生物技术制药第2版-第5章-疫苗和制备技术课件.ppt
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- 生物技术 制药 疫苗 制备 技术 课件
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1、第五章第五章 疫苗及其制备技术疫苗及其制备技术疫苗(疫苗(Vaccine)n传统概念:将传统概念:将病原微生物(细菌、病毒、真菌等)病原微生物(细菌、病毒、真菌等)及其代谢产物及其代谢产物,经过,经过人工减毒人工减毒、灭活灭活或利用或利用基因基因工程工程等方法制成的用于等方法制成的用于预防传染病预防传染病的免疫制剂。的免疫制剂。n世界卫生组织的扩大免疫措施(世界卫生组织的扩大免疫措施(EPI)儿童儿童免疫程序表免疫程序表、成人、成人n现代疫苗:现代疫苗:治疗性疫苗治疗性疫苗、非感染性疾病疫苗非感染性疾病疫苗n疫苗学(疫苗学(Vaccinology)本章学习要求本章学习要求n掌握掌握:疫苗、基因
2、工程疫苗、联合疫苗的:疫苗、基因工程疫苗、联合疫苗的概念及常见疫苗的制备技术概念及常见疫苗的制备技术n熟悉熟悉:疫苗的原理、类型、特点及主要用:疫苗的原理、类型、特点及主要用途途n了解了解:疫苗发展的历程与趋势、疫苗产业:疫苗发展的历程与趋势、疫苗产业的特点与应用的特点与应用本章内容本章内容p概述概述p疫苗的组成、作用原理、类型与特点疫苗的组成、作用原理、类型与特点p疫苗的制备方法疫苗的制备方法p疫苗生产的质量控制疫苗生产的质量控制p疫苗产业的特点及应用概况疫苗产业的特点及应用概况第一节第一节 概述概述一、疫苗的产生一、疫苗的产生n“12世纪,中国开始用人痘接种预防天花世纪,中国开始用人痘接种
3、预防天花”n疫苗可预防疾病的流行病学与预防学疫苗可预防疾病的流行病学与预防学第第6版,美国疾病控制与预防中心(版,美国疾病控制与预防中心(CDC)2000年出版年出版一、疫苗的产生一、疫苗的产生天花(天花(Smallpox)n由由天花病毒天花病毒引起的一种烈性传染病引起的一种烈性传染病n天花病毒天花病毒:呈砖形,能对抗干燥和低温,在痂皮、:呈砖形,能对抗干燥和低温,在痂皮、尘土和被服上可生存数月至一年半之久尘土和被服上可生存数月至一年半之久n临床表现临床表现:主要为严重毒血症状、皮肤成批依次:主要为严重毒血症状、皮肤成批依次出现斑疹、丘疹、疱疹、脓疱,最后结痂、脱痂,出现斑疹、丘疹、疱疹、脓疱
4、,最后结痂、脱痂,遗留痘疤。遗留痘疤。n传播途径传播途径:飞沫吸入或直接接触。:飞沫吸入或直接接触。n特点特点:发展迅速,未免疫人群感染后:发展迅速,未免疫人群感染后 15-20天内天内致死率高达致死率高达30。一、疫苗的产生一、疫苗的产生天花的防治天花的防治中国中国n宋真宗时期(宋真宗时期(998-1023年)年):人痘法,吸入天花:人痘法,吸入天花病人痂粉预防天花。病人痂粉预防天花。n明朝隆庆年间(明朝隆庆年间(1567-1572年):痘衣法、痘浆法、年):痘衣法、痘浆法、旱痘法和水苗法等多种接种方法出现。旱痘法和水苗法等多种接种方法出现。n清朝顺治死于天花,得过天花的康熙继位清朝顺治死于
5、天花,得过天花的康熙继位n人痘法的人痘法的缺点缺点:有时也会引起严重的天花:有时也会引起严重的天花一、疫苗的产生一、疫苗的产生天花的防治天花的防治欧洲欧洲n1721年,人痘接种法传入英国年,人痘接种法传入英国n1796年,英国医生年,英国医生E.Jenner 利用牛痘防治天花利用牛痘防治天花n1798年,医学界正式承认年,医学界正式承认“疫苗接种确实是一种疫苗接种确实是一种行之有效的免疫方法行之有效的免疫方法”。n细胞培养法获得天花病毒细胞培养法获得天花病毒牛痘苗牛痘苗 一、疫苗的产生一、疫苗的产生疫苗之父疫苗之父-法国免疫学家法国免疫学家 Louis Pasteurn鸡霍乱弧菌减毒株鸡霍乱弧
6、菌减毒株(第一个细菌减毒活疫苗)(第一个细菌减毒活疫苗)一、疫苗的产生一、疫苗的产生巴斯德与狂犬病疫苗巴斯德与狂犬病疫苗n异体传代法:将狂犬病毒在兔体内经连续传代,异体传代法:将狂犬病毒在兔体内经连续传代,获得了获得了减毒株减毒株 一、疫苗的产生一、疫苗的产生巴斯德在疫苗领域的卓越贡献巴斯德在疫苗领域的卓越贡献n细菌的分离培养技术细菌的分离培养技术n减毒菌株的获得减毒菌株的获得 连续传代培养法连续传代培养法 高温培养法高温培养法 异体传代法异体传代法n巴氏减毒菌苗巴氏减毒菌苗的发明:为实验免疫学建立了基础的发明:为实验免疫学建立了基础二、疫苗及其技术的发展简史二、疫苗及其技术的发展简史(一)减
7、毒活疫苗技术(一)减毒活疫苗技术第一次疫苗革命第一次疫苗革命(二)基因重组疫苗技术(二)基因重组疫苗技术第二次疫苗革命第二次疫苗革命(三)反向疫苗学技术(三)反向疫苗学技术第三次疫苗革命第三次疫苗革命二、疫苗及其技术的发展简史二、疫苗及其技术的发展简史(一)减毒活疫苗技术(一)减毒活疫苗技术细胞水平细胞水平n人为处理使病原微生物失去毒力或降低毒力人为处理使病原微生物失去毒力或降低毒力n例:卡介苗(例:卡介苗(Bacillus Calmette-Gurin,BCG,使,使用活的无毒牛型结核杆菌制成用活的无毒牛型结核杆菌制成)、炭疽疫苗、狂炭疽疫苗、狂犬疫苗犬疫苗二、疫苗及其技术的发展简史二、疫苗
8、及其技术的发展简史药物毒理:药物毒理:n结核菌是细胞内寄生菌结核菌是细胞内寄生菌细胞免疫细胞免疫n用无毒卡介菌(结核菌)人工接种进行初次感染用无毒卡介菌(结核菌)人工接种进行初次感染,经过巨噬细胞的加工处理,将其抗原信息传递,经过巨噬细胞的加工处理,将其抗原信息传递给免疫活性细胞,使给免疫活性细胞,使T细胞分化增殖,形成致敏细胞分化增殖,形成致敏淋巴细胞,当机体再遇到结核菌感染时,巨噬细淋巴细胞,当机体再遇到结核菌感染时,巨噬细胞和致敏淋巴细胞迅速被激活,执行免疫功能,胞和致敏淋巴细胞迅速被激活,执行免疫功能,引起引起特异性免疫反应特异性免疫反应。二、疫苗及其技术的发展简史二、疫苗及其技术的发
9、展简史(二)基因重组疫苗技术(二)基因重组疫苗技术分子水平分子水平n基因重组技术研究相关基因和蛋白质产物基因重组技术研究相关基因和蛋白质产物n例:乙肝疫苗(乙型肝炎表面抗原)例:乙肝疫苗(乙型肝炎表面抗原)二、疫苗及其技术的发展简史二、疫苗及其技术的发展简史n血源乙肝疫苗血源乙肝疫苗:无症状:无症状HBsAg携带者血浆提取的携带者血浆提取的HBsAg,经纯化,灭活及添加佐剂制成。,经纯化,灭活及添加佐剂制成。n基因重组(转基因)乙肝疫苗基因重组(转基因)乙肝疫苗:利用转基因技术:利用转基因技术,构建含有乙肝病毒,构建含有乙肝病毒HBsAg基因的重组质粒,转基因的重组质粒,转入酵母(或重组入酵母
10、(或重组CHO细胞)表达乙型肝炎表面抗细胞)表达乙型肝炎表面抗原,在繁殖过程中产生未糖基化的原,在繁殖过程中产生未糖基化的HBsAg多肽,多肽,经破碎酵母菌体,颗粒形未糖基化的经破碎酵母菌体,颗粒形未糖基化的HBsAg多肽多肽释放,经纯化,灭活,添加佐剂制成。释放,经纯化,灭活,添加佐剂制成。二、疫苗及其技术的发展简史二、疫苗及其技术的发展简史基因工程技术在疫苗领域应用基因工程技术在疫苗领域应用n构建无毒或减毒疫苗:毒素基因突变构建无毒或减毒疫苗:毒素基因突变n构建载体活疫苗:目的基因克隆至临床常规使用构建载体活疫苗:目的基因克隆至临床常规使用的活疫苗中的活疫苗中二、疫苗及其技术的发展简史二、
11、疫苗及其技术的发展简史(三)反向疫苗学技术(三)反向疫苗学技术蛋白质水平蛋白质水平n全基因水平筛选具有保护性免疫反应的候选抗原全基因水平筛选具有保护性免疫反应的候选抗原n具体步骤:具体步骤:1.基因组信息分析结合基因芯片筛选候选疫苗成分基因组信息分析结合基因芯片筛选候选疫苗成分2.高通量基因重组表达候选疫苗蛋白成分高通量基因重组表达候选疫苗蛋白成分3.免疫保护性测试免疫保护性测试二、疫苗及其技术的发展简史二、疫苗及其技术的发展简史例:例:B型脑膜炎球菌(型脑膜炎球菌(meningococcus B)n先用计算机分析先用计算机分析B型脑膜炎球菌的基因组,找到型脑膜炎球菌的基因组,找到600个潜在
12、的疫苗候补,将其中个潜在的疫苗候补,将其中350个在大肠杆菌个在大肠杆菌中进行表达,然后将蛋白提纯用于免疫小鼠,其中进行表达,然后将蛋白提纯用于免疫小鼠,其中找到中找到29个蛋白能诱导小鼠产生抗体,从而达到个蛋白能诱导小鼠产生抗体,从而达到预防免疫的作用预防免疫的作用。第二节第二节 疫苗的组成、作用原理、类型与特点疫苗的组成、作用原理、类型与特点一、疫苗组成一、疫苗组成n抗原抗原n佐剂佐剂n防腐剂防腐剂n稳定剂稳定剂n灭活剂灭活剂 n缓冲液、盐类等非活性成分缓冲液、盐类等非活性成分一、疫苗组成一、疫苗组成1.抗原(抗原(antigen,Ag)n疫苗最主要的有效活性成分疫苗最主要的有效活性成分n
13、免疫原性(免疫原性(immunogenicity):刺激机体特异:刺激机体特异性免疫细胞活化、增殖、分化并产生免疫效应性免疫细胞活化、增殖、分化并产生免疫效应物。物。n免疫反应性(免疫反应性(immunoreactivity):与免疫效:与免疫效应物发生特异性结合而产生免疫反应。应物发生特异性结合而产生免疫反应。一、疫苗组成一、疫苗组成n常用抗原包括:常用抗原包括:灭活病毒或细菌灭活病毒或细菌 活病毒或细菌(减毒株)活病毒或细菌(减毒株)病毒或菌体提纯物病毒或菌体提纯物 有效蛋白成分有效蛋白成分 类毒素类毒素 细菌多糖细菌多糖 合成多肽合成多肽 核酸核酸2.佐剂(佐剂(adjuvant)n非特
14、异性增强抗原免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性增强抗原免疫应答或改变免疫应答类型的物质。物质。n要求:安全无毒、要求:安全无毒、在非冷藏条件下稳定在非冷藏条件下稳定n作用机制:作用机制:改变抗原的物理形状,延长抗原在机体内保留时间改变抗原的物理形状,延长抗原在机体内保留时间 刺激单核巨噬细胞对抗原的递呈能力刺激单核巨噬细胞对抗原的递呈能力 刺激淋巴细胞分化,增加扩大免疫应答能力刺激淋巴细胞分化,增加扩大免疫应答能力一、疫苗组成一、疫苗组成一、疫苗组成一、疫苗组成常用佐剂:常用佐剂:n用于人体:铝佐剂用于人体:铝佐剂/MF59(水包油的乳剂)(水包油的乳剂)n动物试验:弗氏完全佐剂(动物试验:
15、弗氏完全佐剂(FCA)/弗氏不完全弗氏不完全佐剂(佐剂(FIA)3.防腐剂防腐剂n大多数的大多数的灭活疫苗灭活疫苗都使用防腐剂都使用防腐剂n目的目的:防止外来微生物的污染:防止外来微生物的污染n常用:常用:0.010.02硫柳汞硫柳汞 2-苯氧乙醇苯氧乙醇 氯仿氯仿n副作用副作用:接触性皮炎、变应性结膜炎、耳毒性接触性皮炎、变应性结膜炎、耳毒性一、疫苗组成一、疫苗组成4.稳定剂稳定剂n目的目的:保证作为抗原的病毒或其他微生物存活,:保证作为抗原的病毒或其他微生物存活,并保持免疫原性并保持免疫原性n冻干疫苗冻干疫苗中常用:乳糖、明胶、山梨醇等。中常用:乳糖、明胶、山梨醇等。一、疫苗组成一、疫苗组
16、成5.灭活剂灭活剂n灭活病毒或细菌抗原的方法:灭活病毒或细菌抗原的方法:物理方法物理方法(如加热、紫外线照射等)(如加热、紫外线照射等)化学方法化学方法(丙酮、酚、甲醛等)(丙酮、酚、甲醛等)n对人体有一定毒害作用,因此在灭活抗原后必须对人体有一定毒害作用,因此在灭活抗原后必须及时从疫苗中及时从疫苗中除去除去,并经严格检定以保证疫苗的,并经严格检定以保证疫苗的安全性。安全性。一、疫苗组成一、疫苗组成6.缓冲液、盐类缓冲液、盐类n缓冲液的缓冲液的种类种类、盐类的、盐类的含量含量都可影响疫苗的效力、都可影响疫苗的效力、纯度和安全性,因此都有严格的质量标准纯度和安全性,因此都有严格的质量标准一、疫苗
17、组成一、疫苗组成二、疫苗作用原理二、疫苗作用原理n当机体经过口服或注射等途径接种疫苗后,其中当机体经过口服或注射等途径接种疫苗后,其中的抗原分子刺激机体免疫系统产生高效价特异性的抗原分子刺激机体免疫系统产生高效价特异性的免疫保护物质的免疫保护物质n当机体再次接触到相同病原菌抗原时,免疫系统当机体再次接触到相同病原菌抗原时,免疫系统依循免疫记忆,迅速制造出保护物质来阻断病原依循免疫记忆,迅速制造出保护物质来阻断病原菌的入侵,从而使机体获得针对病原体特异性的菌的入侵,从而使机体获得针对病原体特异性的免疫力,使其免受侵害而获得保护。免疫力,使其免受侵害而获得保护。三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与
18、特点(一)减毒活疫苗(一)减毒活疫苗(二)灭活疫苗(二)灭活疫苗(三)亚单位疫苗(三)亚单位疫苗(四)联合疫苗(四)联合疫苗(五)核酸疫苗(五)核酸疫苗(六)治疗性疫苗(六)治疗性疫苗三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点(一)减毒活疫苗(一)减毒活疫苗(live attenuated vaccine)n通过一定方法使病原体的通过一定方法使病原体的致病性减弱或丧失致病性减弱或丧失后获后获得的由得的由完整微生物完整微生物组成的疫苗制品组成的疫苗制品n特点:能引发机体感染但不发生临床症状,但其特点:能引发机体感染但不发生临床症状,但其免疫原性可引发机体免疫反应,刺激机体产生特免疫原性可引发机体免
19、疫反应,刺激机体产生特异性的记忆异性的记忆B细胞和记忆细胞和记忆T细胞,起到获得长期或细胞,起到获得长期或终生保护的作用。终生保护的作用。三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点n优点:优点:接种次数少,反应小,免疫效果好(体液免疫、接种次数少,反应小,免疫效果好(体液免疫、细胞免疫、黏膜免疫),成本低细胞免疫、黏膜免疫),成本低n缺点:缺点:稳定性差,有毒力返祖现象,污染环境,免疫缺稳定性差,有毒力返祖现象,污染环境,免疫缺陷者不能接种陷者不能接种三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点(二)灭活疫苗(二)灭活疫苗(inactivated vaccin
20、e)n将病原体经培养增殖、将病原体经培养增殖、灭活灭活、纯化处理后获得的、纯化处理后获得的保留保留病原体几乎全部组分病原体几乎全部组分的疫苗制品。的疫苗制品。n特点:失去了病原体的感染性,但保留了较强的特点:失去了病原体的感染性,但保留了较强的免疫原性和较好的安全性免疫原性和较好的安全性三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点n优点:优点:稳定性好,反应小,免疫缺陷者也可接种稳定性好,反应小,免疫缺陷者也可接种n缺点:缺点:需多次接种,免疫效果较差(体液免疫),需要需多次接种,免疫效果较差(体液免疫),需要量大量大三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点
21、(三)亚单位疫苗(三)亚单位疫苗(subunit vaccine)n 利用微生物的利用微生物的某种表面结构成分某种表面结构成分制成的能诱发机体制成的能诱发机体产生抗体的疫苗制品。产生抗体的疫苗制品。n分类:分类:纯化亚单位疫苗:单个蛋白或寡糖组成、佐剂纯化亚单位疫苗:单个蛋白或寡糖组成、佐剂 合成肽亚单位疫苗:抗病毒合成肽亚单位疫苗:抗病毒/肿瘤肿瘤/细菌、寄生虫感染细菌、寄生虫感染 基因工程亚单位疫苗基因工程亚单位疫苗三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点基因工程亚单位疫苗(基因工程亚单位疫苗(genetic engineering subunit vaccine)n 在分离出病原体特异抗
22、原编码基因的基础上,将在分离出病原体特异抗原编码基因的基础上,将外源基因转入非致病性微生物内表达产物,然后通外源基因转入非致病性微生物内表达产物,然后通过分离纯化获得的特异蛋白质。过分离纯化获得的特异蛋白质。n 原核细胞(大肠杆菌)、真核细胞(酵母)原核细胞(大肠杆菌)、真核细胞(酵母)n 活载体疫苗(细菌、病毒)、转基因植物疫苗活载体疫苗(细菌、病毒)、转基因植物疫苗三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点(四)联合疫苗(四)联合疫苗(combined vaccine)n两种或两种以上抗原物理混合后制成的疫苗制剂。两种或两种以上抗原物理混合后制成的疫苗
23、制剂。n多联疫苗(多联疫苗(multi-combined vaccine):预防不同:预防不同病原微生物引起的传染病(例:百白破)病原微生物引起的传染病(例:百白破)n多价疫苗(多价疫苗(multivalent vaccine):预防由同一病:预防由同一病原微生物不同亚型引起的传染病(例:原微生物不同亚型引起的传染病(例:23价肺炎价肺炎多糖疫苗)多糖疫苗)三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点(五)核酸疫苗(五)核酸疫苗(nucleic acid vaccine)n也称基因疫苗(也称基因疫苗(genetic vaccine),包括),包括DNA疫苗疫
24、苗和和RNA疫苗。疫苗。n由由抗原的编码基因抗原的编码基因和和载体载体组成,组成,导入机体细胞后可通过宿主细导入机体细胞后可通过宿主细 胞的转录系统表达蛋白抗原,胞的转录系统表达蛋白抗原,诱导宿主产生细胞和体液免疫应答的疫苗制剂。诱导宿主产生细胞和体液免疫应答的疫苗制剂。三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点DNA疫苗(疫苗(DNA vaccine)n将编码外源性抗原的基因插入到含真核表达系统将编码外源性抗原的基因插入到含真核表达系统的质粒上,导入宿主细胞内表达抗原蛋白,诱导的质粒上,导入宿主细胞内表达抗原蛋白,诱导机体产生免疫应答。机体产生免疫应答。n特点:免疫效果好,制备方便,可重复使用
25、,可特点:免疫效果好,制备方便,可重复使用,可用于免疫治疗和联合免疫用于免疫治疗和联合免疫三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点(六)治疗性疫苗(六)治疗性疫苗(therapeutic vaccine)n在已感染病原微生物或已患有某些疾病的机体中,在已感染病原微生物或已患有某些疾病的机体中,通过诱导特异性的免疫应答,达到治疗或防止疾通过诱导特异性的免疫应答,达到治疗或防止疾病恶化的疫苗制品。病恶化的疫苗制品。n最早的治疗性疫苗:狂犬病疫苗最早的治疗性疫苗:狂犬病疫苗 三、疫苗的类型与特点三、疫苗的类型与特点1.基于组成成分及性质的分类基于组成成分及性质
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