疫苗研究新进展——反向疫苗学

刘 楠 李小妮 牛聪颖

（1 中国医科大学临床医学七年制，辽宁 沈阳 110001；2 中国医科大学，辽宁 沈阳 110001）

随着对天花患者进行牛痘接种,人类对疫苗的研制走过了漫长的岁月，疫苗为人类做出了巨大的贡献，拯救了无数条生命。然而很长一段时间，疫苗的研制始终没有进一步的突破，直到反向疫苗学的出现。随着生物学技术的发展,基因组测序成为了可能，这就为反向疫苗学的发展埋下了伏笔。然而传统反向疫苗学也遇到了难以解决的问题——时间与大量资金投入。因此，全基因组反向疫苗学与特异针对性反向疫苗学的出现，为反向疫苗学的发展起到了巨大推动作用。与传统的反向疫苗学相比，新的反向疫苗方法具有以下优点：①减少了候选抗原的筛选数量;②较少的花费；③需要的时间更短。而新兴辅助技术的应用为反向疫苗学的研制提供了极大的便利。

1 传统反向疫苗学

1.1 机制

传统的反向疫苗学运用计算机筛选标准，获得编码表面蛋白的基因组及细菌毒力相关基因组。对筛选的基因组进行克隆、纯化等程序以测试其抗原性。

1.2 应用

脑膜炎球菌可以引起儿童及青少年急性化脓性脑膜炎应用传统研究方法，A、C血清型的疫苗已研制成功,而由于细菌基因的变异，B血清型始终没有有效地疫苗。 Pizza等[1]首次对B型脑膜炎球菌MC58毒性菌株的基因组进行了完整地测序，将获得的基因扩增到大肠埃希杆菌中，发现其中350个可以成功地表达，大约30种蛋白可以诱发人体产生保护性抗体。随后，反向疫苗学在其他一些病菌疫苗[2]的研制上也取得了成功，如肺炎链球菌、肺炎衣原体、结核分支杆菌、炭疽杆菌、梅毒螺旋体等，其中的大部分已经进入了临床开发阶段。

2 新的反向疫苗学

新的反向疫苗学是在传统反向疫苗学基础上，强调基因组的多样性，以获得物种完整的基因图为目标，并有针对性地进行筛选，极大提高了疫苗研制效率。

2.1 完整基因组反向疫苗学

完整基因组的获得引发了新一轮的变革，为反向疫苗学的研制提供了新思路。完整基因组的概念由Tettelin等提出，包括“核心基因”、“可变基因”和“特异基因”。Maione等对B组链球菌（GBS）的主要致病血清型进行测序和对比，主要筛选出4种,其中3种抗原来自于“可变基因”，一种由“核心基因”编码，它们诱导的免疫反应均十分微弱。因此，在一个高度变异的物种中，变异性是由非必须基因决定的，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视非必须基因。

3 特异针对性反向疫苗学

特异针对性反向疫苗学是主要针对一些特异基因，Wizemann等在对肺炎链球菌的研究中成功筛选了外膜锚连蛋白组分，因其结构上能高度暴露在细菌表面，成为了非常合适的候选疫苗。在此基础上，Mora等应用生物计算科学，对GAS的基因组进行测序研究，发现了能够编码外膜锚连蛋白组分的基因序列，用该菌株的重组复合抗原免疫小鼠，小鼠获得了对GAS毒株的免疫能力[6]。应用特意针对性反向疫苗学可以有针对性地提取抗原，简化了研究步骤。

4 抗原提纯技术

4.1 计算机筛选标准

在计算机软件中进行模拟分析和预测，筛选出一批免疫原性强、具有重要功能的可溶性蛋白，该方法增加了计算的速度及精确度。在对GAS的研究当中，应用数据库和计算机筛选标准筛选出合适的基因并克隆、纯化，组配成GAS特异的蛋白微抗原，将受试者分配为抽动患者组合对比组，用这些微抗原免疫受试者，发现在抽搐者体内产生了强烈而特异的免疫反应，成功地揭示了抽动障碍与GAS抗原免疫反应之间的关系。通过计算机筛选标准，预测还可以对一些危险的病原进行分析。

4.2 蛋白组学方法

蛋白组包括外膜锚连蛋白、导向蛋白、粘连蛋白、宿主结合蛋白等。因其暴露于菌体表面，是免疫应答的第一靶点，它们不但可以制备有潜能的候选疫苗，而且可以提供新的特异性候选抗原。Rodriguez-Ortega等应用蛋白组学方法对游离于细胞膜外的蛋白进行筛选，然后对筛选出的蛋白进行光谱测定分析，成功获得了70多种GAS的表面蛋白。然而，目前，蛋白组学方法尚存在着某些缺陷：对与疫苗候选抗原免疫原性相关的研究还存在缺陷；少数候选抗原由于蛋白表达量低，无法达到大规模生产要求；重复研究和研究面广的现状，浪费了现有资源，制约了疫苗的深入研究。

5 前 景

反向疫苗学的出现展现了人类与疾病不懈斗争的过程,从B型脑膜炎球菌疫苗的研制至今,反向疫苗学已走过了11年的历程，其发展之快无疑成为了疫苗史崭新的一页，而新型反向疫苗学的出现加之新兴辅助技术的应用又极大推动了疫苗学的发展。相信随着科学技术的进步，反向疫苗学将会迎来更辉煌的明天。

[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.