轮状病毒疫苗发展及现状
时间:2005年06月21日  文章录入:网络资源管理员3

人轮状病毒(HRV ) 是引起全世界婴幼儿严重胃肠炎和脱水的最主要病因, 几乎所有儿童在出生后3~5 年都感染过HRV。在发展中国家和发达国家中HRV 感染情况相似, 公共卫生条件的改善不能够减少轮状病毒腹泻的发病率。另外, 流行病学的研究表明自然感染HRV 后, 可降低随后感染的发病率和严重程度。因此, 疫苗对于预防HRV 感染是一种有效可行的方法, 本文对轮状病毒疫苗发展及现状作一综述。
1 HRV 结构及一般性质
人轮状病毒(hum an ro taviru s, HRV ) 属于呼肠孤病毒科轮状病毒属, 其基因组为包含11 个节段的双链RNA , 编码6 个结构蛋白(V P124,V P627) 和5 个非结构蛋白(N SP125)。根据病毒内壳蛋白V P6 抗原性不同, HRV 可分为7 组(A~ G) , 导致人类腹泻的仅有A、B、C 三组。A 组即婴幼儿腹泻的最主要原因, 讨论的轮状病毒疫苗也是根据A 组设计; B 组即成人腹泻轮状病毒, 曾在我国爆发流行; C 组感染遍布全世界, 多为散发。
HRV 外壳蛋白V P7 (糖蛋白或G 蛋白) 决定G 血清型, 至少有14 个G 血清型, 在致人胃肠炎中以G1~ G4 为主; 外壳蛋白V P4 (蛋白酶敏感蛋白或P 蛋白) 决定P 血清型, 至少有18个P 血清型。不同的P 型和G 型理论上能够产生252 种HRV 株, 但其中4 种在全世界范围内普遍存在: PG1, PG2, PG3, PG4。不同地区流行株不同, 欧洲的流行病监测表明:毒株血清型分别为G1 (63% )、G2 (8% )、G3(5% )、G4 (15% ) 和未分型(8% )  , 印度流行株为PG9, 而巴西为PG5。我国1998 年4 月~ 2000 年4 月在全国10 个地区的HRV流行病学监测中, 共检出HRV 1 305 株, 其毒株血清型依次为G1 (72. 7%)、G2 (12. 1% )、G3(14. 2%)、G4 (2. 5% ) 和G9 (0. 9% )。另外未分型占0. 7% , 混合感染占3. 1%。因此, 在某一特定地区实施免疫计划必须要考虑到流行毒株的多样性。
2 制备HRV 口服减毒活疫苗基本原理
几个国家的血清学研究发现,HRV 初次感染可在出生后迅速发生, 这是一种自然免疫的表现。B ishop 等认为, 新生儿的HRV 感染可以降低随后HRV 感染临床表现的严重程度。初次感染后, 儿童抵抗随后HRV 的轻型感染、腹泻、严重腹泻的保护率分别是38% , 77% ,87% 。新生儿HRV 感染所获得的保护性免疫可经后来的HRV 感染而加强 , 最近墨西哥的一项研究也证实了这一观点。分别有1、2、3 次HRV 感染的儿童, 对随后的HRV 感染发病的危险性较低, RR 值分别为0. 62、0. 40和0. 34。有过2 次HRV 感染的儿童几乎不会再产生严重的HRV 腹泻, 这说明重复暴露对于引起持久性保护是必要的。
为了与天然感染作用途径一致, 目前研制的HRV 疫苗都是口服疫苗。研究人员希望多次给予减毒活疫苗刺激免疫系统, 诱导明显的HRV 保护作用而不引起重症腹泻。减毒活疫苗可通过几种方法得到: 对人类天然减毒的动物轮状病毒; 组织传代培养而减毒的人轮状病毒; 引起新生儿无症状感染的HRV 毒力较弱, 也可成为减毒疫苗。
3 HRV 疾病负担及疫苗的使用效益
HRV 感染是世界范围的, 几乎每个儿童在5 岁前都感染过HRV , 在发展中国家和发达国家都是一个重要的健康和公共卫生问题。在社区研究中, 不到10% 的腹泻病例由HRV 引起,但在因腹泻住院儿童中20~ 70% 是HRV 引起的。发展中国家HRV 流行情况与发达国家不同: 第一, 发展中国家儿童比发达国家感染HRV 的年龄较低; 第二, 发展中国家HRV 常年发病, 而发达国家发病有季节性; 第三, 发展中国家HRV 流行株较多, 同时可有不同HRV株感染。美国每年大约有5 万儿童因HRV 胃肠炎而入院 , 英格兰和威尔士在1993~ 1994年中有大约1. 8 万儿童因HRV 胃肠炎而入院。发展中国家监测数据较少, 但其严重腹泻的发病率更高。美国每年约有40 个儿童死于HRV 感染, 而在孟加拉每年却有2. 9 万儿童死于该病, 约占死亡儿童的一半。最近的一项研究表明, 每年有41. 8~ 52 万儿童死于HRV 感染, 其中85% 发生在低收入国家。虽然美国死于HRV 所致疾病的儿童很少, 但是用于HRV 感染有关的医疗费用每年可高达3. 52~10 亿美元, 实施免疫计划可以节约0. 79 亿美元用于卫生保健, 4. 66 亿美元用于社会其它方面, 如果疫苗在非洲合理使用, 每年可挽救17~ 21 万名儿童的生命。
4 HRV 疫苗研究历程
人类首先用活的G6 型牛RV R IT 4 237 株制成了疫苗, 一次服用在芬兰可减少80% 的HRV 腹泻, 但在发展中国家进行的试验, 发现其保护率较低, 因此放弃了此疫苗。此后采用G3 型猴RV MMU 18 006 株产生的第二种减毒活疫苗, 其在委内瑞拉试验结果较好, 该地区流行株的血清型为G3, 与疫苗株相同, 这表明血清型特异性免疫在保护疾病中是十分重要的。为了扩大疫苗的抗原特异型, 对多种HRV 血清型产生良好的保护效果, 研究人员发展了多价重配株疫苗。四价重配株疫苗RRV 2TV 由一个G3 型恒河猴RV 与另三个分别含有G1、G2、G4 型V P7 基因的HRV 重配株构成。RRV 2TV 在美国、芬兰、委内瑞拉的临床实验中显示很好的免疫原性, 在每种条件下都可使腹泻发病率至少降低50% , 并可预防80%~100%的重症腹泻, 效果可持续2 年。美国于1999 年8 月31 日批准其使用, 分三次在婴儿2、4、6 月龄时口服, 可以和其它DPT、H ib、O PT、HBV 疫苗同时接种, 并推荐列为儿童常规免疫程序。但是, 1999 年6 月美国疾病预防控制中心发现服用RRV 2TV 疫苗可能增加肠套叠发病危险性, 建议停止其使用。我国兰州生物制品研究所采用G10 型羊RV LLR 株研制的口服轮状病毒活疫苗已于2000 年批准使用。目前正在进行试验的口服减毒活疫苗见下表。
附表
商品名 公司 疫苗组成 研制情况
Ro tash ield W yeth A yerst (美国) RRV 2TV 四价人2猴重配株 美国1998 年批准, 1999 年停用
LLR 兰州生物制品所(中国) 单价羊株P[12 ]G10 中国2000 年批准
Ro tateq M erck (美国) WC-3 多价人2牛重配株 三期
Ro tarix GlaxoSm ithKline (比利时) 单价人株P[8 ]G1 三期
U K-reasso rtant
vaccine W yeth A yerstöN IH (美国) U K 多价人-牛重配株 二期
RV 3 M elbourne 大学(澳大利亚) 新生儿株P[6 ]G3 二期
116E Bharat B io tech (印度) 新生儿株P[11 ]G9 一期
1132 Bharat B io tech (印度) 新生儿株P[11 ]G10 一期
                                      
5 目前疫苗研究中存在的问题
5. 1 RRV 2TV 与肠套叠
在RRV 2TV 批准前的临床研究中, 10 054例服苗儿童中有5 例肠套叠发病, 而在4 663安慰剂对照组中有1 例肠套叠发病, 服苗与肠套叠无统计学意义。但在美国使用疫苗后,1998 年9 月1 日至1999 年7 月7 日服苗儿童中有15 例肠套叠发病, 其中87% 肠套叠发生在服苗后一周内。分析表明RRV 2TV 疫苗与肠套叠发病有关。RRV 2TV 疫苗与肠套叠关联的提出及随后对此疫苗的停用, 引起了人们对于疫苗危险ö效益比的讨论。尤其对于发展中国家来说, 其HRV 感染的死亡率较高, 服苗后肠套叠发病危险也未知, 所以应在发展中国家继续进行RRV 2TV 研究, 进一步扩大监测规模, 评价其危险性和效益。
5.2 疫苗的保护性免疫指标
目前,HRV 的发病机理及其感染后机体的免疫问题尚未完全阐明, 这就对发展新型疫苗产生障碍。V elazquez 等通过EL ISA 法分析血清抗轮状病毒IgG 和IgA 抗体证实, 自然获得的血清抗轮状病毒抗体IgA 可以作为抗轮状病毒感染的保护性标志。在已感染HRV 儿童的纵向研究中, 粪便中的s IgA 也能反映机体对HRV 的抵抗能力。成人HRV 感染后的研究提示, 血清及肠道HRV 抗体滴度与机体的保护作用之间存在着普遍的但非绝对的相关性。现有资料表明, 除中和抗体之外, CD4 细胞、CD8 细胞、抗病毒细胞因子如IFN 2C与TN F2A均参与HRV 感染的免疫。因为在疫苗研究中还未形成可靠的免疫保护关联, 所以对每种疫苗都须进行大规模的效果确证。
5.3 HRV 流行株的多样性及其血清型特异性保护
因为HRV 基因有11 个节段, 在自然感染和实验室感染中均可发生重配, 人群中新的流行株的出现主要是由于不同毒株间的节段重配和基因内部的突变引起的。各地流行的优势株可随时间发生变化, G1 流行株到G4 流行株的转换见于伦敦、芬兰, G1 流行株到G2 流行株的转换见于澳大利亚等, 我国河北卢龙、郑州、兰州等地区监测发现流行株从G1 转换到G3, 这就要求疫苗必须包括G1~ G4 这四个最主要的流行血清型。考虑到发展中国家如巴西、泰国、菲律宾流行株分别为G5、G10 和G12, 而G9 近年来逐渐成为全球血清型, 此外,在发展中国家不仅检出了不少异常株型, 而且混合感染也十分突出。因此有必要构建五价、六价或更多价的重配株疫苗, 产生更大范围的血清特异型保护作用。
5.4 疫苗费用
RRV 2TV 商品名为Ro tash ield, 为液体制剂, 每剂市场价为38 美元, 对发展中国家来说负担不起。在最贫穷的国家中, 由于对其它疫苗的需求更为迫切, 又因其较高的价格, 造成轮状病毒疫苗研制和应用受到限制。虽然几乎所有的疫苗都会降价, 如乙肝疫苗和流感疫苗, 但这一过程需要几年的时间。疫苗在发展中国家的使用长时间落后于发达国家, 人们正在采取办法改善这种不平衡状况。世界卫生组织建立了全球疫苗和免疫联盟(GAV I) , 努力把疫苗更快地推广到发展中国家。也可以通过资助发展中国家自己生产HRV 疫苗的形式, 获得价格较低的大量疫苗。
6 未来展望
RRV 2TV 疫苗在美国使用不到一年便停止, 这对RV 疫苗研究是一重大的挫折, 其在美国已不大可能重新使用。发展中国家疾病负担较重, 在RRV 2TV 再次成为儿童常规疫苗以前, 我们需要在一些领域进行探讨。
6.1 进一步阐明服苗与未服苗儿童肠套叠的发病机制, 不同人群肠套叠背景发病率。
6.2  吸取RRV 2TV 的教训, 鼓励疫苗的发展, 已研制出的疫苗在亚、非, 拉丁美洲的发展中国家进行效果评价。在营养较差, 细菌联合感染和H IV 流行地区, 疫苗的安全性, 免疫原性和有效性是不同的, H IV 可能会降低接种者对疫苗的反映, 给予H IV 儿童活疫苗可能会有潜在危险。另外, 发展中国家HRV 血清型不同, 有必要评估疫苗的异型免疫效果。
6.3 对潜在的干扰因素如口服脊灰疫苗和母乳喂养也要进一步评价。泰国和美国的研究表明, RRV 2TV 与脊灰疫苗无相互作用, 但这需要在更大规模的其它背景下加以确证。在美国母乳喂养与非母乳喂养条件下, RRV 2TV的免疫原性和有效性一致 , 但在发展中国家的情况还不清楚。
6.4 探索更为特异的免疫关联指标, 用来帮助设计并评价新型疫苗。
6.5 通过地区监测网评价HRV 疾病负担, 尽管一些卫生官员已经认识到腹泻病可引起较高的发病率和死亡率, 但在其中很少认识到HRV是腹泻的重要病原。因此, 需要详尽的费用/效果分析帮助政府做出决定, 尤其是在较为贫穷的国家。
6.6 研制高效, 安全的新一代疫苗。DNA 疫苗、病毒样颗粒亚单位疫苗正用于动物实验, 转基因植物疫苗及其它新型疫苗也可望用于HRV 疫苗的开发。
7 结论
HRV 是全世界儿童严重胃肠炎的主要病因,HRV 疫苗是预防感染最有效的方法。尽管发达国家对HRV 疫苗进行了广泛的评估, 但由于发展中国家发病最多, 对疫苗需求更为迫切, 因此应加强在发展中国家对于HRV 疫苗的研究, 提高疫苗保护效果。科研人员和临床医生应注重疾病监测, 努力使政府和儿童家长认识到疫苗的作用, 并最终使RV 疫苗加入到WHO 扩大免疫规划中去。
来源:国外医学.病毒学分册2003年01期

 
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