馬璽，湯可駿，杜雨棽2,，孫仁2,

1. 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科，杭州 310003； 2. 美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校分子與醫(yī)學(xué)藥理學(xué)系，洛杉磯 90095； 3. 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院腫瘤研究所，杭州 310009

疫苗被認為是20世紀最重要的公共衛(wèi)生成果之一，機體通過接種傳染性病原體或其免疫原性組分而獲得阻止外來病原體復(fù)制和建立感染的免疫力，從而達到預(yù)防傳染病的目的，極大降低了感染性疾病的發(fā)病率和死亡率，顯著保障了全球公共健康[1-3]。僅以結(jié)核為例，至2015年，結(jié)核全球死亡率較2000年降低22%[4]。但當前全球傳染病如流行性感冒(簡稱流感)、艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)、肝炎、肺結(jié)核、血吸蟲病等的防治形勢依然嚴峻，腫瘤、自身免疫性疾病、代謝病等也日益危害人類健康，因此研發(fā)有效且安全的預(yù)防性和治療性疫苗遏制這些疾病，對保障人民健康、經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定具有重要意義。近年來，隨著免疫學(xué)、微生物學(xué)、病毒學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的不斷深入，以及分子生物學(xué)技術(shù)的不斷進步，疫苗研發(fā)得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)代疫苗的主要原理是通過表達特異性抗原激活機體適應(yīng)性免疫產(chǎn)生免疫記憶，通常只能抵抗具有該特異性抗原的病原體；或利用減毒病原體刺激機體免疫，但往往弱化了免疫原性而導(dǎo)致預(yù)防效力不足。在面對流感等具有高抗原變異率的疾病時，能有效抵抗不同亞型流感病毒的通用型疫苗則更為經(jīng)濟、高效?；诖耍緦嶒炇覙?gòu)建了一類新型候選疫苗——精準設(shè)計疫苗，為下一代疫苗的研發(fā)提供了新思路。本文在此對疫苗的發(fā)展史和精準設(shè)計疫苗的研究作一綜述。

1 傳統(tǒng)疫苗

早在11世紀，我國就有了接種天花患者膿液來預(yù)防天花的案例。18世紀英國醫(yī)生愛德華·琴納發(fā)明了接種牛痘預(yù)防天花的方法，并稱此技術(shù)為疫苗接種(vaccination)，自此疫苗學(xué)誕生。19世紀末開始，得益于路易斯·巴斯德等的卓越研究，炭疽、霍亂、結(jié)核、白喉、傷寒、鼠疫等30多種傳染病疫苗問世。這類傳統(tǒng)疫苗主要分為滅活疫苗和減毒活疫苗。

1.1 滅活疫苗

滅活疫苗是選用免疫原性強的病原體進行培養(yǎng)，用物理或化學(xué)方法將具有感染性的完整的病原體殺死，再經(jīng)純化制成。雖然滅活疫苗已失去對機體的感染力，但其仍保持免疫原性，可刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的免疫力，抵抗野生毒株的感染。我國使用的滅活疫苗有流感疫苗、狂犬病疫苗和甲型肝炎滅活疫苗等。其易于保存，可制成多聯(lián)苗或多價苗，同時由于滅活疫苗無法在體內(nèi)復(fù)制，不會返祖成致病力強的病毒，保證了疫苗的安全性并適用于免疫缺陷者[5]。但正是由于其無法復(fù)制，對人體刺激時間短，一般需多次大劑量注射，并加入佐劑增強免疫應(yīng)答以獲得強而持久的免疫力，且缺乏自然感染產(chǎn)生的局部黏膜反應(yīng)。

1.2 減毒活疫苗

減毒活疫苗是病原體經(jīng)各種物理、化學(xué)、生物方法處理后，其毒性亞單位結(jié)構(gòu)改變，毒性減弱，而結(jié)合亞單位活性保持不變，保留了免疫原性的一類疫苗，如麻腮風(麻疹-流行性腮腺炎-風疹)聯(lián)合減毒活疫苗、乙型腦炎減毒活疫苗等。與滅活疫苗相比，在不誘發(fā)臨床癥狀的前提下，減毒活疫苗可刺激機體產(chǎn)生類似自然感染的隱性感染，引發(fā)局部黏膜免疫、細胞免疫和體液免疫，免疫力強且持久，一般小劑量接種一次即可獲得長期甚至終生保護的作用[5]。減毒活疫苗的劣勢在于其存在毒力返祖的風險，可能產(chǎn)生疫苗衍生病毒，不適用于免疫力低弱和缺陷人群，且須在低溫條件下保存及運輸，有效期相對較短。

2 現(xiàn)代疫苗

隨著分子生物學(xué)理論和技術(shù)水平不斷完善和提高，亞單位疫苗、合成肽疫苗、DNA疫苗、RNA疫苗、重組活載體疫苗等現(xiàn)代疫苗相繼問世。同時，隨著免疫學(xué)研究的深入，疫苗的功能不斷拓展，人們通過疫苗誘導(dǎo)體內(nèi)特異性免疫應(yīng)答，以限制或根除某種業(yè)已出現(xiàn)并確立的病原體或疾病如腫瘤、免疫缺陷病、代謝病、超敏反應(yīng)等，這類疫苗被稱為治療性疫苗。這些疫苗通過在體內(nèi)表達病原體或異常細胞特異性抗原，激活機體適應(yīng)性免疫，攻擊病原體或異常細胞，從而達到預(yù)防和治療的效果。

2.1 亞單位疫苗

亞單位疫苗是篩選、提取并純化細菌和病毒具有免疫原性的特殊抗原成分如類毒素、亞細胞結(jié)構(gòu)、膜表面成分等，與載體結(jié)合后制成的疫苗，如流感病毒裂解型亞單位疫苗、乙型肝炎亞單位疫苗、傷寒Vi多糖疫苗等。亞單位疫苗避免了無關(guān)抗原的抗體產(chǎn)生，從而減少了疫苗的不良反應(yīng)和疫苗相關(guān)疾病，且不具有復(fù)制能力，適用于免疫力低弱和缺陷人群[2]。亞單位疫苗引發(fā)的免疫類型與其成分有關(guān)。通常，蛋白類抗原刺激產(chǎn)生T細胞依賴性免疫反應(yīng)，多糖類抗原引發(fā)T細胞非依賴性免疫應(yīng)答。多糖類抗原的免疫原性一般較弱，可通過與蛋白結(jié)合強化免疫應(yīng)答[2]。結(jié)合疫苗是一類將細菌多糖共價結(jié)合在蛋白載體上制備成的多糖-蛋白結(jié)合疫苗，如B型流感嗜血桿菌疫苗，可視為亞單位疫苗的一種。更常見的增強免疫強度的方式是添加佐劑。以Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)配體為例，TLR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可加速抗原呈遞細胞(antigen-presenting cell，APC)對抗原的攝取和加工，并促進樹突細胞成熟，被越來越多應(yīng)用于疫苗的設(shè)計和制備[6]。

除抗原和佐劑外，疫苗遞送載體的選擇也會顯著影響其免疫效果。脂質(zhì)體是由雙層脂膜構(gòu)成的密閉的向心性囊泡，結(jié)構(gòu)延展性好，生物相容性高，抗原裝載能力強，不僅可促進樹突細胞活化成熟，還可加快胞內(nèi)運輸和抗原呈遞[2]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，DOTAP、SPC、DDA、DOPC等脂質(zhì)體可分別作為肺炎型鼠疫[7]、乙型肝炎[8]、肺結(jié)核[9]、AIDS[10]等感染性疾病疫苗的載體，效果顯著。此外，經(jīng)過修飾改良后的不同大小、形態(tài)、材質(zhì)、密度、表面電荷的無機納米粒子(如AuNP)或有機納米粒子(如PLGA)等候選載體，可能應(yīng)用于流感、AIDS、瘧疾、口蹄疫、黑素瘤等多種疾病的亞單位疫苗[2]。

2.2 合成肽疫苗

合成肽疫苗是根據(jù)有效免疫原的氨基酸序列設(shè)計合成的多肽疫苗。相較于蛋白，多肽更易合成，且在體內(nèi)可被APC更高效地攝取、處理和呈遞。但這些小分子多肽可與大量非專職性APC上的主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)Ⅰ類分子直接結(jié)合，難以誘發(fā)強有效的免疫應(yīng)答，其需交聯(lián)模式識別受體(pattern recognition receptor，PRR)相關(guān)配體等佐劑增強效力[11]。黑素瘤、卵巢癌、膠質(zhì)母細胞瘤等的合成肽疫苗正處于臨床試驗階段[12]。

2.3 病毒樣顆粒(virus-like particle，VLP)疫苗

VLP疫苗是由一種或多種病毒蛋白組成的空殼結(jié)構(gòu)，不包含病毒核酸，在形態(tài)結(jié)構(gòu)上與天然的病毒顆粒相似。目的病毒結(jié)構(gòu)蛋白可通過基因工程技術(shù)在細菌、真菌、哺乳動物、植物細胞中獲得表達，并在體內(nèi)(真核細胞)或體外(原核細胞)組裝成VLP。許多病毒結(jié)構(gòu)蛋白具有自動組裝成VLP的能力，具備很強的生物活性和免疫原性，且不具有感染性，生產(chǎn)時間短，有些已成功應(yīng)用于臨床，如人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)疫苗(Gardasil、Cervarix)、乙型肝炎疫苗(Recombivax HB、Engerix-B)。VLP還可作為疫苗載體，運載具有免疫原性的蛋白或多肽靶向誘導(dǎo)樹突細胞成熟，進而刺激免疫應(yīng)答發(fā)生。阿爾茲海默癥[13]、糖尿病[14]、腫瘤[15-16]等多種疾病的治療性VLP疫苗正處于臨床試驗階段。

高危型HPV感染人體后可整合進入人體細胞基因組，是宮頸癌、陰道癌、外陰癌、咽喉癌等的重要致病因素[17]。積極防治HPV感染可有效降低上述癌癥的發(fā)生率。研究發(fā)現(xiàn)，HPV衣殼蛋白L1表達后可自行組裝成VLP，刺激機體產(chǎn)生強且持久的中和性抗體，將不同血清型的L1蛋白組合后即可達到交叉免疫保護的目的[18-19]。目前，市場上常用的二價、四價、九價HPV疫苗就是以L1蛋白為主體的VLP疫苗。

流感病毒表面糖蛋白HA和NA是引發(fā)抗體免疫應(yīng)答的主體。針對HA的抗體能阻斷病毒結(jié)合至細胞表面受體，從而防止病毒進入和感染。然而，抗原漂移(突變累積)和抗原轉(zhuǎn)變(基因重排導(dǎo)致的片段交換)導(dǎo)致原有的保護性抗體失效，引發(fā)季節(jié)性大流行。流感VLP疫苗主要由桿狀病毒-昆蟲細胞蛋白表達系統(tǒng)表達并折疊組裝，可表達多種HA、NA、M1蛋白，以及高度保守的M2e、核蛋白、HA莖桿區(qū)，通過相互之間或與外源性蛋白組合，不僅能誘導(dǎo)出足夠的抗體，還可增強T細胞應(yīng)答，產(chǎn)生交叉性保護效應(yīng)，從而在一定程度上實現(xiàn)廣譜免疫預(yù)防作用。但當兩種流感病毒抗原差異較大，則無法起到保護作用[20]。

2.4 DNA疫苗

DNA疫苗可以是裸DNA疫苗，也可以包含佐劑和載體。將編碼某種蛋白抗原的DNA直接注射到動物體內(nèi)，使外源基因在宿主細胞內(nèi)得到表達，再呈遞給免疫系統(tǒng)，從而誘導(dǎo)特異性體液免疫和細胞免疫，尤其是細胞毒性T細胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)的殺傷作用。其免疫刺激的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是非甲基化的CpG基序，又稱為免疫刺激序列(immune stimulatory sequence，ISS)。DNA疫苗的優(yōu)勢在于表達產(chǎn)物以天然抗原的形式呈遞給免疫系統(tǒng)，無逆轉(zhuǎn)風險，生產(chǎn)周期短，技術(shù)簡便且穩(wěn)定性高[21]。DNA疫苗的有效性在動物模型中被證實，獸用DNA疫苗已上市，但其在人體試驗中仍顯示較弱的免疫原性，無法誘導(dǎo)出有效的免疫應(yīng)答。原因可能是DNA被宿主細胞降解或轉(zhuǎn)染效率低下，導(dǎo)致抗原表達水平受限[22]，因而目前尚無人用DNA疫苗上市?，F(xiàn)多采用基因槍、電穿孔轉(zhuǎn)染等方法提高轉(zhuǎn)染效率，相關(guān)的流感H5 DNA疫苗[23]、寨卡GLS-5700疫苗[24]等正處于臨床試驗階段。

2.5 RNA疫苗

RNA疫苗類似于DNA疫苗，只是外源編碼序列為mRNA。1990年，Wolff等發(fā)現(xiàn)給小鼠肌內(nèi)注射外源性mRNA后，小鼠體內(nèi)表達其所編碼蛋白，這為mRNA疫苗研發(fā)提供了依據(jù)。mRNA疫苗較DNA疫苗更具優(yōu)勢。首先，DNA疫苗可能整合到免疫宿主的基因組中，導(dǎo)致原癌基因活化或抑癌基因失活，有致癌的風險；其次，DNA疫苗必須穿過質(zhì)膜和核膜兩個屏障，進入細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄進而表達蛋白才能發(fā)揮效用，顯著限制了DNA疫苗的轉(zhuǎn)染效率，而mRNA疫苗可在胞質(zhì)中直接翻譯，無需轉(zhuǎn)運至細胞核內(nèi)[25]；最后，DNA疫苗可能誘發(fā)抗雙鏈DNA的自身免疫反應(yīng)，引起自身免疫性疾病(如系統(tǒng)性紅斑狼瘡)[26-27]。目前，mRNA疫苗主要分為傳統(tǒng)的非擴增型mRNA疫苗和自我擴增型mRNA(self-amplifying mRNA，SAM)疫苗，常用的遞送方式為直接遞送和載體遞送(樹突細胞、脂質(zhì)納米粒等)。

傳統(tǒng)的非擴增型mRNA疫苗長度為2～3 kb，包括m7Gp3N帽、5’UTR、編碼抗原的開放閱讀框、3’UTR 和多聚A尾，結(jié)構(gòu)較為簡單。其缺陷在于半衰期短、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、表達量低，需進一步修飾、優(yōu)化，如在 5’UTR 和 3’UTR 區(qū)增加調(diào)控序列、修飾多聚A尾等[28]。研究發(fā)現(xiàn)，編碼HA蛋白的抗流感mRNA疫苗可保護新生及老年(18個月)BALB/c小鼠，顯著降低幼年和老年小鼠的流感疾病負擔[29]。編碼H10N8或H7N9的HA蛋白的mRNA疫苗可在小鼠、白鼬、靈長類動物中建立快速、堅固的免疫應(yīng)答，且編碼H10N8的HA蛋白的mRNA疫苗Ⅰ期臨床試驗已證實其對人體有效[25]。針對黑素瘤[30]、腎細胞癌[31]、前列腺癌[32]、非小細胞肺癌[25]等腫瘤的mRNA疫苗正處于臨床試驗階段，且獲得了部分積極成果。

SAM疫苗結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，大小為9～10 kb。以甲病毒源性SAM疫苗為例，除包含非擴增型的結(jié)構(gòu)外，還包含非結(jié)構(gòu)蛋白基因序列和次基因組啟動子[28]。其不僅能編碼抗原，還含有病毒復(fù)制所需序列，具有復(fù)制能力，從而大幅提高蛋白表達量，且表達可持續(xù)2個月之久[25]。但由于RNA聚合酶的特異性，SAM疫苗可耐受的結(jié)構(gòu)修飾和基因表達調(diào)控相當受限?？沽鞲械腗1-NP SAM疫苗[33]、抗巨細胞病毒(cytomegalovirus，CMV)的gH/gL 糖蛋白復(fù)合體SAM疫苗[34]在動物實驗中證明有效，但尚無相關(guān)臨床證據(jù)。

盡管目前mRNA的遞送效率和疫苗的穩(wěn)定性仍制約其發(fā)展，但其在腫瘤治療、廣譜抗流感防治及快速應(yīng)對新型病原體流行等領(lǐng)域中的潛在優(yōu)勢不容小覷。

2.6 重組活載體疫苗

重組活載體疫苗是利用基因工程技術(shù)將病毒、細菌或寄生蟲弱毒株構(gòu)建成載體(載體本身不致病)，將編碼特異性抗原的外源基因插入其中并獲得表達的重組疫苗。此類疫苗可誘導(dǎo)產(chǎn)生類似自然感染的強且持久的免疫反應(yīng)，包括體液免疫和細胞免疫，甚至黏膜免疫[35-36]，理論上具備免疫效應(yīng)優(yōu)、成本低、安全性高等優(yōu)點，還可同時插入多個外源基因，是當前疫苗研發(fā)的主要方向之一。常用的細菌載體有卡介苗(bacillus Calmette-Guérin，BCG)、乳酸桿菌、大腸埃希菌等，主要的病毒活載體有痘病毒、腺病毒等。現(xiàn)已有10余種獸用病毒、細菌活載體疫苗上市，如新城疫疫苗、狂犬病疫苗等[37]。

重組活載體疫苗仍有一定的限制因素。首先，載體種類的選擇和基因組的插入位點顯著影響源基因的表達，有待病毒和細菌基因組結(jié)構(gòu)的進一步闡明和優(yōu)化。有研究發(fā)現(xiàn)，不同載體引發(fā)的免疫反應(yīng)有所差別。改良型痘苗病毒安卡拉株(modified vaccinia virus Ankara，MVA)和痘苗病毒紐約株(New York vaccinia virus，NYVAC)同屬于痘病毒，但MVA主要刺激產(chǎn)生CD8+T細胞，而NYVAC則更多刺激特異性CD4+T細胞[38]。其次，載體基因在體內(nèi)的表達產(chǎn)物可能影響目的抗原的免疫原性，或存在免疫競爭，且疫苗效力在既往感染過載體的宿主中明顯削弱[39-40]。人用活載體疫苗如抗人類免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus type 1，HIV-1)的gp140-腺病毒26型載體疫苗[41]、抗埃博拉的糖蛋白-水皰性口炎病毒疫苗[42]、抗前列腺癌的PSA-牛痘/雞痘病毒疫苗[43]等正處臨床前或臨床試驗階段。

3 下一代疫苗——精準設(shè)計疫苗

在面對流感等具有高抗原變異率的疾病時，目前主要在每年流感季節(jié)到來之前預(yù)測可能的流行株制備疫苗，故疫苗需每年更新，高危人群需每年接種，而預(yù)測失準則可能無法有效抵抗當季流感流行。因此，研發(fā)可有效抵抗不同亞型流感病毒的通用型疫苗更為經(jīng)濟、有效。此外，病原體逐漸發(fā)展出的免疫逃避機制也是限制現(xiàn)有疫苗保護效力的主要原因之一?；诖耍緦嶒炇覙?gòu)建了一類新型候選疫苗——精準設(shè)計疫苗，為下一代疫苗的研發(fā)提供了新思路。

本實驗室建立了一種全新且能可靠鑒定全基因組核苷酸位點、區(qū)域功能的系統(tǒng)生物學(xué)方法，可用于篩選具有特定功能或特性的基因位點。這種應(yīng)用高通量技術(shù)和反向遺傳學(xué)技術(shù)，高通量、大規(guī)模地定向篩選全基因組內(nèi)特異位點、區(qū)域，進而精準設(shè)計的重組疫苗被命名為精準設(shè)計疫苗。利用該方法，本實驗室通過篩選干擾素(interferon，IFN)高敏感性突變，成功構(gòu)建了“超干擾素敏感”(hyper-interferon-sensitive，HIS)疫苗。該候選流感疫苗本質(zhì)是一種減毒活疫苗，對IFN高度敏感，在機體內(nèi)可誘導(dǎo)局灶性、一過性的大量IFN生成，并激發(fā)強烈的適應(yīng)性免疫應(yīng)答，具有廣譜跨亞型抗病毒能力，兼具有效性和安全性[44]。

能應(yīng)對各亞型流感病毒的通用流感疫苗的研發(fā)意義重大。在機體抗病毒免疫中，IFN不僅是天然免疫的重要成分，同時調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫，刺激樹突細胞成熟，參與T細胞發(fā)育激活并促進抗體生成。在宿主和病毒的長期共同進化過程中，流感病毒發(fā)展出多種抗IFN免疫逃避機制。針對這一免疫逃避機制，本實驗室首先構(gòu)建了幾乎包含流感病毒A/WSN/33全基因組(>95%)的點突變文庫，然后利用基因組高通量測序系統(tǒng)篩選IFN高敏感性突變位點，最后將其中8個高敏感性突變位點(3個位于PB1，3個位于M1，2個位于NS1)重組入同一個流感病毒構(gòu)建出HIS病毒。該重組病毒在IFN缺陷的宿主中大量復(fù)制，但由于失去了抗IFN功能，其在IFN正常的宿主中可被有效抑制。HIS病毒可激發(fā)局灶性、一過性的大量IFN產(chǎn)生，并表現(xiàn)出極強的免疫原性，可誘導(dǎo)強烈的適應(yīng)性免疫應(yīng)答，產(chǎn)生中和抗體。尤為重要的是，HIS病毒感染的小鼠TCR Vβ譜型、NP抗原特異性CD8+T細胞數(shù)量和增殖能力均與野生型病毒相似，證明了HIS病毒誘導(dǎo)的T細胞免疫應(yīng)答的強度和廣度。同時，在HIS病毒預(yù)感染的小鼠和白鼬中，同源和異源流感病毒感染后迅速激發(fā)機體強烈的二次免疫應(yīng)答，證明了HIS病毒的廣譜保護效應(yīng)[44]。

綜上所述，HIS病毒具有如下優(yōu)勢：全基因組分析篩選使病毒改造和疫苗設(shè)計更為精準、高效；只引發(fā)局灶性的、一過性的IFN反應(yīng)，避免了全身炎癥反應(yīng)的發(fā)生[44-45]；激發(fā)的流感病毒保守結(jié)構(gòu)特異性T細胞使其具有廣譜保護效力[46]；多片段多位點重組降低了病毒返祖的風險；其在IFN系統(tǒng)缺陷細胞如Vero細胞中可大量復(fù)制，保證疫苗的快速大量制備；經(jīng)口鼻接種可引發(fā)自然感染途徑下的機體免疫反應(yīng)；可快速制備，因而對儲存、運輸要求不高。

這種反向免疫學(xué)方法可廣泛應(yīng)用于制備抗原高變異性，或具有免疫逃逸能力難以激活強烈免疫反應(yīng)，或滅活疫苗預(yù)防效果不佳的病原體的減毒活疫苗。通過全基因組研究，在體內(nèi)或體外設(shè)定各類細胞因子、樹突細胞、自然殺傷細胞、T細胞等篩選條件，檢測突變病毒適應(yīng)性的變化，不僅可檢測出正性突變，還可發(fā)現(xiàn)對免疫環(huán)境敏感的負性突變，實現(xiàn)病原體特性蛋白或位點的篩選，進而研發(fā)安全有效的傳染病減毒活疫苗。不同于傳統(tǒng)疫苗和現(xiàn)代疫苗的抗原特異性免疫應(yīng)答和免疫記憶，精準設(shè)計疫苗可靶向作用于天然免疫和(或)適應(yīng)性免疫的特定組分，誘導(dǎo)交叉免疫反應(yīng)，激發(fā)具有廣譜保護效應(yīng)的免疫應(yīng)答。

同時，該新型疫苗研究平臺可用于腫瘤疫苗的研發(fā)。一方面，利用該方法篩選具有特殊復(fù)制適應(yīng)性的病毒突變位點，進而改造病毒以增強其腫瘤細胞靶向性和免疫原性，使其無法在正常細胞中復(fù)制，但可在腫瘤細胞中復(fù)制，通過直接裂解細胞釋放子代病毒而清除腫瘤，或通過表達抗原誘導(dǎo)樹突細胞以抗原呈遞的方式促進免疫系統(tǒng)靶向殺傷腫瘤細胞。另一方面，利用二代測序技術(shù)和構(gòu)建算法模型，發(fā)現(xiàn)甚至預(yù)測新抗原(neoantigen)或腫瘤特異性抗原[47-48]，進而利用該新型疫苗研發(fā)平臺構(gòu)建既表達新抗原又可激活強烈免疫反應(yīng)的腫瘤疫苗回輸至體內(nèi)或病變組織，誘導(dǎo)機體靶向殺傷帶有上述抗原的腫瘤細胞。同理，其在代謝性疾病、自身免疫性疾病、移植等領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語

人體免疫系統(tǒng)是抵御病原體侵犯的最重要防線，但在長期共進化過程中，病原體逐漸具備了多種逃避宿主免疫系統(tǒng)監(jiān)測和殺傷的手段，對人類健康產(chǎn)生重大威脅。盡管近年來疫苗學(xué)獲得了飛速發(fā)展，但仍面臨著諸多挑戰(zhàn)：病原體免疫原的特性和致病機制；影響疾病易感性和免疫強度的宿主因素及其機制；如何改進疫苗組分和性質(zhì)(全病原體/免疫原、佐劑、載體、遞送方式、劑型等)以提高疫苗的有效性和安全性。在治療性疫苗方面，如何激活自身免疫系統(tǒng)靶向殺傷異常細胞是研究的關(guān)鍵。本實驗室搭建的高通量全基因組精準篩選平臺不僅為基因組各位點功能和致病機制的深入研究提供了技術(shù)支持，還為下一代疫苗的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

精準醫(yī)療是基于個體基因、環(huán)境、生活方式等特征進行個性化治療，促使復(fù)雜的遺傳生物信息向臨床診治轉(zhuǎn)化，引發(fā)了醫(yī)療健康領(lǐng)域的新一輪變革[49-50]。同樣基于病原體或異常細胞的基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)信息的精準設(shè)計疫苗，則通過發(fā)現(xiàn)與機體免疫息息相關(guān)的重要靶基因、蛋白、通路，靶向設(shè)計出更為安全有效的預(yù)防性和治療性疫苗，在個體層面將使得疾病預(yù)防和治療更為精準、有效、安全，在宏觀層面則將對公共健康領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，可顯著節(jié)約成本，改善人類健康，降低疾病負擔。這種全新的疫苗研發(fā)方法將推動疫苗學(xué)進入新的發(fā)展階段。

值得關(guān)注的是，隨著分子生物學(xué)研究的不斷深入和細化，鑒于生物體結(jié)構(gòu)、功能的復(fù)雜性，進行傳統(tǒng)生物學(xué)研究可能進展有限，而在生物學(xué)研究中積極融合計算機、化學(xué)、物理等學(xué)科的理論和技術(shù)，將為疫苗學(xué)和生命科學(xué)的發(fā)展開辟新天地。