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中國大陸動物用生物製品技術的發展歷程與展望

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科技產業資訊室 (iKnow) 發表於 2004年9月16日

動物用生物製品可以分為以下四類;

  1. 疾病預防用生物製品,包括細菌、病毒、寄生蟲疫苗和類毒素等;
  2. 疾病治療用生物製品,包括高免血清、高免蛋黃抗體、抗毒素及干擾素等;
  3. 診斷檢測用生物製品,包括抗原、抗體等;
  4. 免疫調節類生物製品,包括免疫凋節劑和微生態製劑等。

作為畜禽疾病預防控制的有力武器,動物用生物製品在畜牧業的發展中發揮著越來越重要的作用,畜牧業的發展帶動了動物用生物製品的技術進步,後者的進步反過來又促進了畜牧業的繁榮。二十世紀,特別是中華人民共和國成立後的五十多年內,隨著科學技術的飛速發展,動物用生物製品發生了翻天覆地的變化,新技術、新方法的出現和廣泛推廣應用,為中國大陸動物用生物製品的技術進步提供了原動力。


一、中國大陸動物用生物製品技術發展的歷程回顧


中國大陸動物用生物製品研究和生產,始於19l8年的青島商品檢驗局血清所和19l9年的北平中央防疫處,繼於1932年前農業部建立了上海血清製造所,1936年再建中央農業實驗所畜牧獸醫系,先後20年中生產的動物用生物製品有:抗牛瘟血清、抗豬瘟血清、豬肺疫、牛出敗、禽霍亂抗血清等;牛瘟臟器苗、炭疽芽孢苗、狂犬病疫苗、牛肺疫疫苗、豬肺疫疫苗以及馬鼻疽菌素、牛結核菌素、炭疽沉降素等。在這個時期內的產量不大,沒有統一的產品質量標準,而且主要以發病動物臟器為抗原製成滅活疫苗,生產技術也較原始。


1938年後進入抗日戰爭和解放戰爭年代,使得正在興起的生物製品業受到了影響,發展緩慢。但由於畜禽疫病流行較為嚴重。僅以牛瘟流行情況為例,每三、五年就大流行一次,以1938~1941年年間的初步統計記載,在川、康、青、藏、甘等部分地區死牛100萬頭以上;雞的死亡更多,病死率高達60%以上。因而即是在抗日戰爭緊張年代,獸醫生物製品的研究與生產也沒有停止。如原中央農業實驗所獸醫系遷至四川榮昌恢復生產,解放軍獸醫部門在貴州紮佐成立軍馬防治所,生產軍馬所需生物製品。1941年成立農林部中央畜牧實驗所,設立榮昌血清廠,生產的品種有牛瘟臟器苗、豬瘟疫苗、抗豬瘟血清、抗出敗血清、抗豬丹毒血清、雞新城疫疫苗及豬出敗疫苗。


1945年抗日戰爭結束前後,為了控制畜禽疾病流行,相繼成立了西南、東南、華北、華西、西北五個獸疫防治處,負責生產各轄區內及陝、甘、寧、青、內蒙古和綏遠等區的獸醫防治所需生物製品。雖然在一定範圍內擴大了產品種類和生產量,引進了一些外國技術,但因設備簡陋,物資缺乏,又沒有統一的質量標準,從事研究與生產的技術人員缺少,仍然停留在較低技術水平上,防疫效果不顯著。其後撤處並廠,建立了較完整的七個獸醫生物藥品廠。


1949年新中國建立後,黨和政府十分重視獸醫防制工作,積極培訓技術人員,加強生產技術的交流,並展新產品研究,改進生產工藝,在1952年邀請前蘇聯專家幫助,通過調查研究,舉辦生物製品人員講習班,在中國大陸已有產品水平上,制訂出了中國大陸第一部《獸醫生物藥品製造與檢驗規程》和生物藥品監察制度。制訂出36個產品的生產與檢驗規程,初步統一了中國大陸生物製品的質量標準,雖仍是一般傳統方法,但終究有章可依,不經檢驗合格的產品不得出廠,保證了產品使用的安全。生產的生物製品產量達到1.2億毫升,較建國前兩年增加了3倍以上。進入50年代,除進一步充實、調整、改善了原有的蘭州、江西、廣西、南京、開封、成都、哈爾濱七個獸醫生物藥品廠外,在大躍進摧動下,又籌建了新疆、西藏、內蒙及各省市、區新的獸醫生物藥品製造廠,總數達28個。在此期間,中國大陸組成生物製品專家赴前蘇聯和民主德國考察獸醫生物藥品製造技術。學習先進經驗,首次按國際標準,制訂了中國大陸的鼻疽菌素、結核菌素和布氏桿菌病診斷抗原檢驗標準,同時各制藥廠和一些獸醫研究單位,也逐步提高了研製技術,並創造性的用牛瘟兔化弱毒就地制苗,用此疫苗開展普遍預防接種,於1956年在全國消滅了牛瘟。繼而研製成功的豬瘟兔化弱毒疫苗,在制藥廠成批生產乳兔組織苗和試生產冷凍乾燥疫苗,大力推廣使用春秋兩季全面注射免疫,控制了豬瘟的流行。口蹄疫的乳兔苗也開始大批量生產,這些以通過異種不敏感動物傳代減毒,使致弱毒株保持了良好免疫原性,再用乳兔組織制苗並推廣應用,較快控制與消滅疫病的方法,在當時是處在國際領先技術水平的。


在通過異種不敏感動物獲得免疫原性良好制苗菌(毒)株的同時,微生物誘變技術,從多方面開展了研究,並選育成功一批良好的制苗用弱毒株。如用加錐黃素培養基培養,結合動物誘變方法選育出了豬丹毒GC42和G4TI0弱毒株;用加化學藥劑,如醋酸鉈等或以逐步提高培養溫度方法,選育成功了仔豬副傷寒C500弱毒菌株和羊,豬鏈球菌弱毒株;以雞痘毒通過鵪鶉制弱毒苗,將豬肺類支原體強毒株經乳兔交替傳代減毒,培育成豬喘氣病弱毒組織苗。口蹄疫O型乳兔組織苗及口蹄疫A型雞胚化弱毒苗;以及多株禽霍亂弱毒株,豬肺疫E0630弱毒株等。在大量活疫苗研製成功的同時,冷凍真空乾燥技術和設備也得到改造。60年代末,在大瓶通氣培養生產菌苗的基礎上,用大發酵罐培養,進一步提高了工藝,細菌產品的質量和數量成倍增長,基本上滿足了防疫的需要。20世紀70年代開始,進一步調整了獸醫生物製品生產結構,診斷製品主要由成都和吉林制藥廠生產供應,抗血清主要由成都與蘭州廠生產,至1972年產品種類達到85種,產量38億餘毫升。另外,還有一批試製產品12種。一些新技術相繼用於多種菌疫苗的研究與生產,如用通氣培養生產炭疽芽孢苗,研究成功了馬傳染性貧血診斷抗原。用驢白細胞減毒製成馬傳染性貧血弱毒活疫苗,又一次在同類產品中領先國際水平。由此,以制苗為目的微生物誘變技術,由動物水平提高到了細胞水平,並用細胞培養技術,選育成功了鴨瘟、羊痘等制苗弱毒株。生產工藝採用雞胚成纖維細胞,豬腎、牛睾丸原代細胞生產豬瘟弱毒苗、雞新城疫弱毒苗以及牛環形泰勒蟲白細胞疫苗等。結合這一時期凍幹技術和凍幹產品的穩定劑成功應用,生產出了多種質量良好的凍幹疫苗。豬丹毒、豬肺疫二聯苗、豬瘟、豬丹毒、豬肺疫三聯苗等多聯疫苗的投入生產使用,一針防多病,推進了全面防疫工作。同時滅活疫苗的佐劑由初期使用明膠,改進用氫氧化鋁膠,進而成功使用油乳劑為佐劑,提高了生物製品免疫力和延長了免疫期,把生產技術提高到一個新的階段。


在診斷方法和試劑方面,逐步完善了傳統的血清學診斷方法和診斷試劑,如凝集反應試驗、沉澱反應試驗、補體結合試驗和中和試驗,它們作為抗原或抗體的檢測手段,主要應用於傳染病的診斷和血清定型等方面。70年代後期,由於免疫螢光技術、?聯免疫吸附試驗等方法的出現,把反應的敏感性又提高了一大步。


根據以上所述的簡況,我們認為中國大陸生物製品的研究與生產,從50年代以通過異種動物或加化學藥劑培養方法,選育出了多種制苗弱毒株,但生產工藝基本上末脫離手工操作,並以生產滅活苗為主,後期則活疫苗和診斷製品大量增加。70年代後期,開展了細胞培養技術,改進大發酵罐培養技術,無論是產品種類和數量都有很大提高。1985年統計,經批准生產的生物製品品種達124種,其中達到國際水平的約占21%,活疫苗占疫苗總數的62%,診斷製品占30%。


二、目前中國大陸動物用生物製品技術的研究進展和推廣應用狀況,在世界上所處的水平、存在的問題及與發達國家的差距


(一)研究進展和應用推廣


近二十年來,由於畜牧業的飛速發展,對動物用生物製品無論是從品種數量,還是從質量上都提出了新的要求。隨著現代生物技術的進步和推廣應用,生產企業管理水平的提高以及國際間資訊交流的增多,特別是國家的重視和投入增加,中國大陸的動物用生物製品事業發生前所未有的變化,具體表現在以下幾個方面:


1.生物技術在診斷試劑和診斷方法的應用方面:主要包括單克隆抗體,核酸探針和聚合?鏈反應(PCR)等技術的建立和應用。


(1)單克隆抗體。
在疾病診斷、病原分類與鑒別、血清分型、疫苗毒株與野毒株的區分上,單克隆抗體發揮著巨大的作用。這些年國內已研究出大量的單克隆抗體,據不完全統計,中國大陸已有二十多個單位分別建立了針對哺乳動物的12種病毒、禽類的9種病毒、各種動物的12種病原細菌、10種寄生蟲及一些微生物毒素和其他可能用於疫病診斷的數百個雜交瘤細胞株,單抗的種類己覆蓋了大多數傳染病。


在這些單抗中,一些已在推廣應用之中,這些包括:抗馬傳染性貧血病毒的單抗,可用于免疫馬和自然發病馬的鑒別診斷、鑒別強弱毒的雞新城疫病毒單抗和豬瘟單抗、用於疫苗鑒別的馬立克氏病病毒單抗、傳染性囊病病毒單抗等。


(2)核酸探針:該技術是80年代初期發展起來的一種基因診斷技術,與傳統病原分離和血清學方法相比,它具有簡便、快速、高度特異的優點。特別是一些難於分離培養的病原微生物如結核分枝桿菌、支原體、立克次氏體、密螺旋體等,使用核酸探針,通過原位雜交等認定組織中是否存在病原微生物的特殊區域段基因,就可以確定被檢測動物是否被感染。


(3)PCR:多聚?鏈反應(PCR)技術是誕生於80年代的一項體外?促擴增DNA新技術,具有特異性強、敏感性高、操作簡便、節省時間等優點,現已用生物學科的各個領域,它可以將被檢樣品中單考貝基因序列擴增到毫克水平。各種臨床樣品,如血液、組織細胞、粘液、固定保存的病理樣本都可用PCR進行檢測。PCR以及更為敏感的套式PCR,檢測多個目的基因的複合PCR技術結合核酸探針、基因序列分析等技術,在疫病的診斷中發揮著巨大作用。該方法已在國內逐步推廣使用。


2.基因工程疫苗


由於自然變異和新病原的不斷出現,常規疫苗在安全和效力方面的局限性愈來愈明顯,特別是一些難以人工培養,免疫原性差或毒力偏強的微生物或疫苗,利用生物技術手段開發新型疫苗以取代現用的常規疫苗是必然趨勢。由中國軍事醫學科學院等單位將豬致病性大腸桿菌的k88、k99柔毛質粒導入非致病性大腸桿菌,成功地製備成雙價大腸桿菌疫苗。該疫苗已廣泛應用於全國各地,有效地預防了豬大腸桿菌病的流行,取得了明顯的經濟效益。此外,揚州大學農學院構建了馬立克氏病毒的基因的重組禽痘病毒,哈爾濱獸醫研究所已構建了表達傳染性法氏囊病毒VP2基因和傳染性喉氣管炎病毒gB基因的重組禽痘病毒。試驗證明,重組病毒能誘導SPF雞產生免疫保護作用。同時還成功地將馬立克氏病病毒gB基因插入到火雞皰疹病毒中,構建表達了馬立克氏病病毒gB基因的重組火雞皰疹病毒。這種重組疫苗免疫接種SPF雞的免疫保護率高於單一的火雞皰疹病毒疫苗和Ⅰ系馬立克氏病疫苗。哈爾濱獸醫研究所利用杆狀病毒表達的禽流感病毒、Hs亞型血凝素(HA)和神經氨酸?(NA)基因的亞單位疫苗及以脂質體傳染技術構建的H7亞型禽流感病毒、血凝性基因重組的雞痘病毒,均能使雞產生良好的免疫保護作用。H5和H7亞型HA基因重組禽痘病毒載體疫苗也即將獲得成功。據悉,上海大學復旦大學合成的口蹄疫多太疫苗已進入中試生產階段。


3.在常規動物用生物製品方面,無論是量還是質上都有明顯的進步據1997年的統計資料:僅作為動物用生物製品主要來源的中國大陸28家生物藥品廠,生產的畜禽及人畜共患病疫苗共為七大類44個品種,總量為403億頭(羽)份;診斷液6個品種15萬毫升。大專院校和科研單位的中試車間的年產量估計達150億頭(羽)份。另外一塊是進口疫苗,大概為50億羽(頭)份。在所有疫苗中,禽用疫苗占95%以上。而在1990年,全國的動物用疫苗總產量才為77億頭(羽)份,發展速度之快令人難以想像。但診斷液當時為34個生產品種,163萬毫升,明顯高於1997年,這是因為診斷液需求量不穩定、成本高、經濟效益不大,廠家不願意生產所致。


在技術進步方面,主要表現在疫苗品種的明顯增加,使一些新的疾病能得到及時控制,另外,這些年在活疫苗的冷凍真空乾燥工藝、滅活疫苗的生產乳化工藝方面及疫苗的質量控制系統的完善方面,都有明顯的進步。


(二)存在的主要問題和與國外的差距


目前,就中國大陸動物用生物製品在國際上所處的位置而言,在疫苗品種方面,有部分產品中國大陸居國際領先水平,如豬瘟活疫苗、馬傳染性貧血活疫苗、布氏桿菌豬二號活疫苗和豬喘氣病活疫苗等,而更多的是達到或接近國際水平,部分產品水平低下;在診斷液方面,大部分產品達到國際水平,但由於經濟效益的問題,現在突出的是品種不配套,研究出的成果沒有充分利用;就產品特別是活病毒疫苗產品的質量標準而言,中國大陸與國外還存在一些差距,具體表現在外源病原的檢測上。儘管中國大陸已制定出部分外源病原污染檢測方法並積極推廣,但尚未得到有效的貫徹執行,而發達國家的法規則明確要求,對活病毒疫苗作外源病原污染檢測,以保證疫苗的純淨性;而在基因工程技術和產品方面,我們則存在明顯的差距。就總的技術狀況而言,我們還處在發展階段,以全國28個動物用生物藥廠的情況看,存在的主要問題表現在以下幾個方面:


1.就凍幹活疫苗而言,我們目前在技術上存在的主要問題是凍幹保護劑的問題還沒有完全解決。我們目前使用的牛奶蔗糖或明膠蔗糖對解決在冷凍真空乾燥過程中保持抗原的存活性和良好物理性狀等方面的問題是可行的,價格低廉,工藝也成熟,但用這種凍幹保護劑製成的凍幹產品只能在-15℃以下的條件保存才能達到l年以上的保存期,這給疫苗的運輸及保存帶來很多困難,也增加了疫苗因保存條件不當失效而導致免疫失效的問題,特別是在農村基層獸醫單位及經濟不發達地區。而在國外,特別是一些發達國家,已普遍使用耐熱凍幹保護劑,使疫苗在4~10℃的條件下保存期活性穩定在2年以上,這就不但解決了疫苗在凍幹過程中的活性問題,而且有效的解決了疫苗在保存期間因溫度升高而使疫苗失活的問題,既降低了保存條件,減少了費用,又避免了因疫苗保存失效而導致的免疫失敗問題。


2.在滅活疫苗方面,經過中國獸藥監察所的大量研究工作,為滅活苗大面積推廣應用創造了一個良好的前提,它較好的解決了疫苗的保存問題及在體內的緩釋問題,大大提高了疫苗的免疫效力和免疫持續時間。但隨著研究工作的進一步深入,我們發現中國大陸目前普遍使用型號的礦物油存在著明顯的安全問題。因為這種工業用液體石蠟油裏所含與致癌有關的稠環芳烴明顯高於醫用石蠟油。另外,試驗表明該疫苗對大日齡成年雞注射後有時會引起嚴重的副反應,對豬等大動物也不安全。另外,中國大陸的油佐劑滅活苗的製造工藝也不過關,有的在短期內就破乳分層,有的稠度太大給注射帶來麻煩,特別是在抗原濃縮方面的技術還沒有很好的解決,給多聯苗的大批量生產帶來困難,導致用量太大而出現不安全。


3.在制苗用原材料使用標準的控制方面,我們還存在著很大的問題,其中最主要的問題是禽用活病毒制苗用雞胚的標準上。這些年來,中國大陸禽用疫苗已占到所有疫苗產量的95%以上,然而,在多數動物用生物藥廠還普遍使用普通雞胚制苗,用這種普通雞胚製造疫苗存在兩大問題:一是外源病原的污染問題,這種污染既有細菌、支原體,也有病毒,細菌主要是沙門氏菌。這種細菌可以經感染雞垂直傳播給雞蛋,用這種雞蛋製造疫苗勢必造成疫苗的污染;支原體污染是非常嚴重的問題,調查表明:中國大陸雞群中50~80%的雞都為支原體感染陽性,這種病原體同樣可以經蛋垂直傳播。90年對全國各廠家生產的100多批疫苗的支原體分離結果顯示,用普通雞胚或雞胚成纖維細胞製造的疫苗,60%以上都污染了支原體。還有一些病毒如雞傳染性支氣管炎病毒、雞淋巴白血病病毒、傳染性貧血因數、網狀內皮增生症病毒、呼腸弧病毒、雞傳染性法氏囊病病毒等都可經污染胚造成疫苗的污染。由此可見,用普通胚制苗可造成疫苗中外源病原的污染,並由此而傳染疾病。二是雞胚中的母源抗體可干擾接種疫苗病毒的繁殖,直接影響疫苗的質量。其中表現得最明顯的是雞新城疫和傳染性法氏囊病毒,如果在種雞接種過新城疫和傳染性法氏囊油佐劑疫苗,那麼在其所產的雞蛋中就有高水準的母源抗體,這兩種母源抗體對同種病毒可產生中和作用,使病毒失活。那麼用這種胚製造疫苗,肯定就會導致對接種的疫苗種毒產生中和作用,影響到種毒的繁殖,從而影響到疫苗的質量。現在解決這種問題的有效辦法是使用無特定病原(SPF)雞蛋,而發達國家早已普遍使用這種蛋製造疫苗。


4.在生產檢驗環境的技術控制方面:中國大陸的28家動物用生物製品廠大都興建於50~60年代,由於在計畫條件下,一切由行政計畫部門說了算,廠家過的是安穩的日子,幾十年一貫制,直到現在為止,還有部分廠家吃著那時的老本,生產環境己遠遠落後於時代的要求。近10年來,農業部已相繼出臺了一系列管理政策和技術措施,對動物用生物藥廠提出了按GMP管理的要求,並規定2005年所有生產企業必須達到GMP標準,在這種形勢下,大多數廠家對生產接種、收穫、凍幹前分裝的核心部分按GMP的要求進行了局部改造,少數廠已經或正在新建GMP生產車間,生產環境總的來說已有較大改善,特別GMP概念已深入本領域。另外,農業部對大專院校、科研院所新建的生物製品車間作出規定:凡是列入計畫籌建的動物用生物製品車間,設計方案以GMP標準制定,組建以GMP標準監控,驗收以GMP標準考查,達不到GMP標準的一律不予審批和驗收。目前已有8個動物用生物製品車間通過驗收。但目前仍存在嚴重的管理問題,生物藥廠如此,科研單位的生物製品車間也是如此,真正的GMP既要靠硬體,更重要的是得靠軟體,僅有一個GMP車間是遠遠不夠的。特別是大多數生物製品廠,在目前這種非GMP生產環境下生產,很難保證疫苗產品質量。

三、十一世紀動物用生物製品技術發展趨勢和對生產將可能產生的作用二十一世紀,隨著生物技術的快速發展,動物用生物製品將會朝著更安全、更有效、更便捷的方向發展。

具體表現在以下幾個方面:

(一)改善和提高現有傳統疫苗的質量,改進品種結構


1.由於超強毒和變異毒株的出現,目前的雞馬立克氏病、雞傳染性法氏囊病、傳染性支氣管炎等傳統疫苗預防接種難以起到很好的免疫保護作用,常常造成免疫失敗。因此,根據疾病流行特點,研製新一代更有效的多血清型或亞型的疫苗將是發展的方向。另一方面是針對一些毒力偏強的疫苗,如雞傳染性喉氣管炎雞胚源減毒活疫苗、傳染性腦脊髓活疫苗等,接種雞後易引起副反應,需要研製出新的毒力更弱、更為安全穩定的疫苗。


2.由於新的致病因素的不斷出現,疫苗品種越來越多,多針劑、大劑量、多品種的疫苗免疫接種將明顯增加,畜禽的應激反應,過敏反應,影響動物的生產性能;同時,多次接種會增加勞動力,加大生產成本。迫切需要研究開發多聯多價疫苗。滅活疫苗關鍵技術是提高生產過程中的抗原濃度(包括提高抗原產量或解決抗原濃縮技術)和提高疫苗的免疫效力,活疫苗寄希望於通過活載體重組予以突破。

3.新型的細菌、寄生蟲疫苗及調節體內正常菌群及免疫機能的微生態製劑的研製開發將成為新的熱點。由於原發或繼發感染,以及耐藥性菌株的出現,目前雞的大腸桿菌、沙門氏桿菌。支原體等細菌性疾病和以球蟲為主的寄生蟲病給養雞業造成的危害是非常嚴重的。藥物治療效果越來越不盡人意,市場上追切需要安全有效的疫苗用於預防接種。另外,為了減少耐藥菌株的產生、藥物殘留及藥物治療對細菌性活疫苗免疫效力的影響,應儘量減少化學藥物和抗生素藥物的使用,研製能適當調整恢復動物腸道正常菌群,提高抗病力的微生態製劑也勢在必行。


(二)新疫病疫苗的研究與開發是當務之急


近些年來,一些嚴重危害養殖業的傳染病,如禽流感、雞傳染性貧血、雞淋巴細胞白血病(特別是以侵害肉雞為主的J型白血病)、腺胃型傳染性支氣管炎、豬生殖-呼吸系統綜合症、傳染性腦脊髓炎、偽狂犬、豬細小病毒病以及斷奶仔豬多系統衰竭綜合症等相繼傳入中國大陸,根據各種疾病的流行特點研製出安全有效的疫苗,將成為二十一世紀初葉的主要研究任務之一。


(三)以分子生物學技術的基本方法研究開發動物用新型疫苗是二+一世紀的主導方向隨著生物技術的進步,分子生物學、分子免疫學、分子遺傳學的研究取得進展與基因工程技術的應用,疫苗研究將會發生革命性的變化。21世紀將是生物技術發展的黃金時代,以分子生物學為基礎的新一代動物用疫苗將會大範圍投放市場,這些疫苗以基因工程疫苗為主體,包括亞單位疫苗、合成?苗、抗獨特型抗體疫苗、基因缺失疫苗、活載體疫苗以及核酸疫苗。

1.重組亞單位疫苗:


直接從病原提取純化的亞單位疫苗的製作成本較高,生產的抗原有限,通過基因重組技術,利用異源宿主系統高效表達外源基因為亞單位疫苗的開發提供了一條可行的途徑,將具有免疫原性的抗原決定簇的基因編碼片段插入到病毒、細菌、酵母、昆蟲細胞以及能連續傳代的哺乳動物細胞基因組內,以基因工程技術生產大量抗原,而以此製備成隻含免疫原性的亞單位疫苗。該類疫苗不含致病因數的核酸成分,安全可靠。


迄今為止,已有多種動物病毒抗原基因在杆狀病毒表達系統中表達成功,它們包括:狂犬病毒的囊膜蛋白質、偽狂犬病病毒的囊膜糖蛋白gP50、口蹄疫病毒的衣殼前體蛋白、傳染性胃腸炎病毒的纖突蛋白S、雞傳染性貧血因數的衣殼蛋白VPl與非結構蛋白VP2、VP3、馬立克氏病病毒的糖蛋白B、gB基因及傳染性支氣管炎的S1基因等。


2.合成多太疫苗


從蛋白的一級結構結合單克隆抗體分析等技術可以推導出該蛋白的主要表位元,並用化學方法合成這一多太作為抗原,它們的特點是純度高、穩定。在動物病原方面,研究較為成熟的是合成口蹄疫病毒(FMDV)VP1的第141~160位氨基酸片段,將其連接在不同輔助T細胞(Th)表位上,在豬體內有較好的保護效果。這種合成?是利用B細胞與豬體能識別的Th細胞表位相結合的原理合成的,可以大大提高其免疫原性,並不需偶聯到載體蛋白即可產生中和抗體。應用同一原理有可能發展合成其他多太疫苗,也可用人工合成基因(含B細胞、Th細跑和Tc細胞表位)來表達比天然抗原更強的人工抗原,這在腫瘤疫苗和寄生蟲疫苗的研究開發中可能有特別重要的意義。


3.抗獨特型抗體疫苗


1974年Feme提出免疫網路調節學說,當機體針對某種抗原的抗體達到一定水平時,其免疫系統會視此抗體分子(Abl)為靶子產生抗體(Ab2),並與之結合加以抑制。由此類推,當Ab2超過一定水平時,又會有抗Ab2的抗體產生等。由於Ab2和抗原都能與Abl結合,所以二者在結構上是鏡像關係,這種抗體分子就是抗特異型抗體。利用雜交瘤技術製備大量的抗獨特型抗體,作為疫苗可以刺激產生抗相應抗原的抗體,抗獨特型抗體疫苗的優點是安全、穩定,不存在其他類型疫苗抗原來源困難,也沒有合成多太基因克隆表達抗原的缺陷型構像等問題,在某種程度上可以彌補重組疫苗和合成?疫苗的不足。由於只針對單一抗原決定簇,所以不會有其他副作用,但這也是此種疫苗的缺點。


新疆農科院研製了具有較強特異性的抗牛布氏桿菌單克隆抗體A7,將該單抗提純後免疫家兔,使其產生高效價的抗獨特型抗體,後者經提純和加適當佐劑免疫豚鼠和牛,均產生了布氏桿菌凝集抗體;免疫豚鼠能抵抗該毒的攻擊。另外,在馬立克氏病gB抗原、傳染性法氏囊病毒、傳染性喉氣管炎病毒、原早孢子等方面的抗獨特型抗體也見報道。


4.基因缺失苗


缺失與毒力相關基因是發展活疫苗的理想途徑之一,其突出的優點是疫苗毒力不會返強而免疫原性不發生變化,這一領域十分活躍,具有廣泛的發展前景。為了提高常規疫苗的安全性,新一代人工基因定位缺失弱毒疫苗的研究已取得重大進展,有的疫苗已投放市場使用。其中豬偽狂犬基因缺失疫苗(TK和gP3缺失)已成功地在部分國家使用。牛傳染性鼻氣管炎病毒的基因缺失苗和雞白痢基因缺失疫苗也已研究成功,正在研究的還有雞傳染性喉氣管炎病毒的TK基因缺失減毒疫苗、牛白血病病毒的pX基因缺失疫苗。這種具有標記的基因缺失疫苗在鑒別診斷中容易識別,這給區別強毒感染與疫苗免疫提供了方便。


5.重組活載體疫苗


以病毒或細菌為載體導入外來病原的保護性基因,製成的重組活載體疫苗可同時啟動機體細胞免疫和體液免疫,克服了亞單位疫苗和滅活疫苗的不足,同時也不存在毒力返強的問題。另一最大優點是活載體疫苗可同時表達多種抗原,製成多價或多聯疫苗,既解決了現有多聯疫苗的製造工藝難題,又能一針防多病。


1982年,Moss等以痘病毒為載體,成功地研製表邊狂犬病糖蛋白的重組痘苗病毒和表達牛瘟F和HA蛋白的重組痘苗病毒,到目前為止,已發現以禽痘病毒為載體表達的新城疫HN和F蛋白、禽流感HA和核蛋白、法氏囊病毒的VP2蛋白的重組體,免疫動物均可產生對兩種病毒的特異性免疫應答,Nazerian等用表達馬立克gB的重組痘病毒來免疫雞,發現其保護力與HVT相當。因此以此為基礎進行進一步的研究將可以研製出有應用價值的商品化重組痘病毒疫苗。除痘病毒載體外,另一種用的較多的是皰疹病毒。用重組皰疹病毒載體疫苗不僅能夠保護動物免於皰疹病毒感染,同時還能誘導對其他病原的免疫保護。皰疹病毒具有較大基因組DNA,其中含有許多非必需基因,這些非必需基因可被外源基因取代,因此,該病毒載體很適合構建多價基因工程疫苗。目前常使用的皰疹病毒載體有:火雞庖疹病毒、偽狂犬病病毒、牛皰疹病毒I型和雞傳染性喉氣管炎病毒。


除此之外,腺病毒是誘導機體粘膜免疫中最為理想的載體之一,而細菌活載體疫苗中研究得較多的是大腸桿菌。中國大陸研究成功的豬大腸桿菌基因工程疫苗,就是將豬致病性大腸桿菌的K88、K99柔毛質粒導入非致病性大腸杆茵而表達成功的。


6.核酸疫苗


也稱基因疫苗,是隨著基因治療而發展起來的第三代疫苗。它是將外源病原的保護性抗原基因與細菌的DNA或病毒的DNA連接後直接導入動物體內,在機體內表達相應抗原,誘導機體免疫系統產生對相應抗原的免疫保護作用。核酸疫苗有許多優點,如:製造簡便、生產速度快、成本低、容易控制質量、免疫期長、熱穩定性好、便於貯藏和運輸,能同時刺激B-細跑和T-細胞的應答,無感染因數等。
(四)新型佐劑、免疫增強劑、活疫苗耐熱保護劑的研究開發將成為熱門優良的免疫佐劑和免疫增強劑是提高傳統疫苗和基因工程疫苗免疫效力必不可少的,特別是基因工程疫苗,因其免疫原性相對弱些,更需要好佐劑予以輔之。


1.新型佐劑

可代謝油製備的水包油(O/W),由膽固醇和卵磷脂組成的類似於生物膜脂雙層結構的脂質體、皂?、ISCOM多糖或單糖碳水化含物,以及一些生物活性物質,如細胞因數,有些來源於細菌的蛋白,如霍亂毒素B亞單位、破傷風類毒素等。經研究證明,具有一定的佐劑活性和免疫增強作用,它們將是新型疫苗佐劑研究開發的熱點和方向。中國獸藥監察所以角鯊烷為佐劑製備的ND(O/W)滅活疫苗可使接種雞產生較好的保護作用。


2.免疫增強劑


目前,由於藥物的大量使用及一些免疫抑制性疾病的侵襲和各種應激因數的作用,動物機體的免疫系統常受到不同程度的損傷和影響,經常引起動物的免疫抑制現象,造成免疫失敗。近10多年來,隨著免疫學研究的深入,人們發現動物機體系統是一個複雜的雙向調節系統。許多體液因數在免疫系統的發育和效應過程中發揮著重要的調節作用,根據功能不同分別稱之為免疫調節劑、免疫增強劑和免疫抑制劑,與動物用生物製品有關的主要是前兩種。


免疫增強劑根據其來源可分為生物產物和人工合成化合物兩大類,進一步可細分為生理產生、微生物來源的物質、植物來源物質及人工合成的化合物。屬於生物來源的有真菌多糖、細菌內毒素、細菌脂多糖、分支桿菌細胞壁及其亞單位胞壁?二?;化學含成的有左旋咪唑、異丙肌?、多聚核?酸、聚氨基酸、表面活性劑及多種人工合成的酯類;屬於植物來源的有植物多糖和糖?類物質。在這些物質中,以植物多糖、糖?物質和某些生理因數,如法氏囊活性?、胸腺素和白細跑介素的研究最為活躍。據悉,蜂膠也有良好的免疫增強作用。中國獸藥監察所利用從中草藥中提取的多糖類物質與抗原物質混合成疫苗後接種雞,試驗證明對禽巴氏桿菌和新城疫病毒和偽狂犬病毒等均有明顯的免疫增強作用。


3.活疫苗耐熱保護劑


目前,除部分發達國家外,活疫苗的耐熱保護劑的技術問題尚未解央,由於技術壁壘問題,發展中國家,特別是中國大陸目前凍幹活病毒疫苗仍需在-15℃以下保存,因此熱穩定疫苗保護劑的研究與技術推廣是非常急需的。國內一些單位研究多年也未取得進展。最近,中國獸藥監察所已成功地研究出豬瘟、雞新城疫、馬立克等病毒活疫苗的耐熱保護劑,試驗證明,這些用耐熱保護劑製成的凍幹活疫苗在2~8℃保存24個月後,病毒滴度無明顯下降,免疫效力無明顯變化,完全達到美國同類產品的水平。這一重大突破為下世紀中國大陸活疫苗實現在2~8℃下運輸保存提供了可靠的保證。


(五)隨著新技術、新材料、新方法的出現,診斷製品的研製將進入異常活躍的時代從長遠看,一種傳染病的控制甚至消滅,除了需要安全有效的疫苗外,還必須有靈敏特異的診斷試劑。另外,疫病普查、流行病學調查及評價動物的健康級別,都需要好的診斷試劑和配套的診斷方法,特別是在標準化方面還有許多工作要做。


1.以雜交瘤技術的鼠源單克隆抗體滴度高、特異性強,因此,對某些常規血清學難以檢測的致病因素的單克隆抗體要進行系統開發,以區別疫苗接種和野毒感染;以鑒別多聯多價疫苗中的各不同毒(菌)株,對動物用生物製品的質量檢測和流行病學的調查都具有重要的意義。


2.以分子生物學為基礎的DNA探針,聚合?鏈反應(PCR)法等高度靈敏的檢測方法簡單化、實用此、商品化,也是疾病診斷的發展方向。
二十一世紀,隨著人民生活水平的提高,畜牧業還將有大的發展,隨著科學技術的進步,人們對動物用生物製品的關注不僅在數量和品種上,而更重要的是在質量上。進一步提高產品的安全性,免疫效力,通過免疫接種、隔離、淘汰、逐漸減少以至消滅疾病是我們的最終目的。進入21世紀,中國大陸動物用生物製品的生產技木、生產環境、管理方法、原材料供應以及成品質量監控將發生巨大變化;生產條件GMP化、生產工藝自動化、生產管理電腦化、生產原材料標準化、動物性原材料SPF化,產品質量高效、安全、無外源病原污染是科技進步的必然結果。


四、加入WTO後國外生物製品技術的進入對中國大陸的影響


加入WTO後,由於國外技術和產品的進入,給中國大陸動物用生物製品將會帶來前所未有的影響,這些影響有的對我們有利,有的對我們不利,具體分析,主要表現在以下幾個方面:


(一)有利的影響:有利於借鑒和學習國外先進技術成果,促進中國大陸的科研和生產技術進步。國外先進技術的進入,有利於我們吸收和引用,以此推動中國大陸動物用生物製品的發展。加入WTO後,由於技術壁壘的消除,使得我們有更多的機會學習、借鑒和引進國外的先進技術和研究成果,以此來提高中國大陸的動物用生物製品的技術進步。同時,隨著一些國外企業到中國來投資、開工廠,也會把國外的一些好經驗和技術帶入中國大陸,從另外一個方面帶動中國大陸動物用生物製品技術的升級。再者,由於市場的開發及國外技術的進入,會對我們造成壓力,迫使我們去改進我們的技術,以此增強與國外產品的競爭力。


(二)不利的影響:加入WTO後,由於關稅降低,國外產品將會大批量進入中國大陸市場,參與國際競爭的第一步是如何在中國大陸自己的市場上保住我們目前的份額,這種衝擊將是前所未有的。另外,就目前中國大陸的生物製品而言,一些產品是從國外仿製而來的,加入WTO後,由於加強了對知識產權的保護,仿製會逐漸受到限制,短時間內會對中國大陸動物用生物製品的發展帶來不利影響。加入WTO後,由於前面已述的原因,中國大陸部分產品的技術含量、產品質量落後於發達國家,加之發達國家生產工藝中自動化程度高,抗原收穫產量高,而現在這些國家的企業紛紛到中國大陸來建廠,利用中國大陸廉價人力資源和物力資源,其產品成本會大大下降,而中國大陸自己的產品除了人力、物力相對便宜以外,在技術上則明顯落後於他們,這就會導致我們的產品在競爭中處於劣勢地位。


改革開放以來,中國大陸的動物用生物製品企業已逐漸走出計劃經濟體制而進入市場,這為加入WTO作好了前期準備。只要我們認真學習國外的先進的技術和經驗,努力提高中國大陸動物用生物製品質量的管理水平,我們一定會在競爭中站穩腳根,佔據國內市場,進入國際市場。


五、對今後技術推廣的建議


中國大陸動物用生物製品的進步,必須以技術進步為先導,而技術進步往往需要良好的外部環境,沒有良好的政策引導,沒有經濟效益的體現,沒有在競爭中感覺到的危機感,這種技術進步往往難以實現或收效甚微。


在外部環境方面,目前中國大陸市場上假藥劣藥太多,這些藥品沒有前期的研究投入,生產設施簡陋,使用不符合生物製品要求的低價原材料,不經檢驗,質量沒有保證,因此,成本極其低廉。這些產品,在市場上低價銷售,嚴重衝擊了正式合法產品的生產和銷售。在這種無序競爭的情況下,現在變成了誰用GMP車間、SPF動物原材料來生產經正規研究才獲成功的產品,誰就會由於成本高而處於劣勢,這嚴重的影響了技術改進和技術投入。因此要積極鼓勵技術進步,加大技術投入,就必須加強執法力度。嚴厲打擊非法生產,非法銷售,創造一個良好的公平競爭的環境,真正實現動物用生物製品的技術進步,產品上等級,並在政策、資金上予以扶持。


目前,亟待推廣的技術是動物用生物製品的GMP管理體系,這是中國大陸獸藥產品質量上等級、技術進步最為重要的一步。獸藥生產品質管制規範(GMP)從生產管理的角度對動物用生物製品的生產技術、生產環境。產品生產用原材料。質量檢測體系及人員素質都作出了明確的規定,它對規範動物用疫苗的生產。檢驗及提高生產過程的自動化程度都提出了明確的要求。


對生物製品來說,製造產品的菌(毒)種是關鍵技術,菌(毒)種的質量直接關係到產品的質量,對國內一些急需而自己又缺乏的生產用菌(毒)種,最直接的方法就是搞技術引進。


活疫苗的耐熱保護劑、滅活疫苗的新型免疫佐劑及免疫增強劑的研製與推廣,應作為重點來考慮,這是提高現有疫苗質量的關鍵性技術。中國大陸雖然近幾年在這方面已有研究進展,但除部分產品外,大部分還在探索階段,需要加大研究力度,有些關鍵技術可從國外直接引進。


微生物培養過程中,培養條件的好壞直接影響到病毒。細菌的抗原產量,而生物反應器由於最大限度地滿足了其生長發育條件,可大大提高抗原產量,普及推廣生物反應器的應用,將有助於提高疫苗的產品質量。另外一個是滅活疫苗的抗原濃縮技術也需要作進一步研究,關鍵設備宜直援從國外引進。


在技術推廣中一個重要的問題是,管理部門、大專院校、科研單位、生產廠家、技術推廣機構如何有機結合的問題。現在有許多成果掌握在大專院校和科研單位手中,一些技術成熟尚待開發和一些只有前期工作需要進一步完善的成果,如何將其迅速轉變成生產力是一個一直沒有得到解決的問題。如禽病診斷試劑,這些年國家在這方面投入不少,而課題承接單位驗收報告一交就算了事,沒有將其投入到實際生產之中,致使到現在中國大陸還拿不出一套完整的SPF雞檢測的試劑盒,仍靠從國外高價進口試劑。這是一種不正常的現象,應該從體制上來解決這個矛盾,使產、學、研有機結合起來,以加快科技成果的轉化。


回顧過去,中國大陸動物用生物製品的研製與生產走過了一條不平凡的道路,今天的成就是幾代人辛苦耕耘的結果。展望未來,在畜牧業持續高速發展的今天,作為畜禽健康保駕護航的動物用生物製品,更加值得我們去研究,去提高,去推廣,隨著科學技術的進步,動物用生物製品的發展必將迎來更加美好燦爛的明天。

(Source: 中國飼料工業信息網 2004/08/26)

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