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据世界卫生组织统计,2005年全年新发HIV感染人数为490万,到2005年12月,全球累计共有4千多万HIV携带者。虽然高效抗逆转录病毒药物在控制病毒复制、减缓疾病进程方面取得了显著的进展,但昂贵的治疗费用、耐药株的出现、药物的副反应,严重阻碍了其持久广泛地应用,尤其是在感染人数众多的亚洲和非洲的发展中国家。研制有效的疫苗是控制艾滋病蔓延的最佳途径,是当前科研工作者的紧迫任务。
由于病毒本身的特性,如:膜蛋白(envelop)高度糖基化,糖基化位点阻碍了抗体对掩盖抗原表位的识别;形成热稳定的晶体结构,保护序列保守的受体结合位点和辅助受体结合位点不被抗体识别;而诱导中和抗体形成的表位主要是gp120的多变环区段,诱导形成的中和抗体识别谱很窄,常常在病毒发生变异后失去中和能力。由于病毒抗原难于诱导有效的具有交叉活性的中和抗体,尤其基于亚单位的疫苗在泰国的Ⅲ临床试验中失败后,人们把目光集中到应用DNA初免和活病毒载体疫苗加强的方案诱导T细胞为主的免疫反应。目前的免疫方案多为应用表达同一抗原的DNA疫苗和重组活病毒载体疫苗进行初免加强,这种免疫方案很难诱导针对多种变异株甚至多种亚型共有的保守区域的免疫反应,由于感染的病毒往往与免疫的病毒抗原存在很大差异,导致疫苗诱导的免疫反应很难发挥保护作用。目前国际上解决这一问题的策略主要有两种:一种是使用共有序列(consensus sequence)、祖序列(ancestral sequence)或进化树中心序列(centralsequence of phylogenetic tree)制备的疫苗作为免疫原;另一种是采用几种不同的亚型的序列分别制备疫苗,混合在一起进行免疫。本研究测试了一种新型策略“亚型间交叉免疫”的方法诱导针对多种亚型共有的保守区域免疫反应的可能性。
首先,我们合成了中国流行株AE亚型97CNGX2F和B’亚型RL42的gag-env融合基因,将这两段基因分别插入到真核表达载体pDRVISV1.0中,构建了重组DNA疫苗pSVRL/GE和pSVAE/GE。分别用两株DNA疫苗体外转染293T细胞,通过Western Blot和细胞内染色检测体外重组蛋白的表达。为了验证我们所应用的密码子优化策略可行性,我们选择了B’亚型疫苗以验证其免疫原性,用DSVRL/GE在第0、2、4周免疫BALB/c小鼠,第6周处死小鼠,收集小鼠脾细胞,应用Elispot方法检测免疫小鼠针对不同多肽的免疫反应。结果表明:经pSVRL/GE免疫后,针对AMQMLKET表位的ELISPOT点数可以达到226(SD=150)SFCs/10<6>splenocytes,而空载免疫的小鼠只有30(SD=16)SFCs/10<6>splenocytes。这说明,利用我们选择的密码子优化策略可以获得高免疫原性的抗原。
为了进一步在初免与加强方案中验证疫苗的免疫原性,本研究将合成的B’亚型gag-env融合基因插入到痘苗病毒转移载体pSC65的多克隆位点,构建重组痘苗病毒转移载体pSCRL/GE。用pSCRL/GE转染感染了痘苗病毒天坛株野毒株752-1的TK143细胞,经Budr加压选择,五轮噬斑筛选,得到重组痘苗病毒TianTan-B/GE,为检测重组痘苗病毒TianTan-B/GE的免疫原性,我们在第0,2周用DNA疫苗免疫BALB/c和C57BL/6小鼠,第5周用重组痘苗病毒加强,第7周处死小鼠,收集小鼠脾细胞,应用Elispot方法检测免疫小鼠针对不同多肽的免疫反应,并在免疫的C57BL/6小鼠中进行了多肽表位的筛选及有反应表位的T细胞反应分型。BALB/c小鼠DNA疫苗初免重组痘苗病毒加强免疫后,针对AMQMLKET表位的ELISPOT点数可以达到436(SD=223)SFCs/10<6>splenocytes,而空载免疫的小鼠只有38(SD=4)SFCs/10<6>splenocytes。C57BL/6小鼠免疫后筛选出1个CD4 T细胞表位,3个CD8T细胞表位,针对这些表位的Elispot斑点数最高可达到1000 SFCs/10<6>splenocytes。说明DNA疫苗初免重组痘苗病毒加强能够明显的提高T细胞免疫反应的强度。
为了明确不同HIV亚型疫苗贯续交叉免疫(简称亚型交叉免疫)方案与常规的单一亚型抗原的初免加强,以及混合抗原的初免加强的免疫方案诱导免疫反应的差异,本研究将C57BL/6小鼠分为5组:空载对照组,来源于AE、B和BC抗原顺序免疫的交叉免疫组1,来源于AE、BC和B抗原顺序免疫的交叉免疫组2,来源于B亚型抗原单独免疫的单组和各个亚型混合免疫的混合免疫组。在第0、2周用相应的DNA疫苗初免,第5周用相应的重组痘苗病毒疫苗加强,通过Elispot方法检测能够诱导小鼠脾细胞分泌IFN-γ的多肽表位,并对筛选出的阳性多肽进行亲和力的检测,从而推断不同免疫方式诱导细胞免疫反应的宽度和强度。结果显示,交叉免疫诱导的针对保守表位:env16,gag36,gag37显著增强,而针对非保守表位的细胞免疫反应如env2,env3,env202,env203显著减弱。以上结果提示亚型交叉免疫可以特异活化针对保守表位的强免疫反应。这一策略可能在研制针对多变异病原体疫苗中发挥重要作用。