基因工程方法生产乙肝疫苗
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乙肝疫苗生物制造工艺乙肝疫苗,这可是个守护健康的小卫士呢。
那它是怎么被制造出来的呀?这就像是一场奇妙的生物魔法之旅。
咱先从原材料说起吧。
制造乙肝疫苗的原材料,就好比是盖房子的砖头和水泥,非常关键。
科学家们得精心挑选合适的酵母或者其他载体,这载体就像是一个小小的工厂,要在里面生产出我们需要的乙肝疫苗成分。
你想啊,如果载体选不好,就像盖房子的砖头质量差,那这房子能结实吗?这疫苗能好用吗?肯定不行呀。
在这个小小的“生物工厂”里,要把乙肝病毒的某个部分基因导入进去。
这个基因就像是一张设计图纸,告诉这个“小工厂”该怎么生产出和乙肝病毒相关的特定蛋白质。
这蛋白质可重要啦,它是乙肝疫苗的核心部分呢。
就像我们做菜,这蛋白质就是主菜,其他的配料都是为了让这个主菜更好地发挥作用。
然后呢,这个“小工厂”就开始按照基因这张“图纸”进行生产啦。
这个过程可复杂着呢,就像是一个超级精密的仪器在运作。
要给这个“小工厂”提供合适的温度、营养物质等条件,就像我们人要吃饭睡觉才能好好工作一样。
如果条件不合适,那这个“小工厂”可能就会出故障,生产出来的蛋白质就可能不合格。
这就像我们做饭的时候火候不对,菜就不好吃了一样。
生产出来的蛋白质还不能直接就变成疫苗。
还得经过一系列的提纯和加工。
这就好比是从一堆矿石里提炼出金子一样。
要把那些杂质去掉,只留下纯净的、有效的蛋白质。
这个过程需要高科技的手段,就像淘金者需要特殊的工具一样。
要是提纯不好,杂质太多,那这疫苗打到身体里可就麻烦了,就像吃了不干净的东西会肚子疼一样。
在把蛋白质提纯之后,还要进行一些处理,让它变得更加稳定,能够在储存和运输的过程中保持活性。
这就像是给珍贵的东西包上一层保护膜一样。
如果没有这层保护膜,这疫苗在还没用到人身上的时候就坏掉了,那之前的努力不就白费了吗?最后,这些处理好的蛋白质就被制成了乙肝疫苗。
这些疫苗被装进小瓶子里,就像一个个等待出征的小战士,它们的使命就是进入我们的身体,让我们的身体认识乙肝病毒,然后产生抵抗乙肝病毒的能力。
乙肝疫苗的研究进展引言乙肝病毒是一种全球性的公共卫生问题,影响着全世界范围内的大量人口。
乙肝病毒感染会导致慢性肝炎、肝硬化和肝细胞癌等疾病,对个人健康和社会经济都产生了巨大的影响。
乙肝疫苗的研制和应用对于预防乙肝病毒感染具有重要意义,本文将围绕乙肝疫苗的研究进展进行综述。
研究现状自乙肝疫苗研制成功以来,疫苗的制备方法、接种时间、接种次数等方面都得到了不断的改进和优化。
目前,乙肝疫苗主要分为血源性疫苗和基因工程疫苗两大类。
血源性疫苗是通过收集乙型肝炎患者血清中的表面抗原(HBsAg)制备而成的,而基因工程疫苗则是通过基因工程技术将表面抗原的基因克隆到酵母或中国仓鼠卵巢细胞中表达制备而成的。
在接种时间方面,一般认为乙肝疫苗的接种应在婴儿出生后尽快进行,最好是在出生后24小时内。
同时,根据研究发现,对于乙肝表面抗原阳性母亲的新生儿,在出生后24小时内接种乙肝疫苗可以更好地保护婴儿免受乙肝病毒的感染。
在接种次数方面,根据现有资料,婴儿接种3针乙肝疫苗后,大多数接种者可以产生有效的保护性抗体,但也有部分接种者抗体水平较低,因此,对于易感人群,尤其是乙肝表面抗原阳性母亲的新生儿,建议在一定的时间间隔后进行补种。
研究方法乙肝疫苗的研究方法主要包括实验设计、数据收集和统计分析等。
在实验设计方面,研究者通常采用随机对照试验的方法,将受试者随机分为实验组和对照组,分别给予不同剂量的乙肝疫苗和安慰剂,并观察其效果和不良反应。
在数据收集方面,通过收集受试者的基本情况、血清学检测和病毒学检测等相关数据,了解疫苗的效果和安全性。
在统计分析方面,利用统计学原理对数据进行处理和分析,计算疫苗的保护率、抗体阳性率、抗体滴度等指标,以评估疫苗的有效性和安全性。
研究结论通过大量的研究和实验,乙肝疫苗在预防乙肝病毒感染方面显示出显著的效果。
根据现有资料,乙肝疫苗可以有效地预防婴儿和儿童感染乙肝病毒,并能够有效地降低肝硬化和肝细胞癌等疾病的发生率。
基因工程乙肝疫苗的制备【摘要】基因工程乙肝疫苗是通过构建含有乙肝表面抗原的重组质粒转染酵母细胞,制备乙肝病毒表面的有效蛋白。
本文主要介绍基因工程疫苗--重组酵母乙肝疫苗制备的基本原理和工艺流程,以及乙肝疫苗的纯度分析方法。
【关键词】 乙肝疫苗 重组质粒 工艺流程1.基因工程乙肝疫苗产生背景疫苗是人类目前可以彻底消灭某一疾病的唯一武器,接种疫苗被认为是最有效、最经济的疾病预防手段。
《发展中国家消灭乙型肝炎免疫接种计划实施指南》中指出:“世界上四分之三的人口生活在中或高乙肝流行区,因此,唯一的策略就是有效地减少乙肝的流行,最终消灭乙肝······”世界卫生组织肝炎专家及计划免疫全球咨询组认为:控制全球乙型肝炎及减少死亡的策略是开展大规模的婴儿及学龄前儿童的乙肝疫苗接种。
我国卫生部制定的目标是从92年开始在全国逐步推行乙型肝炎(HB )计划免疫。
92年全国共生产血源疫苗1500万人份,尚不能满足新生儿接种需要,如考虑其他人群,缺口更大。
为了实现HB 计划目标,进一步为控制全球HB 做出贡献,我们必须大规模提高HB 疫苗的产量和进一步提高质量。
血源HB 疫苗原料为无症状带毒者的HBsAg 阳性血浆。
血源价格昂贵,供应量有限,采集困难。
因此血源疫苗的产量和成本受到原料的限制。
利用基因工程重组微生物细胞表达HBsAg 生产HB 疫苗的技术,原料易得,价廉,适宜进行大规模生产,有可能大幅度降低成本。
2.使用重组酵母的原因和重组酵母构建2.1使用重组酵母的原因使用重组酵母进行乙肝疫苗的大规模生产,有如下几点原因:(1).酵母对培养基的要求低,价廉易得。
(2).酵母细胞生长快,故生产率高。
(3).动物细胞生长慢,容易染菌,对操作要求严。
(4).酵母系统容易放大,动物细胞系统放大难。
2.2重组酵母构建HBV 只有3200bp ,为双链的DNA,是一个相当小的病毒。
乙肝疫苗产生作用的原理乙肝疫苗是用于预防乙型肝炎的一种疫苗,其原理是通过引入乙肝病毒的表面抗原,激发人体的免疫系统产生特异性的免疫反应,从而使人体获得对乙肝病毒的保护。
乙肝疫苗的产生作用的原理主要包括:病毒提取、抗原制备、免疫应答等多个方面。
首先,在乙肝疫苗的制备过程中,乙肝病毒的表面抗原是必不可少的。
这些表面抗原主要有乙肝病毒的表面蛋白HBsAg,它是乙肝病毒的外壳蛋白,也是免疫系统辨识病毒的主要目标。
这些表面抗原可以通过多种方法从乙肝病毒颗粒中提取出来,或通过基因工程手段在细胞中合成,制备成疫苗的活性成分。
其次,在接种乙肝疫苗后,疫苗中的表面抗原会进入人体,激活免疫系统的应答过程。
这一过程主要分为两个阶段:识别和应答。
首先,免疫系统中的特异性细胞,如树突状细胞和B淋巴细胞,会识别疫苗中的表面抗原,将其转化为抗原呈递细胞。
这些抗原呈递细胞会将抗原结合到自身的表面分子上,并将其呈递给其他免疫细胞,如T淋巴细胞。
接着,T淋巴细胞通过与抗原结合,激活并扩增,进一步引发免疫应答。
这些T淋巴细胞会分化为多种类型细胞,包括CD4+辅助T细胞和CD8+细胞。
CD4+辅助T细胞会分泌细胞因子,调控其他免疫细胞的活性,促进B细胞产生抗体。
CD8+细胞则具有杀伤感染的细胞的能力,可以通过识别并击杀感染乙肝病毒的人体细胞。
最后,免疫系统对乙肝病毒产生特异性的免疫反应。
在接种乙肝疫苗后,免疫系统会对乙肝病毒的表面抗原产生特异性的抗体反应。
这些抗体主要为IgG类抗体,可以与乙肝病毒结合,阻止病毒进入和侵染人体细胞。
此外,免疫系统还会生成细胞免疫应答,即通过杀伤感染乙肝病毒的细胞来清除病毒。
这些特异性的免疫反应为乙肝病毒感染提供了保护,预防了乙型肝炎的发生和发展。
总的来说,乙肝疫苗产生作用的原理主要包括病毒提取、抗原制备和免疫应答等方面。
通过引入乙肝病毒的表面抗原,激活免疫系统的应答,产生特异性的抗体和细胞免疫反应,从而保护人体免受乙型肝炎的感染和发病。
基因工程技术在肝炎疫苗研究中的应用:介绍基因工程技术在肝炎疫苗研究中的应用和效果近年来,基因工程技术的快速发展为传统疫苗的研究和开发提供了新的思路和方式。
肝炎是一种全球性的健康问题,因此对于肝炎疫苗的研究和开发具有重要意义。
基因工程技术在肝炎疫苗研究中的应用不仅提高了疫苗的免疫效果和安全性,还为疫苗研究开拓了新的方向。
首先,基因工程技术在肝炎疫苗研究中的主要应用是构建重组病毒载体。
传统的肝炎疫苗由于病毒数量有限,难以满足大规模生产的需求,而利用基因工程技术可以将肝炎病毒基因插入其他病毒载体中,构建重组病毒载体,实现大规模生产。
通过这种方式,不仅能够有效增加疫苗的产量,还能够避免传统疫苗生产过程中引入的细菌和病毒污染。
其次,基因工程技术还可以应用于肝炎疫苗的病毒抗原的优化。
对于肝炎病毒,病毒表面的蛋白质被认为是疫苗的最佳抗原。
通过基因工程技术,科研人员可以对肝炎病毒的抗原进行重组和改造,使其在体内产生更好的免疫应答。
比如,可以通过改变抗原的序列,增加其免疫原性和抗原性,进一步提高疫苗的免疫效果。
除了重组病毒载体和病毒抗原的优化,基因工程技术还可以应用于肝炎疫苗的佐剂的研究。
佐剂是疫苗中除了病原体抗原之外的其他成分,用于增强人体对疫苗的免疫应答。
基因工程技术可以通过合成和改造基因,优化佐剂的性能和功能。
例如,可以通过基因工程技术改造佐剂的结构,增加其与抗原的结合能力,提高疫苗的免疫效果。
此外,基因工程技术还可以用于肝炎病毒变异株疫苗的研究。
肝炎病毒的变异株对于传统疫苗来说是一个挑战,因为它们可能对疫苗中的抗原产生抗性。
通过基因工程技术,科研人员可以改造病毒的基因序列,使疫苗对变异株具有更好的抗性。
这样一来,即使肝炎病毒发生变异,疫苗仍然能够有效预防其感染。
综上所述,基因工程技术在肝炎疫苗研究中的应用极大地促进了疫苗的研究和开发。
通过基因工程技术构建重组病毒载体,优化病毒抗原、佐剂以及研究变异株疫苗,可以提高肝炎疫苗的免疫效果和安全性。
基因工程方法生产乙肝疫苗乙肝病毒的感染可导致慢性肝脏疾病甚至肝癌的发生。
[1] 我国乙肝感染率为60%,乙肝表面抗原携带率约为10%,有约1.2亿人携带乙肝病毒。
[2] 疫苗接种是预防乙肝的主要途径。
国际上先后研制出了第一代血源性乙肝疫苗和第二代基因工程乙肝疫苗。
第一代乙肝疫苗主要运用乙肝病毒携带者血清中提取纯化出的的乙肝病毒表面抗原,先后经过减毒处理和添加佐剂后注入人体预防接种。
[3] 但是由于对血源性疫苗安全性存在顾虑,人们进一步着手开发第二代乙肝疫苗。
[4]1982年, Valenzuela等人在国际上首次成功运用基因手段构建重组质粒,在酵母中表达出乙肝病毒表面抗原。
[7] 1986年,美国批准了酵母来源基因工程方法生产的乙肝疫苗投放市场。
[5] 本文主要内容是简要总结运用基因工程方法,以酵母为载体生产乙肝疫苗的流程。
乙肝病毒中决定乙肝病毒抗原性的蛋白是乙型肝炎病毒(HBV)包膜蛋白,主要包括:乙肝病毒表面抗原(HBsAg),前S1抗原和前S2抗原。
乙肝病毒包膜相关蛋白的编码基因位于HBV基因组的S区。
S区基因有三个起始密码子和同一个终止子,从不同的起始密码子开始转录,可得到三种不同的包膜蛋白。
小蛋白(SHB,即主表面蛋白,S蛋白)包括表面抗原HBsAg(p24为非糖基化形式,gp27为糖基化形式),由226个氨基酸组成;中蛋白(MHB)除了具有S蛋白的226个氨基酸,N端多出55个氨基酸残基(前S2蛋白);大蛋白(LHB)除了具有S蛋白和前S2蛋白还具有前S1蛋白。
在完整的乙肝病毒Dane毒粒中,小蛋白、中蛋白与大蛋白通过各自S蛋白之间的二硫键共价连接,外包脂膜形成完整颗粒。
由于三种蛋白中均包括S蛋白区域,故含有HBsAg的疫苗可以在机体中引发针对乙肝病毒的免疫反应。
[2]基因工程技术生产乙肝疫苗首先要选择表达HBsAg的载体系统。
在之前的研究中发现,若选用细菌为基因表达载体,即使使用强启动子,也不能得到大量具有免疫原性的基因表达产物。
重组乙肝疫苗的研制生产过程、理化性质、生物学活性、临床应用
国际上先后研制出了第一代血源性乙肝疫苗和第二代基因工程乙肝疫苗。
第一代乙肝疫苗主要运用乙肝病毒携带者血清中提取纯化出的的乙肝病毒表面抗原,先后经过减毒处理和添加佐剂后注入人体预防接种。
但是由于对血源性疫苗安全性存在顾虑,人们进一步着手开发第二代乙肝疫苗,也就是基因重组疫苗。
第一步是分离目的基因,获得目的DNA片段的方法主要有两种,一是直接从细胞基因组中分离,二是人工合成。
第二步是将DNA片段和载体在体外连接重组,成为重组DNA分子,多采用连接酶的方法连接。
第三步是基因克隆,即将重组体DNA分子,引进合适的宿主细胞(大肠杆菌、酵母)中增殖。
根据所用载体的不同,可选用转化(以质粒作载体时,重组体DNA分子以此种方式进入感受态的宿主细胞,以获得转化子菌落)、转染(λ噬菌体作载体时,构成的重组体DNA分子,以此种方式进入宿主细胞,可转染得到噬菌斑)、转导(λ噬菌体DNA与外源DNA组成的重组体DNA分子,与噬菌体蛋白组装成具有感染力的噬菌体颗粒,即人工包装的噬菌体颗粒,引入宿主细胞)的方法,往宿主细胞引入重组体DNA分子。
第四步是目的基因克隆的筛选与鉴定,即从大量携带重组体DNA分子的细胞中分离出带目的基因的细胞。
因为不是所有的细胞都能获得重组体DNA分子,为了获得摄取了重组体DNA分子细胞,需经筛选,才能将其与未摄取重组体DNA分子的细胞区别开来,并作进一步鉴定。
筛选含有重组体DNA分子细胞的方法,一般都是以载体DNA 及目的基因的遗传标记及分子特征为依据,并结合受体细胞的基因表型而建立起来的。
由于许多质粒都具有抗生素等药物的抗性标记,因此,在含有一定浓度抗生素的选择培养基上,可以很容易地把摄取了重组体DNA分子,因同时也获得了抗生素抗性的细胞辨认出来。
但药物筛选只是一个方面,依据它只能判断质粒载体是否进入了受体细胞,还不能确定受体细胞是否摄取了含有目的基因的重组体DNA分子。
对于重组体DNA分子的鉴别,通常是在抽提出重组质粒DNA后,用凝胶电泳法或电镜观察其分子大小,用限制酶酶解,观察其酶切图谱进行。
还可采用菌落原位杂交法来进行鉴定,即将菌落从最初生长的平板上转移到硝酸纤维素滤膜上,用碱裂解滤膜上的菌落,使DNA分子游离,变性,并固定在滤膜上,随即用同位素标记的与目的基因互补的DNA或RNA探针杂交,最后通过滤膜的放射自显影鉴定菌落,并从最初生长的平皿上挑选出放射自显影呈阳性的菌落。
第五步是基因表达,这是指宿主细胞在大量繁殖过程中外源DNA在宿主细胞中的转录和翻译,表达生成的产物(蛋白质),最好在细胞内不被分解,而分泌到细胞外面。
表达产物若为较小的多肽,或是对细菌蛋白酶极为敏感的蛋白质,形成后,通常即被迅速降解。
为了保证外源基因表达产物能分泌到细胞外而不被降解,通常可以把外源基因插入在载体的某些结构基因中间,在这种情况下,表达产物是融合蛋白质,融合蛋白质可以抵抗内源蛋白酶的降解,又可以在细胞信号肽的引导下分泌到细胞外。
最后,利用发酵工程培养重组与乙肝疫苗的工程菌
理化性质从热稳定性方面说
酵母源乙型肝炎疫苗37℃保存1周不改变其免疫原性
乙肝疫苗,主要成分是45个氨基酸的多肽,通过化学合成的方式制备,使用直接注射的方法打入静脉。
这45个氨基酸分别编码了三个抗原表位(所谓表位,是一串大于9个氨基酸的多肽,是能够刺激免疫系统发生反应的最小多肽片段):
,HBscFv等电点理论值为 8.5 1,实验值为 7.3~ 8.1(就是抗体)
综上所述,用基因工程法生产乙肝疫苗要先后将过获取目的基因、构建重组质粒、构建基因工程菌、培养工程菌、乙肝病毒表面抗原的分离纯化、产品多项性质的初步检测、成品化处理(如添加佐剂、抗生素、除菌)、成品检测鉴定、包装几个步骤。
对产品多项性质的检测对于保证疫苗的安全性尤其重要。
目前临床上应用的乙肝疫苗主要有以下几种:
(1)血源性乙肝疫苗:此疫苗是用无症状的HBsAg携带者的血液制成,故称血源性乙肝疫苗。
它的制备步骤大致是:采用高滴度HBsAg阳性携带者血液,分离出血浆并除去其中有感染的HBV颗粒后,再将HBsAg予以浓缩与纯化,充分灭活,以消灭其中可能存在的一切已知病毒和消除HBsAg表面可能存在的全部宿主蛋白,然后添加佐剂及防腐剂而成。
为确保疫苗的安全,每一阶段均取样做无菌试验、热源试验及动物安全试验等,以检查疫苗中有无其他病原体及血液中的抗原物质。
此种疫苗的免疫原性与安全性均已获得解决。
(2)基因工程疫苗:利用基因工程研制重组DNA乙肝疫苗,曾先后研制过大肠杆菌系统、啤酒酵母细胞系统、哺乳动物细胞系统和牛痘病毒系统的重组乙肝疫苗。
目前多用酵母基因的重组疫苗。
其具有良好的免疫原性,免疫应答特点与血源性乙肝疫苗基本相似,且多无严重的不良反应。
(3)含前S蛋白的乙肝疫苗:目前临床上应用的血源性疫苗与基因工程疫苗,均只含HBsAg蛋白,当证实S蛋白能增强HBsAg的免疫应答后,又注意到单纯只含HBsAg蛋白的疫苗对血液透析病人与新生儿免疫效果较差时,遂生产出添加前S蛋白的酵母源性重组乙肝疫苗,它确能明显地增强免疫应答。
图1 乙肝病毒表面蛋白表达载体的构建
基因工程技术生产乙肝疫苗首先要选择表达HBsAg的载体系统。
在之前的研究中发现,若选用细菌为基因表达载体,即使使用强启动子,也不能得到大量具有免疫原性的基因表达产物。
这可能是由于原核表达系统中不能进行糖基化修饰,或者原核细胞环境不适合专性寄生于真核生物的乙肝病毒包膜蛋白表达,故应选用真核表达系统。
选用酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为宿主系统,因其具有丰富的膜结构和细胞器的特点,既可使蛋白以分泌形式表达,又可以使蛋白糖基化变为活性形式。
克隆载体构建时,将编码HBsAg的基因(野生型adw)添加到酵母酒精脱氢酶Ⅰ(ADHⅠ)的启动子之后。
如图1所示构建载体。
[6]将质粒转化至酵母菌中,通过HBsAg抗体与酵母菌积累产物HBsAg之间的特异性反应筛选出成功转化的菌体。
对筛选出的菌体进一步发酵培养,摸索合适的基因工程菌培养条件,使产物尽量高效积累。