在分子生物学和新遗传学方面的进展正为发展更安全、更有效的疫苗开辟新途径。我们业已在分子水平上对宿主如何做到免疫、防犯，以及如何同侵入的病原体相互作用有所了解。现在正在对重要的保护性成分加以鉴定，对减毒烈性病原体的新方法尚在应用之中。对抗原呈现的变换途径也在开发之中。唯一的目标也许是发展全合成疫苗。本文拟对该领域的研究进展及其意义进行讨论。

—、引言

病原微生物除少数几种产毒细菌外，都具有在其宿主的组织内（或组织上）生存繁殖的能力。因此，病原体必定能在一种往往是不利的环境中生存，抵御人体免疫系统的作用。这些生物对其环境的特殊适应间接地帮助并完善了有效疫苗之发展。病原体业已逐步形成了对在活体内生存所必不可少的特殊物质（如细胞外被成分及胞外产物）。如果人们能模拟在宿主中抗这些结构的有效的免疫响应的话，那么免疫力也可随之而来。然而，当以其天然形式产生时，这些成分中许多对宿主而言是有毒的，而病原体一般说来已发展出许多机构以阻止建立抗其生存机构的有效免疫响应。这方面一个显而易见的例子就是存在着许许多多特殊病原体的血清学变种［如流感病毒和淋病奈压球菌（Neisseria gonorrhoea）］在疫苗之发展中更成问题的是许多病原体的生长需要复杂的营养，其中有些病原体对其宿主体内的那种特殊环境的适应性是如此完美，以致往往很难——或者在某些情形下不可能在人工培养基上生长。而且有些在其天然宿主之外可以生长的病原体，当在人工培养基上培育时会很快丧失其产生有活性抗原成分的能力，结果使得所培育的生物对制备疫苗而言毫无用处。

利用传统研究发展抗许多病原体的有效疫苗业已受到经济和实用两方面的严重限制。然而，随着分子生物学的发展，可以对用于发展疫苗之方法作一番再评价。分子生物学已允许我们在分子水平上理解病原体是如何同其宿主的防御机构相互作用的，以及病原体是如何克服或侵入这些防御系统的。此外，我们业已开始对传统的疫苗能起作用或不能很好地起作用的原因有析了解，并知道我们如何可以着手进行改进，许多病毒、细菌及原生动物寄生虫的重要的“保护性”成分正在鉴定之中，带来对更有效或副作用更少的更纯的亚基或亚细胞疫苗的需要。最终，通过鉴定病原体的基因组内的所谓烈性基因，也许可以创造适合于作为活疫苗使用的稳定的变异品系。而宿主服用这种疫苗的途径具有生死攸关的重要意义，因为这影响到疫苗的免疫响应之本质——最终影响到疫苗之效力。

二、发展新疫苗之目标

目前可用的疫苗在其效力及对宿主的副作用方面差异较大。一般来说它们是由下列组成：（1）被减毒的整个细菌、病毒或粗分馏的细菌培养上清液（这就是所谓的“纯”类毒素化的破伤风及白喉疫苗之情形）；（2）携带产生无毒性限定病灶的活的减毒生物。虽然，无任何副作用且完全有效的新疫苗大有希望，事实上疫苗将从几种途径得到改进，这包括：

1.复合的全细胞疫苗将为由单个抗原或抗原上限定混合物组成的亚基疫苗代替。2. 化学上失活的由毒素建立的疫苗将为遗传上不需要化学失活且不可能逆转的工程化的类毒素疫苗所取代。3. 发展遗传携带限定病灶的品系，适合于用作活疫苗。4. 发展化学合成的肽疫苗。5. 开发服用疫苗的多种选择途径，6. 发展抵抗某一范围病原体的有效的多价疫苗。

因为分子生物学只是在最近才应用于发展疫苗，所以我们可以对今后几年里的成与败作一些展望。本文的另一部分以特殊病原体为例，对当前的某些工作进行检查并对未来有可能取得成功的事物作一番评价。

三、亚基疫苗之进展

1.取代全细胞疫苗

目前商业上可以利用的大多数无活性疫苗是由整个细菌细胞或病毒颗粒组成的，所以它们都含有复杂的抗原混合物。其中许多成分对保护活性而言并非必不可少的。全细菌疫苗如对百日咳、霍乱、伤寒症的相应的全细菌疫苗来说尤其如此。全细菌疫苗中的有些成分不仅是非必需的，而且有些疫苗物质（如脂多糖）是有毒的，因此有可能带来严重的副作用。例如，百日咳是由百日咳博德特氏菌（Bordetella pertusis）引起的，有许多宣传涉及到由加热灭活整个博德特氏菌细胞制备的百日咳疫苗具有潜在的副作用，该疫苗制剂含有很显著高水平的脂多糖和其他活性有毒成分。最近业已提出许多胞外蛋白质（包括百日咳毒素、胞外腺苷酸环化酶及菌毛血细胞凝集素）百日咳博德特氏菌的可能的致病因子和百日咳疫苗的可能保护性成分。有了这种概念，我们就可以用基因克隆法分离决定这些蛋白质的遗传因子。通过检验其遗传构成，应该有可能在其他宿主细菌如大肠杆菌中表达出这样的蛋白质，并以这种物质去估价这些蛋白质作为亚基疫苗的一种保护性成分的可能性。许多百日咳博德特氏菌的基因业已在大肠杆菌中得以克隆。这方面工作的目标之一将是构建表达百日咳类毒素而不是百日咳毒素的百日咳博德特氏菌或大肠杆菌的品系。

最近许多工作试图发展一种亚基疫苗以代替全病毒（知口蹄疫）疫苗。微小RNA病毒、口蹄疫病毒（FMDV）近来已在组织培养中得以生长以产生失活的病毒疫苗。尽管这种疫苗非常成功而经济，但也留下来不少问题。特有菌株的不稳定性及血清学的变异作用，到目前为止用重组疫苗代替活的病毒疫苗还没有成功。病毒中和抗体（Virus neturalising antibody）据了解与病毒外壳蛋白中的一种（VPI）结合。用基因克隆法把编码VPI多肽的序列克隆到大肠杆菌内并作为一种触发多肽表达这种蛋白质。然而，虽然可以制备高水平的这种多肽，但是当给攻击的动物当作疫苗使用时它们不再表现效能（或效能较低）。显然，在大肠杆菌中折叠的VPI多肽与在病毒外壳原位的VPI多肽相比改变了其免疫原性。当偁联到传递蛋白质时，FMDV的血清学变种业已被用来定位FMDV中和抗体结合在VPI多肽的氨基酸顺序和合成肽（其序列与已被试验作为免疫原的这个区域有关）。然而，这样的肽还不能和全病毒疫苗一样有效，也可能不完全经济。因此在可以取代全病毒FMDV疫苗之前还需要做一些进一步的工作。

四、新疫苗之进展

抗某些疾病的诸疫苗之可用性业已受到相应病原体在其宿主体外还不能培育这一事实之限制。这样的病原体如梅毒密螺旋体（Treponema pallidum，人类梅毒之祸首），麻风分枝杆菌（Mycobacterium leprae，麻风病之原因），还有乙型肝炎病毒。基因克隆技术为发展抗这些疾病之疫苗提供了新的途径。现在可以把这些需要复杂营养的病原体中的潜在保护性抗原之基因克隆到其特征业已得到彻底表达的宿主中，包括大肠杆菌，酵母菌，甚至培养的哺乳动物细胞。取自从自然感染复原的患者的恢复精子可以作为鉴定来自营养复杂病原体的重组细菌表达性抗原。这种研究已被用来鉴定大肠杆菌表达梅毒密螺旋体抗原。梅毒密螺旋体DNA是从培养的兔睾丸组织中制备的，该DNA又被“笼统”克隆到大肠杆菌中以建造基因文库，而重组的表达性的梅毒密螺旋体抗原则用放射免疫学扫描加以鉴别，涉及到使用患梅毒病病人的恢复精子。那么，首先大量被纯化的梅毒密螺旋体抗原可资利用，所以可对其作为梅毒病的疫苗成分或诊断试剂的价值进行估价。对许多其他营养复杂的细菌病原体如分枝杆菌和衣原体而言，类似的工作正在进行中。

乙型肝炎病毒可以作为在其天然宿主外不易培养的一类病毒之代表。乙型肝炎病毒体（Viron——指成熟病毒，译注）含有一个重要的表面成分，即通常所说的由一条多肽构成的表面抗原。这个很小的乙型肝炎基因组已被克隆到大肠杆菌K₁₂株，但是试图在大肠杆菌中高水平地表达乙肝表面抗原（HBs）还没有成功。可能因为这些蛋白质损害了大肠杆菌的细胞外被。然而，如把这个基因转到真核宿主细胞（例如酵母菌）时，已有可能以一种免疫原形式高水平地表达该抗原。的确，当在酵母菌中表达该基因时，HBs抗原集结到类似完整病毒的颗粒内。用经纯化的抗原制剂作医疗试验现在仍在进展中，初步证据表明酵母菌表达的HBs抗原可能是高度免疫原性的，所以很可能有效。

基因克隆技术的另一个明显的应用在于对病原性原生动物寄生虫表面成分的遗传因子的分离。到目前为止抗原生动物病原体的疫苗还用不上，因为在其宿主体外要使这样的寄生虫夫量生长困难重重。疟疾一一世界上最常见的一种传染病，就是现在还没有可用得上疫苗的一种原生动物病原体的一个例子（据1987年报道已有抗疟疾疫苗——译注）。初步证据表明，用实验动物模拟系统和从寄生虫中利用单克隆抗体纯化的少量疟原虫｛Plasmodium｝表面抗原也许可以发展抗疟疾疫苗。已有许多工作业已把疟原虫表面抗原的基因克隆到大肠杆菌中。然而，许多最有希望的抗原是高分子量的多肽，这使得在细菌中表达该抗原的设想弄得愈加复杂了。虽然这样，但是在大肠杆菌中表达的疟疾抗原的量如此可观，不久就可在医疗试验中用来评价，也许可以在其他真核细胞中表达疟疾基因。

五、篡改毒素基因

许多细菌病原体分泌毒素蛋白质——这些毒素蛋白质在随感染带来的病症之发展中起主要作用。毒素蛋白有许多例子可以枚举如破伤风毒素和类白喉毒素。这些毒素是相应疫苗之保护性成分。在这些情形中，这些类毒素是通过化学处理的毒素产生的。其他细菌毒素如霍乱弧菌（Vibrio cholerae）和大肠杆菌的肠毒素，是腹掉感染中的重要的致病因子。然而，这些毒素还未能像破伤风毒素和类白喉毒素那样经得起类毒素化的检验。业已用基因克隆技术分离大肠杆菌K₁₂株内霍乱菌毒素的遗传因子。这种毒素是由两个亚基构成的，一个是酶促的A多肽，另一个是由5个拷贝的一个较小的多肽组成的B亚基，这种较小的多肽与毒素结合到真核生物表皮细胞上。B亚基是无毒且高度免疫原性的。在霍乱弧菌染色体上编码、A和B多肽的基因彼此相邻并作为一个操纵子的部分得以表达。通过删除编码A肽的编码区业已在大肠杆菌中得到了突变株。这种突变体表达无毒且免疫原性的B亚基作为一种“天然”类毒素。纯化的B亚基可被用作亚基疫苗或活减毒霍乱菌疫苗的一种构成成分。

编码其他毒素（包括类白喉毒素、破伤风毒素和大肠杆菌热稳定毒素）的基因也已被克隆。在某些情况下，对这些克隆基因的篡改业已引出发展表达类毒素而非毒素的因子。显然，这种选择在现在开始把类毒素评价为商业疫苗之成分。

六、发展活疫苗

过去的经验已清晰地表明对接种疫苗之动物而言要用活的（而不是减毒的）生物可能有效。这种需要往往严格地模拟自然感染的初期阶段，并有可能正确地刺激宿主的免疫系统。例如，他们也许能刺激分泌系统而不是系统的免疫体系。通过在人工培养基上培养致病（烈性）生物，或用化学诱变法已获得了减毒品系。在这些情况下，遗传变异导致已被限定病灶的减毒作用，但也带来品系变异的问题。而且业已了解到许多减毒品系又在经历复归烈性的变化。利用基因篡改技术可把限定的遗传病灶引入品系中以诱导减毒，或把回复的可能性降至最低限度。此外，对几种不同物种的编码潜在保护性抗原的基因可以引入同一宿主，以便产生杂合疫苗。

1.减毒细菌疫苗

抗肠道细菌噬菌体的疫苗成为如何可以改善活疫苗发展到口服使用的例子。众所周知，从肠道感染（如霍乱和伤寒）后复原的病人可以表现长期持久而牢固的抗再度感染的免疫力。对用传统的灭活的全细胞疫苗接种的人们来说，并非概莫如此。就人类自愿者和动物实验已提出口服活的减毒菌株提供了发展改进疫苗的最佳途径。然而，过去遇到的问题是携带难于限定减毒病灶的疫苗菌株之回复作用。现在正在尝试发展无回复的霍乱弧菌、大肠杆菌和沙门氏菌（Salmonella）菌株或品系用作安全的口服疫苗。业已提出伤寒沙门氏菌（Salm. typhi）的一品系（ty 21a）作为抗伤寒的活的口服疫苗之候选者之一。这个品系携带着影响细菌半乳糖代谢的遗传病灶，在无半乳糖的培养基上正常生长而在有半乳糖时则死亡，半乳糖经代谢后在细胞内产生了一种有毒产物。当注入人体时这个品系存活时间很长足以刺激一种免疫响应。但最终由于在消化道组织中出现半乳糖新陈代谢而死亡。尽管ty 21a中的突变可由化学诱变作用产生，但这个品系并不能以显著的频率回复全部致病力。这种疫苗在埃及和智利在世界卫生组织管辖下经受了成功的医疗试验，也许不久在英国要投入商业应用。另一个例子，其他减毒沙门氏菌株（携带着为哺乳动物组织不能利用的必要的芳香化合物的生物合成中涉及到的基因方面的限定病灶）已经提出可作为有潜力的疫苗候选者。

基因克隆技术已被用来构建霍乱弧菌的减毒突变株用作活的口服疫苗，利用已被篡改的霍乱弧菌毒素之克隆基因表达类毒素。这种因子已被再引入霍乱弧菌体内，并用克隆的类毒素因子代替野生型毒素基因，这些菌株如此构建在霍乱毒素的A亚基基因内携带着限定的遗传病灶，于是不能回复生产毒素。这些肠毒素缺陷的霍乱弧菌菌株已被给予人类自愿接受者，表现抗完全烈性生物体的卓越的保护能力。然而，约有1/50的自愿者出现了温性腹泻症状，对在采用该疫苗之后不久就产生这种副作用的原因现在还不清楚。在这些菌株可以投入口服疫苗使用之前，这一问题必须加以解决。虽然这样，但这方面的探索作为接种疫苗的一种新方法正显露出希望。

像ty 21a这样的品系也许会奠定抗数种感染的多价疫苗之基础。这种品系也可以用作把杂合抗原传递到消化道组织的分泌系统的“载体”，而在这方面尚有许多工作仍在研究之中。

2.活病毒疫苗

活的减毒病毒疫苗之使用已使全世界完全根除了天花感染。尽管在某些受体中有一些副作用，但不论任何标准，可以把牛痘疫苗归为成功的一类。在用牛痘作为外来抗原因子的一种载体方面，现在人们的兴趣极大。现在已把从其他病毒得到的几个基因在的确不破坏牛痘的任何基本功能之处插入到较大的牛痘基因组中。这个原理就是外源DNA（遭到牛痘DNA序列的侧面攻击），可以通过转染（transfection）程序引入病毒感染到细胞内，由此创造表达其他病毒抗原的重组牛痘病毒。这种抗原的例子如HBs和流感抗原。用肝炎重组牛痘病毒——实验业已表明有希望在具有高水平的抗HBs实验动物精子中得到检测。有兴趣了解的是是否这样的重组子能用于人类（被人们认可），人们也在考虑其他病毒作为活疫苗使用。

七、迈向化学精制疫苗——肽作为疫苗原

对亚基疫苗的进一步精制之概念是继需要少部分天然抗原刺激免疫响应的观察得来的。个别抗体可以识别被称为抗原决定基的抗原上的小区域，其中有些是由这些蛋白质的氨基酸骨架之线性部分构成的。这些部分可从化学上合成，如不同长度的肽和氨基酸序列、与抗原决定基相应的合成肽的序列（由中和抗体识别），或在某种特殊蛋白质的功能中起必要作用的序列，业已制得，并且用来接种动物。如果把它们偶联到较大的载体蛋白质上的话，这种肽只刺激一种免疫响应，但偶联肽可以刺激抗肽抗体（anti-peptides antibody）的生产。有些抗肽抗体也许对整个生物的功能有中和活性。从和FMDV的VPI多肽之区域相应的肽着手，业已表明很有希望，但抗体往往指导抗具有低亲合力和保护能力之肽。肽作为探索免疫响应和蛋白质功能的工具极有希望，但把它们作为疫苗之构成成分的价值仍值得怀疑。虽然这样，但合成肽有可能在未来疫苗之发展中具有很大价值。

[Med. Lab. Sci. 42卷]