布鲁氏菌病疫苗研究进展

摘要：布鲁氏菌病是由布鲁氏杆菌引发的一种细菌性人畜共患病，该病会给养殖业造成巨大的经济损失，严重威胁人类和家畜健康。接种疫苗是控制布鲁氏菌病的有效手段之一。目前使用最广泛的疫苗为减毒活疫苗，可为动物提供良好的免疫力，但存在毒力恢复、持续性血清反应。涌现大量关于布鲁氏菌病疫苗的研究，本文介绍了减毒活疫苗、载体疫苗、亚单位疫苗和DNA疫苗及其优势和局限。本文旨在介绍现有不同类型布鲁氏菌病疫苗，为研究和开发出安全、高效、方便的布鲁氏菌病疫苗提供参考。

关键词：布鲁氏菌病；疫苗；布鲁氏菌

布鲁氏菌病是一种由布鲁氏杆菌属引起的疾病，世界动物卫生组织（OIE）列为A类、我国列为乙类的人畜共患传染病。布鲁氏菌病可以感染多种家畜和野生哺乳动物，威胁着人类和动物的健康，造成巨大的经济损失。人通过直接或间接接触患病动物或其制品感染布鲁氏菌病，特别是牛、绵羊、山羊和猪。因此，根除人类布鲁氏菌病必须先消灭动物源的该疾

病[1]。自20世纪80年代末以来，布鲁氏菌病迅速流行，感染了60多种野生动物，对畜牧业造成了巨大的经济损失[2]。疫苗在预防和控制布鲁氏菌病方面发挥了重要作用，但是目前使用的布鲁氏菌病疫苗存在一些问题，导致流产、排毒。随着分子技术的发展和对布鲁氏菌发病机制的研究，开发出新的基因工程疫苗[3-4]。本文介绍了不同类型的布鲁氏菌病疫苗及其研究进展。

1 减毒活疫苗

目前，减毒活疫苗是用于控制动物布鲁氏菌病的最有效的疫苗[5]。减毒活疫苗具有便宜、有效的特点，通过体液和细胞介导的反应诱导免疫反应[6-7]。然而，布鲁氏菌病减毒活疫苗存在一些缺陷，如抗生素耐药性、干扰血清学诊断试验以及对动物和人类的残留毒性[7-8]。目前，使用最多的是S19、Rev1、S2、A19、M5等减毒活疫苗。国外主要使用疫苗S19和Rev1，产生抗体持久、致流产率低，但其诱导的凝集素在免疫动物中持续时间长，干扰血清诊断试验，难以区分疫苗株接种动物和野生型感染动物。S2、A19、M5疫苗在我国使用最为广泛，均能产生良好的体液和细胞免疫反应，但疫苗毒力恢复和干扰血清诊断试验。基因缺失疫苗是通过去除病原体毒素基因获得的活疫苗，既有病原免疫原性又可防止毒性恢复，更安全有效[9]。目前，有大量关于布鲁氏杆菌基因缺失疫苗的研究，候选基因主要有能量代谢（cydC，cydD）、mRMA稳定性（Hfq）、蛋白质（bp26、omp31）、转录调节因子（VjbR、MucR）、LPS合成酶（ManB、Pgm）、Zn2+运输系统（ZnuA）。牛种A19-ΔVirB12株和羊种M5-90Δ26两种基因缺失活疫苗已经上市。A19-ΔVirB12株通过敲除布氏菌（A19株）基因组的毒力基因（VirB12），具有更高效、安全、可净化的特点。M5-90Δ26，通过对M5-90株进行同源重组构建bp26基因缺失获得的疫苗，安全性更高，不发生水平传播，不会对其他接触动物及周围环境造成污染。

2 载体疫苗

载体疫苗是指将编码布鲁氏菌抗原基因导入减毒的细菌或病毒，通过细菌或病毒将布鲁氏菌抗原基因带入宿主并表达，诱发宿主免疫应答[10]。该类疫苗使用细菌或病毒作为载体，能够诱导宿主细胞介导的免疫反应，提高疫苗免疫原性。细菌或者病毒载体在宿主细胞中复制，携带的布鲁氏菌抗原也随之增多[11]。

布鲁氏菌载体疫苗使用的载体主要有乳球菌、大肠杆菌、沙门菌和流感病毒[12-13]。用于布鲁氏菌载体疫苗的候选抗原有脯氨酸消旋酶亚基A（PrpA）、

Cu/Zn超氧化物歧化酶（SOD）、布鲁氏菌杆菌LS蛋白（BLS）、脂蛋白外膜蛋白19（Omp19）[14]和核糖体蛋白L7/L12[15]。BLS、Omp19、PrpA和SOD可有效诱导Th1型细胞因子的分泌。该类疫苗需要多种增强剂和佐剂才能获得持久的免疫力[14]。将布鲁氏菌核糖体蛋白L7/L12基因导入沙门菌（JOL1800菌株）制成疫苗，可诱导宿主体液免疫和细胞免疫，具有L7/L12的高抗原性和较高的安全性，单剂量疫苗可有效消除病原体[15]。

布鲁氏菌L7/L12、Omp16、Omp19或SODH5N1导入亚型重组流感病毒载体（rIVV）形成疫苗，具有较高的安全性和有效性[16]。

3 亚单位疫苗

亚单位疫苗具有安全性高、无传染性、不能恢复毒力的特点。布鲁氏菌病亚单位疫苗使用一种可影响多种布鲁氏菌的重组多糖保守蛋白。亚单位疫苗的抗原性差、不稳定和半衰期短等问题严重限制该疫苗的使用[17]。因此，需要通过添加佐剂、免疫调节剂、抗原传递系统或TLR（toll样受体）配体来增强疫苗的宿主免疫反应，导致生产成本增加。常用的佐剂有弗氏佐剂、磷酸铝、氢氧化铝和单磷酸脂质A等。研究表明，与单价重组蛋白相比，联合重组蛋白可以诱导更强的免疫反应，对宿主有更好的保护作用[18-19]。此外，一些研究表明，亚单位疫苗可以诱导类似于活疫苗或减毒疫苗株诱导的保护水平和免疫应答[20-22]。将OPS与CTB（霍乱毒素B亚基）载体在工程大肠杆菌中共表达生成CTB-OPSBa疫苗，具有安全、有效和稳定的优点[23]，但试验在小鼠进行，对牛的作用未知[24]。迄今为止还没有布鲁氏菌病亚单位疫苗上市。

4 DNA疫苗

DNA布鲁氏菌病疫苗是一种亚单位疫苗，在多次免疫后刺激免疫应答[9]。DNA布鲁氏菌病疫苗具有安全有效、能刺激强烈的细胞免疫反应、可表达多种抗原和储存条件简单的优点[25]。现有研究报道DNA布鲁氏菌病疫苗中使用的毒力基因，具有良好的免疫原性和有效性，如BvrR/BvrS系统、SOD、L7/L12、BLS、omp31、omp25、BCSP31、SP41和rL9。研究发现，BCSP31 DNA疫苗能够刺激兔子的细胞免疫从而发挥保护作用[26]。由于DNA快速沉默，需通过重复免疫加强剂量来提高免疫效果。研究表明，反复接种BLS基因后，小鼠产生IgG2a，同时诱导了保护性反应[27]。DNA疫苗无法在细胞内复制，表达抗原量有限，可通过添加佐剂等方法延迟基因沉默，延长疫苗保护时间。

5 结语

人们正在努力开发新疫苗，如基于毒力基因缺失的工程减毒活疫苗和基于病毒或细菌载体的布鲁氏菌疫苗，亚单位疫苗，DNA疫苗。亚单位疫苗由于其安全性、明确的非传染性、无法恢复到强毒株、与减毒疫苗不同的非生存能力以及可操作能力，是很有前途的候选疫苗。然而，亚单位疫苗存在抗原性差、不稳定、半衰期短等缺点。使用时需要添加佐剂、免疫调节剂和抗原传递系统从而增强免疫反应。目前，没有布鲁氏菌病牲畜亚单位疫苗上市[28]，主要原因是新型疫苗的保护力不及现在使用的传统疫苗。其次是因为大部分布病疫苗研究使用小鼠、家兔等小动物，无大型动物疫苗的评价试验。设计开发新型疫苗，加强布鲁氏菌的致病机制研究，提供更高效的抗原候选基因，同时探索和优化动物模型以及佐剂及递送载体等，助力人类健康和畜牧业健康发展。

参考文献

[1] V.Pa.The use of live vaccine for vaccination of human

beings against brucellosis in the USSR[J].Bull

World Health Organ，1961（1）：167-169.

[2] P.G.The changing Brucella ecology：novel reservoirs，new threats[J].Int J Antimicrob Agents，2010，36：S8-S11.

[3] S.Gg，S.N，C.Mj.Brucellosis vaccines：past，present and future[J].Vet Microbiol，2002，90（1）：479-496.

[4] Y.X，S.Ja，C.L，C.B，T.T，and P.Dw.Progress in Brucella

vaccine development[J].Front Biol，2013，8（1）：60-77.

[5] L.Zq et al.A Brucella melitensis M5-90 wboA deletion

strain is attenuated and enhances vaccine efficacy[J].Mol Immunol，2015（2）：276-283.

[6] N.Mansoori.Department of Pathobiology，School of Public

Health，Tehran University of Medical Sciences，Tehran，

IR Iran，M.R.Pourmand，and Department of

Pathobiology，School of Public Health，Tehran University

of Medical Sciences，Tehran，IR Iran，“Vaccines and Vaccine Candidates against Brucellosis，” in Infection[J].Epidemiology and Medicine，2016（9）：32–36.

[7] T.Ql，C.Y，P.S，et al.Brucella abortus mutants lacking

ATP-binding cassette transporter proteins are

highly attenuated in virulence and confer protective

immunity against virulent B.abortus challenge in BALB/c

mice[J].Microb.Pathog.，2016（7）：62-65.

[8] B.Y，T.M，L.P，et al.Characterization of Brucella abortus

mutant strain Δ22915，a potential vaccine candidate[J].

Vet Res，2017（4）：371-375.

[9] G.A，K.H，K.K，et al.Development of new generation of

vaccines for Brucella abortus[J].Heliyon，2018（12）：81.

[10] A.-M.A，M.Nh，and H.R.Efficacy evaluation of live

Escherichia coli expression Brucella P39 protein combined

with CpG oligodeoxynucleotides vaccine against Brucella

melitensis 16M，in BALB/c mice[J].Biol.J.Int.Assoc Biol Stand.，2012（2）：140-145.

[11] A.-M.A，T.A，L.P，et al.Yersinia enterocolitica as a

vehicle for a naked DNA vaccine encoding Brucella abortus

bacterioferritin or P39 antigen[J].Infect Immun.，2002（4）：1915-1923.

[12] B.D，K.Z，Z.N，et al.A new candidate vaccine for human

brucellosis based on influenza viral vectors：a preliminary

investigation for the development of an immunization

schedule in a guinea pig model[J].Infect Dis Poverty，2021（2）：371-373.

[13] M.A，R.S，Z.N，et al.Evaluation of Duration of

Immunogenicity and Protective Efficacy of

Improved Influenza Viral Vector-Based Brucella

abortus Vaccine Against Brucella melitensis Infection in

Sheep and Goats[J].Front Vet Sci，2020（2）：82-83.

[14] L.M et al.Protective efficacy of attenuated Salmonella

Typhimurium strain expressing BLS，Omp19，PrpA，or

SOD of Brucella abortus in goats[J].Vet Sci，2021（2）：78-81.

[15] S.A，H.C，and L.Jh，“Live vaccine consisting of attenuated

Salmonella secreting and delivering Brucella ribosomal

protein L7/L12 induces humoral and cellular immune

responses and protects mice against virulent Brucella abortus

544 challenge[J].Vet Res，2020（7）：378-381.

[16] B.D et al.Development of Human Vectored Brucellosis

Vaccine Formulation：Assessment of Safety and

Protectiveness of Influenza Viral Vectors Expressing Brucella

Immunodominant Proteins in Mice and Guinea Pigs[J].Bio Med Res Int，2020（11）：367-369.

[17] S.H，M.Ai，J.C，et al.Co-immunization with interlukin-18

enhances the protective efficacy of liposomes encapsulated

recombinant Cu-Zn superoxide dismutase protein

against Brucella abortus[J].Vaccine，2011（29）：

4720-4727.

[18] T.G，K.B，M.Hs，et al.Intraperitoneal administration

of a novel chimeric immunogen（rOP）elicits IFN-γ

and IL-12p70 protective immune response in BALB/c

mice against virulent Brucella[J].Immunol Lett，2017（12）：465-468.

[19] P.S，P.Bv，N.S，et al.Protective and therapeutic efficacy

study of divalent fusion protein rL7/L12-Omp25

against B.abortus 544 in presence of IFNγ[J].Appl.Microbiol.Biotechnol.，2018（20）：310-312.

[20] G.A，J.-T.M，M.J，et al.Immunization of mice with a

novel recombinant molecular chaperon confers protection

against Brucella melitensis infection[J].Vaccine，2014（9）：13.

[21] Comparison of the protective immunity elicited by a Brucella

cocktail protein vaccine（rL7/L12+rTOmp31+rSOmp2b）in two different adjuvant formulations in BALB/c

mice-PubMed[J].Accessed，2023（12）：329-332.

[22] A.Ghasemi.A Recombinant Chimera Protein as a Novel

Brucella Subunit Vaccine：Protective Efficacy and

Induced Immune Response in BALB/c Mice[J].Nov，2017（9）：128-129.

[23] S.A，H.C，H.Ia，et al.Intranasally administered anti-Brucella

subunit vaccine formulation induces protective immune

responses against nasal Brucella challeng）：e[J].Vet

Microbiol，2019（11）：112-118.

[24] S.Li et al.A bioconjugate vaccine against Brucella abortus produced by engineered Escherichia coli[J].Front Bioeng Biotechnol，2023（11）：1203-1206.

[25] H.Xd，Y.Dh，C.St，et al.A combined DNA vaccine

provides protective immunity against Mycobacterium

bovis and Brucella abortus in cattle[J].DNA Cell Biol，2009（4）：379-382.

[26] W.Imtiaz et al.Evaluation of DNA vaccine encoding BCSP31

surface protein of Brucella abortus for protective immunity

[J].Microb Pathog，2018（125）：514–520.

[27] V.Ca，C.J，S.M，et al.Single-shot plasmid DNA

intrasplenic immunization for the production of monoclonal antibodies.Persistent expression of DNA[J].Immunol Methods，2000（244）：244-246.

[28] M.Pm and T.I.Modern subunit vaccines：development，components，and research opportunities[J].Chem

Med Chem，2013（8）：487-488.