在过去的100年里,疫苗已广泛用于传染性病原体的预防和治疗。原因之一是疫苗可诱导机体产生抗体,使机体免受细菌和病毒的侵袭。而对某些细胞内病原体几乎不起作用,如结核杆菌、大型利什曼原虫(Leishmania major) 以及人获得性免疫缺陷病毒(HV),因为机体的保护作用更多地依赖于病原体诱导的细胞免疫,而不是抗体介导的体液免疫。

当今的疫苗来自死亡或失活的细胞、重组蛋白或减毒活的病原体,可刺激机体产生抗体。除减毒活疫苗如水痘-带状疱疹病毒疫苗外,其他疫苗并不能特异地诱发细胞免疫。再者,如果用减毒活疫苗来防治诸如HV之类的病毒,可能给疫苗的制备和接种疫苗的人群带来危险。鉴于此,一种新型的疫苗(携带某种抗原基因)正在加紧研制之中。最近一篇报道称,一种可编码恶性疟原虫(镰形疟原虫,Plasmodiun falciparum)多肽的DNA疫苗,可诱导人体产生细胞免疫应答,从而为DNA疫苗的临床应用带来希望。

细胞利用自身合成的抗原产生免疫应答比外源抗原(重组蛋白或灭活的病原体)所产生的免疫应答有许多潜在的优势。携带质粒的细胞产生的蛋白质,可按自身的构型进行折叠,有利于抗体的产生。再者,质粒DNA合成的蛋白质在细胞质中加工处理为多肽,并与HLA-I类分子形成复合体,转运到细胞表面,与CD8+ T细胞表面的CD8 (一种T细胞受体)相互作用,诱导抗原特异的杀伤性(细胞毒性) T细胞的生成。其中HLA-I类分子与多肽结合,在杀伤性T细胞的激活过程中起关键作用。此外,质粒载体还具有提高免疫活性的核苷酸序列,即非甲基化的胞苷-磷酸-鸟苷(GpG) 基序(motifs), 诱导动物机体产生强大的细胞免疫应答。另外,DNA疫苗还使小鼠产生持续的免疫应答。

DNA疫苗具有诱导机体产生长期、高效细胞免疫应答的潜能。但DNA疫苗的缺陷是活化的杀伤性T细胞会把产生抗原的细胞杀死。因此,目前人们最关心的是DNA疫苗对人是否安全。但迄今尚不能证实载体DNA是否可以整合到宿主基因组中,从而诱发肿瘤或产生有害的DNA抗体。

DNA疫苗可以诱导小鼠产生对大型利什曼原虫、结核杆菌及疟原虫的细胞免疫应答。最近一项研究表明,一种含有花生主要过敏原基因(Arah) 的口服DNA疫苗,可以使小鼠免遭花生诱发的过敏反应。表现为小鼠血中的免疫球蛋白E (IgE) 水平降低。上述结果提示该疫苗可能会广泛用于临床。

人们对DNA疫苗人体试验结果尤为关注。一项研究表明:给20人分3次,每次相隔4周进行肌肉注射含有编码恶性疟原虫环形子孢子蛋白的重组质粒DNA疫苗,质粒DNA的注射总量分别为20、100、500、2500微克。结果发现,11人的血中含有疟疾特异的杀伤性T细胞(具有HLA-I类分子限制的杀伤细胞活性)。提示: 500微克或2500微克质粒DNA所诱导的细胞应答,要优于20微克或100微克质粒DNA所诱导的细胞应答。

上述结果表明,DNA 疫苗可以使人产生特异的细胞免疫反应。尽管上述结果是令人振奋的,但就此得出DNA疫苗具有抗疟疾作用的结论还为时尚早。由于DNA疫苗诱导免疫应答的研究结果是来自小鼠和非人的灵长类动物,而且还需要借助抗原或复制缺陷性病毒(如痘病毒)编码的抗原加强免疫,才能达到有效的免疫应答。这一点我们必须慎重待之。

编码抗原的质粒载体是否可以使人产生与啮齿类动物同等效力的免疫应答,还需进一步证实。我们必须牢记:DNA疫苗所产生强大的细胞免疫应答,既作用于病原体抗原又作用于宿主自身抗原,但最终还是利大于弊。尽管DNA疫苗还存在上述缺陷,但还是被广泛看好。DNA 疫苗是否会像所期望的那样可以有效地杀死细胞内的病原体,还有待于进一步证实。

[ The New England Journal of Medicine ,1999年7月22日]