对编码恶性疟原虫子孢子的主要表面蛋白基因的克隆化打开了疟疾疫苗的道路。

由于蚊虫媒介对灭虫的抵抗力及寄生虫本身对药物的抵抗力的增长，伴随而来疟疾的威胁性也在上升，迫切需要制造出一种抗疟疾疫苗，在本期Science（225卷，4662期，1984年）杂志上，有两组研究人员报告了向这一目标迈进的可能一步。他们已克隆化了编码恶性疟原虫子孢子的表面主要蛋白质基因，这种疟原虫能在人类引起大部分严重疟疾感染。

对于制造疫苗来说，子孢子是一特别吸引人的靶物。疟原虫能经过几个抗原性不同的时相，首先是其子孢子，当蚊虫叮咬它的受害者时将以这一形式的疟原虫注入血流，子孢子迅速进入肝脏，在那里它们繁殖、发育为裂殖子，而后者可侵害红血球，在其中繁殖，最后疟原虫的一个小片段（fraction）在红血球内形成配子体，它能被另外的蚊虫摄走，因而开始一个新的感染周期。一种有效的抗子孢子疫苗在接种的个体将可预防疟疾和阻断它的传播。

到目前为止，由于获得充足的那种寄生形式的原虫数量有很大困难、一些去产生一种抗子孢子疫苗的试图都已受阻。子孢子必须从蚊虫的唾液腺中抽提出来，对于接种数万计的人来说，这的确不是一个充足的抗原来源。

子孢子的缺乏对于那些想去克隆基因并用它们去合成抗原蛋白的研究者来说也一直是个问题，“经典的”克隆方法需要一个与目的基因相应的信使RNA来源，而这又很难在子孢子获得。然而，纽约大学医学中心的研究者们证明经典的方法还是可以使用。

去年，编码Knowlesi疟原虫的主要表面蛋白称之为外表子孢子蛋白（circumsporozoite protein，CS）的基因已由Nigel Godson和Joan Eillis进行了克隆化，Knowlesi疟原虫在猴类引起疟疾。现在，Vincenzo Enea，Ruth Nussenzweig和他们的同事做了相同的工作，将恶性疟原虫的类似基因进行了克隆化。Nussenzweig谈及了一些恶性疟原虫有关的工作说：“我们必须用感染期病人的血喂养蚊虫，这是由我们的协作者在Thailand的Bargkok完成的”，“花了2年时间去聚集足够的材料做一克隆试验。”

第二个小组包括国立变态反应和感染性疾病研究院（NIAID）的Thomas McCutchan和Louis Miller以及数个来自Walter Reed军事研究院的研究者们也克隆化了一个子孢子CS基因，尽管这来自一种恶性疟原虫的不同株。这些研究者们没有使用经典的克隆方法，而是使用一种不需要信使RNA's或子孢子的新方法，他们直接从能在培养中生长的红细胞内期疟原虫的DNA中获得此基因。

新方法是由McCutchan初他的同事所发明的，证明可一般应用。利用从毛豆（mung bean）植物中获得的核酸_切断机体的待测DNA，至少对于疟原虫DNA以及可能来自其他机体的DNA's其核酸酶刚好切在基因的始端之前及尾端之后。因此所产生的DNA片段包含有完整的基因，此基因可以在细菌进行克隆化。毛豆核酸酶似乎不识别特异核苷酸序列，但偶然识别一些另外的DNA组编的高度序列（higher order），它可能也可作为一种探测基因剪切结构的工具。

克隆化基因的序列已揭示了所推导的CS蛋白结构中的一些有趣特性。根据NIAID小组的John Dame的结果，蛋白质的主要部分由41个串联联接的四肽所组成，其中31个是相同的，它们是由天冬酰胺、丙氨酸、天冬酰胺和脯氨酸残基以此顺序构成，剩下的4个重复残基包括天冬酰胺、缬氨酸、天冬氨酸和脯氨酸残基。Nussenzweig小组的Enea克隆化的基因是不完整的，包含 - 23个四肽串联的序列，所有它们这些都包括有由NIAID和Walter Reed的研究者们鉴定的主要四肽一样的氨基酸序列。

Dame和他的同事没有发现主要四肽的23个重复序列进行未被间隔的伸延。一个次要的四肽在Enea序列中的缺失可能代表两个基因之间的一种实际上的变异。Miller说“这是一个将预测变化的地方”，“我希望重复的数目或它们的组成在不同的株将有变化，更有趣的问题是这种物质是否有免疫作用？”

在相同种而不同株的寄生虫中抗原性的变化是那些试图产生疫苗的研究者们很关心的问题，假若两株抗原性明显不同，那么针对其中一株的疫苗将不能预防另一株。

在这方面抗子孢子疫苗有很大的优点，例如Nussenzweig小组的Fidel Zavala发现一种单克隆抗体可以识别一打以上的从不同地区分离出的恶性疟原虫的子孢子中相同重复结构。Rockefeller大学的George Cross说：“子孢子的妙处就在于似乎没有明显的株内变化，到目前为止仅发现在种间有变化。”

目前还未解决的一个太的争论点就是关于是否一种直接针对CS蛋白的疫苗将可预防人类的疟疾。在原先的工作中，Nussenzweig和她的同事也包括在纽约大学的Victor Nussenzweig已证明针对CS蛋白的抗体能在动物和小鼠预防疟疾的发生。Ruth Nussenzweig说，一种单克隆抗体“通过干扰疟原虫的识别和渗入而完全阻止肝脏的损害。”

在新近的工作，两个克隆小组已发现包括有重复四肽的短合成肽能阻断单克隆抗体对子孢子蛋白的结合，结果证实抗体是特异地直接针对重复序列的。此外，纽约大学的研究者们已证明针对Knowlesi疟原虫的重复多肽（长为12个氨基酸残基）的单克隆抗体可与此种原虫的子孢子结合，解除它们的感染性。

这些结果提示可能用合成肽或整个CS蛋白免疫人类预防疟疾。但是，Miller注意到，必须维持一个非常高的免疫水平以灭活100%的子孢子。假若一个未受损的子孢子逃脱进入肝脏细胞，仍将会发生疾病。

关于抗子孢子疫苗的研究工作仅仅是现在关于疟疾预防研究的一个方面，大量的努力试图直接鉴定裂殖子和寄生虫的红细胞内期的抗原性，这可能提供有效的疫苗接种。一般说来，这些阶段在它们的抗原组成方面比子孢子更复杂且易变。

然而，数个实验室在克隆化能用于制造针对寄生虫的这些类型的疫苗的基因中取得了进展。一个像这样的基因似乎编码裂殖子用于识别红血球的蛋白质，这个蛋白质是制造疫苗的很好候选者，它能有效刺激免疫应答。由于它能特异与人类红细胞膜相互作用，所以它比另外的裂殖子抗原很少发生变化。一种有效的抗裂殖子疫苗将可阻止或改善一个感染者的症状，但不能阻断寄生虫的进一步传播，一种抗配子体疫苗也在研究中，它将能阻止疟疾的传播，但不影响现在感染者的病程。Cross认为“它与杀灭蚊虫有相同的意义。”

所有关于疟疾疫苗的不同方法都有不同的长处和缺点，现在很难说哪一种将得出最终结果，也许有效的预防将需要不止一种类型的疟疾疫苗。像Cross总结现在的状况那样，“科学现在正处在一种激动人心的阶段，但它是否带来临床效果还不知道。”

[Science，1984年225卷4662期]