疫苗行业研究报告

疫苗行业研究报告

一、疫苗概况

　　疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。从功能的角度，疫苗分为预防性疫苗和治疗性疫苗；从制备工艺的角度，疫苗分为不含活微生物体的疫苗和含或微生物载体的疫苗。

　　疫苗行业属于事关人类生命健康的多学科交叉、知识密集、技术含量高、资金密集的高技术新兴产业，由于基因组学、合成生物学、重组化学、蛋白质组学、生物信息学及高通量筛选等最新生物技术的引入，使得疫苗行业已成为全球成长最活跃、发展最快速的产业之一。

1.表达系统

1.1原核表达系统

　　在各种表达系统中，最早被采用进行研究的是原核表达系统，这也是目前掌握最为成熟的表达系统。该项技术的主要方法是将已克隆入目的基因DNA片段的载体(一般为质粒)转化细菌(通常选用的是大肠杆菌)，通过IPTG诱导并最终纯化获得所需的目的蛋白，其优点在于1）短时间内能获得基因表达产物；2）成本相对低廉。但与此同时原核表达系统还存在许多难以克服的缺点：1）表达系统无法对表达时间及表达水平进行调控；2）部分基因的持续表达可能会对宿主细胞产生毒害作用，过量表达可能导致非生理反应；3）目的蛋白常以包涵体形式表达，导致产物纯化困难；4）翻译后加工修饰体系不完善，表达产物的生物活性较低。

　　基因在原核表达系统表达应注意的问题有：1）构建一个合适的原核表达载体：有一个强的启动子及其两侧的调控序列；有SD序列及SD序列与起始密码子之间要有合适的距离；在克隆基因与启动子之间有正确的阅读框架；外源基因下游加入不依赖ρ因子的转录终止区。2）编码基因完整，没有插入序列；3）将真核基因克隆到原核基因中，以保证产物表达的稳定性；4）克隆基因中保留信号肽序列，使表达产物自细菌分泌到溶液中，有利于产物的分离纯化。

1.2.真核表达系统

　　为克服原核表达系统的不足，许多学者将原核基因调控系统引入真核基因调控领域，其优点是：1）根据原核生物蛋白与靶DNA间作用的高度特异性设计，而靶DNA与真核基因调控序列基本无同源性，故不存在基因的非特异性激活或抑制；2）能诱导基因高效表达，可达105倍；3）能严格调控基因表达，即不仅可控制基因表达的“开关”，还可人为地调控基因表达量。因此，利用真核表达系统来表达目的蛋白越来越受到重视。目前，基因工程研究中常用的真核表达系统有酵母表达系统、昆虫细胞表达系统和哺乳动物细胞表达系统，但从目前使用频率看，用哺乳动物细胞表达系统表达大部分基因居多且更为实用，哺乳动物细胞表达真核基因应注意的问题：

1）合适的载体-宿主表达系统：哺乳动物表达系统分为瞬时与稳定表达系统两类。瞬时表达系统用于根据产物活性来证实分离基因，从cDNA文库中筛选基因，诱变对蛋白质生物活性与功能的影响的分析等研究；稳定表达系统用于大量生产蛋白质产品。

2）合适的细胞系：不同的培养细胞系摄取和表达外源基因的能力相差非常大。同一基因在一种细胞系上有效，但在另一种细胞系中可能完全不表达。

1.3两种表达系统的异同

　　两种表达系统最根本的区别在于使用原核细胞还是酵母细胞、昆虫细胞、哺乳动物细胞等真核细胞。相同之处在于两种表达系统都是通过含有原核或者真核启动子以及其他其他表达相关元件的质粒系统来实现外源基因的表达.

　　不同之处在于原核表达系统相比真核表达系统,表达量效率、便于优化调整且表达量高，但表达真核来源的外源基因时,由于蛋白折叠和糖链修饰不同,因此其应用受限。真核表达系统表达量相对较低, 虽然酵母和昆虫系统表达量相对较高,但是在表达哺乳细胞来源基因同样存在折叠和糖链修饰的不足。

2.佐剂

　　佐剂，又称非特异性免疫增生剂，是一种促进抗体产生的抗原辅助剂，本身不具抗原性,但同抗原一起或预先注射到机体内能增强免疫原性（见抗原）或改变免疫反应类型。随着分子生物学的发展，许多新的疫苗不断涌现，对疫苗佐剂的要求也越来越高，随之出现很多新型佐剂，但多数佐剂还处于临床试验阶段。疫苗佐剂种类丰富，因此分类方式也较多，按应用可分为免疫调节分子、投递系统及免疫调节和投递复合系统等3类，免疫调节分子包括Toll样受体（TLRs）、NOD样受体（NLRs）、C-型凝集素、RIG-I样受体等天然免疫受体；投递系统包括脂质体和病毒颗粒。按类型可分为颗粒型和非颗粒型佐剂，颗粒型佐剂包括铝盐、油包水乳剂、水包油乳剂、纳米颗粒、微小颗粒、脂质体、免疫刺激复合物（ISCOM）；非颗粒佐剂包括胞壁酰二肽及其衍生物、非离子型嵌段共聚体、皂苷、脂质A、细胞因子、衍生多糖、细菌毒素等。按作用机制可分为四类，第一类为抗原保留，如铝盐、MF59等乳剂；第二类为抗原摄取，如ISCOM、铝盐、脂质体、QS21；第三类为激活免疫反应，如CpG、MLP等；第四类为活化细胞因子，如IL-1、IL-2、IL-18等。目前获批上市的疫苗佐剂多数集中在微小颗粒或纳米颗粒，包括铝盐、乳剂、脂质体和病毒体，普遍为国外知名疫苗企业生产。

作为一种良好的佐剂，必须具备下列条件：

1）增加抗原的表面积，并改变抗原的活性基团构型，从而增强抗原的免疫原性；

2）佐剂与抗原混合能延长抗原在局部组织的存留时间，减低抗原的分解速度，使抗原缓慢释放至淋巴系统中，持续刺激机体产生高滴度的抗体；

3）佐剂可以直接或间接激活免疫活性细胞并使之增生，从而增强了体液免疫、细胞免疫和非特异性免疫功能；

4）良好的佐剂应具有无毒性或副作用低的特点。

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