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甲型肝炎(甲肝)和戊型肝炎(戊肝)同属经粪、口途径传播的急性病毒性肝炎,分别为甲型肝炎病毒(HAV)和戊型肝炎病毒(HEV)感染所致。HAV是一种无包膜的正链RNA病毒,主要感染儿童,其病情严重程度随年龄的增加而加重。HEV同样是一种无包膜的、单股正链RNA病毒,在发展中国家广泛流行,并时有暴发性流行发生。调查发现,在HEV感染的孕妇中死亡率可达20%。此外,研究表明,甲肝和戊肝具有相似的流行特征和临床表现,在国外就曾有因水源污染同时发生HAV和HEV混合大流行的报道。
自1979年Provost等用胎猴肾细胞在体外成功培养。HAV以米,灭活甲肝疫苗(灭活nepA疫苗)和减毒甲肝疫苗(减毒HepA疫苗)的研制相继取得成功。前者主要在发达国家使用,我国主要以减毒HepA疫苗为主。大量的临床研究证实,灭活和减毒HepA疫苗均具有良好的安全性和保护效力。然而,由于缺乏有效的HEV细胞培养体系,制备灭活或减毒戊肝疫苗(HepE疫苗)具有极大的困难。因此国内外的研究大都集中于通过基因工程技术来研制重组亚单位疫苗。有研究报道,在灵长类动物实验中,采用杆状病毒表达的HEV结构蛋白具有良好的免疫原性和保护效力,基于该重组蛋白制备的HepE疫苗目前已经完成临床1期研究工作。在以往的研究中,采用抗原Mapping技术,发现HEV中和抗原表位位于HEV开放性阅读框架2(ORF2)编码的452~617位氨基酸(aa)之间,从而为开发新型HepE疫苗奠定了基础。
为了减少疫苗接种的次数,降低预防接种的成本,提高疫苗的覆盖率和免疫效果,含有两种或两种以上抗原、可以预防两种或两种以上疾病的联合疫苗已经成为新一代疫苗研究的热点。自2001年FDA正式批准甲型肝炎-乙型肝炎联合疫苗上市使用以来,科学家们正在进行更多新的与肝炎疫苗相关的联合疫苗的研究和开发。由于甲肝和戊肝同属经粪-口途径传播的急性肝炎,而且具有相似的流行特征和临床表现,因此研究利开发甲肝-戊肝联合疫苗(HepA-HepE联合疫苗)具有重要意义。
本研究论文报告在国内外首次进行HepA-HepE联合疫苗基础研究的研究结果,主要分为以下3个部分:
一、华东部分地区HEV分子和血清流行病学情况调查
采用逆转录套式PCR(RT-nPCR)的方法,检测从华东部分地区收集的急性HepE患者粪便或血清标本66份。选取HEV基因片段MJ-C(4254~4560nt,BUR-82,M73812),代替HEV全基因序列进行HEV基因分型,从而确定HEV基因型在华东地区的流行特征。同时,从华东部分地区收集不同年龄的健康体检者血清样本12052份,利用本室建立的间接法ELJSA检测血清HEV IgG抗体,分析华东部分地区HEV的血清流行病学特征。
二、新型HEV VLPs的表达、纯化及其免疫原性研究
采用基因工程重组技术,将HEV ORF2编码的、含有中和抗原表位的450~617aa和439~617aa(HEV p168和HEV p179)的基因片段,连接到载体pET28a(+),转化大肠杆菌,获取表达克隆,研究重组蛋白HEV p168和HEV p179在原核表达系统中的表达情况。并用SDS-PAGE、Western blot和直接电镜负染等方法分析鉴定。在此基础上制备实验性HepE疫苗,采用不同剂量(25mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L和800mg/L)免疫小鼠,用ELISA检测HEV IgG抗体的产生水平,用体外中和试验方法,检测。HEV中和抗体的产生情况。
三、HepA-HepE联合疫苗的实验研究
3.1 HepA-HepE联合疫苗两种抗原组分的交叉剂量配比研究
采用不同剂量的灭活HepA疫苗(含灭活HAV抗原125、250、500U/mL)与实验性HepE疫苗(含重组HEV p179-VIPs抗原50、100、20μg/mL)进行交叉剂量配比,制备9种不同的实验性HepA-HepE联合疫苗。分别以3种剂量的单价灭活。HepA疫苗与3种剂量的实验性HepE疫苗为对照,免疫小鼠,定时采血。采用ELISA检测HAV和HEV IgG抗体的产生水平,采用体外中和试验方法,检测HAV和HEV中和抗体的产生情况。探讨联合疫卣中灭活HAV抗原和重组HEVD179-VLPs抗原两种组分问的相互作用。
3.2 HepA.HepE联合疫苗两种抗原组分的最佳剂量配比研究
分别确定灭活HepA疫苗和实验性HepE疫苗的最佳剂量。采用最佳剂量的灭活HepA疫苗(400U/mL,)与不同剂量的实验性HepE疫苗(25、50、10μg/mL)进行配比,采用最佳剂量的实验性HepE疫苗(25μg/mL)与不同剂量的灭活HepA疫苗(100、200、400U/mL)进行配比,制备5种不同剂量配比的实验性HepA-HepE联合疫苗。分别以最佳剂量的单价灭活HepA疫苗与实验性HepE疫苗为对照,免疫小鼠,定时采血。采用ELISA检测HAV利HEV IgG抗体的产生水平,采用体外中和试验方法,检测HAV和HEV中和抗体的产生情况。研究联合疫苗中灭活HAV抗原平和重组HEV p179-VLPs抗原两种组分间的相互作用。
研究结果表明:
1、年龄和居住环境为我国华东部分地区HEV感染的危险因素;
2、华东部分地区HEV流行的基因型为第4基因型,毒株间具有高度的变异性,形成了第4基因型的新的亚型。结合以往研究结果认为,我国的HEV基因型的流行特征经历了从第1基因型为主到第1和第4基因型共存,再到以第4基因型为主的变化过程;
3、与现有文献报道的原核系统表达的重组HEV ORF2编码蛋白相比,表达的HEV p179具有如下特点:
(1)文献报道的用于制备重组HepE疫苗的HEV毒株均为第1基因型,而HEV p179是基于我国目前广泛流行的第4基因型HEV毒株制备,因此具有更强的针对性和实用价值;
(2)文献报道的在原核系统中表达的重组HEV ORF2编码蛋白均以包涵体形式存在,而HEY p179在原核系统中不仅能够得到高效表达,而且90%的目的蛋白天然可溶;
(3)与文献报道的真核系统、原核系统表达的HEV VLPs相比,直径约20nm的HEV p179-VLPs仅由179aa(HEV ORF2编码的439~617aa)组成,肽链长度更短,是目前能够形成HEV VLPs的最小重组HEV蛋白。此外,HEV p179-VLPs是由天然可溶的重组蛋白HEV p179形成,因此最大限度地保存了HEY中和抗原表位的天然构象。实验表明,HEV p179-VLPs能够诱导动物产生高水平的HEV中和抗体。所以,具有更高的研究价值。
4、研究结果首次发现,实验性HepA-HepE联合疫苗能够诱导动物产生高水平的、具有保护作用的HAV和HEV中和抗体。而且在实验性HepA-HepE联合疫苗中,不同剂量的重组HEV p179-VLPs抗原对灭活HAY抗原的免疫原性无任何影响;而灭活HAV抗原则能增强重组HEV p179-VLPs的免疫原性,且该作用随着联合疫苗中HAV抗原含量的增加而增强。