人工主动免疫是将疫苗(vaccine)或类毒素接种于人体,刺激机体免疫系统产生免疫应答,使机体主动产生获得性免疫力的一种防治微生物感染的措施。
(一)疫苗
疫苗的种类很多,按其产生的年代及特性,将死疫苗和活疫苗称为第一代疫苗;将亚单位疫苗和基因工程疫苗称为第二代疫苗;核酸疫苗代表第三代疫苗。
1.死疫苗(killed vaccine) 亦称灭活疫苗(inactivated vaccine),是用物理或化学方法杀死病原微生物,但仍保留其抗原性的一种生物制剂。常用的灭活疫苗有百日咳、伤寒、霍乱、钩端螺旋体病等疫苗。灭活疫苗安全性高,易于保存,一般4℃可保存1年左右。缺点是免疫维持时间短,需接种多次,接种剂量较大;注射的局部和全身性不良反应明显;不能刺激特异性CTL细胞产生,通常只激发体液免疫应答。
2.活疫苗(living vaccine) 亦称减毒疫苗(attenuated vaccine),是从自然界发掘或通过人工培育筛选而获得的减毒或无毒菌株。减毒疫苗可在宿主体内生长繁殖,诱发理想的免疫应答而又不产生临床症状。例如,牛结核分枝杆菌在人工培养基上经13年230次传代后获得的卡介苗(BCG)。与灭活疫苗相比,减毒活疫苗的最大优点是:能模拟自然感染过程,诱发全面、稳定、持久的体液免疫、细胞免疫和黏膜免疫应答。免疫力持久,一般只需接种1次,即可达到预防目的,接种剂量较小。不良反应轻微或无。活疫苗的缺点是:从理论上讲,存在毒力、回复突变危险,尽管这种潜在危险极少发生,但在实际应用过程中必须慎重。活疫苗不易保存,4℃存活2周左右,所以,目前常用真空冻干法长期保存。
3.亚单位疫苗(subunit vaccine) 是指仅含能诱发宿主产生保护性抗体的微生物蛋白或表面抗原的疫苗。亚单位疫苗已除去病原体中不能激发机体保护性免疫和对宿主有害的部分,只保留有效的免疫原成分,因而免疫作用明显增强而稳定,对机体引起的不良反应越来越小。例如肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟菌、流感嗜血杆菌的荚膜多糖,提纯后加吸附剂而制成的荚膜多糖疫苗。
4.基因工程疫苗 通过DNA重组技术制备所需的疫苗。
(1)重组抗原疫苗:利用基因工程技术,将编码病原体保护性抗原的基因导入原核或真核表达系统,将高效表达的保护性抗原分离纯化而制成疫苗。实际上也是一种亚单位疫苗,如重组幽门螺杆菌尿素酶B亚单位疫苗。重组抗原疫苗安全、高效、经济、可批量生产,但技术要求高,对表达的保护性抗原的回收、纯化比较困难。
(2)重组载体疫苗:将编码某一(或几个)蛋白抗原的基因转入减毒的病毒或细菌而制成的疫苗。转入的目的基因整合到病毒或细菌的基因组上,或以质粒的形式存在。重组载体疫苗接种人体后,会在体内增殖并将蛋白抗原的基因表达成相应的蛋白质,从而刺激人体发生免疫应答。重组载体疫苗实际上是活疫苗的一种特殊形式。如带有宋内志贺菌表面抗原质粒的Ty21a重组疫苗等。
5.合成疫苗 是根据病原体保护性抗原的氨基酸序列合成多肽而制成的疫苗。由于合成肽疫苗制备容易、易保存、不良反应小、使用安全等优势,近年来得到重视和发展。如研制成功的白喉毒素多肽疫苗等。
6.核酸疫苗 又称DNA疫苗或基因疫苗,是指将病原体保护性抗原基因片段克隆到真核表达质粒上,然后直接导入宿主体内,以持续表达目的免疫原,进而诱发保护性体液免疫和细胞免疫的新型疫苗。核酸疫苗与传统疫苗的最大差异在于所使用抗原类型的不同,核酸疫苗是病原体的某种抗原基因直接在宿主体细胞内完成表达和后加工,能完整的保留产物的天然结构和免疫原性,可诱发针对天然蛋白质表位的抗体,免疫效果好。可同时激发机体的体液免疫和细胞免疫,与自然感染过程相似。核酸疫苗可在机体内不断翻译表达,较长时间维持较高的蛋白水平,免疫具有连续性,一次接种可获得长期或终身免疫力。核酸疫苗不仅制备简便、成本低廉,而且便于储藏和运输。因此,核酸疫苗的问世被誉为疫苗学中的一次革命。但是,核酸疫苗的确切作用机制还不是很清楚,接种人体后是否会激活癌基因或影响抑癌基因表达而导致宿主细胞的恶性转化等安全性问题仍需继续深入研究。
除了以上所述疫苗外,一些新型疫苗的研究也备受关注,如治疗疫苗、癌症疫苗、转基因植物疫苗等。疫苗的功能从预防发展到预防与治疗。改进现有疫苗、研制新型疫苗和开发联合疫苗是当今世界疫苗领域的主攻方向。
(二)类毒素
类毒素(toxoid)是细菌外毒素经0.3%~0.4%甲醛处理后,失去毒性但仍保持抗原性的生物制品。加入适量磷酸铝或氢氧化铝等吸附型佐剂,就成为精制类毒素。它们在机体内吸收缓慢、能较长时间刺激机体以增强免疫效果。如白百破(DPT)三联疫苗是将百日咳鲍特菌与白喉、破伤风两种类毒素混合而成,可同时预防白喉、百日咳、破伤风三种疾病。优点是不仅可减少接种次数,且百日咳鲍特菌尚有佐剂作用,能增强白喉和破伤风类毒素的免疫效果。
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