疫苗研究新進展——反向疫苗學

劉 楠 李小妮 牛聰穎

（1 中國醫科大學臨床醫學七年制，遼寧 沈陽 110001；2 中國醫科大學，遼寧 沈陽 110001）

隨著對天花患者進行牛痘接種,人類對疫苗的研制走過了漫長的歲月，疫苗為人類做出了巨大的貢獻，拯救了無數條生命。然而很長一段時間，疫苗的研制始終沒有進一步的突破，直到反向疫苗學的出現。隨著生物學技術的發展,基因組測序成為了可能，這就為反向疫苗學的發展埋下了伏筆。然而傳統反向疫苗學也遇到了難以解決的問題——時間與大量資金投入。因此，全基因組反向疫苗學與特異針對性反向疫苗學的出現，為反向疫苗學的發展起到了巨大推動作用。與傳統的反向疫苗學相比，新的反向疫苗方法具有以下優點：①減少了候選抗原的篩選數量;②較少的花費；③需要的時間更短。而新興輔助技術的應用為反向疫苗學的研制提供了極大的便利。

1 傳統反向疫苗學

1.1 機制

傳統的反向疫苗學運用計算機篩選標準，獲得編碼表面蛋白的基因組及細菌毒力相關基因組。對篩選的基因組進行克隆、純化等程序以測試其抗原性。

1.2 應用

腦膜炎球菌可以引起兒童及青少年急性化膿性腦膜炎應用傳統研究方法，A、C血清型的疫苗已研制成功,而由于細菌基因的變異，B血清型始終沒有有效地疫苗。 Pizza等[1]首次對B型腦膜炎球菌MC58毒性菌株的基因組進行了完整地測序，將獲得的基因擴增到大腸埃希桿菌中，發現其中350個可以成功地表達，大約30種蛋白可以誘發人體產生保護性抗體。隨后，反向疫苗學在其他一些病菌疫苗[2]的研制上也取得了成功，如肺炎鏈球菌、肺炎衣原體、結核分支桿菌、炭疽桿菌、梅毒螺旋體等，其中的大部分已經進入了臨床開發階段。

2 新的反向疫苗學

新的反向疫苗學是在傳統反向疫苗學基礎上，強調基因組的多樣性，以獲得物種完整的基因圖為目標，并有針對性地進行篩選，極大提高了疫苗研制效率。

2.1 完整基因組反向疫苗學

完整基因組的獲得引發了新一輪的變革，為反向疫苗學的研制提供了新思路。完整基因組的概念由Tettelin等提出，包括“核心基因”、“可變基因”和“特異基因”。Maione等對B組鏈球菌（GBS）的主要致病血清型進行測序和對比，主要篩選出4種,其中3種抗原來自于“可變基因”，一種由“核心基因”編碼，它們誘導的免疫反應均十分微弱。因此，在一個高度變異的物種中，變異性是由非必須基因決定的，核心基因不能完全取代全基因的功能，所以反向疫苗的研制不能忽視非必須基因。

3 特異針對性反向疫苗學

特異針對性反向疫苗學是主要針對一些特異基因，Wizemann等在對肺炎鏈球菌的研究中成功篩選了外膜錨連蛋白組分，因其結構上能高度暴露在細菌表面，成為了非常合適的候選疫苗。在此基礎上，Mora等應用生物計算科學，對GAS的基因組進行測序研究，發現了能夠編碼外膜錨連蛋白組分的基因序列，用該菌株的重組復合抗原免疫小鼠，小鼠獲得了對GAS毒株的免疫能力[6]。應用特意針對性反向疫苗學可以有針對性地提取抗原，簡化了研究步驟。

4 抗原提純技術

4.1 計算機篩選標準

在計算機軟件中進行模擬分析和預測，篩選出一批免疫原性強、具有重要功能的可溶性蛋白，該方法增加了計算的速度及精確度。在對GAS的研究當中，應用數據庫和計算機篩選標準篩選出合適的基因并克隆、純化，組配成GAS特異的蛋白微抗原，將受試者分配為抽動患者組合對比組，用這些微抗原免疫受試者，發現在抽搐者體內產生了強烈而特異的免疫反應，成功地揭示了抽動障礙與GAS抗原免疫反應之間的關系。通過計算機篩選標準，預測還可以對一些危險的病原進行分析。

4.2 蛋白組學方法

蛋白組包括外膜錨連蛋白、導向蛋白、粘連蛋白、宿主結合蛋白等。因其暴露于菌體表面，是免疫應答的第一靶點，它們不但可以制備有潛能的候選疫苗，而且可以提供新的特異性候選抗原。Rodriguez-Ortega等應用蛋白組學方法對游離于細胞膜外的蛋白進行篩選，然后對篩選出的蛋白進行光譜測定分析，成功獲得了70多種GAS的表面蛋白。然而，目前，蛋白組學方法尚存在著某些缺陷：對與疫苗候選抗原免疫原性相關的研究還存在缺陷；少數候選抗原由于蛋白表達量低，無法達到大規模生產要求；重復研究和研究面廣的現狀，浪費了現有資源，制約了疫苗的深入研究。

5 前 景

反向疫苗學的出現展現了人類與疾病不懈斗爭的過程,從B型腦膜炎球菌疫苗的研制至今,反向疫苗學已走過了11年的歷程，其發展之快無疑成為了疫苗史嶄新的一頁，而新型反向疫苗學的出現加之新興輔助技術的應用又極大推動了疫苗學的發展。相信隨著科學技術的進步，反向疫苗學將會迎來更輝煌的明天。

[1] Pizza M,Scarlato V.Identification of vaccine candidates against serogroup B meningococcus by whole-genome sequencing[J].Science,2000,287（5459）：1816-1820.

[2] Chakravarti DN,Fiske MJ.Application of genomics and proteomics for identification of bacterial gene products as potential vaccine candidates[J].Vaccine,2000,19（6）：601-612.