DNA疫苗研究进展及在禽用疫苗中的应用

张帝

摘 要：DNA疫苗是第三代核酸疫苗的领军者，因其比传统疫苗有着多种优势，近年来重新进入科研工作者的研究路线中。相比mRNA疫苗，DNA疫苗的研究更加深入广泛，并有受市场检验的产品及多款临床产品，未来将作为人类及动物疫病防控的重要技术手段。疫苗作为家禽养殖业始终依赖的基石，多年来随着疾病的发展传统疫苗已无法满足其防治要求，而DNA疫苗正好可填补此空缺。本文概述了DNA疫苗在人用疫苗及禽用疫苗中的研究应用，相比人用疫苗近年来的深入探索，禽用DNA疫苗起点虽早，但随着新技术的更新，其发展后继乏力。期望未来，研究者参考人用DNA疫苗中的新技术、新手段，对禽用DNA疫苗进行更深入广泛的研究。

关键词：DNA；禽用疫苗

中图分类号：S859.797文献标识码：A文章编号：1673-1085（2024）06-0076-05

DNA疫苗是核酸疫苗家族的一员，与mRNA疫苗的作用机理相似，均可被靶细胞吞入，在胞内应用其相关元件及原料进行蛋白表达，经过递呈后刺激机体免疫力的产生，诱导特异性B细胞及T细胞产生相应的免疫应答。有所区别的是，mRNA疫苗在细胞质中直接翻译为多肽进而组装生成蛋白质，而DNA疫苗需要先进入细胞核中转录生成mRNA方可启动翻译。

相比新冠疫情以来较为火爆的mRNA疫苗技术路线，DNA疫苗无论从诞生时间、研究基础及临床应用方面均有着更为显著的优势。曾经作为第三代核酸疫苗的领军者，尽管DNA疫苗在研究热度上已经远远不及mRNA疫苗，其仍然存在着众多mRNA疫苗无法媲美的优势，未来仍然是人类、动物疾病防控及治疗的重要技术途径。

1  DNA疫苗的特点

1.1  免疫原性好

DNA疫苗进入细胞后，通过细胞自身的原料及酶转录后翻译生成目标抗原，其过程全程位于天然的细胞工厂，因此其翻译后的修饰与天然蛋白十分相近，保证了蛋白抗原的正确折叠与表位的暴露，提高免疫原性，能够更准确地递呈给免疫系统发挥作用[1]。

1.2  安全性高

DNA疫苗无论从大规模生产到应用，均不涉及致病病原的使用，尤其对于培养复杂或高致病性病原制备疫苗过程中，仅设计并制备质粒，无强毒株使用，生物安全防护要求低[2]。而且质粒进入人体毒副作用较低，目前的研究在毫克级别暂无可见的不良反应。对于部分研究者认为的，相比于mRNA疫苗来讲，DNA疫苗整合基因组的风险较高，根据目前的研究显示，DNA自然整合相比病原进入体内自然整合的概率并无显著差异。

1.3  持续的免疫应答

DNA疫苗进入细胞后，短时间内难以被细胞清除，因此在极低剂量下即可持续诱导机体的免疫应答，产生反复的免疫刺激，诱导更强烈的中和抗体产生及细胞免疫反应，避免多次免疫，缩短免疫窗口期，提高免疫效率[3]。

1.4  低成本，高效率，快响应

DNA疫苗设计效率较高，在类似新冠等疾病突然爆发时，DNA疫苗可被快速响应并进行设计，且DNA疫苗具有用量极低、生产成本低、后期的纯化方法简单、生产效率较高、疫苗稳定、易于储存等特点，使其适合用于流行性疾病的及时防控[4]。

2  DNA疫苗在人用疫苗中的研究

自1990年DNA疫苗发现以来[5]，至今已走过34年的研究历程，但迄今为止，仅一款DNA疫苗产品成功上市。尽管如此，学者们做了大量的研究，截止目前，全球现有约160个DNA疫苗或肿瘤免疫治疗的临床试验正在进行，相信未来会有更多的产品通过临床，成功应用。

2.1  新冠疫苗

2021年8月，印度Cadila Healthcare公司的新冠DNA疫苗ZyCoV-D获得紧急授权许可，成为世界上第一款人用DNA疫苗。此外，全球包括Inovio公司的INO-4800疫苗[6]、Genexine公司的GX-19疫苗[7]、AnGes公司的AG0301-COVID19疫苗[8]在内的30余种DNA新冠疫苗已经进入临床试验阶段。

2.2  流感疫苗

流感病毒传播性强，危害大，易造成世界性大流行，其疫苗的研制始终为防控的第一手段，而DNA疫苗因其强大的优势，近年来成为研究疫苗的重要手段。Kodojalli S等[9]选择H5N1毒株免疫原性表位作为抗原，构建DNA疫苗，免疫小鼠后可对人或禽的不同毒株H5N1型流感病毒产生保护作用。

2.3  丙肝疫苗

丙型肝炎病毒与流感病毒具有相似的特点—亚型多、易突变，使其成为一种疫苗研发难度较大的病毒性疾病。其表面核心蛋白HCV作为疫苗首选抗原表位，将其核心序列与HBV核心序列融合构建质粒后制备成疫苗，免疫后能够对小鼠产生免疫应答[10]。

2.4  肿瘤疫苗

肿瘤DNA疫苗是DNA疫苗应用领域中另一重大应用前景，研究者认为DNA疫苗能够更好的靶向APC细胞，刺激APC细胞成熟并提呈抗原，通过不同途径激活特异性免疫应答[11]，其中针对HPV的DNA疫苗表现尤其突出，在III期临床试验中取得了振奋人心的治疗效果，研究证实其能够引起强烈的细胞免疫反应，降低患者手术率，且在接受治疗后18个月内患者体内均无法检出HPV16/18病毒[12]。

3  DNA疫苗在禽用疫苗中的应用

研究者们对于DNA疫苗基因整合人类基因组方面的担忧，多年来限制了DNA疫苗的应用；而在动物疫苗中，此方面的考虑因素较弱，因此在动物疫苗中DNA疫苗产品上市更容易，目前已经获批的DNA疫苗有鲑鱼传染性造血组织坏死病毒疫苗、狗黑色素瘤治疗性疫苗、母猪分娩综合征疫苗、鸡H5N1型禽流感疫苗等，还有针对多种动物疾病的DNA疫苗处于研发过程中。其中以H5N1型禽流感疫苗为代表的禽用疫苗中，DNA疫苗的研究最为广泛。

3.1  禽流感疫苗

禽流感是一种禽类烈性传染病，严重影响养禽业发展，疫苗接种作为控制禽流感传播的首选策略，始终作为核心研究内容。传统疫苗通常为灭活疫苗及减毒活疫苗，但因免疫效果不佳或疫苗株存有毒力返强的风险等，无法更好的满足市场需求。研究发现，AIV外膜蛋白已经被证实具有较强的免疫原性，其中M蛋白和NP蛋白序列为核心的DNA疫苗均可诱导机体的免疫反应，且攻毒保护率高达70%[13]。

2018年，哈尔滨兽医研究所研发的禽流感DNA疫苗（H5亚型）获得国家一类新兽药证书，是中国首个获得批准的动物DNA疫苗。除此之外，其他亚型禽流感疫苗如H7、H9等均被广泛研究，并在佐剂、载体及抗原设计等方面均有显著的研究进展[14]。

将禽流感病毒H7N9的HA蛋白序列优化克隆至载体上，构建重组质粒制备成DNA疫苗，免疫后攻毒，结果证明，所有免疫鸡均无发病，且可免受不同血清型强毒株的攻击，证明此DNA疫苗不仅对于本毒株具有保护效力，还可产生交叉保护作用[15]。

3.2  鸡球虫疫苗

球虫病是危害养鸡业的重大疾病，其病原鸡柔嫩艾美耳球虫属于细胞内寄生性原虫，传统的寄生虫活疫苗防控效果不佳，且存在生物安全风险，因此DNA疫苗被广泛研究。其中编码EtSAG4基因[16]、pEtK2基因[17]等多种表位已经被证实，作为核心序列制备DNA疫苗免疫鸡后，均可诱导特异性免疫应答，产生保护效力。

3.3  鸡传染性支气管炎疫苗

鸡传染性支气管炎是危害养禽业重要的病毒性传染病之一，其血清型众多，且相互之间交叉保护性弱，因此限制疫苗的研发进展。DNA疫苗可以做到将不同抗原表位融合构建，包括保守区域，使其能够具备更好的交叉保护作用。唐梦君[18]研究了IBV的结构蛋白S1蛋白、M蛋白、N蛋白，分别将三种蛋白添加刺激因子构建DNA疫苗，结果表明S1蛋白为核心序列的DNA疫苗能够抵抗强毒株攻毒，保护率高达85%。田浪[19]则通过生物信息学筛选了S1、S2、N蛋白的B细胞及T细胞表位，将其融合构建DNA疫苗，并添加CpG序列作为刺激因子，与IL-2佐剂共同免疫鸡，能够提供90%的攻毒保护率。

3.4  其他禽类疫苗

除上述疫苗外，如新城疫DNA疫苗、网状内皮组织增生病DNA疫苗、禽波氏杆菌DNA疫苗等多种DNA疫苗也处于研究中，但由于临床危害较小、市场关注不足或传统疫苗效果可达预期等因素，尚无更深入广泛的研究。

4  讨论与展望

DNA疫苗问世已长达34年，其中不乏学者对其深入研究，使其成为一种未来可期的疫苗技术路线，而转基因概念的不良宣传引起人们对“基因”谈之色变，极大限制了DNA疫苗的应用前景。在人用疫苗学术领域，DNA疫苗通常被认为易引起基因重组以及由于外源核酸引起的自身免疫疾病等缺点，使其研究受到质疑；在禽用疫苗研究应用中，DNA疫苗的研究起步较早，2000年以来即有不同研究者研究禽类的DNA疫苗，并已有产品注册新兽药， 2018年以后对其研究热度稍有减弱。近几年来，随着核酸药物的发展，免疫信号通路的广泛研究，DNA疫苗的优势尽显，且可通过融合表达靶向信号分子、基因枪或可溶性微针等多种途径提高靶向性及吸收率，能够更好地指导禽类DNA疫苗的研究与更新，未来为养禽业提供更安全、更有效、质量可控的疫苗。

参考文献：

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[19] 田浪.禽传染性支气管炎病毒多表位嵌合DNA疫苗构建及免疫研究[D].雅安：四川农业大学，2009.

Research Progress of DNA Vaccine and its Application

in Poultry Vaccine

ZHANG Di

（Feicheng Animal Husbandry and Veterinary Industry Development Service Center，

Feicheng 271600，China）

Abstract： DNA vaccine is the leader of the third generation of nucleic acid vaccine. Because of its many advantages compared with traditional vaccine， DNA vaccine has re-entered the research route of scientific researchers in recent years. Compared with mRNA vaccine， DNA vaccine research is more in-depth and extensive， and there are market tested products and a number of clinical products， which will be used as an important technical means for the prevention and control of human and animal diseases in the future. Vaccines have always been the cornerstone of the poultry industry. Over the years， with the development of diseases， traditional vaccines have been unable to meet the requirements of prevention and control， and DNA vaccines can fill this gap. This paper lists the research of DNA vaccine in human vaccine and poultry vaccine. It can be seen that compared with the in-depth exploration of human vaccine in recent years， poultry DNA vaccine started early， but with the update of new technology， its development is weak. In the future， we can refer to the new technical means of human DNA vaccine to conduct more in-depth and extensive research on avian DNA vaccine.

Keywords：  DNA; poultry vaccine