口蹄疫疫苗库的发展

郎一飞，高闪电，常惠芸

(中国农业科学院兰州兽医研究所国家口蹄疫参考实验室家畜疫病病原生物学国家重点实验室农业部畜禽病毒学重点开放实验室，甘肃兰州730046)

口蹄疫(Foot and mouth disease，FMD)是由FMD病毒(FMDV)引起的偶蹄动物的烈性传染病，患病动物的口、舌、唇、蹄、乳房等部位发生水泡，水泡破溃后形成烂斑。由于该病传染性强，造成的经济损失严重，世界动物卫生组织(OIE)将该病列为实时通报的传染病之一。目前，疫苗接种已作为特异性免疫预防的可靠工具和有效手段，并在FMD的防控中广泛应用。但由于FMDV血清型、血清亚型众多，以及病毒抗原变异现象的存在，现有疫苗并不足以应对FMD的突发。在确定了流行病毒株与疫苗株的抗原关系后，疫苗库贮存的抗原可以立即用于紧急免疫，有效防控FMD的流行。

自世界第一个FMD疫苗库于1976年在丹麦建立以来，世界各地相继建立了许多疫苗库，其中有4个世界级疫苗库与12个国家级疫苗库，大部分分布于欧洲和南美洲。疫苗库储备的疫苗抗原具有长期稳定的抗原性，可在低温保存至少12年~13年。这些疫苗库曾为巴尔干地区、土耳其、日本、朝鲜等多个国家和地区提供过紧急免疫疫苗。目前以在英国的国际疫苗库(IVB)和美国的北美疫苗库(NAVB)为首，一个国际性、交互作用性的世界疫苗库体系正在逐步的建立、完善。当前疫苗库中的疫苗抗原应用的数量还相对较少，但随着FMD在全球范围内传播的风险日益加剧以及可能出现的生物恐怖主义威胁，疫苗库在防控上的意义不容忽视。本文将从FMDV疫苗库的历史、应用、相关研究、未来发展和亟待解决问题等方面进行综述。

1 FMD疫苗库的历史

FMD疫苗库是疫苗工艺发展以及社会需求的产物。FMDV经灭活处理并浓缩后可在低温(尤其是液氮的气相中)长期保存，并且抗原性丧失很少，一旦需要，这些冻存的抗原可以立即应用于疫苗的制备，这是建立疫苗库的技术基础[1]。诺森伯兰调查委员会曾报道英国1967年～1968年间FMD造成的巨大损失，并建议进行疫苗储备，以应对突发疫情，但当时由于技术限制，只能贮备成品疫苗[2]。直到1974年，随着抗原的生产、纯化、浓缩、低温贮存等一系列的新技术的出现，世界上第一个国家级的FMD疫苗库才于1976年在丹麦建立。随后，刚获得无FMD地位的西欧部分国家和FMD早已销声匿迹的北美、大洋洲的一些国家，逐渐认识到了FMD有可能卷土重来，也迫切希望得到紧急免疫疫苗供应。这些国家一方面坚持实行FMD扑杀措施，另一方面积极创造有利于紧急疫苗免疫所需的社会、经济环境。在20世纪五六十年代，许多生产FMD疫苗的厂商都停止了疫苗的生产，另外，西欧在1991年终止了FMD的计划免疫。商品化疫苗的短缺，不能够应对突发的FMD疫情，这些因素使得FMD疫苗贮备成为亟待解决的问题。为促进世界各国FMD疫苗库的协作与信息交流，OIE曾于2004年和2005年两次召开特别会议，讨论相关内容[3]。

自丹麦首先建立FMD疫苗库以来，欧美各地的疫苗库也相继建成。如1982年建立的北美疫苗库(NAVB)，主要为美国、加拿大、墨西哥提供疫苗储备；1985年英国在波布莱特建立国际疫苗库(IVB)，至少储备了A15Thailand、 A22Iraq 24/64、 A24Cruzeiro、 Asia 1India 8/79、C1Oberbayern、O1Lausanne、O1Manisa 等病毒抗原各50万头份，主要为英国、澳大利亚、新西兰、芬兰、爱尔兰、挪威、瑞典以及后来加入的马耳他提供疫苗储备；欧盟疫苗库(EUVB)于1991年成立并于两年后投入使用，至少在法国里昂和意大利布雷西亚两个国家研究所储备了O1Manisa、O1BFS、A24Cruzeiro、A22Iraq、C1Noville、 Asia 1Shamir、 A Iran 96、 A Iran 99、 A Malaysia 97和SAT1、SAT2、SAT3型病毒抗原各500万头份，经欧洲兽医行政中心批准后可在欧洲境内外使用。1999年阿根廷也建立了疫苗库，储备了O1Campos、A24Cruzeiro、A79Argentina、A87Argentina、C3/85Argentina、C3Indaial等病毒抗原各50万头份，SAT1、SAT2、Asia1型病毒抗原各3.5万头份[4]。至2001年，西欧又有十几个国家加入了疫苗储备的行列，其中最大的疫苗库位于德国，该库储备了7型FMDV成品疫苗各10万头份，冻存抗原各50万～100万头份[5]。与此同时，丹麦的FMD疫苗库则退出了历史舞台，其疫苗储备将依赖于欧联盟疫苗库。

2 FMD疫苗库的应用

作为一种疫苗储备，疫苗库中的疫苗抗原主要用于牛的紧急免疫，其它情况较少被应用。如欧联盟疫苗库首次提供疫苗是在1996年为前南斯拉夫共和国和前阿尔巴尼亚提供48万头份的A22FMDV抗原，但只在前阿尔巴尼亚得到应用[6]。1999年，欧联盟疫苗库为韩国提供了O型FMD疫苗进行免疫，但同时为日本提供的百万头份的O型疫苗在FMD的控制中未发挥太大作用。2000年以及2006年，该库两次为土耳其提供130万头份的O-A-Asia1三价苗，用于在巴尔干半岛东部建立疫苗免疫带[7-8]。2009年，为应对A型FMD在中东地区大流行的危险，该库为伊拉克提供了合计50万头份的FMD A型、O型、Asia1型疫苗[9]。2001年英国暴发FMD期间，英国国际疫苗库提供了50万头份贮存抗原用于疫苗制备[10]。阿根廷疫苗库在2001年间提供了50万头份的三价苗并全部用于免疫[6]。2011年1月，北美疫苗库为韩国提供牛、猪疫苗共250万头份并立即用于紧急免疫，以阻止韩国国内的FMD流行[11]。

3 紧急免疫疫苗的相关研究

紧急免疫的关键在于使动物迅速产生保护性免疫。国外对牛、羊、猪的相关实验显示，家畜在接受紧急免疫后的2d～4d能够获得保护性免疫[12]，虽然猪在7d内，牛在14d内还能够继续传播FMD，但能够保证免疫动物不会发病[13-14]。与常规的成品疫苗相比，储备的抗原具有很多优点，一方面，它们可以用于制备单价/多价疫苗，还可与不同的佐剂进行配伍，以应对疫病的流行；另一方面，它们在需要时可以随时应用，但有效期相对较短(一般为12个～18个月)。以疫苗库贮备抗原所制备的疫苗以氢氧化铝佐剂疫苗和油佐剂疫苗两种最为常见。油苗通常应用于反刍动物，尤其在南美洲应用较多，在免疫产生的速度和免疫持续期上与氢氧化铝苗效力相当。猪对氢氧化铝佐剂的反应较弱，而液体疫苗和油乳苗对猪的免疫效果较好。Cox等研究表明利用Montanide ISA 206和ISA 25油佐剂能够提高疫苗的免疫效力，并简化疫苗的配制[12]。Barnett等利用该佐剂研制出一种分层降温疫苗，其水相和抗原相分层冻存，注射时只需将两相混匀即可[15]。疫苗的效力取决于免疫的有效抗原量、抗原谱的广度以及免疫持续期的长短。OIE推荐紧急免疫每头份疫苗应含6PD50的有效抗原，而疫苗库中的冻存疫苗每头份的抗原量已经超过了6PD50，如英国国际疫苗库的牛用疫苗每头份抗原量可达9PD50甚至112PD50，欧联盟疫苗库的有效抗原量也在OIE推荐之上[16]。

4 未来疫苗库的发展趋势

疫苗库的国际化是其发展趋势。2006年，在澳大利亚疫苗库、欧盟疫苗库、北美疫苗库、墨西哥疫苗库的电视会议上，建立国际FMD疫苗库合作网络的提议获得全票通过[17]。疫苗库之间进一步的国际化分工合作可使疫苗的储备更加合理化。如欧洲疫苗库的单价牛苗储备至少有7000万头份，疫苗库中储备的抗原却很少使用，对于一些无FMD的国家而言，在疫苗库中的投入要远小于一旦疫情侵入时扑灭FMD所需的费用。属于一个国家的抗原储备，在一些情况下可以提供与他国享用。疫苗库的成员国在提出自己需求时，具有优先权。在这种情况下，疫苗库成员国越多，平均成本和风险就越小。这种国际化可以降低成本，但也不可避免的会带来一些问题。为了保证疫苗库参与国在需要时能够及时获得疫苗抗原，紧急免疫疫苗的抗原型、疫苗株要尽可能丰富，并且必须有充足的贮备，以满足不同流行株的紧急免疫所需。如英国国际疫苗库的参与国包括澳大利亚、新西兰、爱尔兰、法国、荷兰等八国，其中澳大利亚和新西兰两国在相互进出口方面的限制很少，两国其一发生FMD，疫情会随之蔓延到另一国。在欧洲，问题同样如此，比如2001年英国发生FMD期间，疫情迅速蔓延到爱尔兰、法国和荷兰，此时各国在紧急疫苗需求方面会产生冲突。另外，在疫情突发时需要大规模地对易感动物进行紧急免疫，但现在还没有哪一个疫苗库对某一株疫苗抗原储备能达到500万头份，抗原储备还远不能满足此需要。比如澳大利亚，其牛、羊、猪的存栏量分别为2700万、11500万、250万，一旦发生疫情，若不能及时扑灭，紧急免疫所需疫苗将远超过现有疫苗储备计划。再如，2001年英国FMD爆发期间，其牛羊猪的存栏量分别为1100万、2700万、600万，而获得的紧急免疫疫苗只有英国国际疫苗库提供的50万头份和欧联盟疫苗库提供的500万头份。

5 亟待解决的问题

首先，疫苗库中保存的抗原范围必须足以应对所有可能突发疫情。这就对基本病毒株、疫苗株的数量、疫苗组成中不同病毒株之间抗原量的配比等问题提出了更高要求。疫苗库的意义在于预见性的储备抗原以应对可能暴发的血清型和亚型的FMD。如果在紧急疫情出现时，疫苗库中的抗原完全不能与流行病毒株匹配，疫苗库的存在也就失去了意义，所以疫苗血清型和病毒株的选择一直是疫苗库决策中的关键。过去，在新流行病毒株出现，而现有疫苗不能匹配的情况下，通常采用同血清型的FMD疫苗进行大剂量紧急免疫，并在3周～4周后进行二免，直至新疫苗病毒株研制成功。而新疫苗株的研制绝非易事，在许多情况下，新疫苗株并不能够很好的适应组织培养，其产生的抗原量、免疫原性都比较低。因此，对世界流行的FMD进行广泛、深入的流行病学监测显得尤为重要，这方面还有许多问题亟待解决。由于有许多国家和地区的有关信息无法获得，因此积极参与FMD研究的国际组织，或与周边国家加强疫情监测联络，以及加入国际疫苗库网络很有必要。

其次，用于紧急免疫的抗原在制备、纯化技术等方面还需完善，以提高抗原的稳定性，在免疫后容易和自然感染动物区分。FMDV细胞培养物在经灭活、浓缩时，一些蛋白酶也容易随之留存于疫苗抗原中，这在一定程度上有可能影响疫苗抗原的稳定性。虽然在短期内不会对疫苗的效力有太大影响，但会给疫苗的长期保存造成不利。另外，现代FMD疫苗在制备过程中虽然可以除去大部分非结构蛋白，而动物在多次免疫后还会产生针对非结构蛋白的抗体。解决这一问题的关键在于最大限度的降低成品疫苗中的非结构蛋白抗原，此外还需要建立疫苗抗原中的非结构蛋白污染最大限度的相关标准。

最后，紧急免疫疫苗在激发动物保护性免疫的时效方面还有待改进，从而降低免疫后带病毒动物继续向易感动物传播病原的危险。目前对于FMD的免疫相关研究取得了较大进展，如疫苗免疫的体液反应、先天性免疫、细胞免疫、细胞因子、粘膜免疫等其它方面的免疫机制，这些问题的阐明，有助于在提高FMD疫苗免疫效力的研究上取得新的进展。

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