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佐剂的发展史

浏览次数:5939/次     发布时间:2019-04-4
  

一、佐剂的萌生

     “Adjuvant”,即佐剂,最早来源于希腊语“adjuvare”,是指加入疫苗制剂后能促进、增强或延长机体对抗原特异性免疫应答的物质。佐剂从巴斯德至今已有近100年的历史。19世纪,狂犬病疫苗中的天然成分单链核糖核酸( single-stranded ribonucleic acid,ssRNA)可视为最早的佐剂,尽管当时并没有认识到核酸的佐剂作用。 1923年 Ramon和 Glenny制成白喉类毒素,1925,Ramon进行了一系列研究证明除抗原,配制疫苗时加入的各种成分也是引起免疫应答的重要因素,他发现向抗原溶液中加入金属盐类、油脂、淀粉、维生素、甚至产热细菌均能增强人体对白喉类毒素的抗毒素应答。



      第一个发明油包水佐剂的可能是Le Moignic and Pinoy。1916年他们报道了用矿物油和乳化剂配制的沙门氏杆菌疫苗免疫小鼠试验。但是引起油包水佐剂的广泛认知和应用应该归功于Julius Freund,也就是弗氏佐剂的发明人。

      上世纪30年代, Freund 观察到感染了结核杆菌的豚鼠比健康的豚鼠对接种抗原产生的抗体水平要高,随后他用灭活的结核杆菌和矿物油以及乳化剂配制至今广为认知的弗氏完全佐剂,它的免疫增强作用非常强,恐怕至今也没有其它可比的佐剂。但是弗氏完全佐剂的安全性很差,几乎毫无例外的在注射部位造成组织坏死,结缔组织瘤,致敏反应等副作用。Freun继而发现不含灭活结核杆菌的油包水佐剂,同样有良好的抗体反应增强作用,同时副反应变小。这就是我们常说的不完全弗氏佐剂。

      不完全弗氏佐剂在上世纪50-60年代被许多国家广泛的应用于人用疫苗,包括流感,破伤风和灭活的脊灰炎疫苗。在英国当时每年有近一百万人接种含不完全弗氏佐剂的流感疫苗。接种者往往出现局部疼痛和肿胀,肿胀甚至持续一年, 70年代以后不完全弗氏佐剂就很少用于人用疫苗了。后来的研究证明矿物油在注射部位长期存在,刺激慢性炎症所引起的结蹄组织瘤是不完全弗氏佐剂出现副作用的主要原因。

      目前广泛应用于动物疫苗尤其是禽苗的油包水佐剂和不完全弗氏佐剂非常相似。两者的成分和配制方法相同,不过目前的佐剂原材料(矿物油和表面活性剂)的纯度和安全性在过去的80年期间有了很大的提升。在科研领域,不完全弗氏佐剂仍然应用很广,但是完全弗氏佐剂,鉴于其安全问题,在许多国家被禁用。


二、佐剂的快速发展

      早期铝盐和弗氏佐剂的发现是通过反复的摸索和尝试得以成功,并没有任何理论基础。这与当时的疫苗学和免疫学的发展状况是分不开的。从1877年Edward Jenner开始接种天花疫苗(有史记载,中国在1千多年前就尝试天花免疫,但没有系统推广),历经19世纪末和20世纪前半叶以巴斯德为代表的科学家开发出的一系列疫苗,到1955年Jonas Salk发明灭活脊灰炎疫苗的近200年期间,疫苗的发明同样是摸索和尝试的结果。

      20世纪的下半叶,细胞免疫学取得了飞速的发展。免疫学家逐步阐明了参与免疫反应的关键的细胞-抗原呈递细胞,产生抗体的B淋巴细胞,和辅助性T淋巴细胞。并进一步认识到辅助性T 淋巴细胞有不同的亚群 (Th1, Th2, Th17, Treg 等),这些T细胞亚群通过产生不同的可溶性的细胞因子 (cytokines)调节免疫反应的效果-无论是对病原体的清除,对自身组织的免疫耐受,还是对移植器官的排斥作用。

      由此科学家们认识到佐剂功能也是是通过激活特定的T细胞亚群增强机体抗原的免疫反应。例如,弗氏不完全佐剂和铝盐佐剂是通过激活Th2 细胞产生的interleukin-4来提高抗体的反应水平。同时,免疫学家们可以通过测定细胞因子和T细胞的功能来筛选出不同的佐剂分子,包括从病原微生物中提取的毒素(例如霍乱毒素,内毒素),细胞壁的多糖,脂多糖,和从植物中提取的皂素等。这些佐剂已经开始用在不同的人用疫苗产品。但在动物疫苗中的应用还相对较少。

      过去30年分子免疫学的迅速发展为开发新型的佐剂奠定了坚实的理论基础。免疫学家们逐渐阐明了免疫细胞(抗原呈递细胞,T细胞,和B细胞)表面和细胞内的蛋白质分子与外来的刺激物结合所引起的信号传递直接影响免疫反应的性质和强度。这些分子包括Toll样受体(Toll-like receptors, or TLRs)分子和分化群(cluster of differentiation, or CD)分子。在病原体入侵的情况下,抗原呈递细胞表面以及细胞浆内的Toll样受体检测到病原体的不同分子(蛋白,核酸,或多糖)时,对免疫系统发出警示,继而启动免疫反应来清除病原体。据此,免疫学家迅速的发现了一系列的基于病原体成份的佐剂分子,并通过人工合成或基因工程表达生产出GLA,CpG,immiquomod, resiquomod,flagellin 等佐剂。 目前与人免疫系统有关的Toll样受体以及相关的佐剂分子共有9个(见表一)。

表一  Toll样受体和相对应的佐剂分子



图一 抗原呈递细胞表面和细胞浆内的Toll样受体和对应的激活剂

三.小结

      佐剂的研发已经有近百年的历史,经过了漫长的摸索期以及基于科学理论的高速发展期。我们已经有一系列的佐剂分子。到目前为止,无论是人用还是兽用疫苗,几乎所有的非弱毒苗都使用了佐剂。随着基因工程苗应用越来越广,佐剂在未来疫苗开发中的地位会越来越重要。目前疫苗开发的方向正在由预防传染病向治疗慢性传染病,癌症,和免疫系统疾病的扩展和延伸,这无疑为新型佐剂的开发带来更新的挑战和机遇。



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