 人 口 增 长 Stanley Plotkin 2
接 种 疫 苗 的 用 途 1 卡 介 苗 (BCG) : 预 防 结 核 病 的 减 毒 活 疫 苗 2 脊 髓 灰 质 炎 疫 苗 (OPV) : 预 防 脊 髓 灰 质 炎 的 减 毒 活 疫 苗, 糖 丸 3 百 白 破 三 联 疫 苗 (DPT): 联 合 疫 苗, 用 来 预 防 百 日 咳 白 喉 破 伤 风 4 麻 疹 疫 苗 (MV) : 预 防 麻 疹 的 减 毒 活 疫 苗 5 麻 风 腮 三 联 疫 苗 (MMR): 联 合 疫 苗, 预 防 麻 疹 风 疹 流 行 性 腮 腺 炎 6 乙 肝 疫 苗 (HBV) : 预 防 乙 型 肝 炎 的 疫 苗 7 乙 脑 疫 苗 (JEV): 预 防 流 行 性 乙 型 脑 炎 疫 苗 8 流 脑 疫 苗 (MCV,a 群 ) : 预 防 流 行 性 脑 脊 髓 膜 炎 的 疫 苗 9 成 人 型 白 喉 类 毒 素 疫 苗 : 预 防 白 喉 的 疫 苗 11 腮 腺 炎 疫 苗 (MuV) : 预 防 流 行 性 腮 腺 炎 的 减 毒 活 疫 苗 12 风 疹 疫 苗 (RuV) : 是 用 来 预 防 风 疹 的 减 毒 活 疫 苗 3
抗 原 与 抗 体 免 疫 系 统 是 生 物 体 内 一 个 能 辨 识 出 非 自 体 物 质 ( 通 常 是 外 来 的 病 菌 ) 从 而 将 之 消 灭 或 排 除 的 整 体 工 程 之 统 称 抗 原 (Antigen) 作 为 一 类 非 自 体 物 质, 能 够 激 发 机 体 免 疫 反 应, 使 机 体 产 生 针 对 抗 原 的 抗 体 抗 体 是 一 种 由 B 淋 巴 细 胞 分 泌, 被 免 疫 系 统 用 来 结 合 抗 原 的 Y 形 蛋 白 质 抗 原 抗 体 4
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疫 苗 的 作 用 机 理 疫 苗 通 常 含 有 与 引 起 疾 病 的 物 质 所 相 似 的 成 分 ( 抗 原 ), 该 成 分 可 以 激 发 机 体 的 免 疫 系 统 对 于 该 成 分 的 识 别 和 消 除, 并 形 成 免 疫 应 答 记 忆 因 此 当 该 病 原 再 次 进 入 体 内 后, 就 能 够 被 迅 速 识 别 和 摧 毁 疫 苗 主 要 发 挥 预 防 疾 病 的 作 用, 抗 体 具 有 治 疗 疾 病 的 作 用 免 疫 应 答 记 忆 6
世 界 上 第 一 个 疫 苗 : 对 抗 天 花 的 牛 痘 天 花 smallpox -- 由 天 花 病 毒 引 起 的 一 种 烈 性 传 染 病 4000 多 年 前 埃 及 法 老 木 乃 伊 感 染 天 花 清 顺 治 帝 因 天 花 而 死, 康 熙 因 患 天 获 免 疫 力 而 继 位 感 染 天 花 后 的 初 期 症 状 为 皮 疹, 之 后 皮 疹 转 化 为 脓 疱, 如 果 脓 疱 结 痂, 则 患 者 可 痊 愈, 否 则 会 因 皮 下 出 血 死 亡 烈 性 天 花 致 死 率 为 20%~40% 痊 愈 者 容 易 致 盲, 而 且 会 留 下 永 久 瘢 痕 7
天 花 ---- 史 上 最 大 的 种 族 屠 杀 15 世 纪, 西 班 牙 人 将 天 花 作 为 武 器 输 入 美 洲 原 住 民 的 人 口 在 100 年 后 由 2000~3000 万 人 缩 减 到 100 万 人 18 世 纪, 欧 洲 人 死 于 天 花 的 总 数 达 1.5 亿 人 在 二 十 世 纪 的 100 年 内, 总 共 约 有 3 至 5 亿 人 死 于 天 花 公 元 前 1 世 纪, 天 花 经 由 俘 虏 从 印 度 经 越 南 带 到 中 国, 也 称 掳 疮 8
中 国 人 治 疗 天 花 的 方 法 唐 代 孙 思 邈 根 据 以 毒 攻 毒 法 : 取 患 者 疮 中 脓 汁 敷 于 皮 肤 我 国 16 世 纪 发 明 了 人 痘 接 种 法 1742 年, 医 宗 金 鉴 幼 科 种 痘 心 法 要 旨 4 种 种 痘 方 法, 水 苗 法 旱 苗 法 痘 浆 法 痘 衣 法 痘 衣 法 水 苗 法 干 苗 法 9
天 花 的 克 星 ---- 牛 痘 Edward Jenner- 免 疫 学 之 父 18 世 纪 70 年 代, 英 国 医 生 Edward Jenner 发 现 挤 奶 女 工 通 常 对 天 花 免 疫 免 疫 的 原 因 是 由 于 这 些 女 工 感 染 了 牛 痘 1796 年,Edward Jenner 采 用 牛 痘 对 男 孩 接 种, 男 孩 获 得 了 对 天 花 的 免 疫 力 从 此 牛 痘 成 为 了 消 除 天 花 的 利 器 牛 痘 是 活 疫 苗, 它 与 天 花 病 毒 类 似, 因 此 接 种 牛 痘 可 以 形 成 对 于 天 花 的 免 疫 记 忆, 从 而 使 人 体 对 天 花 免 疫 同 时, 牛 痘 对 人 体 弱 毒, 接 种 牛 痘 不 会 具 有 接 种 人 痘 的 危 险 性 疫 苗 的 英 文 名 称 Vaccine 一 词 便 是 来 自 于 拉 丁 文 牛 的 拼 法 Jenner 被 称 为 免 疫 学 之 父, 他 的 研 究 也 启 发 了 其 他 疫 苗 的 研 究,1881 年 巴 斯 德 发 明 了 预 防 炭 疽 病 的 疫 苗,1885 年 预 防 被 疯 犬 咬 伤 所 引 起 的 狂 犬 病 的 疫 苗 也 研 制 成 功 10
天 花 ---- 第 一 个 被 消 灭 的 病 毒 1958 年 世 界 卫 生 组 织 宣 布 : 以 牛 痘 为 武 器, 消 灭 天 花 1977 年 10 月 26 日 最 后 一 名 天 花 患 者 -- 非 洲 索 马 里 我 国 在 云 南 发 生 最 后 1 例 天 花 病 人 早 在 1960 年 3 月 1980 年 5 月 8 日 日 内 瓦 第 33 届 世 界 卫 生 大 会 宣 布, 全 球 已 经 消 灭 天 花 病 11
现 在 的 天 花 病 毒 在 哪 里? 1990 年, 第 22 届 世 界 卫 生 大 会 决 定 : 保 留 在 美 国 亚 特 兰 大 的 疾 病 控 制 和 预 防 中 心 和 俄 罗 斯 Koltsovo 的 国 家 病 毒 和 生 物 技 术 中 心 保 留 天 花 原 因 : 天 花 是 最 复 杂 的 病 毒, 研 究 天 花 有 助 于 开 发 新 的 疫 苗 但 天 花 的 泄 露 可 能 造 成 巨 大 危 害, 成 为 穷 人 的 核 弹 据 报 载,2003 年 美 国 总 统 布 什 决 定 对 伊 拉 克 动 武 的 时 候, 所 有 美 国 大 兵 接 种 牛 痘 疫 苗 2011 年 5 月 23 日 第 64 届 世 界 卫 生 大 会 各 国 协 议 于 2014 年 销 毁 12
疫 苗 的 种 类 灭 活 疫 苗 ( 死 疫 苗 ): 采 用 具 有 免 疫 原 性 的 病 原 体, 经 人 工 培 养 后, 用 物 理 或 化 学 方 法 将 其 杀 后 制 成 的 疫 苗 减 毒 疫 苗 ( 活 疫 苗 ): 用 人 工 定 向 变 异 方 法, 或 从 自 然 界 筛 选 出 毒 力 减 弱 或 基 本 无 毒 的 活 病 原 体 制 成 的 疫 苗 类 毒 素 疫 苗 : 类 毒 素 是 通 过 失 活 病 原 体 释 放 的 毒 素 而 获 得 的 疫 苗 基 因 工 程 疫 苗 : 利 用 DNA 重 组 等 基 因 工 程 技 术, 将 天 然 的 或 人 工 合 成 的 遗 传 物 质, 转 入 细 菌 酵 母 菌 哺 乳 动 物 细 胞 等 系 统 中 进 行 表 达, 表 达 产 物 经 纯 化 后 而 获 得 的 疫 苗 DNA 疫 苗 13
常 规 疫 苗 1- 灭 活 疫 苗 灭 活 疫 苗 (Killed Vaccine) 采 用 具 有 免 疫 原 性 的 病 原 体, 经 人 工 培 养 后, 用 物 理 或 化 学 方 法 将 其 杀 后 制 成 的 疫 苗, 也 被 称 为 死 疫 苗 此 种 疫 苗 失 去 繁 殖 能 力, 但 保 留 免 疫 原 性 优 点 : 疫 苗 原 性 强 缺 点 : 进 入 人 体 后 不 能 生 长 繁 殖, 对 机 体 刺 激 时 间 短, 要 获 得 持 久 免 疫 力 需 多 次 重 复 接 种 例 子 : 霍 乱 疫 苗 ( 灭 活 霍 乱 弧 菌 ) 死 神 带 来 霍 乱 (1912) 14
常 规 疫 苗 2- 类 毒 素 类 毒 素 (toxoid ) 类 毒 素 是 通 过 失 活 病 原 体 释 放 的 毒 素 而 获 得 的 疫 苗 优 点 : 免 疫 原 性 好 缺 点 : 类 毒 素 无 法 复 制, 需 要 持 续 注 射 获 得 免 疫 力 例 子 : 破 伤 风 杆 菌 疫 苗 ( 通 过 灭 活 破 伤 风 痉 挛 毒 素 获 得 ) 破 伤 风 患 者 肌 肉 痉 挛 的 现 象 15
常 规 疫 苗 3- 减 毒 疫 苗 减 毒 疫 苗 (Attenuated Vaccine) 用 人 工 定 向 变 异 方 法, 或 从 自 然 界 筛 选 出 毒 力 减 弱 或 基 本 无 毒 的 活 病 原 体 制 成 的 疫 苗, 也 被 称 为 活 疫 苗 优 点 : 接 种 后 在 体 内 有 生 长 繁 殖 能 力, 接 近 于 自 然 感 染, 可 激 发 机 体 对 病 原 的 持 久 免 疫 力 活 疫 苗 用 量 较 小, 免 疫 持 续 时 间 较 长 缺 点 : 活 疫 苗 存 在 重 新 获 得 毒 性 的 风 险 例 子 : 脊 髓 灰 质 炎 疫 苗, 卡 介 苗 口 服 脊 灰 疫 苗 16
卡 介 苗 - 宝 宝 出 生 后 第 一 针 卡 介 苗 的 作 用 ; 预 防 粟 粒 性 肺 结 核 ( 痨 病 ) 小 儿 结 核 性 脑 膜 炎 估 计 世 界 人 口 中 1/3 感 染 结 核 分 枝 杆 菌 据 WHO 报 道, 每 年 约 有 800 万 新 病 例 发 生, 至 少 有 300 万 人 死 于 该 病 17
结 核 病 的 罪 魁 祸 首 Robert Koch(1843~1910 年 ) 1905 年 诺 贝 尔 医 学 奖 现 代 细 菌 学 科 学 奠 基 人 结 核 杆 菌 的 发 现 者 德 国 医 学 专 家 罗 伯 特 科 赫 于 1882 年 3 月 24 日 宣 布 了 结 核 病 的 病 因 --- 结 核 杆 菌 科 赫 法 则 的 运 用 他 说 过 : 结 核 病 对 人 类 的 危 害 十 分 严 重, 即 使 那 些 最 可 怕 的 传 染 病 如 鼠 疫 霍 乱 也 应 列 于 其 后 世 界 防 治 结 核 病 日 :3 月 24 日 18
卡 介 苗 (BCG) 与 结 核 病 减 毒 疫 苗 --- 卡 介 苗 (BCG) 名 称 的 发 明 卡 介 苗 是 一 种 减 毒 的 活 性 牛 型 结 核 杆 菌 疫 苗, 于 1921 年 由 法 国 卡 尔 梅 特 (Calmette) 和 介 朗 (Guérin) 所 研 制 成 功 的 疫 苗, 为 了 纪 念 这 两 位 医 生 的 伟 大 贡 献, 所 以 就 将 预 防 结 核 病 的 疫 苗 称 为 卡 介 苗 (Bacilli Calmette Guerin, 简 称 BCG)(Bacilli: 杆 菌 ) 两 位 科 学 家 将 毒 性 强 烈 的 牛 型 结 核 分 枝 杆 菌 在 甘 油 胆 汁 马 铃 薯 培 养 基 上 长 期 培 养 传 代, 得 到 减 毒 菌 株, 可 用 于 预 防 结 核 菌 感 染 经 过 13 年, 结 核 杆 菌 历 经 230 次 传 代 后, 终 于 被 驯 服 它 不 再 具 有 强 烈 的 毒 性, 可 以 作 为 减 毒 疫 苗 使 用! 19
卡 介 苗 预 防 效 果 与 现 状 世 界 卫 生 组 织 (WHO) 研 究 证 实 : 接 种 卡 介 苗 预 防 结 核 性 脑 膜 炎 和 播 散 性 结 核 病 的 平 均 有 效 率 为 86%; 预 防 结 核 性 脑 膜 炎 死 亡 的 有 效 率 为 64%, 预 防 播 散 性 结 核 死 亡 的 有 效 率 为 78% 多 年 来, 通 过 卡 介 苗 接 种 已 挽 救 了 成 千 上 万 的 生 命 20
基 因 工 程 疫 苗 - 乙 型 肝 炎 疫 苗 的 故 事 乙 型 肝 炎 (Hepatitis B) 乙 型 病 毒 性 肝 炎, 简 称 乙 肝, 是 一 种 由 乙 型 肝 炎 病 毒 ( Hepatitis B Virus, HBV) 感 染 机 体 后 所 引 起 的 疾 病 乙 肝 与 肺 结 核 艾 滋 病 一 样, 都 是 全 世 界 最 为 普 遍 的 传 染 性 疾 病 据 世 界 性 卫 生 组 织 报 道, 全 球 约 20 亿 人 曾 感 染 过 HBV, 其 中 3.5 亿 人 为 慢 性 感 染 者, 每 年 约 有 100 万 人 死 于 HBV 感 染 所 致 肝 肝 衰 竭 肝 硬 化 和 原 发 性 肝 癌 21
乙 肝 病 毒 的 传 播 乙 肝 病 毒 的 传 染 途 径 : 输 血 传 播 性 母 婴 ; 医 源 性 传 染 密 切 生 活 接 触 传 播 22
乙 型 肝 炎 病 毒 的 结 构 HBV 是 一 种 DNA 病 毒 HBV 的 组 成 : HBsAg ( 乙 肝 表 面 抗 原 ) HBcAg DNA polymerase HBV 的 结 构 HBx 23
HBsAg 的 发 现 Baruch Samuel Blumberg 1976 Nobel Prize 琼 脂 胶 扩 散 实 验 可 以 检 测 血 清 中 的 抗 原 1964 年,Barry Blumberg 在 一 个 澳 洲 土 著 的 血 液 中 发 现 一 种 奇 特 的 蛋 白, 这 就 是 HBsAg, 因 此 它 也 被 称 为 澳 洲 抗 原 (Australia Antigen) 20 世 纪 60 年 代 末, 科 学 家 们 建 立 了 HBsAg 与 乙 肝 的 联 系, 并 确 认 了 HBsAg 是 HBV 的 组 分 24
乙 型 肝 炎 疫 苗 的 生 产 含 有 HBsAg 抗 体 的 患 者 对 于 HBV 的 免 疫 力 提 高, 提 示 HBsAg 可 以 激 发 对 于 HBV 的 免 疫 反 应 1969 年,Blumberg 提 出 可 以 利 用 HBsAg 作 为 疫 苗, 来 实 现 对 于 HBV 的 免 疫, 这 是 首 次 提 出 利 用 病 原 体 ( 如 病 毒 ) 的 一 部 分 作 为 疫 苗 的 概 念 由 于 HBsAg 不 携 带 病 毒 DNA, 这 种 疫 苗 具 有 更 好 的 安 全 性 1971 年,Merck 公 司 的 Maurice Hilleman 通 过 纯 化 患 者 血 液 中 的 HBsAg, 制 成 了 第 一 个 乙 肝 疫 苗 该 疫 苗 免 疫 效 率 高 达 90% 1981 年, 乙 肝 疫 苗 被 批 准 使 用 疫 苗 之 王 Maurice Hilleman 25
乙 肝 疫 苗 生 产 中 存 在 的 问 题 HBsAg 来 自 于 乙 肝 病 毒, 乙 肝 病 毒 主 要 感 染 灵 长 类 动 物, 因 此 不 能 在 普 通 培 养 基 和 动 物 胚 胎 ( 如 鸡 卵 ) 上 繁 殖 疫 苗 只 能 从 引 起 免 疫 反 应 的 病 毒 中 获 得, 即 从 携 带 者 的 血 液 中 获 得 操 作 携 带 病 毒 血 液 具 有 很 高 的 危 险 性 样 本 的 污 染 :HIV 污 染 检 测 的 难 度 : 利 用 猩 猩 测 试 产 量 有 限 26
首 个 基 因 工 程 疫 苗 的 诞 生 1977 年,UCSF 的 William Rutter 提 出 可 以 通 过 基 因 工 程 技 术, 体 外 表 达 HBsAg, 这 样 既 可 以 避 免 污 染, 也 能 够 提 高 产 量 William Rutter Rutter 等 人 克 隆 了 HBV 的 全 基 因 组, 从 中 鉴 定 了 编 码 HBsAg 的 基 因, 然 而 在 大 肠 杆 菌 中 表 达 HBsAg 的 尝 试 失 败 了 HBV 基 因 组 27
首 个 基 因 工 程 疫 苗 的 诞 生 1981 年,Rutter 尝 试 了 酿 酒 酵 母 表 达 系 统 : 他 们 将 HBsAg 的 序 列 克 隆 到 高 拷 贝 的 酵 母 载 体 上, 转 入 酵 母 中, 获 得 阳 性 克 隆 (Leu + ) 在 发 酵 罐 中 培 养 阳 性 克 隆, 获 得 大 量 菌 体, 将 菌 体 破 碎 后, 可 以 从 中 纯 化 到 大 量 的 HBsAg, 这 就 是 第 一 个 基 因 工 程 疫 苗 ( 重 组 疫 苗 ) 1986 年, 乙 肝 重 组 疫 苗 被 FDA 批 准 上 市 酿 酒 酵 母 乙 肝 重 组 疫 苗 (Merck)28
乙 肝 疫 苗 有 效 控 制 了 乙 肝 病 毒 的 传 播 85 个 国 家 实 施 了 儿 童 免 疫 接 种 乙 肝 疫 苗 来 自 台 湾 的 研 究, 通 过 10 年 的 接 种, 使 得 儿 童 中 乙 肝 病 毒 29 的 携 带 比 例 从 10% 降 低 到 了 1%
基 因 工 程 疫 苗 的 概 念 和 优 势 基 因 工 程 疫 苗 (engineering vaccine) 利 用 DNA 重 组 等 基 因 工 程 技 术, 将 天 然 的 或 人 工 合 成 的 遗 传 物 质, 转 入 细 菌 酵 母 菌 哺 乳 动 物 细 胞 等 系 统 中 进 行 表 达, 表 达 产 物 经 纯 化 后 而 获 得 的 疫 苗 即 是 基 因 工 程 疫 苗 相 对 于 传 统 疫 苗 的 优 势 不 具 有 病 原 性, 安 全 性 高 产 量 高, 价 格 低 廉 可 以 实 现 多 重 免 疫 效 果 ( 多 价 疫 苗 ) 30
宫 颈 癌 疫 苗 宫 颈 癌 (cervical cancer) 是 仅 次 于 乳 腺 癌 的 女 性 肿 瘤 在 全 球 范 围 内, 每 年 新 产 生 49 万 患 者, 有 27 万 患 者 死 于 宫 颈 癌 31
人 乳 头 状 瘤 病 毒 人 乳 头 状 瘤 病 毒 (Human papillomavirus, HPV) HPV 是 一 种 双 链 闭 环 的 DNA 病 毒, 感 染 后 可 引 起 疣 或 肿 瘤 目 前 已 分 离 出 80 多 种, 不 同 型 的 HPV 引 起 不 同 的 临 床 表 现 HPV 的 电 镜 照 片 疣 ( 乳 头 状 瘤 ) 32
人 乳 头 状 瘤 病 毒 是 造 成 宫 颈 癌 的 关 键 1976 年, 德 国 病 毒 学 家 Harald zur Hausen 提 出 HPV 感 染 是 引 起 宫 颈 癌 的 主 要 原 因 1984 年, 他 在 宫 颈 癌 样 本 中 克 隆 了 HPV16 和 HPV18 之 后 的 研 究 表 明 70%- 80% 的 宫 颈 癌 患 者 都 含 有 HPV16 或 者 HPV18 2008 年,Hausen 因 为 揭 示 了 HPV 与 宫 颈 癌 的 联 系 而 获 得 了 诺 贝 尔 生 理 奖 Harald zur Hausen 33
重 组 HPV 疫 苗 的 开 发 与 HBV 类 似,HPV 不 能 体 外 培 养, 只 能 在 体 内 繁 殖 由 于 病 毒 处 于 沉 默 状 态, 很 难 拿 到 病 毒 颗 粒 1989,Queensland 大 学 的 Ian Frazer 与 周 健 开 始 合 作, 准 备 利 用 DNA 重 组 技 术 在 体 外 研 制 HPV 疫 苗 Ian Frazer 周 健 和 孙 小 依 34
重 组 HPV 疫 苗 的 开 发 1991 年, 周 健 的 夫 人 孙 小 依 构 建 了 一 个 牛 痘 病 毒 载 体 这 个 载 体 感 染 上 皮 细 胞 后, 可 以 同 时 表 达 HPV16 的 衣 壳 蛋 白 L1 和 L2 L1 和 L2 自 动 结 合 在 一 起, 形 成 了 与 HPV 颗 粒 十 分 相 似 的 结 构 (virus-like particle, VLP) 该 蛋 白 可 以 激 起 机 体 对 于 HPV 的 免 疫 反 应, 这 是 HPV 疫 苗 的 基 础 HPV16 的 基 因 组 Virology. 1991 Nov;185(1):251-7. 35
HPV 疫 苗 是 全 球 首 例 癌 症 疫 苗 2005 年, 经 过 15 年 的 研 究 和 临 床 测 试, 在 VLP 基 础 上 研 制 成 功 了 重 组 HPV 疫 苗,Gardasil 通 过 33 个 国 家 的 25,000 名 妇 女 为 期 6 个 月 的 试 用 表 明, 该 疫 苗 能 够 使 人 完 全 免 于 HPV16 和 HPV18 的 感 染, 从 而 将 罹 患 宫 颈 癌 的 几 率 减 少 了 70% 2006 年, FDA 批 准 Gardasil 上 市 这 是 人 类 历 史 上 首 例 癌 症 疫 苗 Gardasil 36
疫 苗 对 于 人 畜 共 感 染 疾 病 的 防 控 37
感 染 人 的 动 物 病 ---- 狂 犬 病 ( 恐 水 病 ) 巴 斯 德, 病 毒 学 中 的 爱 迪 生 狂 犬 病 即 疯 狗 症, 又 名 恐 水 症, 是 一 种 侵 害 中 枢 神 经 系 统 的 急 性 病 毒 性 传 染 病, 所 有 温 血 动 物 包 括 人 类, 都 可 能 被 感 染 狂 犬 病 毒 多 通 过 染 病 的 动 物 咬 人 而 得 一 般 认 为 口 边 出 白 色 泡 沫 的 疯 狗 咬 到 传 染 人 际 之 间 传 播 较 为 罕 见 1882 年 法 国 微 生 物 学 家 巴 斯 德 首 次 制 成 狂 犬 疫 苗, 该 疫 苗 是 减 毒 疫 苗
感 染 人 的 动 物 病 ---- 禽 流 感 2003 2006 年 H5N1 禽 流 感 蔓 延 欧 亚 非 2006.2 月 德 国 确 认 其 境 内 两 只 死 亡 天 鹅 体 内 存 在 H5N1 型 高 致 病 性 禽 流 感 病 毒 2003 年 12 月 22 日, 在 韩 国 忠 清 南 道 天 安 市, 工 作 人 员 在 掩 埋 感 染 禽 流 感 的 鸭 子 候 鸟 就 像 是 携 带 病 毒 的 飞 行 器 基 因 组 经 过 重 组, 危 害 性 更 强 越 南 十 几 名 儿 童 失 去 生 命 2005 年 11 月 16 日, 中 国 确 定 两 例 人 感 染 高 致 病 性 禽 流 感 H5N1 病 例, 其 中 1 人 死 亡 泰 国 14 人 死 于 禽 流 感, 39
感 染 人 的 动 物 病 ---- 禽 流 感 H1N1 甲 型 流 感 2009 年 4 月 美 国 墨 西 哥 爆 发 甲 型 H1N1 流 感 2010 年 8 月 14 日 报 : 印 度 再 现 甲 流, 一 周 感 染 942 人, 死 亡 83 人 40
感 染 人 的 动 物 病 ---- 禽 流 感 H7N9 禽 流 感 来 袭 ---2013 年 3 月 新 亚 型 流 感 病 毒 ; 截 至 2013 年 5 月 29 日 10 时, 全 国 已 确 诊 131 人,37 人 死 亡,76 人 痊 愈 2013 年 4 月 下 旬, 北 京 疫 苗 研 制 工 作 即 将 进 入 动 物 免 疫 原 性 试 验 阶 段 禽 流 感 多 是 RNA 病 毒, 变 异 快 应 对 突 发 疾 病 的 疫 苗 多 是 灭 活 疫 苗 41
感 染 人 的 动 物 病 ---- 口 蹄 疫 口 蹄 疫, 是 由 口 蹄 疫 病 毒 所 引 起 的 偶 蹄 动 物 的 一 种 急 性 热 性 高 度 接 触 性 传 染 病 其 临 诊 特 征 为 口 腔 粘 膜 蹄 部 和 乳 房 皮 肤 发 生 水 疱 人 类 也 可 感 染 口 蹄 疫, 除 类 似 猪 的 水 泡 高 烧 外, 可 并 发 心 肌 炎 患 者 对 人 基 本 无 传 染 性, 但 可 把 病 毒 传 染 给 牲 畜 动 物 口 蹄 疫 是 畜 牧 业 的 大 敌, 素 有 政 治 经 济 病 之 称 2010 年 5 月 日 本 西 部 九 州 岛 宫 崎 县, 爆 发 口 蹄 疫 疫 情, 扑 杀 的 牛 和 猪 数 量 将 超 10 万 余 头, 经 济 已 损 失 超 160 亿 日 元 ( 约 11.8 亿 人 民 币 ) 42
口 蹄 疫 疫 苗 - 复 旦 大 学 标 志 性 成 果 复 旦 大 学 郑 兆 鑫 课 题 组 经 过 23 年 努 力, 成 功 研 制 了 抗 猪 O 型 口 蹄 疫 基 因 工 程 疫 苗 该 疫 苗 获 得 新 兽 药 证 书 该 成 果 获 得 教 育 部 技 术 发 明 二 等 奖 43
儿 童 手 足 口 病 区 别 于 口 蹄 疫 手 足 口 病, 又 名 发 疹 性 水 疱 性 口 腔 炎 手 足 口 病 由 肠 道 病 毒 诱 发, 其 中 以 柯 萨 奇 病 毒 A16 型 (Cox A16) 和 肠 道 病 毒 71 型 (EV71) 最 为 常 见 2010 年 开 始 EV71 灭 活 疫 苗 研 究, 预 计 2013 年 完 成 全 部 临 床 研 究 工 作, 疫 苗 有 望 于 2014 年 获 批 生 产 上 市 毒 株 来 源 :2008 年 安 徽 阜 阳 爆 发 手 足 口 病, 从 一 个 重 症 患 儿 唾 液 中 分 离 培 养 得 到 了 病 毒 株 在 细 胞 上 进 行 适 应 传 代 后, 获 得 了 一 个 适 合 疫 44 苗 生 产 用 的 FY-23K-B 型 毒 株
恶 性 肿 瘤 可 以 治 疗 吗? 患 者 的 福 音 ---- 单 克 隆 抗 体 技 术 的 发 现 45
生 物 魔 弹 - 单 克 隆 抗 体 的 发 现 Paul Ehrlich 1908 Nobel Prize César Milstein 1984 Nobel Prize Georges J.F. Köhler 1984 Nobel Prize Paul Ehrlich 提 出 了 生 物 魔 弹 的 概 念 : 一 种 可 以 特 异 性 识 别 病 原 体 的 物 质 由 这 种 物 质 来 传 递 毒 素, 就 可 以 专 一 性 的 杀 死 病 原 体 1975 年,Cesar Milstein 和 他 的 博 士 后 Geroges Kohler 发 明 了 单 克 隆 抗 体 的 技 术, 其 特 异 性 的 作 用 方 式 与 生 物 魔 弹 十 分 相 似 46
单 克 隆 抗 体 与 多 克 隆 抗 体 抗 原 一 个 抗 体 识 别 一 个 表 位 一 个 抗 原 上 含 有 多 个 抗 原 决 定 簇, 能 够 被 不 同 抗 体 识 别 抗 原 通 常 含 有 多 个 表 位 (epitope), 也 称 抗 原 决 定 簇 单 克 隆 抗 体 ( 单 抗 ): 一 个 表 位 刺 激 机 体 后, 由 一 个 B 淋 巴 细 胞 产 生 针 对 该 表 位 的 抗 体 该 抗 体 只 识 别 这 个 特 定 的 表 位 多 克 隆 抗 体 ( 多 抗 ): 一 个 抗 原 刺 激 机 体 后, 机 体 会 产 生 多 种 针 对 此 抗 原 不 同 表 位 的 单 克 隆 抗 体, 这 些 单 抗 混 杂 在 一 起 就 是 多 抗 多 抗 通 常 从 血 清 中 提 取 多 抗, 免 疫 性 强, 混 合 物 单 抗, 高 纯, 专 一 性 强 47
单 克 隆 抗 体 的 生 产 用 抗 原 免 疫 动 物, 获 得 增 殖 的 B 细 胞 (HGPRT + ) 将 B 细 胞 与 骨 髓 瘤 细 胞 (HGPRT - ) 融 合 在 HAT 培 养 基 上, 骨 髓 瘤 细 胞 因 为 缺 乏 HGPRT 而 被 杀 死,B 细 胞 则 因 为 分 裂 极 限 而 死 亡, 只 有 融 合 细 胞 能 够 生 长 将 融 合 细 胞 稀 释 至 单 细 胞 培 养 检 测 单 细 胞 克 隆 分 泌 的 抗 体 对 抗 原 的 反 应 对 于 稳 定 高 产 的 细 胞 株 进 行 体 内 或 者 体 外 的 放 大 培 养 对 产 物 进 行 纯 化 48
单 克 隆 抗 体 产 量 高, 质 量 稳 定, 减 少 杀 戮 V S 49
单 克 隆 抗 体 药 物 单 克 隆 抗 体 药 物 销 售 额 近 几 年 增 长 迅 速,2011 年 全 球 销 售 额 突 破 480 亿 美 元, 占 生 物 制 药 的 35% 以 上 单 克 隆 抗 体 在 临 床 上 主 要 应 用 于 : 肿 瘤 治 疗, 免 疫 性 疾 病 治 疗, 抗 感 染 治 疗 其 中 抗 肿 瘤 的 单 抗 超 过 50% 50
基 因 工 程 抗 体 在 单 抗 药 物 中 是 主 流 在 已 经 被 批 准 上 市 的 单 抗 药 物 中,90% 的 抗 体 都 是 基 因 工 程 抗 体 ( 嵌 合 单 抗, 人 源 化 单 抗, 完 全 人 源 化 单 抗 ) 51
世 界 销 量 第 一 的 Adalimumab Abbott 公 司 生 产 了 Adalimumab 人 源 抗 体 它 针 对 TNFα, 阻 滞 它 与 TNF 受 体 结 合 TNFα 水 平 的 下 调 可 以 降 低 由 于 自 身 免 疫 反 应 引 起 炎 症 反 应, 因 此 被 用 于 治 疗 类 风 湿 性 关 节 炎, 强 直 性 脊 柱 炎 等 自 身 免 疫 疾 病 2002 年,FDA 批 准 Adalimumab ( 商 品 名 Humira, 修 美 乐 ) 上 市 这 是 全 球 第 一 个 被 批 准 的 完 全 人 源 单 抗 价 格 :40mg,8000 元 ( 两 周 注 射 一 次 ) 世 界 销 售 额 第 一 的 药 物 :2012 年,92 亿 美 元 52
第 一 个 抗 肿 瘤 单 抗 Rituximab Rituximab 是 Genentech 公 司 生 产 的 一 种 人 鼠 嵌 合 抗 体, 针 对 B 细 胞 表 面 的 CD20 蛋 白 因 此 被 用 于 治 疗 B 细 胞 过 多, 活 性 过 高 或 者 B 细 胞 功 能 失 调 相 关 的 疾 病, 包 括 淋 巴 瘤, 白 血 病, 异 体 排 斥 反 应 和 自 身 免 疫 疾 病 1997 年,FDA 批 准 Rituximab( 商 品 名 MabThera, 美 罗 华 ) 上 市, 用 于 临 床 治 疗 非 霍 奇 金 淋 巴 瘤 (NHL) 价 格 :500mg,20000 元 ( 一 个 疗 程 4 次 ) Rituximab 是 目 前 抗 癌 类 药 物 中 销 售 额 最 高 的 药 物 ( 全 球 第 5), 2012 年 达 72 亿 美 元 53
治 疗 转 移 癌 的 单 抗 Bevacizumab Bevacizumab 是 Genetech 公 司 生 产 的 人 源 化 抗 体, 针 对 VEGF-A, 抑 制 新 生 血 管 的 生 长 VEGF-A 参 与 促 进 肿 瘤 的 血 管 生 成 过 程 因 此 该 抗 体 被 用 于 治 转 移 性 的 结 肠 癌, 直 肠 癌 等 癌 症 2004 年,FDA 批 准 Bevacizumab ( 商 品 名 Avastin, 阿 瓦 斯 汀 ) 上 市 这 是 全 球 第 一 个 被 批 准 的 抗 血 管 生 成 的 单 抗 价 格 :100mg,2500 元 ( 两 周 注 射 一 次,5mg/kg) Bevacizumab 是 2012 年 销 售 额 第 9 的 药 物, 销 售 额 达 62 亿 美 元 目 前 世 界 药 物 销 售 额 的 前 10 名 中, 第 1,2,5,7,9 名 都 是 基 因 工 程 单 抗 类 药 物 54
谢 谢! 55
酿 酒 实 验 通 知 : 1) 下 周 一 晚 上, 带 好 酿 酒 的 瓶 子 到 教 室 2) 大 家 统 一 去 公 共 实 验 室 做 分 离 酒 精 浓 度 测 试 稀 释 涂 布 平 皿 实 验 3) 下 周 三, 请 各 个 小 组 派 1-2 位 代 表 到 科 学 楼 618 室, 利 用 显 微 镜 观 察 菌 落 形 态 56
改 变 生 活 的 生 物 技 术 ---- 疫 苗 人 体 的 免 疫 系 统 特 异 性 免 疫 的 启 动 需 要 特 定 的 免 疫 器 官 和 免 疫 细 胞 疫 苗 通 过 启 动 特 异 性 免 疫 发 挥 作 用 57
改 变 生 活 的 生 物 技 术 ---- 疫 苗 疫 苗 如 何 起 作 用? 免 疫 器 官 58
世 纪 瘟 疫 艾 滋 病 的 疫 苗 HIV HIV 感 染 淋 巴 组 织 1983 年, 人 类 首 次 发 现 人 类 免 疫 缺 陷 病 毒 (Human Immunodeficiency Virus,HIV) 感 染 HIV 会 导 致 艾 滋 病 到 2012 年 为 止, 艾 滋 病 已 经 导 致 全 球 3600 多 万 人 死 亡 2012 年, 约 有 3500 万 人 携 带 HIV HIV 疫 苗 : 利 用 病 原 体 的 灭 活 疫 苗 或 减 毒 活 疫 苗 来 预 防 HIV, 风 险 较 大 目 前 尚 无 成 功 疫 苗 59