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疫苗生物技术 疫苗发展的三个时期 一、疫苗的基本成分、生理作用基础和特征 与普通的化学药物不同，疫苗是由不同性质和作用的物质共同组成的复合物，其基本成分包括抗原、佐剂、防腐剂、稳定剂、灭活剂及其他相关成分。这些基本要素从不同角度确保了疫苗能够有效刺激机体，产生针对病原微生物的特异性免疫反应，同时确保疫苗在制备和保存过程的稳定性。 1.抗原(antigen) 抗原：在机体内能刺激免疫系统发生应答，并能诱导机体产生可与其起特异性反应的抗体或效应细胞的物质。 抗原的两个基本特性：免疫原性和反应原性。免疫原性（immunogenicity）是指抗原进入机体后引起的免疫细胞间一系列免疫反应，包括抗原加工、处理、呈递以及被T和B细胞的抗原或受体识别等；抗原的反应原性（reactivity）是指抗原与抗体或效应T细胞发生特异反应的特性。 抗原引起的体液免疫 根据激活B淋巴细胞的方式不同，抗原可分为两种：蛋白类抗原和多糖、脂类等抗原。 根据对T细胞的依赖性分为：T细胞依赖性(TD)抗原和T细胞非依赖性(TI)抗原。蛋白质组成的抗原在T辅助细胞的辅助下，可刺激抗体类型的转化和产生高亲和力的抗体，诱导B淋巴细胞产生以IgG抗体为主的体液免疫反应及记忆型B淋巴细胞的产生，此类抗原也称胸腺依赖型抗原。 多糖、脂类和核酸等抗原可直接诱导B淋巴细胞产生IgM抗体，但无法诱导T淋巴细胞辅助，因此无法产生亲和突变的抗体反应和记忆型B淋巴细胞。 这类抗原的主要特点是具有由相同的单体聚合形成的多聚性抗原，它们能同时与B细胞表面多个抗原受体交连，因此能在没有T细胞辅助下直接激活B淋巴细胞，但至今还不清楚B淋巴细胞对这类抗原的反应是否还需要其他信号。此类抗原也称胸腺非依赖型抗原。与蛋白抗原相比，此类抗原引起的免疫反应较弱，记忆期也相对较短。 影响抗原免疫原性因素 1、抗原的理化性质 （一）抗原的种类：多数蛋白质为良好的抗原，多糖及多肽也具一定的免疫原性 （二） 分子大小：抗原的分子量一般≥10kD，且分子量越大，免疫原性越强 （三）化学组成：免疫原性物质还须具备复杂的化学组成与特殊的化学基团。 （四）抗原决定基的易接近性(accessibility)：易近性乃指抗原决定基是否易被淋巴细胞的抗原受体所接近。（五）物理性状：化学性质相同的抗原物质可因其物理性状不同而影响免疫原性 2、抗原与机体的相互作用 （一） 异物性： “异物”的概念定义为“在胚胎期未与淋巴细胞充分接触过的物质” （二） 进入机体的途径：皮内、皮下、肌肉、腹腔(仅限于动物)、静脉 (三）机体遗传因素：个体对抗原刺激产生应答的能力受遗传因素控制 抗原引起的细胞免疫反应 引起细胞免疫反应的抗原主要是一些细胞内生存的活体抗原，如艾滋病病毒、结核杆菌、白色念珠菌等。 T细胞介导的细胞免疫反应主要包括：抗细胞内病毒感染，如艾滋病病毒、脑炎病毒和仙台病毒等；抗细胞内细菌感染，如结核杆菌、麻风杆菌和沙门氏菌等；抗真菌感染，如白色念珠菌等。 2、佐剂 佐剂是疫苗的关键性成分，可以增强抗原的特异性免疫应答效果。这种加强可表现为增强抗体的体液免疫反应，或表现为增强抗体的细胞免疫反应，或二者兼有。 疫苗佐剂发展至今，以氢氧化铝和磷酸铝为代表的铝佐剂至今仍然是唯一被批准使用的人用疫苗佐剂。 （二）佐剂的作用机制：①改变抗原的物理性状，延缓抗原降解和排除，从而更有效地刺激免疫系统；②刺激单核/巨噬细胞系统，增强其处理和递呈抗原的能力；③刺激淋巴细胞增殖与分化。 （三）佐剂的应用：①增强特异性免疫应答，用于预防接种及制备动物抗血清；②作为非特异性免疫增强剂，用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗。 佐剂 植物来源佐剂 根据分子量大小可分为低分子提取物和高分子提取物两大类，有活性的小分子包括烷基胺、酚类成分（奎宁、皂角素和倍半萜烯等；具有免疫刺激作用的大分子有蛋白质、多肽、多糖、糖脂和植物凝集素等。 皂角素是从南美种的皂角树皮提取出的具有免疫刺激活性的一类物质。其中Quil A是皂角素中初步纯化的产品，有促进Thl和Th2 T辅助细胞功能和增强体液免疫的作用。 细菌来源佐剂 细菌毒素：在细菌毒素中，霍乱毒素、大肠杆菌不耐热毒素、百日咳毒素等是一类强粘膜免疫佐剂。 卡介苗佐剂：卡介苗是减毒的牛型分枝杆菌，是预防结核病十分有效的减毒活疫苗。 CpG佐剂：脱氧寡核苷酸中心区的胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸（CpG）的DNA片段具有活化B细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞的功能。根据此结构在体外合成的CpG基序具有同样的免疫调节效应，CpG寡核苷酸佐剂具有增强细胞免疫和体液免疫的双重效果。 细胞因子 作为第一个被发现具有免疫调控作用的细胞因子白介素1（interleukin 1，IL-1），对T细胞依赖和非T细胞依赖性免疫反应均有较好