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佐劑的發展史

瀏覽次數:2412/次     發布時間:2019-04-4
  

一、佐劑的萌生

     “Adjuvant”,即佐劑,最早來源于希臘語“adjuvare”,是指加入疫苗制劑后能促進、增強或延長機體對抗原特異性免疫應答的物質。佐劑從巴斯德至今已有近100年的歷史。19世紀,狂犬病疫苗中的天然成分單鏈核糖核酸( single-stranded ribonucleic acid,ssRNA)可視為最早的佐劑,盡管當時并沒有認識到核酸的佐劑作用。 1923年 Ramon和 Glenny制成白喉類毒素,1925,Ramon進行了一系列研究證明除抗原,配制疫苗時加入的各種成分也是引起免疫應答的重要因素,他發現向抗原溶液中加入金屬鹽類、油脂、淀粉、維生素、甚至產熱細菌均能增強人體對白喉類毒素的抗毒素應答。



      第一個發明油包水佐劑的可能是Le Moignic and Pinoy。1916年他們報道了用礦物油和乳化劑配制的沙門氏桿菌疫苗免疫小鼠試驗。但是引起油包水佐劑的廣泛認知和應用應該歸功于Julius Freund,也就是弗氏佐劑的發明人。

      上世紀30年代, Freund 觀察到感染了結核桿菌的豚鼠比健康的豚鼠對接種抗原產生的抗體水平要高,隨后他用滅活的結核桿菌和礦物油以及乳化劑配制至今廣為認知的弗氏完全佐劑,它的免疫增強作用非常強,恐怕至今也沒有其它可比的佐劑。但是弗氏完全佐劑的安全性很差,幾乎毫無例外的在注射部位造成組織壞死,結締組織瘤,致敏反應等副作用。Freun繼而發現不含滅活結核桿菌的油包水佐劑,同樣有良好的抗體反應增強作用,同時副反應變小。這就是我們常說的不完全弗氏佐劑。

      不完全弗氏佐劑在上世紀50-60年代被許多國家廣泛的應用于人用疫苗,包括流感,破傷風和滅活的脊灰炎疫苗。在英國當時每年有近一百萬人接種含不完全弗氏佐劑的流感疫苗。接種者往往出現局部疼痛和腫脹,腫脹甚至持續一年, 70年代以后不完全弗氏佐劑就很少用于人用疫苗了。后來的研究證明礦物油在注射部位長期存在,刺激慢性炎癥所引起的結蹄組織瘤是不完全弗氏佐劑出現副作用的主要原因。

      目前廣泛應用于動物疫苗尤其是禽苗的油包水佐劑和不完全弗氏佐劑非常相似。兩者的成分和配制方法相同,不過目前的佐劑原材料(礦物油和表面活性劑)的純度和安全性在過去的80年期間有了很大的提升。在科研領域,不完全弗氏佐劑仍然應用很廣,但是完全弗氏佐劑,鑒于其安全問題,在許多國家被禁用。


二、佐劑的快速發展

      早期鋁鹽和弗氏佐劑的發現是通過反復的摸索和嘗試得以成功,并沒有任何理論基礎。這與當時的疫苗學和免疫學的發展狀況是分不開的。從1877年Edward Jenner開始接種天花疫苗(有史記載,中國在1千多年前就嘗試天花免疫,但沒有系統推廣),歷經19世紀末和20世紀前半葉以巴斯德為代表的科學家開發出的一系列疫苗,到1955年Jonas Salk發明滅活脊灰炎疫苗的近200年期間,疫苗的發明同樣是摸索和嘗試的結果。

      20世紀的下半葉,細胞免疫學取得了飛速的發展。免疫學家逐步闡明了參與免疫反應的關鍵的細胞-抗原呈遞細胞,產生抗體的B淋巴細胞,和輔助性T淋巴細胞。并進一步認識到輔助性T 淋巴細胞有不同的亞群 (Th1, Th2, Th17, Treg 等),這些T細胞亞群通過產生不同的可溶性的細胞因子 (cytokines)調節免疫反應的效果-無論是對病原體的清除,對自身組織的免疫耐受,還是對移植器官的排斥作用。

      由此科學家們認識到佐劑功能也是是通過激活特定的T細胞亞群增強機體抗原的免疫反應。例如,弗氏不完全佐劑和鋁鹽佐劑是通過激活Th2 細胞產生的interleukin-4來提高抗體的反應水平。同時,免疫學家們可以通過測定細胞因子和T細胞的功能來篩選出不同的佐劑分子,包括從病原微生物中提取的毒素(例如霍亂毒素,內毒素),細胞壁的多糖,脂多糖,和從植物中提取的皂素等。這些佐劑已經開始用在不同的人用疫苗產品。但在動物疫苗中的應用還相對較少。

      過去30年分子免疫學的迅速發展為開發新型的佐劑奠定了堅實的理論基礎。免疫學家們逐漸闡明了免疫細胞(抗原呈遞細胞,T細胞,和B細胞)表面和細胞內的蛋白質分子與外來的刺激物結合所引起的信號傳遞直接影響免疫反應的性質和強度。這些分子包括Toll樣受體(Toll-like receptors, or TLRs)分子和分化群(cluster of differentiation, or CD)分子。在病原體入侵的情況下,抗原呈遞細胞表面以及細胞漿內的Toll樣受體檢測到病原體的不同分子(蛋白,核酸,或多糖)時,對免疫系統發出警示,繼而啟動免疫反應來清除病原體。據此,免疫學家迅速的發現了一系列的基于病原體成份的佐劑分子,并通過人工合成或基因工程表達生產出GLA,CpG,immiquomod, resiquomod,flagellin 等佐劑。 目前與人免疫系統有關的Toll樣受體以及相關的佐劑分子共有9個(見表一)。

表一  Toll樣受體和相對應的佐劑分子



圖一 抗原呈遞細胞表面和細胞漿內的Toll樣受體和對應的激活劑

三.小結

      佐劑的研發已經有近百年的歷史,經過了漫長的摸索期以及基于科學理論的高速發展期。我們已經有一系列的佐劑分子。到目前為止,無論是人用還是獸用疫苗,幾乎所有的非弱毒苗都使用了佐劑。隨著基因工程苗應用越來越廣,佐劑在未來疫苗開發中的地位會越來越重要。目前疫苗開發的方向正在由預防傳染病向治療慢性傳染病,癌癥,和免疫系統疾病的擴展和延伸,這無疑為新型佐劑的開發帶來更新的挑戰和機遇。



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