生物公開課-疫苗專題

1、疫苗的作用兩次接種疫苗的時間間隔疫苗接種(注射)方式三代疫苗技術(shù)疫苗接種次數(shù)中國的新冠疫苗 二輪復(fù)習(xí)：疫苗2021.5.21一、教學(xué)目標(biāo)與要求： 1、掌握疫苗的種類及應(yīng)用 2、了解新冠疫苗的種類和應(yīng)用 3、掌握三代疫苗技術(shù)的原理及應(yīng)用二、教學(xué)重點(diǎn)： 1、新冠疫苗的應(yīng)用 2、三代疫苗技術(shù)的原理及應(yīng)用三、教學(xué)難點(diǎn)： 1、新冠疫苗的原理 2、三代疫苗技術(shù)的原理及應(yīng)用四、教學(xué)方法： 講授法、直觀教學(xué)法、討論法、自主學(xué)習(xí)法什么是疫苗自2019年底被發(fā)現(xiàn)始，僅僅三個月的時間，新型冠狀病毒（2019-nCoV/SARS-CoV-2）迅速蔓延并已肆虐全球，嚴(yán)重威脅到人類的身體健康與生命安全。研制疫苗是預(yù)防感染

2、新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）最為有效的解決方案，是終結(jié)疫情最有力的科技武器。疫苗是利用病毒、細(xì)菌、寄生蟲等病原體，經(jīng)過嚴(yán)格復(fù)雜的技術(shù)工藝制造的生物制品。通過接種疫苗，使機(jī)體產(chǎn)生免疫力，從而達(dá)到預(yù)防或治療相應(yīng)疾病的目的。疫苗的作用疫苗內(nèi)環(huán)境注射抗原提呈細(xì)胞漿細(xì)胞記憶細(xì)胞抗體刺激真正的病原體T細(xì)胞B細(xì)胞淋巴因子疫苗進(jìn)入人體后，刺激人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體和記憶細(xì)胞。當(dāng)真正的病原體入侵人體時，相關(guān)的抗體便能幫助免疫系統(tǒng)對抗該病原體，預(yù)防疾病的發(fā)生。接種疫苗的最終目的，是為了形成群體免疫屏障。免疫屏障是發(fā)揮非特異性免疫功能的重要方面，被稱為機(jī)體的“第一道防線”。根據(jù)流行病學(xué)原理，形成免疫屏障

3、要看兩個因素，第一要看病毒自身病原的傳播強(qiáng)度，一個人能夠傳多少人、傳多遠(yuǎn)、傳播速度有多快等；第二要看易感人群的保護(hù)率大概有多少，只有疫苗接種率達(dá)到一定程度，才能形成群體免疫屏障。按照新冠病毒傳播系數(shù)計算，人群形成免疫屏障一般需要約70%80%的人接種疫苗。對于14億人口的中國來說，需要對10億到11億人接種疫苗。至少10億人接種疫苗才能形成群體免疫屏障10億很多疫苗通常采取肌肉注射肌肉注射皮下注射靜脈注射肌肉里有引發(fā)免疫反應(yīng)所必需的細(xì)胞抗原遞呈細(xì)胞。疫苗注射到肌肉后，它會高效地攝取、加工處理和遞呈抗原（疫苗），并將其轉(zhuǎn)移至免疫系統(tǒng)的大型集合點(diǎn)淋巴結(jié)，然后產(chǎn)生抗體和記憶細(xì)胞。直接靜脈注射的缺點(diǎn)1

4、.血液中存在需要進(jìn)行非特異性免疫的吞噬細(xì)胞，疫苗在被B淋巴細(xì)胞識別并產(chǎn)生抗體前，就會先被這些細(xì)胞少量清除。這樣一來，疫苗產(chǎn)生的免疫效果就會大大降低，疫苗的效用價值也會極大受損。2.大多數(shù)疫苗都是由抗原和佐劑(輔助成分)組成的。佐劑往往具有一定的副作用，而大部分佐劑在肌肉注射時副作用遠(yuǎn)小于靜脈注射。疫苗抗原左旋咪唑(免疫增強(qiáng))樹脂(緩慢釋放抗原)三代疫苗技術(shù)第一代疫苗：指的是滅活疫苗和減毒活疫苗第二代疫苗：又稱為亞單位疫苗，是通過基因工程原理獲得的具有免疫活性的病原特異性結(jié)構(gòu)蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗3代第一代疫苗：指的是滅活疫苗和減毒活疫苗第二代

5、疫苗：又稱為亞單位疫苗，是通過基因工程原理獲得的具有免疫活性的病原特異性結(jié)構(gòu)蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗第一代疫苗“打”病原體三代疫苗核酸進(jìn)入人體抗原蛋白進(jìn)入人體發(fā)生二次免疫存在致病性第一代疫苗是是是否第二代疫苗否是是否第三代疫苗是否是否第二代疫苗“打”蛋白第三代疫苗“打”核酸第三代疫苗 核酸疫苗DNAmRNA蛋白質(zhì)DNA疫苗：是指將含有編碼某種抗原蛋白的外源基因與質(zhì)粒重組后直接導(dǎo)入動物細(xì)胞內(nèi),并通過宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)合成抗原蛋白,誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生對該抗原蛋白的免疫應(yīng)答,以達(dá)到預(yù)防和治療疾病的目的。mRNA疫苗：開發(fā)mRNA疫苗的難點(diǎn)：mRNA極易被內(nèi)

6、環(huán)境和細(xì)胞中的核酸酶降解，因此，如何有效避免mRNA被降解是研制mRNA疫苗的難點(diǎn)之一。脂質(zhì)體不僅用于攜帶mRNA，還可以保護(hù)mRNA不被快速降解。同時脂質(zhì)體容易與細(xì)胞融合，將mRNA遞送進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。將編碼病原體蛋白的mRNA包裹在脂質(zhì)體中，當(dāng)疫苗注射到體內(nèi)時，體內(nèi)的細(xì)胞即可通過該mRNA合成大量的病原體蛋白，并誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)識別該蛋白從而產(chǎn)生對病原體的免疫記憶以抵抗病毒感染。首先：跟傳統(tǒng)疫苗相比較mRNA具有更強(qiáng)的免疫原性。（通俗的講就是能激發(fā)更強(qiáng)的免疫反應(yīng)）。mRNA疫苗的優(yōu)點(diǎn)第二：在安全性方面，mRNA疫苗的遞送不需要特定的質(zhì)粒載體，不進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)部，只需要在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)瞬時表達(dá)抗原蛋白，不存

7、在整合到人體基因組上的風(fēng)險。第三：mRNA疫苗具有生產(chǎn)優(yōu)勢。在成本上mRNA疫苗的生產(chǎn)成本是傳統(tǒng)疫苗的五到十分之一。疫苗接種次數(shù)1.原因：第一次接種疫苗產(chǎn)生的免疫力只能維持一段時間,但隨著時間的推移，這種免疫力會逐步降低、消失,必須適時進(jìn)行再次接種，保持和提高有效的免疫力。（即加強(qiáng)免疫）加強(qiáng)免疫的機(jī)理：疫苗(抗原)再次進(jìn)入機(jī)體，刺激第一次免疫產(chǎn)生的記憶細(xì)胞，產(chǎn)生更多的抗體和和記憶細(xì)胞。疫苗接種次數(shù)第一代和第二代疫苗通常需要接種2次或2次以上；DNA疫苗和重組載體疫苗通常接種1次即可，因為DNA在細(xì)胞中可以持續(xù)表達(dá)出相應(yīng)的疫苗抗原；mRNA疫苗通常需要接種多次，因為mRNA不穩(wěn)定，在細(xì)胞中存留時

8、間有限。重組載體疫苗1.定義：將編碼病原體有效免疫抗原的的基因插入載體(非質(zhì)粒，主要是減毒的病毒或細(xì)菌)基因組中，接種后，隨載體增殖，大量所需的抗原得以表達(dá)。2.載體：目前使用最廣泛的載體是腺病毒、痘苗病毒、腺相關(guān)病毒等。重組載體疫苗是第三代疫苗技術(shù)。該技術(shù)類似于體內(nèi)基因治療。與DNA疫苗技術(shù)相同的是：疫苗抗原是在動物體的細(xì)胞內(nèi)表達(dá)產(chǎn)生的，接種1次即可；與DNA疫苗技術(shù)不同的不同是：注射進(jìn)去的不只是核酸一種物質(zhì)。兩次接種疫苗間隔時間兩次接種間隔時間不能太長也不能太短時間間隔太短：前一次產(chǎn)生的抗體水平較高，將后一次接種的疫苗中和，降低疫苗的作用效果。時間間隔太長：前一次產(chǎn)生的記憶細(xì)胞較少，使得后

9、一次接種的疫苗產(chǎn)生的免疫加強(qiáng)效果下降。國藥集團(tuán)下屬北京生物制品研究所開發(fā)的一款新冠滅活疫苗(BBIBP-CorV)，已經(jīng)在至少45個國家和行政區(qū)獲得批準(zhǔn)使用，在18歲以上的成人中相隔2128天接種兩劑。目前我國已有5個生產(chǎn)企業(yè)的新冠病毒疫苗批準(zhǔn)附條件上市或緊急使用3款滅活疫苗國藥集團(tuán)中國生物北京生物制品研究所有限責(zé)任公司(北京所)國藥集團(tuán)中國生物武漢生物制品研究所有限責(zé)任公司(武漢所)北京科興中維生物技術(shù)有限公司(科興中維)1款腺病毒載體疫苗康希諾生物股份公司(康希諾)1款重組亞單位疫苗安徽智飛龍科馬生物制藥有限公司(智飛龍科馬)中國的新冠疫苗5款滅活疫苗采用第一代疫苗技術(shù)Vero細(xì)胞：非洲綠

10、猴腎細(xì)胞系，是一種異倍體細(xì)胞，常作為培養(yǎng)病毒的宿主細(xì)胞。新冠疫苗(Vero 細(xì)胞)兩針免疫“打”病原體腺病毒載體疫苗重組新型冠狀病毒疫苗(5型腺病毒載體)單針免疫采用第三代疫苗技術(shù)腺病毒：一種大分子雙鏈無包膜DNA病毒。它內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，然后腺病毒基因組轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，保持在染色體外，不整合進(jìn)入宿主細(xì)胞基因組中。經(jīng)過改造的腺病毒可搭載新冠病毒的核酸進(jìn)入人體細(xì)胞?！按颉毕俨《?新冠病毒S蛋白基因重組亞單位疫苗重組新型冠狀病毒疫苗(CHO 細(xì)胞)三針免疫采用第二代疫苗技術(shù)CHO細(xì)胞：中國倉鼠卵巢細(xì)胞，作為重組新冠疫苗的受體細(xì)胞，從體外培養(yǎng)的細(xì)胞中提純疫苗抗原蛋白質(zhì)?！按颉毙鹿诓《維蛋白刺突蛋白

11、(S蛋白)：是受體結(jié)合位點(diǎn)，開發(fā)治療新冠肺炎的藥物和疫苗，主要針對S蛋白的。新冠疫苗技術(shù) S蛋白作為主要抗原新冠疫苗5條技術(shù)路線Vero細(xì)胞中培養(yǎng)新冠病毒滅活病毒注射人體S蛋白基因(DNA)質(zhì)粒重組質(zhì)粒導(dǎo)入CHO細(xì)胞S蛋白人體注射提純?nèi)梭w注射5型腺病毒注射人體S蛋白的mRNA脂質(zhì)體mRNA疫苗人體注射5條第一代疫苗：；第二代疫苗：；第三代疫苗：1.新型冠狀病毒（RNA病毒）肺炎第一代疫苗指的是滅活疫苗和減毒活疫苗；第二代疫苗又稱為亞單位疫苗，是通過基因工程原理獲得的具有免疫活性的病原特異性結(jié)構(gòu)蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體；第三代疫苗是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是將編碼某一

12、抗原蛋白的基因作為疫苗，注射到人體中，通過正常的人體生理活動產(chǎn)生抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體持續(xù)作出免疫應(yīng)答產(chǎn)生抗體。1）在疫苗接種的過程中，當(dāng)興奮傳到_時人會產(chǎn)生痛覺。注射疫苗后，部分人出現(xiàn)輕度發(fā)熱現(xiàn)象，從體溫調(diào)節(jié)的角度說明發(fā)熱的原因是_。大腦皮層 (疫苗引起代謝加快)產(chǎn)熱量大于散熱量2）在刺激人體產(chǎn)生特異性免疫方面，疫苗_(填編號)能刺激人體產(chǎn)生體液免疫。要產(chǎn)生相同的免疫效果，在接種劑量上_(填“減活”或“滅活”)疫苗要加大。 滅活 1.新型冠狀病毒（RNA病毒）肺炎第一代疫苗指的是滅活疫苗和減毒活疫苗；第二代疫苗又稱為亞單位疫苗，是通過基因工程原理獲得的具有免疫活性的病原特異性結(jié)構(gòu)蛋白，刺激人體產(chǎn)

13、生抗體；第三代疫苗是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是將編碼某一抗原蛋白的基因作為疫苗，注射到人體中，通過正常的人體生理活動產(chǎn)生抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體持續(xù)作出免疫應(yīng)答產(chǎn)生抗體。（3）防疫道路千萬條，接種疫苗第一條。打兩針新冠疫苗，少一份病毒煩惱。請從免疫學(xué)角度分析兩條口號蘊(yùn)含的科學(xué)道理_。接種疫苗能使機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫，屬于免疫預(yù)防(或防衛(wèi))，相對其他阻止病毒擴(kuò)散的措施更有效，更持久，打兩針是讓機(jī)體產(chǎn)生更多的抗體和記憶細(xì)胞 ,從而使免疫防衛(wèi)作用加強(qiáng)。1.新型冠狀病毒（RNA病毒）肺炎第一代疫苗指的是滅活疫苗和減毒活疫苗；第二代疫苗又稱為亞單位疫苗，是通過基因工程原理獲得的具有

14、免疫活性的病原特異性結(jié)構(gòu)蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體；第三代疫苗是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是將編碼某一抗原蛋白的基因作為疫苗，注射到人體中，通過正常的人體生理活動產(chǎn)生抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體持續(xù)作出免疫應(yīng)答產(chǎn)生抗體。（4）為了研究國內(nèi)外甲、乙、丙三種疫苗的效果差異，A、B兩個科研小組分別以感染康復(fù)者和從未感染者為實驗對象，哪一組選材更科學(xué)并說明原因_。要研究疫苗的效果，應(yīng)該選擇這種從未未感染者為實驗對象，這樣能排除感染康復(fù)者體內(nèi)存在相應(yīng)的抗體和記憶細(xì)胞會對實驗結(jié)果造成干擾。2.經(jīng)過幾十年的努力疫苗研制已經(jīng)發(fā)展了三代。第一代疫苗指的是滅活疫苗和減毒活疫苗，通過體外培養(yǎng)病毒，然后

15、用滅活的病毒刺激人體產(chǎn)生抗體，它是使用最為廣泛的傳統(tǒng)疫苗；第二代疫苗又稱為亞單位疫苗，是通過基因工程原理獲得的具有免疫活性的病原特異性結(jié)構(gòu)蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體；第三代疫苗就是核酸疫苗，又稱基因疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是將編碼某一抗原蛋白的基因作為疫苗，注射到人體中，通過正常的人體生理活動產(chǎn)生抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體持續(xù)作出免疫應(yīng)答產(chǎn)生抗體。分析回答下列問題。（1）從細(xì)胞的生命歷程來說，被感染的宿主細(xì)胞的清除過程屬于_，該清除過程有利于_。參考答案：細(xì)胞凋亡 維持生物內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定，抵御外界各種因素干擾 （3）今年2月份，國家衛(wèi)健委介紹了研制新冠病毒疫苗的五條技術(shù)路線。其中腺

16、病毒載體疫苗是將S蛋白（2019-nCoV的刺突蛋白）的基因裝入改造后無害的腺病毒，送入人體，在體內(nèi)產(chǎn)生S蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體。腺病毒載體疫苗應(yīng)屬于第_代疫苗。與第一代疫苗相比，基因疫苗的特點(diǎn)是_。參考答案：三 毒副作用更小特異性更強(qiáng)，免疫應(yīng)答更持久，有效性更高 （2）SARS-CoV-2初次侵入人體后，參與該過程的免疫細(xì)胞有_（至少答出4種），它們直接生活的人體內(nèi)環(huán)境主要是_。當(dāng)SARS-CoV-2再次侵入時，_會增殖分化形成漿細(xì)胞，產(chǎn)生大量抗體予以消滅。參考答案：吞噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞、效應(yīng)T細(xì)胞 血漿、淋巴和組織液 B淋巴細(xì)胞和記憶細(xì)胞（4）DNA和mRNA能夠成為疫

17、苗的理論基礎(chǔ)是_。DNA疫苗需要經(jīng)過_才能引起免疫反應(yīng)。在基因疫苗中，_的安全性更有優(yōu)勢，它可以被正常細(xì)胞降解，不會整合到人體細(xì)胞的基因組中造成難以預(yù)料的果而備受人們青睞；另外，它的研發(fā)僅需68周即可進(jìn)入臨床試驗，較傳統(tǒng)疫苗的56月的研發(fā)周期明顯縮短，對快速應(yīng)對大規(guī)模爆發(fā)性傳染疾病具有重要的意義。參考答案： 中心法則、所有生物共用一套遺傳密碼 轉(zhuǎn)錄和翻譯 產(chǎn)生相應(yīng)的抗原蛋白mRNA疫苗病毒滅活病毒衣殼蛋白基因A含基因A的重組質(zhì)粒衣殼蛋白A酵母菌人體第一代疫苗人體人體第三代疫苗第二代疫苗導(dǎo)入3.防治新冠肺炎疫情，疫苗可能是實現(xiàn)群體免疫力最有力的終極武器之一。如圖為制備病毒疫苗的三種途徑，請回答有

18、關(guān)問題：（1）通常通過減毒或滅活制備的第一代疫苗容易制備，但成分較復(fù)雜，可能產(chǎn)生的安全隱患是_。制備第三代疫苗時，為獲得大量的外衣殼蛋白基因A，可采用_技術(shù)，原理是_。PCR 接種后會使人患病DNA雙鏈復(fù)制 病毒滅活病毒衣殼蛋白基因A含基因A的重組質(zhì)粒衣殼蛋白A酵母菌人體第一代疫苗人體人體第三代疫苗第二代疫苗導(dǎo)入（2）制備第二代疫苗時，外衣殼蛋白基因A進(jìn)入酵母菌細(xì)胞內(nèi)，并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為_。構(gòu)建重組質(zhì)粒時，為防止目的基因和質(zhì)粒自體連接，通常采用的方法是_。轉(zhuǎn)化 用兩種不同的限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒 病毒滅活病毒衣殼蛋白基因A含基因A的重組質(zhì)粒衣殼蛋白A酵母菌人體第一代疫苗

19、人體人體第三代疫苗第二代疫苗導(dǎo)入（3）我國在新冠病毒第二代疫苗硏發(fā)中利用改造過的復(fù)制缺陷型腺病毒作為載體能提高疫苗的安全性，理由是_。（4）健康人接種疫苗后，疫苗的有效性可以通過檢測_來判斷。復(fù)制缺陷型腺病毒不能在人體內(nèi)繁殖 機(jī)體內(nèi)相應(yīng)抗體的含量 作業(yè)題：4.人感染乳頭瘤病毒（HPV）可誘發(fā)宮頸癌等惡性腫瘤。研究結(jié)構(gòu)為評估某種HPV疫苗的效果，在志愿者中進(jìn)行接種。一段時間后，統(tǒng)計宮頸癌出現(xiàn)癌前病變（癌變前病理變化,可發(fā)展為惡性腫瘤）的人數(shù)，結(jié)果見表。（1）為制備該疫苗，將HPV外殼蛋白L1基因與_連接，導(dǎo)入受體細(xì)胞。受體細(xì)胞將目的基因轉(zhuǎn)錄，再以_為原料翻譯出L1蛋白。這樣就獲得疫苗有效成分。載體氨基酸 組別接種物總?cè)藬?shù)癌前病變?nèi)藬?shù)A(接種前未檢出HPV DNA)A1對照劑786383A2疫苗78484B(接種前