脊髓灰質(zhì)炎曾給不少患者和家庭社會(huì)帶來(lái)不幸和負(fù)擔(dān)，自1955年發(fā)明滅活脊髓灰質(zhì)炎疫苗，1961年改用減毒活疫苗后，病例呈直線下降，到2000年包括 我國(guó)在內(nèi)的大部分國(guó)家消滅了脊髓灰質(zhì)炎。到20世紀(jì)末，科學(xué)家已研制開發(fā)針對(duì)諸如腮腺炎、腦膜炎、狂犬病和回歸熱等30余種疾病的安全有效的疫苗。在這兩 百多年的歷史進(jìn)程中，疫苗的發(fā)展經(jīng)歷了三次革命:第一次疫苗革命是19世紀(jì)末以巴斯德為代表的諸如霍亂滅活疫苗和狂犬病毒減毒活疫苗的發(fā)明;第二次疫苗革 命是20世紀(jì)80年代采用核酸重組技術(shù)和蛋白化學(xué)技術(shù)制備的諸如乙肝亞單位等疫苗;第三次革命是20世紀(jì)90年代開發(fā)研制的核酸疫苗。今天，疫苗的應(yīng)用不 僅使某些烈性傳染病得到有效的控制或消滅，而且還廣泛地應(yīng)用于計(jì)劃生育及腫瘤、自身免疫病、免疫缺陷、超敏反應(yīng)等疾病的預(yù)防和治療。無(wú)可辯駁地證明疫苗對(duì) 人類健康保障、生活質(zhì)量改善和社會(huì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

天花是一種烈性傳染病，一旦與患者接觸，幾乎都被傳染，且死亡率極高，但兩種人對(duì)天花有抵抗力:一是從天花中康復(fù)的人，二是護(hù)理過(guò)天花病人的人。我們祖先 在這種現(xiàn)象的啟發(fā)下，開創(chuàng)了用人痘接種預(yù)防天花的方法。該法是將沾有疤漿患者的衣服給正常兒童穿戴，或?qū)⑻旎ㄓ虾蟮木植堪V皮研磨成細(xì)粉，經(jīng)鼻使正常兒童 吸入。由于接種人痘具有一定的危險(xiǎn)性((1%左右的感染率)，所以此法未能廣泛應(yīng)用，但其發(fā)明對(duì)啟發(fā)人類尋求預(yù)防天花的方法具有重要的意義。

    1 8世紀(jì)后葉，英國(guó)鄉(xiāng)村醫(yī)生琴納（圖）曾接診一位發(fā)熱、背痛和嘔吐的擠奶女工，他意識(shí)到接種牛痘可以預(yù)防天花。為了證實(shí)這一設(shè)想，他于1796年5月14日 從一名正患牛痘的擠奶女工薩拉萊默( Sarah Nelmes)身上的膿疤里取少量膿液注射至一個(gè)八歲男孩詹姆斯費(fèi)普(James Phipps)臂內(nèi)。六周后，男孩的牛痘反應(yīng)消退，正如琴納所說(shuō):“盡管假性天花接種小孩手臂出現(xiàn)類似的膿疤，除此之外幾乎不可覺(jué)察?！鼻偌{為了證實(shí)其效 果，先后多次給費(fèi)普接種，但費(fèi)普卻安然無(wú)恙。2個(gè)月后，再接種天花患者來(lái)源的痘液，費(fèi)普僅局部手臂出現(xiàn)疤疹，未引起全身天花。據(jù)此，琴納于1798年出版 其專著《探究》( Inqiury)，稱此技術(shù)為疫苗接種(vaccination)。在琴納的年代，人們?nèi)徊恢旎ㄊ怯刹《靖腥舅?，亦不知接種牛痘使機(jī)體獲得針對(duì)天花 免疫力的機(jī)制。但他在實(shí)踐中觀察，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了種牛痘預(yù)防天花的方法，即安全又有效，是劃時(shí)代的發(fā)明。

    第一次疫苗革命歸功于巴斯德于19世紀(jì)末在疫苗研制領(lǐng)域的先鋒作用和卓越貢獻(xiàn)。被譽(yù)為疫苗之父的巴斯德的偉大貢獻(xiàn)在于:他不僅證明有機(jī)物的發(fā)酵與腐敗是由 于空氣中微生物的污染引起，而且還史無(wú)前例地用物理、化學(xué)和微生物傳代等方法有目的地處理病原微生物，使其減低或失去毒力，并以此作為疫苗給人接種而達(dá)到 預(yù)防傳染病的目的。

在19世紀(jì)末，科赫(Koch，圖)發(fā)明了在固體培養(yǎng)基上分離細(xì)菌培養(yǎng)物的方法，該法為巴斯德研制疫苗奠定了基礎(chǔ)。巴斯德首先發(fā)現(xiàn)細(xì)菌在人工培養(yǎng)基上長(zhǎng)時(shí) 間生長(zhǎng)毒性減弱，如放置兩周后的雞霍亂弧菌，以此菌給小雞注射后不能使雞致病。而且重要的是:如果再用新鮮的霍亂弧菌攻擊這些已注射的小雞，它們都不會(huì)發(fā) 生霍亂。巴斯德認(rèn)為這是由于陳舊培養(yǎng)物中雞霍亂弧菌的毒力減低，但免疫原性依然存在，因而使小雞產(chǎn)生了針對(duì)霍亂弧菌的免疫力。以此理論巴斯德將炭疽桿菌在 42一43℃的環(huán)境下培養(yǎng)兩周后，制成人工減毒炭疽活疫苗。

    1881年5月5日巴斯德選擇24頭綿羊、1頭山羊和6頭牛實(shí)驗(yàn)。用炭疽疫苗接種這些動(dòng)物，間隔12天后再用炭疽疫苗二次加強(qiáng)免疫。5月31日對(duì)實(shí)驗(yàn)組和 對(duì)照組采用致病的炭疽桿菌攻擊，結(jié)果是:  1）對(duì)照組綿羊和山羊全部死亡，2頭牛死亡及4頭牛病情嚴(yán)重；2）試驗(yàn)組僅有1頭綿羊死亡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明炭疽疫苗對(duì)動(dòng)物有保護(hù)作用。自1881年減毒炭疽 活疫苗第一次正式使用，到1882初，共有85000頭綿羊被免疫，并獲得了空前的免疫保護(hù)效果。

    在炭疽疫苗、雞霍亂疫苗獲得成功后，巴斯德又開始對(duì)狂犬病疫苗進(jìn)行研究。雖然狂犬病毒不能像細(xì)菌那樣分離培養(yǎng)，但已確證引起狂犬病的病原微生物存在于患病 動(dòng)物的脊髓或腦組織中。因此，巴斯德選擇兔腦傳代，以獲得減毒株，然后再制成活疫苗。并曾用這種疫苗成功地?fù)尵攘吮豢袢」芬軒?kù)麥斯特(Jacob Meister)的生命。

    根據(jù)巴斯德制備疫苗原理，1891年霍亂弧菌在空氣中39℃的條件下連續(xù)培養(yǎng)，可制成減毒活疫苗。其后，印度的臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明霍亂活疫苗具有保護(hù)作用。 柯利(Kolle)等人于1896年將霍亂弧菌加熱滅活，制備成滅活疫苗，以此疫苗于1902年在日本霍亂流行區(qū)大規(guī)模使用，其后又分別在孟加拉國(guó)、菲律 賓和印度進(jìn)行了臨床試驗(yàn)，結(jié)論顯示具有很好的短期保護(hù)作用。

我國(guó)20世紀(jì)50年代生產(chǎn)霍亂疫苗所用的菌株有兩種:一種是稻葉型，另一種是小川型。由于20世紀(jì)60年代初第七次霍亂流行的細(xì)菌類型屬于埃爾托(El Tor)生物型，因此我國(guó)對(duì)原有的針對(duì)古典型的疫苗進(jìn)行了改進(jìn)。在原有基礎(chǔ)上加入了埃爾托生物型的菌株，并降低了殺菌劑甲醛液的濃度。但是由于細(xì)菌濃度過(guò) 低的問(wèn)題，效果并不理想。20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行濃度的提高，并在小范圍觀察到一定療效的提高。

    在巴斯德光輝成就的啟發(fā)下，1908年卡麥特( Calmette)和古林(Guerin) 將一株牛型結(jié)核桿菌在含有膽汁的培養(yǎng)基上連續(xù)培養(yǎng)13年213代，終于在1921獲得減毒的卡介苗(BCG)。最初卡介苗為口服，20世紀(jì)20年代末改為 皮內(nèi)注射，卡介苗在新生兒抵御粟粒性肺結(jié)核和結(jié)核性腦膜炎方面具有很好的效果。自1928年至今，卡介苗仍在全世界廣泛地被用于兒童計(jì)劃免疫接種。已有 40多億人接種過(guò)卡介苗。

    1890年，貝林(Behring,圖)和北里(Kitasato)應(yīng)用白喉外毒素給動(dòng)物免疫，收集動(dòng)物血清，發(fā)現(xiàn)其中存在一種能中和白喉外毒素的物質(zhì)， 稱為抗毒素。將此血清注射給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物同樣具有中和作用。因此，貝林應(yīng)用針對(duì)白喉外毒素的免疫血清成功地救治了一位白喉患者，為此他于1901年榮獲諾貝爾 生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。其后，他們用粗制的毒素對(duì)白喉和破傷風(fēng)患者進(jìn)行主動(dòng)免疫治療，直到認(rèn)識(shí)到外毒素可用甲醛處理成為類毒素。由于類毒素保留了抗原性而除去了 毒性，以類毒素作為疫苗預(yù)防接種得到了滿意的效果。鑒于細(xì)菌分泌的毒素能使機(jī)體產(chǎn)生抗體，后來(lái)把這種能使抗體產(chǎn)生的物質(zhì)稱為抗原。

    我國(guó)白喉類毒素生產(chǎn)較早，1926年即開始試制生產(chǎn)。20世紀(jì)50年代開始使用傳代培育法生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。20世紀(jì)90年代改用林古德 (Linggood)培養(yǎng)基。在過(guò)去70多年中，精制毒素的方法從硫酸鉸沉淀發(fā)展到硫酸鉸一炭末的方法沿用至今。在破傷風(fēng)類毒素方面我國(guó)早在40年代就已 經(jīng)開始生產(chǎn)，后來(lái)經(jīng)過(guò)培養(yǎng)基改進(jìn)和超濾鹽析結(jié)合法在80年代時(shí)純度已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。

    第一次疫苗革命中還包括鼠疫疫苗、傷寒疫苗和黃熱病等30多種疫苗的制備。

    第二次疫苗革命主要是從分子水平上制備基因工程亞單位疫苗。由于分子生物技術(shù)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)和免疫學(xué)的迅速發(fā)展，使得研制新疫苗和改進(jìn)舊疫苗的工作能 夠在分子水平上進(jìn)行。以酵母制備乙肝疫苗作為二次疫苗革命的分水嶺。采用重組DNA技術(shù)、蛋白質(zhì)化學(xué)技術(shù)開創(chuàng)了疫苗研制的第二次革命。

    重組核酸技術(shù)于1972年誕生于美國(guó)斯坦福大學(xué)，此后迅速在全球普及，為生命科學(xué)帶來(lái)了革命性進(jìn)步，當(dāng)然疫苗的制備也不例外。重組核酸技術(shù)的應(yīng)用為疫苗研 究開辟了一個(gè)全新途徑。此技術(shù)不僅能夠獲得幾乎所有的免疫原，而且對(duì)病原微生物的研究者和疫苗的接種者變得更加安全。例如，乙肝疫苗最初是從人乙型肝炎表 面抗原(HBsAg)攜帶者血漿中提取，對(duì)健康人來(lái)說(shuō)，其接種的危險(xiǎn)性顯而易見(jiàn)。20世紀(jì)80年代有人將乙肝表面抗原基因克隆到酵母菌或真核細(xì)胞中，其表 達(dá)免疫原分子不僅與血源疫苗一樣，而且生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、快速、成本低，效價(jià)高，接種者安全。

    目前制備疫苗采用重組核酸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是以病毒和細(xì)菌為載體，將外源性目的基因插入疫苗株的病毒或細(xì)菌或其質(zhì)?；蚪M中使之高效表達(dá)，但不影響疫苗株的 抗原性。因此，這種疫苗接種后，機(jī)體產(chǎn)生的免疫效果具有雙重效應(yīng)。例如，第一次疫苗革命產(chǎn)生的卡介苗，現(xiàn)在采用重組核酸技術(shù)將γ-干擾素(IFN-γ)、 白細(xì)胞介素2(IL-2)等細(xì)胞因子基因?qū)肟ń槊缰?，成為重組卡介苗(γBCG)。重組卡介苗不僅保留傳統(tǒng)卡介苗的特性，同時(shí)還分泌γ-干擾素和白細(xì)胞介素2，這樣重組卡介苗既可用于結(jié)核病的預(yù)防，又能用于腫瘤或其他免疫性疾病的治療。

    我國(guó)在使用重組核酸技術(shù)上主要是乙肝疫苗的應(yīng)用?！捌呶濉逼陂g完成對(duì)乙肝疫苗血源型向重組型的轉(zhuǎn)變。并完成了重組中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢(CHO)細(xì)胞乙肝疫苗和重組痘苗乙肝疫苗的研制。并在1989年引進(jìn)重組酵母乙肝疫苗研制方法后使得基因重組研制方法完備并沿用至今。

    疫苗保護(hù)性抗原其本質(zhì)大多是蛋白質(zhì)，因此，無(wú)論是傳統(tǒng)疫苗還是基因工程疫苗首先都要分離純化，才能獲得特異的蛋白抗原?？梢?jiàn)蛋白質(zhì)化學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)疫苗的 研制起著重大作用。另外，可根據(jù)骨髓依賴性(B)淋巴細(xì)胞表位或胸腺依賴性(T)淋巴細(xì)胞表位直接采用蛋白質(zhì)化學(xué)和化學(xué)技術(shù)合成多膚抗原，用來(lái)制備多膚疫 苗。

    在接種疫苗時(shí)，為了增強(qiáng)疫苗的免疫原性往往都使用佐劑。長(zhǎng)期以來(lái)，氫氧化鋁是唯一的人用佐劑。由于化學(xué)和生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)制備多種人用疫苗佐劑，這些佐劑大部分已用于預(yù)防接種或臨床治療。

   核酸疫苗的開發(fā)研制，標(biāo)志著第三次疫苗革命的到來(lái)。1995年美國(guó)紐約科學(xué)院召開專門研討核酸疫苗會(huì)議，稱之為疫苗學(xué)的新紀(jì)元和疫苗的第三次革命。

    核酸疫苗又稱基因疫苗或DNA疫苗，由于核酸疫苗在作肌肉注射時(shí)不需要載體和佐劑，因而又稱為裸核酸疫苗。這種疫苗通過(guò)肌肉注射，能在肌細(xì)胞中獲得較持久 的抗原表達(dá)，該抗原能誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生、T細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子釋放，尤其是能誘導(dǎo)細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTL)的殺傷作用。而細(xì)胞毒性T細(xì)胞介導(dǎo)的特異性免疫應(yīng)答 在抗腫瘤、抗病毒及清除胞內(nèi)寄生物感染方面起著重要作用。在眾多的疫苗中核酸疫苗因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)倍受人們關(guān)注。

    沃夫(Wolff)等人的意外實(shí)驗(yàn)結(jié)果和阿瑟(Acell)的基因傳遞系統(tǒng)為核酸疫苗的發(fā)現(xiàn)提供了條件。20世紀(jì)80年代末90年代初，采用表達(dá)基因產(chǎn)物 的核酸來(lái)做基因治療實(shí)驗(yàn)，未經(jīng)任何處理的裸基因能在肌肉細(xì)胞表達(dá)蛋白，這種產(chǎn)物可在骨骼肌細(xì)胞中表達(dá)2個(gè)月之久，并能誘導(dǎo)機(jī)體出現(xiàn)免疫應(yīng)答，從而掀起了核 酸疫苗的研究熱潮。

    在最初的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)令人欣喜的結(jié)果:第一是A型流感病毒核酸疫苗注射給小鼠，結(jié)果誘發(fā)了小鼠產(chǎn)生抗體和細(xì)胞毒性T細(xì)胞。然后用A型流感(PR/8) 攻擊，100%小鼠健康存活，而對(duì)照組100%在9天后死亡。幾乎同時(shí)，費(fèi)南(Fynan)等人使用基因槍和編碼紅細(xì)胞凝集素的核酸，其結(jié)果也使小鼠獲得 保護(hù)性免疫應(yīng)答。另一個(gè)重要的研究結(jié)果是乙肝表面抗原的核酸疫苗。這種疫苗不僅可以誘導(dǎo)動(dòng)物產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，而且更重要的是能夠使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乙肝表面抗 原轉(zhuǎn)陰。這說(shuō)明核酸疫苗可用于疾病的預(yù)防或治療，尤其是乙肝核酸疫苗的研制。這為我國(guó)現(xiàn)階段在乙肝疫苗的研究領(lǐng)域提供了一個(gè)很有前景的方向。

    核酸疫苗的研究進(jìn)展令人鼓舞，由于核酸疫苗具有諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其是具有免疫預(yù)防和治療的雙重功能。因而從1994年開始，美國(guó)食品和藥品管理局已陸續(xù)批準(zhǔn)了 艾滋病、流感、乙型肝炎、單純疤疹、瘧疾和癌胚抗原等核酸疫苗進(jìn)入臨床試驗(yàn)。歐美許多生產(chǎn)疫苗的公司已投入大量人力、物力來(lái)開發(fā)和研究核酸疫苗。

    核酸疫苗已用于淋巴瘤、黑色素瘤、結(jié)腸癌及前列腺癌的臨床前治療研究。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1989年至2004年，全球得到認(rèn)可的基因治療臨床試驗(yàn)共9987例，僅 腫瘤治療占66%。令人遺憾的是死亡率較高的肝癌DNA疫苗的臨床研究，到目前為止尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，針對(duì)肝癌核酸疫苗的臨床研究是當(dāng)務(wù)之急。核酸疫苗亦 可用于治療基因缺陷所致的免疫缺陷病，如導(dǎo)入腺普脫氨酶(ADA)基因治療腺普脫氨酶基因突變所致的聯(lián)合免疫缺陷癥，是當(dāng)今基因治療中效果最為顯著的典 型。

    核酸疫苗能有效持久的誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答。如乙型肝炎病毒核酸疫苗，使用效果顯著。核酸疫苗成本低，不需分離純化，易操作，性質(zhì)穩(wěn)定，可 在室溫保存，甚至轉(zhuǎn)染食物細(xì)胞，如將乙肝病毒核酸疫苗插入西紅柿細(xì)胞基因組中，當(dāng)食用西紅柿的同時(shí)就接種了疫苗。由于核酸疫苗本身具有很多傳統(tǒng)疫苗所不具 備的優(yōu)點(diǎn)，因而將被廣泛用于人類或動(dòng)物傳染性疾病、腫瘤、自身免疫病、超敏反應(yīng)和免疫缺陷等疾病的免疫預(yù)防及治療。

    人類使用疫苗預(yù)防疾病已有200多年的歷史，今天人類的平均壽命和19世紀(jì)末相比延長(zhǎng)了數(shù)十年，這主要是因?yàn)樵斐扇祟惔罅克劳龅膫魅静∪缣旎ǖ玫搅丝刂??？梢?jiàn)，接種疫苗是人類控制和消滅傳染病的重要手段之一。

    上世紀(jì)末，雖然科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出30多種安全有效的疫苗，在21世紀(jì)人類仍將面臨新的挑戰(zhàn):如新病原體高致病性禽流感病毒的出現(xiàn)、舊病原體結(jié)核菌的死灰復(fù)燃和有關(guān)腫瘤病原體的疫苗仍需要人類繼續(xù)不斷地探索。

    本世紀(jì)將是生命科學(xué)進(jìn)步的時(shí)代，特別是科學(xué)技術(shù)不斷地更新，為疫苗發(fā)展提供了更有利的條件。我們相信，疫苗研發(fā)在保障我國(guó)乃至世界的人類健康，提高身體素質(zhì)方面將會(huì)有更大的貢獻(xiàn)。