近50年来,中国的血吸虫病防治工作取得了较大成就。但是由于血吸虫宿主多,钉螺分布广,难以有效地消灭。目前血吸虫病的控制主要依赖于诊断和唯一有效的化疗药物吡喹酮的使用,吡喹酮虽能降低感染率和发病率,却难以阻断传播,接触疫水后仍会发生再度感染,尤其是湖区及山区长期的防治不能排除抗药性的产生。所以,寻找长效预防措施成为主要目标。近年来,国内外研究认为发展疫苗是控制血吸虫病传播的有效途径^{〔1, 2〕}。现就血吸虫病基因、核酸疫苗(DNA)免疫研究进展情况综述如下。

血吸虫病疫苗大致经历了死疫苗、减毒活疫苗、基因工程重组疫苗、抗独特性抗体疫苗和DNA疫苗等5个发展阶段。资料表明^{〔3, 4, 5〕},用死虫抗原作疫苗,免疫后的预防效果不理想;减毒活疫苗虽然可刺激机体产生细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和辅助性T淋巴细胞并诱导较高的免疫保护力,但制备周期长、数量少、寿命短、贮藏不便、更有潜在感染的风险,而且由于其抗原成分复杂也可能导致宿主免疫病理或免疫抑制,其来源和安全性使应用受到一定的限制;基因工程重组疫苗比较安全,但免疫原性较低,且不能诱导CTL反应;抗独特型疫苗虽有助于解决一些多糖或糖基蛋白抗原保护水平偏低的问题,但仍处于探索阶段。

近年来提出的DNA疫苗与原核细胞表达的蛋白比较,通过转染宿主细胞合成的蛋白更接近天然分子形式,包含构型位点,因而能诱导更有效的免疫应答。谢来平等^〔6〕将DNA疫苗技术应用于血吸虫病疫苗研究,采用不同免疫剂量、不同免疫次数、不同注射部位、未次免疫后不同攻击时间等多种免疫方式,进行多次动物实验,取得了较好的抗血吸虫病攻击感染的免疫力。血吸虫病DNA疫苗在小鼠体内能诱导免疫保护力,结果证实:各实验组的减虫率为35.61%~44.44%,肝脏减卵率为39.64%~69.06%,与未免疫小鼠比较,差异均有统计学意义。沈定文等^〔7〕研究表明,Sj26-Sj23基因转染树突状细胞(DC)联合免疫可增强抗血吸虫感染的保护性免疫作用。目前,研制技术比较成熟,已存储多种血吸虫病DNA疫苗,可小批量生产,也可迅速应用于家畜等动物,给人用疫苗的商品组研制提供了科学依据。

DNA疫苗通常称核酸疫苗或者基因疫苗,是新型的第3代疫苗,由能引起保护性免疫应答的抗原编码基因与真核表达的载体连接而成,肌肉注射后通过宿主细胞转录系统表达蛋白抗原,诱导宿主产生细胞免疫应答和体液免疫应答,从而达到预防和治疗疾病的目的^〔8〕。与传统疫苗比较,DNA疫苗具有以下优点^{〔9, 10, 11〕}:(1)DNA疫苗制备和纯化过程简便,成本较低,只涉及基因方面的操作,使用安全,没有感染病原的危险;(2)质粒DNA可制成干粉样剂,便于储存和运输;(3)由于抗原靶基因只是病原基因的一部分而不是全部,避免了传统疫苗的细胞培养、发酵、纯化等过程,使用安全;(4)与原核细胞表达的蛋白比较,宿主细胞内合成的蛋白更接近天然分子形式,包含构型位点,能高效、微量地表达蛋白即诱导免疫反应且具有持续性,一次接种可获得长期免疫力;(5)易于构建和改造,不需使用复制型载体或活的微生物就可产生CTL反应,诱导机体产生全民的免疫应答;(6)将不同病原体的DNA序列克隆到同一质粒载体输入机体,可起到联合免疫的作用,增强免疫效果。因此,DNA疫苗可成为今后有效控制血吸虫病流行的最好方法。中国已有10余种DNA疫苗进入临床前研究阶段^〔12〕。

DNA疫苗能同时诱导体液免疫应答和细胞免疫应答,DNA疫苗免疫的一个重要特点是可产生特异性CTL反应。细胞产生的抗原与主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ类分子一起提呈给抗原提呈细胞(APC),释放出来的蛋白抗原被巨噬细胞吞噬后以MHCⅡ-抗原肽的形式提呈给APC表面,供CD4⁺T细胞识别,从而诱导Th1或者Th2型的免疫反应。T细胞活化后,增殖分化形成效应性Th细胞,其中Th1分泌白介素2(IL-2)干扰素γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子α(TNF-α),在细胞免疫中发挥作用。Th2分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13,在体液免疫中发挥作用。B细胞活化后,增殖分化,形成浆细胞,合成并分泌免疫球蛋白,参与体内免疫应答。可见DNA疫苗接种可全面诱导机体产生Th细胞免疫应答,CTL细胞免疫应答和体液免疫应答。

血吸虫病DNA疫苗编码目的基因的质粒DNA被宿主细胞摄取,然后进入胞核,在载体启动子的操纵下,抗原基因被转录为mRNA,通过转运相关蛋白进入内质网腔,与MHCⅠ型分子的重链及β2-微球蛋白装配在一起,通过高尔基复合体移出细胞质并定位在细胞膜上,供CD₈⁺T细胞识别,从而诱导宿主产生MHCⅠ类分子限制的CD₈⁺T淋巴细胞,对表达外源基因的细胞发挥细胞毒作用。另外,DNA疫苗尚可产生Th细胞(CD₄⁺限制性T细胞)和抗体细胞(B细胞)反应,其作用机制与CTL反应不同。可能原因是由于少量内源性合成的多肽不断地从转染的细胞中释放出来,或者在细胞死亡后释放到细胞间质,被专一的APC内吞,随后与MHCⅡ型分子的α和β链进行加工和装配,形成一个成熟的MHCⅡ型抗原复合物,转移定位到细胞膜表面后,成为CD₄⁺限制性Th细胞进行免疫监视的靶位,辅助性T细胞再分泌淋巴因子,刺激B细胞转化为浆细胞,产生大量抗体^〔13〕。尽管DNA疫苗详细的免疫机制目前还不十分清楚,但普遍认为DNA疫苗的作用机制似乎取决于疫苗接种途径、编码抗原种类、DNA的使用剂量以及载体DNA序列等^〔14〕。

在中国,血吸虫疫苗经历了近20年的研究探索。近年来,最明显的进展是在候选抗原及其编码基因的克隆和表达方面。据WHO报道,现已经有6或7种具有部分保护性的候选抗原分子,即谷胱甘肽-S-转移酶(GST),磷酸甘油醛脱氢酶(GAP-DH),磷酸丙糖异构酶(TPI),脂肪酸结合蛋白(FABP),肌球蛋白组抗原副肌球蛋白,重组Sj铁蛋白^〔15〕。但血吸虫疫苗候选抗原远不止这些,还有膜相关蛋白、钙相关蛋白、线粒体相关蛋白、性别相关蛋白、信号蛋白、卵相关蛋白、硫氧还蛋白等^〔10〕。而至今没有能够诱导足够有效的免疫应答的疫苗,表明单一的疫苗免疫效果并不令人满意,因血吸虫与宿主长期进化的过程中产生了多种免疫逃逸机制,单一的疫苗难以成功地诱导出足够的保护能力。因此,研究者建议采用联合免疫的方案,利用不同分子抗原表位产生的免疫机制不同,尽可能的提高免疫能力。在WHO召开的血吸虫疫苗会议上,许多专家认为采用多种具一定免疫原性的重组抗原混合疫苗(cocktail疫苗),在目前阶段具有现实意义,并且很有可能成为研制新一代血吸虫分子疫苗有效的途径^〔16〕。联合免疫可能是血吸虫病DNA疫苗将来发展的趋势:(1)联合免疫的效果不仅是数量上的叠加,更具协同作用,即产生所谓的佐剂效应;(2)联合免疫可增加抗体产生的种类和数量,能刺激机体产生更多保护性抗体和激活更多效应T细胞,从而产生更好的免疫效果;(3)血吸虫不同阶段抗原分子所诱导的保护性免疫机制不同。因此,针对血吸虫不同阶段候选抗原的联合免疫可有效调动机体的各种免疫机制,从而在血吸虫生长的各个阶段抑制其发育,更有效地提高疫苗免疫效果^〔17〕。

目前认为,研制有效的血吸虫病疫苗是控制血吸虫病的根本措施之一,预防性DNA疫苗单独使用或与化疗药物联用,为血吸虫病治疗与预防可持续控制提供了一条理想途径^〔18〕。在中国,血吸虫病疫苗已经研究出的候选抗原分子达30种之多^〔15〕。然而由于血吸虫的生活史和组织结构的复杂性以及为适应环境变化产生变异等多种原因,使得血吸虫病疫苗研究仍然是一个难题。

DNA疫苗的出现给人类抗血吸虫感染带来了新希望,但目前还没有一种有效的通过自身因素就能产生控制作用的DNA疫苗,因此,可以采用联合免疫方案针对血吸虫不同发育阶段,不同单位、不同来源的抗原表位,协同诱导不同免疫杀虫机制,可能会克服单个抗原分子诱导的免疫保护水平偏低的问题,成为血吸虫病疫苗研究发展的趋势。另外,家畜疫苗的研制和应用,对血吸虫病的综合防治也将起到重要作用。