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动物寄生虫口服疫苗研究进展

2022-09-22贾新月张艳艳王正荣薄新文

中国畜牧兽医 2022年9期
关键词:弓形虫抗原宿主

贾新月,马 静,张艳艳,马 勋,王正荣,薄新文,

(1.石河子大学动物科技学院,石河子 832000;2.新疆农垦科学院畜牧兽医研究所,省部共建绵羊遗传改良与健康养殖国家重点实验室,石河子 832000)

预防传染病最有效的手段是进行疫苗免疫。接种疫苗大大减轻了传染病带给人类的负担,疫苗在降低全球死亡率方面的作用仅次于清洁饮用水[1]。免疫接种不仅可直接保护接种疫苗的个体,还可通过产生群体免疫间接保护周围环境[2]。但如今所用的商品疫苗多数为通过皮下注射或肌内注射的针剂疫苗,疫苗技术标准通常只针对已穿过黏膜屏障的病原体[3]。由此产生的免疫反应通常仅限于针对病原体或毒素的全身体液免疫,T细胞介导的细胞免疫有限,在黏膜表面产生的保护也相当微弱[4]。相比之下,在黏膜表面接种疫苗可成功诱导黏膜抗体和细胞介导的免疫反应,同时仍会产生全身抗体反应,此途径能刺激全身和黏膜部位的体液和细胞免疫反应[5]。由于大多数病原体是通过黏膜感染的,此途径还可有助于阻止早期感染,以建立更广泛和持久的保护。

世界各国都备受寄生虫病的困扰,寄生虫大多以动物为中间宿主或终末宿主进行寄生、繁殖,严重影响人类与动物的健康。现如今已开发了多种针对寄生虫病的疫苗,但不是所有的疫苗在应用时都会有理想的免疫效果,还需更进一步进行探索改良。目前的寄生虫疫苗多为注射制剂,动物对针剂疫苗的受控程度差,服从性低,且动物对针刺敏感性很高,易产生应激反应,严重时会致使动物死亡,直接影响经济效益。口服疫苗的研制为解决这一问题提供了很好的平台,对于大型养殖场来讲,开发口服疫苗比传统的注射制剂更可取。笔者就口服疫苗的作用机理、动物寄生虫口服疫苗的研究进展及优点和挑战进行综述,以期为寄生虫口服疫苗的开发提供参考。

1 黏膜免疫系统与口服疫苗的作用机理

1.1 黏膜免疫系统

黏膜免疫是指机体与外界相通的胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道等黏膜组织及某些腺体的局部免疫,由黏膜组织中的免疫组织、免疫细胞和免疫分子组成,其主要功能是清除经黏膜表面入侵机体的病原微生物[6]。上皮细胞表面的黏液层是机体生理屏障的第一道防线。在小肠上皮中,位于隐窝底部的潘氏细胞(Paneth cell)能分泌抗菌肽(AMPs)以应对入侵机体的细菌或病原体,并有助于宿主肠道固有防御[7]。而上皮细胞则是黏膜免疫系统的第二道物理屏障,直接参与肠道的免疫监视。上皮细胞不仅参与微生物的直接防御还可通过产生细胞因子和趋化因子向黏膜免疫系统发送信号[8]。位于上皮细胞中的固有淋巴细胞(ILCs)可被激活产生细胞因子,这些细胞因子在炎症中起防御或致病作用。树突状细胞(DC)在免疫系统中具有有效识别和消除外源性病原体的能力。DC能持续通过屏障将抗原传递至黏膜相关淋巴组织或引流淋巴结[9]。在稳定状态下,DC能促进CD4+T细胞向调节性T细胞(Tregs)分化,并通过非经典自噬途径激活Tregs,从而调节免疫耐受[10]。促炎性辅助T细胞(Th)在自身免疫中发挥重要作用,在宿主防御反应中清除病原体,诱导组织炎症,从而导致随后的组织破坏。研究表明,Th17细胞和白介素17A(IL-17A)在全身寄生虫感染中具有强大的保护作用[11]。Tregs是免疫耐受和炎症的主要调节成分。此外,上皮细胞层的分泌细胞可合成和分泌蛋白多糖,形成黏液和其他参与辅助微生物防御的细胞[8]。上皮细胞也表达各种模式识别受体(PRR)参与免疫应答[12],包括Toll样受体(TLR)和核苷酸结合寡聚域蛋白2(NOD2),它们在抗炎刺激下也为骨髓细胞和淋巴细胞产生趋化因子[13]。微生物可通过PRR识别免疫调节因子,如趋化因子、促炎细胞因子和抗炎细胞因子,这些调节因子在自身免疫和适应性免疫中发挥重要作用。

1.2 口服疫苗作用机理

肠上皮细胞下层是由B细胞和T细胞组成的固有层。当口服疫苗进入肠道后,T细胞迅速响应来自肠道环境的信号并启动免疫反应,肠道微生物群促进原始CD8+T细胞向CD4+T细胞的分化[14]。固有层CD4+T细胞分泌IL-17和IL-22,参与调节肠道炎症[15]。肠上皮细胞可产生IL-17诱导趋化因子的表达,如CXC和CC趋化因子[16]。派尔集合淋巴结(Peyer’s patches)分布在小肠,其中75%为可产生IgA的成熟B细胞,20%为T细胞,以及肠道微皱褶细胞(M细胞)[17]。当M细胞将足够多的抗原通过黏膜屏障运送到派尔集合淋巴结,然后通过抗原递呈细胞(APCs)将抗原递呈给T细胞时,就可实现口服疫苗的有效免疫[18]。在主要组织相容性复合体(MHC)的作用下APCs表面展示抗原的肽片段,从而激活CD4+T细胞[19]。随后,通过活化的CD4+T细胞与CD40/CD80提供的配体相互作用进行细胞因子分泌,使生发中心发育,包括B细胞亲和力成熟和向IgA类转换[20]。分泌IgA对保护肠道屏障起重要作用[21]。激活后,T细胞和B细胞返回固有层,作为特异性免疫反应的一部分发挥作用[8]。此外,通过表达特异性趋化因子归巢受体如CXCR5或CCR10,接受抗原刺激后的B细胞迁移到远处的效应区,分化为浆细胞,能够分泌二聚体或聚合物IgA分子,其中的sIgA被运输到肠腔[22]。

2 寄生虫口服疫苗

寄生虫病是危害人和动物的重要传染病之一,疫苗是目前控制寄生虫病最经济有效的方式。近年来,免疫学及生物工程的迅速发展极大地促进了寄生虫基因工程疫苗的研究[23]。目前,已有大量关于原虫和蠕虫的口服疫苗的报道。

2.1 原虫口服疫苗

2.1.1 疟原虫 疟疾是由疟原虫(Plasmodium)引起的一种红细胞内寄生虫病,是人类历史上最具破坏性的传染病之一,目前在97个国家有超过33亿人面临感染风险[24]。据估计,严重的疟疾在恶性疟原虫(Plasmodiumfalciparum)感染中占5%,占所有与疟疾有关的死亡人数的98%。每年有58.4万人死于严重疟疾,其中大多数是5岁以下的儿童。在没有疫苗的情况下,每年至少有24亿欧元用于使用蚊帐、杀虫剂和药物治疗的疟疾控制项目[25]。

MSA2是恶性疟原虫裂殖子的一种保护性蛋白[26],Ramasamy等[27]利用乳酸乳球菌构建了表达恶性疟原虫MSA2的载体疫苗,以口服和鼻腔接种免疫兔,结果发现通过口服途径免疫的兔血清中的抗体水平更高。但乳酸菌在体内定植时间较短,机体无法持续获得稳定的免疫保护。

目前针对疟疾虽没有获得许可的口服疫苗,但以植物为基础的疟疾疫苗正在开发中,Davoodi-Semiromi等[28]将霍乱弧菌的霍乱毒素B亚基(CTB)与疟疾疫苗抗原顶膜抗原-1(AMA1)和裂殖子表面蛋白-1(MSP1)融合后,观察到CTB融合AMA1蛋白(CTB-AMA1)和CTB融合MSP1蛋白(CTB-MSP1)在莴苣和烟草叶绿体中存在高水平表达,用融合的AMA1和MSP1口服免疫的小鼠产生抗原特异性抗体,并显示出抵御疟疾寄生虫和霍乱毒素的保护作用,可见植物细胞坚硬的细胞壁可提供有效的抗原保护。

2.1.2 微小隐孢子虫 微小隐孢子虫(Cryptosporidiumparvum)是一种广泛存在于多种脊椎动物体内,寄生于人和其他大多数哺乳动物的寄生虫。2013年发布的调查已将微小隐孢子虫列入世界六大腹泻病因之一,同时也是引起艾滋病患者死亡的重要病因之一[29]。

李世杰[30]利用微小隐孢子虫cp966胞外区片段构建植物乳杆菌工程菌,通过口服的方式分别免疫小鼠和犊牛,结果发现小鼠小肠中TLR-4的表达升高,能促进小鼠的先天性免疫;犊牛血清中细胞因子IL-2、IL-12、IL-4和γ干扰素(IFN-γ)含量上升;小肠黏膜中肥大细胞数量增加;微小隐孢子虫卵囊排出率平均减少67.14%。结果表明cp966重组植物乳酸杆菌可作为抗微小隐孢子虫的候选口服疫苗。

2.1.3 弓形虫 弓形虫病是由弓形虫(Toxoplasmagondii)引起的一种在不同宿主动物之间传播的人兽共患病,可感染全世界所有哺乳动物和鸟类[31]。动物在妊娠早期感染弓形虫可能会导致胎儿畸形和宿主流产,且具有传染性[32]。弓形虫是顶复门原虫,肉孢子虫科弓形体属,仅能在猫科动物小肠上皮进行有性生殖,在所有弓形虫宿主中,只有猫科动物能分泌卵囊。一只感染弓形虫的猫在10 d内可排出上千万个卵囊,这些卵囊是自然条件下弓形虫病最主要的传播形式。因此,控制卵囊的传播意味着从源头上阻断了弓形虫病的流行,可针对此方面研制有效的疫苗来控制弓形虫病。

卵囊是弓形虫传播的重要阶段,具有环境抗性[33]。弓形虫T-263株是经化学诱导的弓形虫突变株,具有很强的免疫原性且丧失了形成卵囊的能力,在切断弓形虫传播途径方面具有重要意义[34]。Frenkel等[35]将T-263株的包囊给猫口服,结果表明,仅一次免疫即有84%的猫在野生株攻虫后不再排出虫卵。Freyre等[36]对比了T-263株的包囊、缓殖子和速殖子作为疫苗对猫排卵囊的抑制效果,结果表明口服T-263株的包囊及缓殖子能抑制猫排卵囊。Dubey等[33]研究表明,感染T-263株虽可产生裂殖体,但不能产生成熟卵囊。上述结果表明,T-263菌株在卵囊形成方面存在缺陷,有望成为口服弓形虫疫苗候选株。

顶复门原虫可通过独特的滑动运动机制在固体基质上移动并侵入宿主细胞[37]。这种机制依赖于肌动蛋白-肌球蛋白系统中名为微粒体的顶端分泌囊泡中的蛋白质,即微线体蛋白(MICs)。MICs包含与高等真核蛋白质的黏附结构域同源的模块,并可与宿主细胞上的受体结合[38]。MICs为寄生虫滑动和宿主细胞入侵提供动力,在寄生虫对细胞入侵方面起着十分重要的作用[39]。Mic-1基因缺失的虫株减弱了弓形虫的入侵能力,Mic-3基因缺失的虫株毒力降低。RH株作为Ⅰ型虫株,具有很强的毒力,但在猫体内丧失了形成卵囊的能力[40]。以RH株为野生株,敲除基因Mic-1和Mic-3得到了Micl-3KO株,该虫株在小鼠体内的毒性降低[41]。Le Roux等[42]分别给猫口服或静脉注射免疫Micl-3KO速殖子,之后使用76K株包囊攻虫,结果免疫组猫均产生了高水平的IgM和IgG,但攻虫后均排出基因型为76K的卵囊,表明Micl-3KO可诱导猫产生高水平抗体,具有良好的免疫原性和安全性,但不能抵抗野生株的感染,感染野生株后依然能排出卵囊。微线体蛋白16(TgMIC16)是弓形虫中一种新的保护蛋白,属于跨膜微线体蛋白(TM-MIC)[43]。TM-MIC存在于寄生虫表面,是能与宿主细胞受体相互作用的复合物。酵母表面展示技术常用于口服疫苗的研究,其原理是将目的抗原与酵母中的细胞壁蛋白融合表达,并在细胞壁蛋白的协助下将目的抗原锚定在细胞表面[44]。Wang等[45]利用酿酒酵母表面表达TgMIC16蛋白,并通过口服和腹腔免疫BALB/c小鼠。结果表明,与未免疫的对照组相比,用pCTCON2-TgMIC16/EBY100疫苗可刺激体液和细胞免疫应答,免疫组小鼠存活时间延长,说明展示在酿酒酵母细胞表面的TgMIC16可作为潜在的弓形虫RH株的潜在疫苗。

弓形虫致密颗粒抗原4(GRA4)存在于弓形虫致密颗粒及纳虫泡中并能分泌出来,当速殖子分裂并侵入细胞时,其可作为抗原刺激机体免疫系统产生黏膜免疫和全身免疫,且在急慢性感染中普遍存在[46]。弓形虫GRA4抗原在叶绿体中表达后,经转基因叶片口服免疫小鼠后,可以产生细胞和黏膜免疫应答,感染弓形虫后小鼠脑内包囊负荷降低60%[47],是一种很有潜力的疫苗候选分子。

不同亚型弓形虫表面抗原SAG1蛋白相对保守,虽然SAG1蛋白只占弓形虫全部蛋白的3%左右,但弓形虫感染动物产生的血清中约有50%的抗体识别SAG1,是非常好的诊断指标[48]。也有学者将其应用于疫苗的开发研究中,Albarracín等[49]将Li HSP83的热休克蛋白融合到SAG1后,提高了烟草叶绿体中SAG1的表达,也降低了口服免疫小鼠的包囊负荷。表明SAG1不仅可以用于诊断,也有望成为弓形虫的候选疫苗。

2.1.4 柔嫩艾美耳球虫 鸡球虫病是由顶端复合原虫艾美耳球虫属的多种球虫寄生在鸡小肠或黏膜引起的,寄生于鸡盲肠上皮细胞的柔嫩艾美耳球虫(Eimeriatenella)是7种艾美耳球虫中致病性最强的一种,也是影响全球家禽业的一种主要寄生虫[50]。虽然化学预防和活卵囊疫苗作为主要方法已被用于控制鸡球虫病多年,但每种方法都有其自身的局限性和缺点。因此,迫切需要新的方法来控制鸡球虫病[51]。科研人员尝试开发新型口服活疫苗作为预防球虫病的有效替代策略[52]。

EtMic2是柔嫩艾美耳球虫的一种微线体蛋白,由微线体分泌,与宿主细胞入侵密切相关[53]。Sathish等[54]研究表明,EtMic2蛋白对鸡感染柔嫩艾美耳球虫有部分保护作用,是用于疫苗开发的一个很好的候选靶标。Sun等[55]在酿酒酵母表面表达鸡球虫EtMic2并评估其作为抗柔嫩艾美耳球虫攻击的潜在口服疫苗,结果显示,口服酵母活疫苗能诱发鸡的体液免疫和细胞免疫,使鸡体重增加,盲肠病变减少,粪便中检测到的脱落卵囊数量减少。表明在细胞表面表达EtMic2的酿酒酵母可作为潜在的鸡球虫口服活疫苗。酿酒酵母作为一种活载体系统,其表达水平稳定,且酵母细胞壁成分会提高生长速度,并调节宿主的免疫力[56]。

已有报道证明乳酸菌可将DNA质粒递送到宿主细胞内[57]。周芳玉[58]以锚定表达载体pSIP409表达鸡柔嫩艾美耳球虫EtMiC2蛋白,成功获得重组乳酸菌pSIP409-pgsA-EtMiC2并通过口服方式免疫雏鸡,结果显示pSIP409-pgsA-EtMiC2口服疫苗具有中等抗球虫效果。

2.2 蠕虫口服疫苗

2.2.1 钩虫 钩虫(Ancylostoma)是钩口科线虫的统称,发达的口囊是其形态学特征。在寄生于人体消化道的线虫中钩虫的危害性最严重,人体一旦被钩虫寄生,将会出现长期慢性失血情况,从而导致贫血及贫血相关症状[59]。虽然钩虫病可治疗,但由于其流行分布广泛,很易造成循环再感染。在中国,钩虫病仍是危害人民健康的寄生虫病之一[60]。

Bartlett等[61]设计了一种脂肽口服给药系统,该系统利用美洲新诺虫天冬氨酸蛋白酶Na-APR-1的B细胞表位,该表位结合辅助性T细胞表位。将脂肽自组装成纳米颗粒或包被海藻酸盐和三甲基壳聚糖静电包被的脂质体中。将该佐剂作为疫苗通过口服方式免疫小鼠,检测到小鼠针对钩虫肠道肽抗原和亲本蛋白产生体液免疫反应,免疫小鼠的平均肠道蠕虫和卵负荷分别降低了98%和99%。说明小鼠口服该佐剂后,可产生针对钩虫多肽抗原和亲本蛋白的体液免疫应答,并能显著降低肠道蠕虫和虫卵的负担。这项研究证明了聚合物保护的脂质体结构不需要强有力的口服抗原递呈,相反,形成杆状聚集结构的脂肽在胃肠道条件下可存活,并诱导抗体反应,与钩虫肠道中的天然蛋白质结合,并对寄生虫挑战产生显著的保护作用。此佐剂方法有望成为一种技术简单、潜在安全的口服钩虫疫苗。

2.2.2 旋毛虫 旋毛虫(Trichinellaspiralis)又称旋毛形线虫,是人兽共患线虫,成虫寄生于宿主的小肠,幼虫寄生在宿主的肌肉内,人严重感染时能急性致死[62]。旋毛虫病是最严重的食源性寄生虫病之一,在世界各地都有分布,因此有必要研制一种疫苗,以阻断动物向人类的传播。

王君耀[63]研究表明,旋毛虫ES抗原是旋毛虫的代谢分泌产物,并且在感染过程中直接与被感染者的免疫系统接触,具有较强的免疫原性。而沙门氏菌为胞内侵袭菌,能有效递呈抗原,激发抗沙门氏菌和诱导外源蛋白的特异性体液免疫反应与细胞免疫反应,能同时诱导黏膜免疫与全身免疫[64]。王君耀[63]将旋毛虫ES抗原与沙门氏菌结合,构建了旋毛虫43kuES蛋白的重组减毒沙门氏菌,口服免疫小鼠后可刺激脾脏和肠系膜淋巴结的增殖,产生较高水平的抗体和细胞因子,攻虫后,免疫小鼠体内旋毛虫数量显著减少,结果表明43kuES蛋白的重组减毒沙门氏菌有成为旋毛虫口服疫苗的可能。

Qi等[65]从旋毛虫的成虫(aw)和肠道感染性幼虫(iil)的表面或排泄/分泌蛋白质中筛选出一个旋毛虫成虫特异性DNA酶ii-1(TsDNase Ⅱ)。利用减毒沙门氏菌Δasl1344株构建了口服活载体TsDNase Ⅱ DNA疫苗,口服接种小鼠后发现引起了明显的黏膜sIgA反应和全身IgG反应,其中IgG1占主导地位。免疫小鼠的脾脏和肠系膜淋巴结细胞中Th1和Th2细胞因子明显升高,aw和iil分别下降了53.85%和59.26%,此结果表明,TsDNase Ⅱ DNA口服疫苗有显著的免疫保护作用。

2.2.3 华枝睾吸虫 华枝睾吸虫(Clonorchissinensis)又称肝吸虫、华肝蛭。成虫寄生于人或其他哺乳动物的肝胆管中,因此其危害性主要是导致患者的肝脏受损,严重感染时可造成胆管炎、胆囊炎、阻塞性黄疸[66]。感染华枝睾吸虫还可引起胆管上皮细胞增生甚至癌变,主要为腺癌。

诸多试验证明,来自肝片吸虫、卫氏并殖吸虫、弓形虫等的亮氨酸氨基肽酶2(LAP2)可诱导相对有效的免疫反应,抵抗相应寄生虫的感染。华支睾吸虫的LAP2(CsLAP2)随后也被确定为华支睾吸虫排泄和分泌产物(CsESP)的一个组成部分,并在华支睾吸虫后尾蚴的阶段大量表达,CsLAP2可通过皮下免疫诱导高水平的体液和细胞免疫应答[67]。屈红伶等[68]制备重组CsLAP2枯草芽孢杆菌芽孢口服疫苗,通过口服方式免疫小鼠,结果发现该免疫组小鼠肝脏病理变化较对照组轻微,且重组疫苗可引起小鼠的细胞和黏膜免疫。

2.2.4 链状带绦虫 链状带绦虫(Taeniasolium)又称猪带绦虫、猪肉绦虫或有钩绦虫,是中国主要的人体寄生虫[69]。猪和野猪是其主要的中间宿主,人是唯一的终末宿主,人也可作为其中间宿主,被囊尾蚴寄生的猪肉,俗称“米猪肉”,人因吃入未煮熟的“米猪肉”而感染,成虫寄生于小肠内,引起猪带绦虫病,而囊尾蚴寄生在人的肌肉、脑、眼等处,引起囊虫病[70]。

在猪带绦虫生活史中,六钩蚴阶段被认为是入侵宿主机体的关键时期,此阶段表达的特异性抗原Tsol 18具有较强的免疫原性和抗原性[71]。张雪彬等[72]构建了表达猪带绦虫六钩蚴Tsol 18抗原的重组减毒鼠伤寒沙门氏菌疫苗株,将疫苗株口服免疫小鼠,结果显示,免疫组小鼠的CD4+、CD8+T淋巴细胞数目明显增多,CD4+/CD8+T细胞比值极显著增高,提示口服疫苗X4550/pYA3341-Tsol 18可能同时诱导Th1和Th2免疫应答反应,表明口服疫苗X4550/pYA3341-Tsol 18具有良好的免疫效果。

2.2.5 细粒棘球绦虫 细粒棘球蚴病又称囊型包虫病,是由细粒棘球绦虫(Echinococcusgranulosus)幼虫引起的寄生虫病。细粒棘球绦虫是一种严重危害人类健康和畜牧业生产的带科、棘球属绦虫[73]。其拥有两任宿主,成虫主要寄生于犬科食肉动物的小肠里,如犬、狼等(终末宿主),幼虫寄生于牛、羊等食草动物和人(中间宿主),细粒棘球蚴病是呈全球性分布的人兽共患寄生虫病。

在寄生虫体内天然存在多种蛋白质可诱导宿主机体抵抗寄生虫的侵害,包括副肌球蛋白[74]和原肌球蛋白[75]。在细粒棘球绦虫中也存在这些蛋白的类似物,如原肌球蛋白(EgTrp)和与副肌球蛋白相似的纤维蛋白(EgA31)。有试验证明EgA31和EgTrp都是犬抗细粒棘球蚴免疫发展中潜在的抗原[76]。Petavy等[77]将EgTrp和EgA31 2种细粒棘球绦虫重组蛋白克隆并在减毒沙门氏菌中表达以制备口服疫苗,经口投喂试验犬。结果显示犬虫体负担显著降低70%~80%,证明沙门氏菌疫苗EgA31-EgTrp有很好的效果,在减少细粒棘球绦虫对人和动物的传播方面有潜在作用,表明其可作为一种新的口服细粒棘球绦虫候选疫苗。

部分寄生虫口服疫苗中所涉及的虫种、靶分子、载体种类、免疫动物及免疫效果见表1。

表1 寄生虫口服疫苗

3 口服疫苗的优点与挑战

3.1 口服疫苗的优点

与传统注射疫苗相比,口服疫苗易于给药,最大限度地减少了对医护人员的需求,可进一步降低疫苗项目的成本[78]。从监管的角度来看,口服疫苗的生产更具成本效益,传统的注射方式需在合成和制造过程中保证无菌,在储存和运输时所需条件要求也很高,且在使用后会产生大量生物危险废物,大多数发展中国家尚无适当处理这些废物的基础设施[79]。此外,注射方式会引起动物产生应激反应。所有这些因素都直接或间接增加了免疫接种的成本,这可能会影响某些地区的接种意愿度,甚至会严重影响紧急接种疫苗的机会或导致免疫效果参差不齐,这些情况利用口服疫苗可得到缓解。且许多潜在的致命性疾病通常是由肠道病原体越过胃肠道的黏膜屏障引起的[80],因此形成强大的黏膜免疫屏障将是防止微生物与宿主接触感染的有效策略。

3.2 口服给药面临的挑战

胃肠道是机体消化、吸收营养物质的主要场所,胃肠道包括高度酸性的胃内环境及有显著的pH范围、有限渗透性的肠段,并且胃肠道内富含多种降解蛋白质的蛋白水解酶和胆盐,这些特性会影响生物分子的运输,如抗原蛋白或肽,这些生物分子极易发生变性或被降解。此外,大部分生物分子的吸收过程发生在小肠,但一般来说食物在小肠的滞留时间只有3~4 h,因此某些生物分子的吸收还需考虑时间因素的影响,即是否会受到时间的限制[81]。为了促进强大的免疫反应,口服抗原需要克服胃肠道中的多种物理化学和生物障碍。

另外,与传统的非肠道免疫相比,黏膜免疫需要更高剂量的抗原来诱导免疫反应[18]。这一特性限制了可用作载体的制剂,因为它们必须能成功携带所需的抗原剂量。更大的剂量也会增加诱导耐受性的风险,而不是刺激保护性反应[82]。胃肠道经常接触食物与环境中的各种病原体,如果疫苗没有诱导适当的危险信号,则会诱导成以Tregs为基础的耐受性反应,而不是Th17介导的保护性免疫。机体可将其识别为非致病性,避免触发免疫反应,导致免疫耐受而不是保护[83]。因此,在口服疫苗载体的设计中,要促进效应细胞而不是调节细胞的诱导及设计有效的佐剂来充分刺激免疫系统。

4 展 望

目前,已有部分口服疫苗在动物试验中获得了较好的效果,但暂时还没有被批准生产使用。主要是因为口服疫苗重组载体的表达量较低,免疫原性要达到理想水平需克服其表达量低这一困难。因此,各国研究者在载体设计改进、传统佐剂优化、分子佐剂共表达等方面开展了大量研究工作。想要成功研制亚单位口服疫苗需设计专门给药载体,还需考虑部分载体的自身毒性问题,并选择合适的能增强其免疫效果的佐剂,以引起强烈而平衡的免疫反应。生物安全性也是口服疫苗备受关注的方面,因为口服疫苗的大多数载体为减毒活载体,安全性不能百分百保证。另外,如何高效通过服用者的胃内酸性环境,保证抗原不被降解也是一个严峻问题。口服疫苗的免疫效力也与机体胃肠道系统的营养和健康有关系,如热带肠病所导致的营养不良、肠道吸收障碍、炎症,都会降低口服疫苗的免疫效力[84]。不过在疫苗中添加辅助因子(维甲酸)可改善接种个体的反应[85]。如本综述所述,口服途径接种疫苗优点突出;同时对于抗原的保护、释放及载体的辅助能力等方面还面临着挑战。为了克服这些挑战,如何研制出效果更好更优质的口服疫苗,仍需进一步探索。

随着寄生虫培养处理和口服疫苗合成技术的不断进步,寄生虫口服疫苗开发研究平台也越来越成熟。基因和代谢工程等方面的研究进展也使研究者能制造出安全且能产生免疫反应的新分子。同时生物材料领域研究的突破,可设计更好的抗原运载工具。这些载体的设计和开发可能包括免疫调节剂、黏液渗透策略、佐剂和其他方法,将有助于生产黏膜疾病的亚单位口服疫苗,也将为成功研发更多寄生虫病口服疫苗提供技术平台,进而为寄生虫病的有效防控提供强有力的技术支撑。

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