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分享百日咳疫苗的现状及未来发展方向

发布日期:2014-10-13 11:41:53 浏览次数:1628

百日咳是由百日咳杆菌引起的一种急性呼吸道传染病,主要发生在婴幼儿中。百日咳疫苗的免疫接种是预防百日咳的有效手段。自1974 年实施扩大免疫规划(EPI)以来,世界大多数国家已成功地实施了百白破混合制剂(DTP) 的常规免疫接种,婴儿3针百日咳疫苗,[1]有效地减少了百日咳在人群中的发病率。本文就百日咳的研究应用现状及未来发展方向做一综述。

1.百日咳疫苗的现状

1.1全细胞百日咳疫苗

全细胞百日咳疫苗是将百日咳全菌体用适当灭活剂灭活后,再与佐剂配合,直接用做免疫用疫苗。全细胞百日咳疫苗于1914年首次研制成功,经临床证实该疫苗具有免疫保护作用。全细胞百日咳疫苗的问世具有划时代的意义,它的出现使百日咳成为疫苗可预防的疾病。在实施扩大免疫计划的国家和地区,百日咳的发病率因而下降了90%以上。其主要的研制过程是:将细菌大量培养增殖后,沉降菌体,用适量浓度的甲醛溶液,在一定温度下,使其灭活成无传染性、但具有免疫原性的菌体液, 然后将不同血清型的菌体原液按一定比例配合后, 制成百日咳疫苗原液。然而在实际的应用过程中,该疫苗成分复杂,不良反应较多,特别是上世纪70年代2名日本儿童在接种疫苗后死亡,导致公众对全细胞百日咳疫苗产生抵触,有些国家甚至因而不将百日咳疫苗列入计划免疫的范围,这直接导致了百日咳发病率的上升。其典型的不良反应是注射部位红晕肿胀疼痛等局部反应(约占接种者的50%)和发热、烦躁、嗜睡等全身反应[2]。因此,鉴于其众多的不良反应,研究者转而投向了无细胞百日咳疫苗。

1.2无细胞百日咳疫苗

上个世纪80年代初,美国和日本的研究者均成功分离提纯了百日咳毒素(PT)和丝状血凝素(FHA),日本首先研制成功并使用无细胞百日咳疫苗。无细胞百日咳疫苗被认为是近二十年来疫苗学领域十大进展之一[3]。无细胞百日咳的成功研制使得大多数发达国家采用无细胞疫苗取代了全细胞疫苗[4] ,解决了全细胞疫苗高反应原性带来的问题。无细胞百日咳疫苗是通过纯化工艺,提取细菌中具有免疫原性的抗原成分,去除无免疫原性并且引起不良反应的毒性物质。这些具有高免疫原性的成分包括百日咳毒素(pertussis toxin PT)、丝状血凝素(filamentous haemagglutinin FHA)。在一些欧美国家疫苗中还加入了菌毛(Fim2、Fim3)。在各种抗原成分中, PT是公认的保护性抗原,各企业的制品中都有该抗原成分,有学者[5]认为FHA与接种疫苗后发生的不良反应有关,可能对增强免疫保护作用不大。目前抗原提取的方法有两种,其一是日本首先研制成功的共纯化工艺,同时收集PT和FHA等有效成分。其二是采用分别纯化的方法,用柱层析将不同的抗原分别纯化后按比例合并。前者的产率相对较高,成本低,但抗原间比例不稳定是一个问题,后者优点是成分明确,质量控制较易,但是纯度与收率之间互为矛盾,尤其是PT,纯度达到90%以上时,收率很难超过70%,加之百日咳杆菌本身的PT产量就很低,而且某些纯化工艺设备要求高,使得成本较高。在90年代初, 世界上很多发达国家就采用此种方法生产无细胞百日咳疫苗, 并进行了有关APV 和无细胞百日咳疫苗、白喉和破伤风类毒素联合疫苗(DTaP) 的不同规模的临床试验。

无细胞百日咳疫苗在人群中接种试验后,不良反应发生率和严重程度大大降低。因此, 在发达国家, 如美国、英国、日本、德国、瑞士等国均已全部采用无细胞百日咳疫苗作为常规免疫用疫苗。目前无细胞百日咳疫苗的生产和质量控制仍存在一些问题,突出问题是对无细胞百日咳疫苗的保护效力很难评价和比较,这是由于疫苗临床有效性和和血清学终点的相关性仍未确定,而且世界卫生组织尚未建立无细胞百日咳疫苗的效力标准品。

1.3基因工程疫苗

由于PT在百日咳杆菌致病中起着重要作用,因此有研究人员就采用DNA重组技术,研制百日咳灭活毒素。PT中S1亚单位具有ADP-核糖基转移酶活性,能影响真核细胞膜鸟嘌呤核苷酸调节蛋白,从而导致毒性作用。因此目前百日咳基因工程疫苗主要是将PT 编码基因进行改造,使其仅丧失毒性, 但保留免疫活性,再用DVA重组方法在宿主菌种体内表达。日本Kamachi 等[6]构建了S1亚单位的核酸疫苗,将这种克隆编码PT的S1亚单位基因的表达载体注入动物体内,能激发抗PT抗体产生,具有很好的免疫保护效果。另一种疫苗则是是采用减毒沙门氏菌作为载体,将PT、FHA 及Prn 装入沙门氏菌,使有效成分直接表达,且可通过口服免疫,显示了良好的免疫效果[7]。因此,基因工程疫苗有望成为今后百日咳疫苗主要发展方向。

2.未来的房展方向

然而,近年来,百日咳在青少年和成人中的爆发率有上升的趋势,这给百日咳的预防提出了更大的挑战。由于我国免疫计划主要针对婴幼儿,婴幼儿在2月龄开始,基础免疫共3针,采用2、3、5月龄免疫程序,而较大的学龄前儿童没有接种百日咳疫苗或者没有进行加强免疫,加之疫苗免疫的持久性不够确切,使人群对百日咳的免疫水平下降[8]。近年来在许多国家逐渐发现成年百日咳患者病例上升,在某些国家临床报告的百日咳病例中,近一半是大于10岁的患者,高发年龄在青少年(10~19岁)阶段。有些调查发现,在18岁以上无明显咳嗽疾患、持续咳嗽7d 以上的成年人中,符合百日咳诊断标准的感染者高达32%[9],成人感染百日咳症状不明显,很容易被忽视,从而成为重要的传染源。同时在全世界许多国家百日咳临床分离株当中,有许多菌株已经出现抗原漂移现象,少表达或者不表达PT抗原[10],这对现有的百日咳疫苗提出了更大的挑战。

由此,在未来的疫苗使用对象上,有必要进行调整。对成年人,尤其应重视对大龄儿童、青少年、以及孕妇及其他婴幼儿密切接触者进行加强免疫,提高其抵抗力,以切断婴幼儿百日咳的传染源,从而更好地预防和控制百日咳[11]。其次替代菌体疫苗成为趋势,特别是现在联合疫苗的发展。现在国内有部分疫苗厂家已经具有生产百白破联合疫苗(DPT)以及百白破-流感嗜血杆菌(Hib)联合疫苗的能力。联合疫苗不仅可以提高疫苗覆盖率和接种率、减少多次注射给婴儿和父母所带来身体和心理的痛苦、减少疫苗管理上的困难、降低接种和管理费用,还可减少疫苗生产中必含的防腐剂及佐剂等剂量,减低疫苗的不良反应等,这为大范围人群接种提供了有利条件。最后,由于新的临床分离株的出现,迫切需要研究现行的临床分离株与疫苗株之间的蛋白表达差异,从而找出临床分离株的新的毒性蛋白,并对其进行功能分析,防止新的流行株出现爆发百日咳大规模流行。

结语

百日咳疫苗已经有70年的应用历史,而无细胞百日咳疫苗也已经使用了近20年。百日咳疫苗(P)是与白喉(D) 破伤风类毒素(T)联合联合疫苗在预防百日咳起这种重要作用,同时也出现了诸多问题。因此需要迫切研究百日咳疫苗在联合疫苗中的的配伍以及在新的免疫程序中的应用。同时在疫苗的使用范围,尤其是无细胞百日咳疫苗的推广应用和临床效果评估,以及生产工艺和检定指标的标准化等方面,仍然有诸多尚待研究和改进之处。

柯兵兵 侯启明 张庶民 徐颖华*

(中国食品药品检定研究院百白破疫苗和毒素室, 卫生部生物技术产品检定方法及其标准化重点实验室,北京?100050)

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