(一)疫苗
由病原微生物、寄生虫以及其组分或代谢产物所制成的,用于人工自动免疫的生物制品称为疫苗。给动物接种,刺激动物机体产生免疫应答,抵抗特定病原微生物(或寄生虫)的感染,从而达到预防疾病的目的。
生物疫苗是一种特殊类型的药物,作为免疫学经验理论和生物技术共同发展而产生的生物制品,从防患于未然的角度消除了众多传染病对动物生命的威胁,促进了养殖业的健康发展,保证了人体健康。疫苗与一般药物具有明显的不同,主要区别在于一般药物主要用于患病动物,而疫苗主要用于健康动物;一般药物主要用于治疗疾病或减轻动物的症状,而疫苗主要通过免疫机制使健康动物预防疾病;一般药物包括天然药物、化学合成药物、生化药品等不同类型,而疫苗均为生物制品。
已有的疫苗概括起来分为活疫苗、灭活疫苗、代谢产物和亚单位疫苗以及生物技术疫苗。其中,生物技术疫苗又分为基因工程亚单位疫苗、合成肽疫苗、抗独特型疫苗、基因工程活疫苗、dna疫苗。
1.活疫苗
活疫苗可分为强毒疫苗、弱毒疫苗和异源疫苗3种。
(1)强毒疫苗是最早使用的疫苗种类,如我国古代民间预防天花所使用的痂皮粉末就含有强毒。使用强毒对动物进行免疫存在较大危险,因为免疫过程就是散毒过程,所以现代生产中已经严格禁止生产和使用。
(2)弱毒疫苗是目前最广泛使用的疫苗,是通过人工诱变获得的弱毒株或者是筛选的自然减弱的天然弱毒株或者失去毒力的无毒株,扩大培养后制成的疫苗。制作弱毒疫苗的病原微生物必须是毒力减弱且稳定的毒株,对被注射的动物不导致发病或发病较弱,不产生剧烈的不良反应,并且具有较好的免疫原性,使被注射动物在短期内产生能够抵抗该种病原微生物所引起的感染的能力,并能保持一段时间,如新城疫疫苗是由弱毒疫苗株或中等弱毒疫苗株通过鸡胚接种收获尿囊液、胎儿混合研碎而制成。
弱毒疫苗的优点是能在动物体内有一定程度的增殖,免疫剂量小,免疫保护期长,不需要使用佐剂,应用成本低。缺点是弱毒疫苗有散毒的可能或有一定的组织反应,难以制成联苗,运输条件要求高,多制成冻干苗。
(3)异源疫苗该种疫苗有2种,一种是用不同种微生物制备的疫苗,接种动物后能使其获得对疫苗中不含有的病原体产生抵抗力,如火鸡疱疹病毒免疫鸡后能够防治马立克氏病。另一种是用同一种微生物中不同种型(生物型或动物源)种毒制备的疫苗,接种动物后能使其获得对异型病原体的抵抗力。例如,接种猪型布鲁氏菌病弱毒疫苗后能使牛获得对牛型布鲁氏菌的免疫力。
2.灭活疫苗(也称死疫苗)
用物理或化学的方法将细菌或病毒等病原微生物杀死,但保留其抗原性,而制成的疫苗。灭活疫苗的优点是研制周期短,使用安全,易于保存和运输,容易制成联苗或多价苗;缺点是不能在动物体内繁殖,使用剂量大,免疫保护期短,通常需要加入佐剂以增强免疫效果,常需多次免疫动物且只能注射免疫。
按照菌种或毒种来源的不同,灭活疫苗又分为一般灭活疫苗和自家灭活疫苗。
(1)一般灭活疫苗菌、毒种通常应该是标准强毒或免疫原性优良的弱毒株,经大量培养后,灭活制成。
(2)自家灭活疫苗是从患病动物自身病灶中分离出来的病原体经培养、灭活后制成的疫苗,再用于该动物本身。这种疫苗可以用于治疗慢性、反复发作且用抗菌药物治疗无效的细菌性或病毒性疾病,如顽固性葡萄球菌感染症。有些养殖场常年感染某些细菌,但因长期采用饲料中添加抗菌药物的做法,导致体内细菌已经产生了较强的耐药性,此时可以采取制备自家灭活疫苗,用来有效预防该细菌引起的传染病。
灭活疫苗因为其中的病原微生物已经被杀死,因此其不能在动物机体内增殖,相对活疫苗而言比较安全,不会发生全身性副作用,不会出现毒力返祖现象;可以制备成多价或多联等混合疫苗;制品性质稳定,受外界环境影响较少,便于运输保存。但这类疫苗免疫剂量比活疫苗要多,生产成本高,并且需要多次免疫(通常为2次,初次免疫和加强免疫,有的甚至需要3次免疫)才能获得较好的免疫效果,如猪的流感病毒灭活疫苗和细小病毒灭活疫苗等。
无论是活疫苗还是灭活疫苗,根据微生物种类不同,又可分为细菌性疫苗和病毒性疫苗。由细菌、支原体和螺旋体制成的疫苗过去称为菌苗,由病毒或立克次体制成的疫苗称为疫苗。近年来,科学界普遍倾向将它们统称为疫苗。为了方便说明,我们分别称之为细菌性疫苗和病毒性疫苗。
3.代谢产物疫苗
是利用细菌的代谢产物如毒素、酶等制成的疫苗。破伤风毒素、白喉毒素、肉毒毒素经甲醛灭活后制成的类毒素具有良好的免疫原性,可作为主动免疫制剂。另外,致病性大肠杆菌毒素、多杀性巴氏杆菌的攻击素和链球菌的扩散因子等都可用于制备代谢产物疫苗。
4.亚单位疫苗
利用微生物的1种或几种亚单位或亚结构制成的疫苗称为微生物亚单位疫苗或亚结构疫苗。利用微生物的某些化学成分制成的疫苗又称为化学疫苗。这类疫苗的优势是不携带病原微生物的遗传信息,免疫动物可使动物产生对感染微生物的免疫抵抗作用,还可以避免全微生物苗的一些副作用,保证了疫苗的安全性,如大肠杆菌菌毛疫苗就属于此类疫苗。亚单位疫苗的不足之处是制备困难,价格昂贵。
5.生物技术疫苗
近年来,由于科研技术的不断发展,生物制品的研制也在不断加快,出现了生物技术疫苗,包括基因工程疫苗、基因工程亚单位疫苗、基因工程活载体疫苗、基因缺失疫苗、合成肽疫苗、抗独特性疫苗、基因工程活疫苗以及dna疫苗等。
(1)基因工程亚单位苗用dna重组技术,将编码病原微生物保护性抗原的基因导入受体菌或细胞,使其在受体菌或细胞中高效表达,分泌保护性抗原肽链。提取保护性抗原肽链,加入佐剂即制成基因工程亚单位疫苗。预防仔猪和犊牛腹泻的大肠杆菌基因工程疫苗就是一个成功的例子。
(2)合成肽疫苗是用化学方法人工合成病原微生物的保护性多肽,并将其连接到大分子载体上,再加入佐剂制成疫苗。合成肽疫苗的优点是可在同一载体上连接多种保护性肽链或多个血清型的保护性抗原肽链,这样只要一次免疫就可预防几种传染病或几个血清型疫病。合成肽苗中不含核酸,绝对安全,生产、保存和运输都很方便。但合成肽免疫原性一般较弱,而且只能具有线性构型,同时合成肽分子量小,免疫原性比完整蛋白或灭活病毒弱得多,常需交联载体(如脂质体)及佐剂(如胞壁酰二肽),才能诱导有效的免疫应答。
(3)抗独特型疫苗抗独特型疫苗是免疫调节网络学说发展到新阶段的产物。抗独特型疫苗可以模拟抗原物质,可刺激机体产生与抗原特异型抗体具有同等免疫效应的抗体,由此制成的疫苗称抗独特型疫苗或内影像疫苗。抗独特型疫苗不仅能诱导体液免疫,亦能诱导细胞免疫,并不受主要组织相容性复合体(mhc)的限制,而且具有广谱性,即对发生抗原性变异的病原能提供良好的保护力,但制备技术要求难,成本高。
(4)基因疫苗(dna疫苗)是将编码某种抗原蛋白的基因置于真核表达元件的控制之下,构成重组质粒dna,重组的dna可直接注射到动物机体内,通过宿主细胞的转录翻译系统合成抗原蛋白,从而诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的;既可刺激机体产生体液免疫,也可激发机体的细胞免疫。
(5)基因缺失疫苗是用基因工程技术切去病毒基因组编码致病物质(致病基因)的某一片段核苷酸序列,使该微生物致病力丧失,但仍保持其免疫原性及复制能力,这种基因缺失株比较稳定,不易发生返祖现象,其免疫接种与强毒感染相似,机体可对病毒的多种抗原产生免疫应答,免疫力坚实,尤其适用于局部接种,诱导产生黏膜免疫力,因而是较理想的疫苗。目前已经有很多基因缺失苗研制成功,如霍乱弧菌a亚基基因中切除94%的ai基因的缺失变异株,获得无毒的活菌苗。另外,将某些动物疱疹病毒的tk基因切除,使病毒毒力下降,但不影响病毒复制及其免疫原性,可制成基因缺失疫苗。
(6)重组活载体疫苗是应用无病原性或弱毒疫苗株病毒和细菌(如火鸡疱疹病毒、禽痘病毒、腺病毒等)作为载体,插入外源性基因而构成,可以制成多价苗或联苗。国外已经成功研制了以腺病毒为载体的乙肝疫苗和以疱疹病毒为载体的新城疫疫苗。
(7)非复制性疫苗又称活死疫苗,与重组活载体疫苗类似,但载体病毒接种后只产生顿挫感染,不能完成复制过程,无排毒的隐患,同时又可表达目的抗原,产生有效的免疫保护。例如,用金丝猴痘病毒为载体,表达新城疫病毒hf基因,用于预防鸡的新城疫。
(8)转基因植物口服疫苗将编码病原微生物有效蛋白抗原的基因与适当的能促使该基因活性的启动子一同植入植物(如番茄、黄瓜、马铃薯、烟草、香蕉等)的基因组中,使重组的外源蛋白在该植物的可食用部分稳定地表达和积累。该植物根、茎、叶和果实出现大量特异性免疫原,经食用即完成一次预防接种。将这种供食用的转基因植物,称为转基因植物口服可饲疫苗。由于转基因植物能保留天然免疫原形式,模拟自然感染方式接种,故能有效地激发体液和细胞免疫应答。另外,转基因植物替代昂贵的重组细胞培养,避开了复杂的纯化蛋白抗原过程,可降低成本,生产大量免疫原,加上该疫苗使用方便,有其独特的优势。
虽然转基因植物疫苗的研制已取得了一定成绩,但尚处于起步阶段,离实际应用还有很大距离。转基因植物疫苗有很好的发展前景,无论是病毒抗原,还是细菌抗原,肠道病原还是非肠道病原都可制成转基因植物疫苗,对于黏膜免疫系统作用机制的深入了解将有助于植物转基因口服疫苗的研究和应用。
6.寄生虫疫苗
由于寄生虫大多有复杂的生活史,同时虫体抗原又极其复杂,且有高度多变性,目前为止尚无理想的寄生虫疫苗。
尽管目前有许多种生物技术疫苗,但现场中应用较多的仍然是常规的传统疫苗,即灭活疫苗和弱毒疫苗两种,如禽的球虫疫苗就是典型的灭活疫苗。
此外,按疫苗抗原种类和数量的不同,疫苗又可分为单价疫苗、多价疫苗和多联(混合)疫苗。
7.单价疫苗
即利用一种微生物(细菌、病毒或寄生虫)或同种微生物的单一血清型的培养物制备的疫苗。如新城疫1系疫苗、传染性支气管炎h120
弱毒疫苗、鸡马立克氏病疫苗等。
单价疫苗对于单一血清型微生物所致的疫病具有免疫保护作用,但如果所发生的疫病有多个血清型时,单价疫苗则只对相应的血清型有保护作用,而不能使免疫动物获得完全的免疫保护。如禽霍乱是严重危害养禽业发展的一种家禽急性传染病。一些学者用不同血清型菌株制成疫苗进行交互免疫试验,结果发现用不同血清型菌株制备的灭活疫苗不能产生交互免疫。所以,在制造多杀性巴氏杆菌灭活疫苗时,应选用与流行的病原菌为同一血清型的菌株作为生产菌株,或用多个血清型制备疫苗,才能获得较好的免疫效果。
8.多价疫苗
是用同一种微生物(细菌、病毒或寄生虫)中若干血清型的增殖培养物制备的疫苗。多价疫苗能使免疫动物获得完全的保护力,且可在不同地区使用。如口蹄疫a型、o型鼠化弱毒疫苗可以用于a型口蹄疫流行地区,也同样可以用在o型血清型流行的地区。
9.混合疫苗
也称多联疫苗。是用2种或2种以上的不同微生物培养物,按照免疫学原理、方法组合制备而成的疫苗。接种动物后,能产生对相应疾病的免疫保护作用,从而减少接种次数。免疫效果确实,是一针预防多种疾病的生物制剂,使用方便。根据组合的微生物多少,有二联疫苗、三联疫苗和多联疫苗之分,如禽流感、新城疫重组二联疫苗和鸡新城疫、鸡传染性支气管炎、传染性法氏囊病、产蛋下降综合征四联灭活苗等。
将多种疫苗联合使用,既能简化免疫程序,又能节约人力、物力,减少接种次数和免疫反应。细菌性疫苗、病毒性疫苗、类毒素之间都可以进行联合。但联合疫苗的主要问题是有时存在免疫干扰,当混合抗原比例适当时它们之间可以相互增强,即产生佐剂效应;而当抗原配比不适当时,可能发生免疫干扰,强者抑制弱者。另外,接受联合免疫的家禽如果对制剂中某一抗原已具有相当免疫力,在联合免疫时该抗原的免疫应答可能干扰其他抗原的免疫应答。因此,联合疫苗免疫时需考虑抗原的混合比例、免疫方法和机体的免疫状态等多方面因素。
在生产实践中,针对市场上名目繁多的疫苗,如何选择适合本养殖场的疫苗还要考虑众多因素,包括该病是当地第一次流行还是以往已经发生过,是多种疾病混合感染还是单一感染,动物的健康状况如何,养殖场的环境卫生和技术手段如何等,以做出综合评价。
活疫苗可以在免疫禽类体内繁殖,能持续不断地刺激机体,产生系统免疫反应和局部免疫反应;免疫力持久,通常注射一针就能获得足够的免疫力,有利于清除野毒;制备时产量高,生产成本低。但活疫苗也同样存在缺点,这类疫苗在自然界动物群体内可持续传递,可能会出现毒力返强的危险。如有些活疫苗,经多年的连续使用,弱毒株可能随着在易感家禽体内的连续传代,导致细菌(病毒)株毒力增强,变成了强毒株,这时再给家禽接种该疫苗,不但不能起到免疫预防的作用,反而会导致动物疫病直接传播,此外也有散毒的危险。
如果某一地区从未发生过该病,若想给家禽接种疫苗,则不应该选择弱毒疫苗;如果选择弱毒疫苗,那么家禽体内存留的弱毒有可能随着家禽的分泌物和排泄物排到外界,造成原本无此种疫病的地区也遭到了污染。因此,最好选择灭活疫苗,没有散毒的危险,相对较为安全。弱毒疫苗的抗原可在家禽体内繁殖,因此会出现不同抗原的干扰现象,在给家禽接种多个弱毒疫苗时,最好不要同时接种,要隔开一段时间,尽量减少不同疫苗之间的干扰,以获得较好的免疫效果。弱毒疫苗因为抗原物质是活的病原微生物,因此要求在低温、冷暗条件下运输和贮存。如果温度过高,则会导致病原微生物的数量减少,免疫动物时,不能引发足够强的免疫应答,可能导致免疫失败。
单价疫苗与多价疫苗也是各有优缺点,单价疫苗成分单一,不会出现干扰现象,且免疫剂量容易保证,免疫效果较为确实。多价疫苗(联合疫苗)的优点是一针可以预防多种疾病,可简化免疫程序,减少因免疫接种造成的动物的应激。但如果抗原配比不合适,则会出现多种抗原互相干扰的情况,从而影响免疫接种的效果,且很难确保每种抗原的免疫接种剂量。因此,在某种疫病正在流行地区或受威胁区进行免疫时,应首先考虑单价疫苗,以期获得确实的免疫效果。