生物技术与人类健康10-7.ppt
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1、9.生物技术与人类健康9.1 生物技术与疫苗9.1.1 疫苗概述l利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。l疫苗着的体内建立起对对入侵物质感染的免疫抗性,从而保护疫苗接受者免受相应病原体的感染。l注射或口服疫苗可以激活体内免疫系统,产生相应的抗病原体的抗体。疫苗的种类l第一代疫苗1.定义:是用病原体减毒或弱化的疫苗。2.缺点:在生产和使用中具有不安全性以及对某些传染病使用效果不甚理想。l第二代疫苗1.定义:是将病原体的抗原(某种蛋白)基因克隆在细菌或真核细胞内,利用细菌或细胞生产病原体的抗原。l第三代疫苗1.种类:核酸疫苗、DNA疫苗、基因疫苗。2.优点:兼有基因工程疫苗的
2、安全性和减毒活疫苗激发体强免疫反应的双重性,免疫效果持久、制备简便和省时价廉。9.1.2疫苗系统及疫苗的作用机制非特异性性免疫系统:特异性免疫系统:中枢免疫器官外周免疫器官 各种免疫细胞,分子免疫系统特异性免疫中枢免疫器官外周免疫器官免疫细胞和免疫分子免疫作用原理病毒进入机体病毒进入机体 被机体识别被机体识别 成抗原信息成抗原信息 产生抗体产生抗体 起免疫作用起免疫作用体液免疫和细胞免疫l体液免疫l抗体是免疫应答中的重要产物,具有免疫功能,且主要存在于血液、组织液和外分泌液等体液中l体液免疫主要通过康体育体液中的致病源(细菌、病毒和毒素)结合形成复合物,直接消灭致病源l细胞免疫l抗原进入机体后
3、,通过刺激免疫应答可产生致敏的T淋巴细胞,这些细胞可通过破坏被病原体感染的细胞而杀灭病原体9.1.3病毒性疾病的疫苗病毒性疾病的疫苗乙肝病毒疫苗乙肝病毒疫苗艾滋病病毒疫苗艾滋病病毒疫苗基因工程多价疫苗基因工程多价疫苗其它病毒性疾病疫苗其它病毒性疾病疫苗目前用基因工程生产乙肝疫苗的方法主有两种:目前用基因工程生产乙肝疫苗的方法主有两种:1.将重组将重组NDA导入酵母菌,由酵母菌产生乙肝抗导入酵母菌,由酵母菌产生乙肝抗原而制成的乙肝。原而制成的乙肝。2.将重组将重组DNA导入导入CHO细胞,由细胞,由CHO细胞生产疫细胞生产疫苗。苗。目前目前HIV的疫苗主要有:的疫苗主要有:HIV灭活病毒粒子疫苗
4、灭活病毒粒子疫苗减毒活病疫苗减毒活病疫苗合成肽疫苗合成肽疫苗活载体疫苗和核酸疫苗活载体疫苗和核酸疫苗基因工程多价疫苗基因工程多价疫苗l是指利用基因工程的方法将多种病原体是指利用基因工程的方法将多种病原体的相关抗原融合在一起,产生一种带有的相关抗原融合在一起,产生一种带有多种病原抗体觉得簇的融合蛋白,或将多种病原抗体觉得簇的融合蛋白,或将多种病原体相关抗原克隆在同一个载体多种病原体相关抗原克隆在同一个载体上,达到同时对多种相关疾病进行免疫上,达到同时对多种相关疾病进行免疫的目的。的目的。9.1.4细菌性疾病的疫苗细菌性疾病的疫苗一、霍乱弧菌疫苗二、麻风杆菌疫苗三、幽门螺杆菌疫苗一、霍乱弧菌疫苗一
5、、霍乱弧菌疫苗l霍乱是由霍乱弧菌感染而引起的烈性肠道传染病。l霍乱不是一种侵袭性感染,病菌不进入血液,只是局限在肠道内,但它在肠道内繁殖并释放毒素。l霍乱疫苗接种已有100多年历史,传统疫苗是采用肌肉注射灭活或减毒的霍乱弧菌菌体苗。根据霍乱弧菌致病机制,科学家们利用基因工程技术研制了重组B亚单位疫苗,非常有效!二、麻风杆菌疫苗二、麻风杆菌疫苗l麻风是由麻风分枝杆菌引起的慢性传染病。l1976年,人们在发现了一种可以让麻风杆菌自由增值的动物,使麻风疫苗的研制成为可能。l美国Young和 Whitehead生物医学研究所和麻省理工学院合作,通过了基因工程技术制备的麻风疫苗可以作为抗原。三、幽门螺杆
6、菌疫苗三、幽门螺杆菌疫苗l自从Warren等首次成功分离幽门螺杆菌以来,大量的研究结果证实HP是慢性胃炎和消化道溃肠的主要病原体。lHp疫苗的研究在幽门螺杆菌的预防上具有重要的意义。l幽门螺杆菌的灭活全细胞或经超声波破碎后的无细胞提取物均具有一定的免疫原性。l实验证明,它们都可以作为疫苗保护机体免受hp的攻击。9.1.5 寄生虫病疫苗寄生虫病疫苗一、疟原虫疫苗一、疟原虫疫苗二、血吸虫疫苗二、血吸虫疫苗一、疟原虫疫苗一、疟原虫疫苗1、疟原虫是引起疟疾的一种寄生虫、疟原虫是引起疟疾的一种寄生虫 2、引起人类疾病的疟原虫、引起人类疾病的疟原虫3、疟原虫基因工程疫苗、疟原虫基因工程疫苗恶性疟原虫恶性疟
7、原虫间日疟原虫间日疟原虫三日疟原虫三日疟原虫卵形疟原虫卵形疟原虫抗子孢子疫苗抗子孢子疫苗抗裂殖子疫苗抗裂殖子疫苗抗配子母细胞疫苗抗配子母细胞疫苗二、血吸虫疫苗二、血吸虫疫苗 1、血吸虫是引起血吸虫病的病原体、血吸虫是引起血吸虫病的病原体 2、感染人类的血吸虫、感染人类的血吸虫 3、基因工程疫苗、基因工程疫苗埃及血吸虫埃及血吸虫曼氏血吸虫曼氏血吸虫日本血吸虫日本血吸虫虫体蛋白质虫体蛋白质酶性抗原酶性抗原寄生虫疫苗主要方向寄生虫疫苗主要方向 寄生虫寄生虫DNA疫苗疫苗9.1.6DNA疫苗l DNA疫苗是利用克隆于载体的抗原基因直接注射机体(包括皮下、皮内或肌肉等)、口服、鼻内喷注、鼻内喷雾及阴道接
8、种等方式,被细胞摄取并在细胞内表达相应的抗原,通过不同的途径诱导机体的特异免疫应答。l DNA疫苗的最大有优点是易于制备、便于保存、基因在细胞的持续表达可达到持续免疫的效果并且易于制成多联多价疫苗。然而,DNA是否会整合到染色体上而引起严重的后果,是否会引起免疫病理作用(例如诱发自身抗核抗体),是否会产生免疫耐受等问题仍有待研究与观察。l 在病毒性疾病方面,目前只有艾滋病病毒和乙肝病毒的DNA疫苗处于临床观察阶段,但是丙肝病毒、戊肝病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、登革热病毒、乳头瘤病毒、E-B病毒、麻疹病毒和埃博拉病毒等多种病毒处于研究阶段。l 在细胞性疾病方面,目前有破伤风杆菌、伯氏螺旋体、
9、分支结核杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和肺炎支原体等处于动物研究阶段。l 寄生虫病方面,疟原虫、利什曼原虫、血吸虫和弓行虫等寄生虫的DNA疫苗也已处于研究阶段。9.1.7避孕疫苗一、精子避孕疫苗二、激素类避孕疫苗精子避孕疫苗l原理:利用精子的特异性蛋白 作为抗原,免疫男性或女性,诱发产生相应的中和抗体,达到减少精子的产生或阻断受精过程。作为抗原用的精子特异性蛋白l乳酸脱氢酶C-4lSP-10l顶体蛋白lFA-1lAH-20lPH-20激素类避孕疫苗l原理:以精子和卵子的生产过程、受精过程以及妊娠过程需要的多种激素作为抗原,免疫男性或女性以产生相应的中和抗体,降低机体内相应的激素水平,使得精子或卵子不能产
10、生或不能受精或不能怀孕。进入临床实验的激素有l人绒毛膜促性腺激素(HCG)l促性腺激素释放激素(GnRH)l绵羊促卵泡激素(FSH)9.1.8治疗性疫苗治疗性疫苗:是有别于传统的对传染病有预防作用的疫苗,而具有积极治疗意义的一类新型疫苗。治疗性疫苗特点及其分类l治疗性疫苗的特点:不仅具有预防疾病的作用,而且能够在已感染或已患病的个体激发特异性的免疫应答,清除已经感染的病原体和细胞,达到治疗疾病的目的。l治疗性疫苗根据其激活免疫特性的不同,分为非特异性疫苗和特异性疫苗;特异性疫苗是指增强肌体免疫系统的活性疫苗;特异性疫苗则是指用于治疗某一特定疾病的疫苗。预防性疫苗与治疗性疫苗区别l预防性疫苗:主
11、要针对健康人群,目的是防预,其普遍性、安全性和有效性是非常重要的,因此,靶抗原主要以病原体或其自身的组成成分为主。l治疗性疫苗:针对少数感染或患病个体,目的是治疗,因此,它注重的是个体的病理学特殊性,针对性强,靶位的选择趋于特殊性。9.2.1 ELSA技术与单克隆抗体ELISA技术的原理lELISA技术称为酶联免疫吸附检测技术l原理:将酶与抗体(原)交联形成酶-抗体(原)复合物;利用抗原与抗体的特异结合以及酶将无色底物催化成有色底物,并根据在一定范围内酶量与颜色呈正相关的关系进行检测。根据颜色的有无以及颜色的深浅可以判断阴性或阳性反应以及反应强度l常用的酶有辣根过氧化物酶(HRP)、碱性磷酸
12、酯酶等常用的ELISA诊断技术l测定抗体的间接ELISAl通过检测某种病原体的相应抗体来判断机体是否曾经被某种病原体所感染,从而达到检测的效果l测定抗原的双抗体夹心ELISAl病原体及其大分子进入机体后都可能成为一种抗原,通过检测机体的抗原来判断机体是否感染了相应的病原体基因工程抗原l抗原制备是ELISA技术的一个关键问题基因工程抗原:是将抗原基因克隆在细菌或真核细胞表达系统中,由这些表达系统生产大量的抗原多克隆抗体与单克隆抗体l多克隆抗体:一种含有可分别与多个抗原决定簇结合的多种抗体的混合物缺点:特异性较低,产品质量难以控制,生产过程费时、步骤多、成本高l单克隆抗体优点:特异性强、成分均一、
13、灵敏度高、产量大、容易标准化生产等9.2.2 DNA诊断技术 近年来,DNA诊断技术取得飞速的发展,建立了多种多样的检测方法,这些检测方法可以用于遗传性疾病、肿瘤和传染性疾病等多种疾病的诊断。DNA探针杂交技术l核酸的变性是指连接核酸双螺旋的碱基之间的氢键断裂,使双螺旋结构解开,但并不涉及两条链内部核苷酸间磷酸二键的断裂。1.热变性2.酸碱变性l核酸的变性和复性是可逆过程。l基因诊断方法PCR技术 l聚合酶链反应(PCR)技术是一项体外扩增特异DNA片段的技术。l作用:基因工程目的基因的制备、某些疾病的诊断(如遗传性疾病)。PCR-PFLP技术l限制性片段长度多态性(RFLP)是指由于碱基的改
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