艾滋病疫苗的开发与应用

艾滋病疫苗的开发与应用摘要：人类控制HIV感染长远的目标是发展安全、有效、廉价的艾滋病疫苗。目前已有多种艾滋病疫苗投入人体试验，但至今AIDS疫苗的研发进展缓慢，AIDS疫苗研制需要新思路。本文分析了疫苗研究的复杂性和发展HIV／AIDS疫苗过程中所面临的挑战。并对艾滋病疫苗的开发原理和临床效果方面进行了阐述。同时结合HIV感染的免疫应答原理对艾滋病疫苗研究策略作一综述，并根据以往艾滋病疫苗研究的经验和教训提出未来疫苗的发展思路及展望。Thelong-termgoalthatHumancontrolHIVinfectionisdevelopingsafe,effectiveandcheapAIDSvaccine.TherearemanykindsofAIDSvaccineintohumantrials,butsofartheAIDSvaccineresearchanddevelopmentprogressisslow,AIDSvaccinedevelopmentneedsnewideas.ThispaperanalyzesthecomplexityofvaccineresearchandthechallengeswefacedinthedevelopmentofHIV/AIDSvaccine's.AndthedevelopmentprincipleandclinicaleffectofaspectsofAIDSvaccineareexpounded.IncombinationthisarticlesummarizedAIDSvaccineresearchstrategywithhiv-infectedimmuneresponseprinciple,andaccordingtotheexperienceofthepastHIVvaccineresearchproposesthethoughtsandtheoutlookofthefuturedevelopmentofthevaccine.关键词：HIV，AIDS疫苗，研究，进展，免疫应答据联合国艾滋病(AIDs)规划署报告，2010年底全球现有人类免疫缺陷病毒(HIV)感染者3，400余万，每天新增7，500例。AIDS给当今人类带来了极为严重的公共卫生威胁，HIV感染也以其极高的感染率和病死率给社会造成巨大的危害【1】StoverJ，WalkerN，GamettGP，eta1．CanwereversetheHIWAIDSpandemicwithanexpandedresponse【J】．Lancet，2002，360：73—771。因此，加大力度治疗、预防AIDS已成为全球卫生系统当务之急。对发展中国家而言，控制、最终完全消灭AIDS，疫苗无疑是一种极为经济的方法。AIDS疫苗研发的最主要难点在于HIV病毒表面抗原易变性，故可容易躲避机体免疫攻击。如何诱导针对HIV感染的保护性免疫应答，特别是广谱性中和抗体和T细胞免疫应答，是艾滋病疫苗研发需要突破的关键技术。2全球现行疫苗现在各国科学家对研发HIV预防性疫苗达成了广泛的共识：有效的疫苗必须能够诱导机体产生HIV特异性的CD8+细胞毒T淋巴细胞反(CTL)和中和抗体反应[2]EatonL．AIDSvaccinemayofferhopeonlyforsomeethnicgroups．BM2，2003，326(7387)：463．目前各单一疫苗难以实现这一目标，需要采用不同类型的疫苗联合免疫的策略才能提高艾滋病疫苗的效果。从疫苗的存在形式上看，可供选择的HIV候选疫苗包括下列几种：传统疫苗(灭活疫苗和减毒活疫苗)、合成肽和蛋白亚单位疫苗、DNA疫苗以及活载体疫苗.【3】艾滋病疫苗的研究进展张晓燕亿，徐建青，邵一鸣中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心第23卷2005年8期科技导报75-791.1传统疫苗主要是减毒活疫苗和灭活疫苗。灭活疫苗有两大缺陷：第一是灭活程度很难掌握；第二是仍保持完整的病毒核酸有可能整合到人体细胞染色体上【4】王吉伟，胡智渊，陈记稷，艾滋病疫苗的研究进展，中国现代医学杂志．2005，第15卷第19期，2948．2955。由于艾滋病是一种致死性疾病，并且HIV病毒基因高度变异，灭活或减毒活疫苗的应用很难保证其安全性。因此这种疫苗的研究受到很大限制，只能做治疗性而非预防性疫苗的研究1．2亚单位疫苗用HIV病毒本身提取的抗原制备亚单位疫苗。HIV包膜糖蛋gpl20是首选的制备疫苗的抗原。此方法的优点是所有的抗原均是天然的，缺点是诱发的抗体仅能中和同株HIV；生产时要大规模处理感染的细胞和分离有传染性的病毒，有暴露HIV的危险；生产率低，价格高。另外gpl20与CIMT细胞上的CIM受体结合本身，可能损害淋巴细胞。使用单体gpl20／gpl60诱发的抗体多为针对V3区和保守区。对天然三聚体结构刺突的亲和力却很低【5】MooreJP，CaoYQingL，eta1．Primaryisolatesofhumanimmunodeficiencyvirustypelarerelativelyresistanttoneutralizationbymonoclonalantibodiestogpl20，andtheirneutralizationisnotpredictedbystudieswithmonomericgpl20[J]．JVirol，1995，69：101—109．2.2DNA疫苗(DNAPIasmidVaccines)DNA疫苗是指把含有编码抗原蛋白基因的双链DNA分子(主要指质粒DNA分子)直接注射到体内，通过抗原蛋白在体内的表达来诱导机体产生免疫反应的疫苗形式。1990年，WolffJA等报道，肌肉注射质粒DNA溶液能够在体内转染肌肉细胞并表达目的蛋白[6]WolffJA，MaloneRw，WilliamsP，eta1．Di—rectgene胁sferintomousemuscleinvivo[J]．Science，1990，247：1465～1468。随后，很多研究证实，DNA疫苗能够在各种动物体内诱导抗体、辅助T细胞、细胞毒性T细胞反应和保护性免疫[7]DonnellyJJ，UlmerJB，ShiverJW，eta1．DNAvaccines[J]．AnnuRevImmunol，1997，15：617～648。因此，该疫苗很快成为抗感染、抗肿瘤免疫等领域的研究热点。与传统的灭活疫苗、减毒疫苗以及蛋白亚单位疫苗相比，DNA疫苗具有如下优势。①能够诱导有效的细胞免疫和体液免疫反应，编码保护性免疫所必须的少数几种保护性抗原，免疫反应较集中，效率较高；DNA疫苗能诱导构象依赖性抗体，引发CTL反应，并对变异株产生交叉保护。②安全性好，构建灵活。质粒DNA载体自身没有免疫原性，可反复多次免疫，技术通用性好、研发周期短、生产和运输成本低。以上这些特点使得DNA疫苗成为一种非常有希望的艾滋病候选疫苗。但是还存在外源DNA整合进入宿主细胞基因组，可能引起原癌基因的活化，或者肿瘤抑制基因的灭活等突变；或通过引起染色体的断裂后重排而造成染色体的不稳定等问题.2.3重组基因工程疫苗此类疫苗是将以往作为人类疫苗应用过多年的减毒病原体，如牛痘苗、卡介苗、脊髓灰质炎疫苗以及腺病毒、禽痘病毒等进行改造后作为载体，将HIV的特定抗原基因插入其内，导入人体进行表达【9。从安全性和免疫效果综合考虑，MVA为其中的佼佼者，MVA为Ankara株痘病毒在鸡胚细胞中经过570次传代，获得丢失六处共长达10kb基因片断限制了其宿主细胞谱系的减毒株【10痘苗病毒HIV疫苗能在灵长类动物体内产生足够的HIV蛋白质进而诱发较强的体液和细胞免疫[11]现在应用比较成功的是Ankara牛痘病毒载体(rMVA)和腺病毒5(Ad5)载体【12】。表达HIVgpl60和HIVgpl20蛋白重配痘苗病毒疫苗已经进入了临床试验。活载体疫苗由于可在体内复制而具有良好的免疫原性，活载体本身还可以作为免疫佐剂，因而此类疫苗备受国内外研究者的重视。[21]VoltanR，Robert2GuroffM．LiverecombinantvectorsforAIDSvaccinedevelopment．CurrMolMed，2003，3(3)：273—284．[22]MeyerH，SuRerG，MayrA，eta1．MappingofdeletionsinthegenomeofthehighlyattenuatedvacciniavirusMVAandtheirinfluenceonvirulence[J]．JGenVirol，1991，72：1031—1038[23]ⅪMAY,HANJK,SEONGCKeta1．MIuinstagingadvancedgastricCanCer：isitusefulcomparedwithspiralCT[J]．JComputAssistTomogr,2000，24：389—394．[24]RobinsonHL．NewhopeforanAIDSvaccine．NatRevImmunol，2002，2(4)：239—250．3艾滋病疫苗研究的最新进展2.1新型疫苗研究策略2．1．1T细胞疫苗的抗原改造加强免疫原性艾滋病病毒的遗传多样性决定了现场流行的艾滋病病毒与疫苗株病毒之间必然存在遗传学差异。由于免疫保护是由同时识别两者共同序列的免疫反应提供，因而，两者遗传距离越接近，疫苗所活化的免疫反应保护效果越好。如何缩小两者之间的差异似乎是T细胞疫苗设计的关键点。研究表明，不同亚型的HIV感染所活化的T细胞免疫具有很强的交叉反应,而且有些保守表位已被确定旧[13]YangzY，eta1．Selectivemodificationofvariableloopsalterstropismandenhancesimmunogenicitvofhumanimmunodeficiencvvimstypelenvelope[J],JVirol．2004，78：4029～4036.。采用活化针对保守T细胞表位为目的的疫苗策略，因此如何更好地活化保守T细胞表位的问题，是T细胞疫苗研究的关键。2．1．2中和抗体疫苗佐剂由于大多数抗体的产生为T细胞依赖性，所以，提高T细胞活化的免疫佐剂一般都有助于抗体的产生，如GM—CSF、CD40L与CpG等。对B细胞活化有特异性辅助作用的是C3d，C3d的使用可以将抗体反应提高l至2个数量级[14]KochM，eta1．Structure—based，targeteddeglycosylationofHIV-1gpl20andefkctsonneutralizationsensitivityandantibodyrecognition[J]Virology,2003，313：387～4002.2最新突破2.2.1基于果蝇S2细胞的新型HIV-1病毒样颗粒（VLP）表达系统通过建立稳定表达HIV-1gag、env和rev基因的果蝇S2细胞系，使HIV一1蛋白可以在果蝇s2细胞中正确的表达，并经过修饰和糖基化后释放整合到VLP中。Cryo冷电镜结果显示果蝇S2细胞生产的HIVVLP表面含有17个的HIV包膜蛋白突刺，突刺上的抗原表位能被中和抗体2G12、b12、VRC01和4E10识别。VLP免疫原性研究显示：DNA初次免疫-VLP／CpG加强免疫能诱导出HIV—lenv和gag特异的CD8T细胞反应，HIV-1gpl20特异性结合抗体，中和抗体以及抗体依赖细胞介导免疫应答(ADCC)[15]YangL，SongY，LiX，eta1．HIV·lvirus-likeparticlesproducedbystablytransfectedDrosophilas2cells：adesirablevaccinecornponent．JVirol，2012，86(14)：7662-7676．这一新型VLP表达系统制备的HIV-1VLP具有