疫苗是一种用于预防和治疗传染病或某些慢性疾病的生物制品，实际生产中应用最广泛的是传统灭活疫苗和减毒活疫苗，但两者在生产实际中均存在着有的免疫效果不确实、非特异性反应强、保护期短等缺点，这就使得新型疫苗的出现成为必然，各种新型疫苗的研制越来越多地受到关注。文章就目前出现的几类新型疫苗做了全面的分析和论述。
1 重组活载体疫苗
活载体疫苗是将编码病原微生物特异性抗原的基因片段插入减毒的活细菌或病毒载体基因组的某些部位，使之高效表达，从而诱生强有力的抗体和细胞介导的免疫应答，使机体获得对插入基因相关疾病的抵抗力。
1.1 重组细菌疫苗
可作为基因工程疫苗载体的细菌很多，但从疫苗的安全性和能诱导特异性免疫反应的角度出发，减毒沙门菌和卡介苗是最佳载体。减毒沙门菌是最早用作活疫苗载体的病原菌之一。伤寒减毒疫苗株可经口腔、鼻腔及直肠等途径接种，该疫苗株具有在细胞内生存与繁殖的特性，因此能诱导机体产生较广泛的免疫反应，包括血清抗体、黏膜IgA及不同类型细胞介导的免疫反应[1]。自1981年开始，学者们将其作为构建基因工程疫苗的载体来表达外源基因产物，至今已有结核杆菌、霍乱弧菌、乙型肝炎、流感和血吸虫等数10种病原微生物的外源基因在沙门菌减毒活疫苗中获得了不同程度的表达。
但转化进入沙门菌的质粒有时不太稳定，疫苗在进入动物体内以后，沙门菌会丢失表达外源基因产物的质粒，并且沙门菌的蛋白质降解酶能把外源基因表达的蛋白质很快降解掉，因此尚有不少问题需要解决才能进入实际应用阶段[2]。
法国科学家Calmette和Guerin于1908年从患结核性乳腺炎的奶牛体内分离到1株牛型结核杆菌，并经多次传代制成能预防结核病的疫苗，被称为卡介苗(bacillus calmette-guerin，BCG)[3]。实践证明了卡介苗的安全性及其刺激产生的持久免疫效果，使卡介苗成了表达外源基因的理想载体，并以此来构建预防其他传染病的活疫苗。但是用卡介苗作为载体表达外源基因的疫苗在Ⅰ期和Ⅱ期临床试验中的初步结果并不十分理想，主要原因是卡介苗本身会在接种疫苗者的体内刺激产生很强的针对分支杆菌的免疫反应，而针对外源基因编码的抗原免疫反应却不太理想，这使得BCG重组DNA疫苗的临床应用进展缓慢。
1. 2 重组病毒疫苗
以病毒为载体的基因工程疫苗可视为病毒减毒活疫苗和亚单位蛋白质疫苗的结合，既可避免亚单位疫苗需要佐剂及多次接种注射的缺点，又可诱导全面而持久的免疫反应，可作为减毒活疫苗的病毒载体有痘苗病毒、腺病毒、脊髓灰质炎病毒及单纯疱疹病毒等，其中最常用的是痘病毒和腺病毒。
痘苗病毒是基因工程中的常用载体，是人类使用了近200年的最为安全的疫苗[4]，而且牛痘苗病毒能感染许多不同类型的细胞，能容纳大分子外源基因，能在感染的早期或晚期高水平地表达外源基因，且病毒的耐热性强、易获得高效价的抗体等优点，是十分理想的载体。能表达牛瘟病毒血凝素或融合糖蛋白抗原的牛痘病毒基因工程疫苗，能产生高效价的中和抗体，并可使牛获得攻毒保护[5-7]是一个成功的例子。禽痘弱毒疫苗株已广泛用于生产禽病重组疫苗。1994年美国批准允许生产表达新城疫病毒的血凝素-神经氨酸酶蛋白和融合蛋白的双重组新城疫疫苗，成为第一个商业化重组病毒载体疫苗[8]。虽然牛痘病毒是理想的外源基因表达载体，但是这种基因工程疫苗只能经肌肉注射接种而不能用口服免疫的途径。
对于某些传染病，黏膜免疫的作用很重要，4型腺病毒疫苗和7型腺病毒疫苗已在美国军队中作为口服疫苗使用，证明是安全有效的。腺病毒是一种小DNA病毒，很容易在体外培养，在细胞分裂增殖时，病毒DNA的拷贝数很高，病毒的染色体有很强的启动子，可以插入长达7 000 bp外源基因序列。由于腺病毒有很多不同的血清型，因而可以用来加强免疫，前后两次接种的腺病毒血清型不同，可以避免由初次免疫产生的腺病毒抗体对加强免疫的腺病毒载体的抑制作用。然而，由于技术方面的原因，特别是能装配在基因组中的DNA插入子，由于其体积的严谨性，使构建重组腺病毒疫苗受到一定的限制。一般认为，表达外源蛋白的腺病毒适用于基因治疗中作为载体，由于腺病毒重组疫苗能产生强黏膜免疫反应，将会得到更广泛的应用。
2 树突状细胞疫苗
树突状细胞(dendritic cell，DC)是动物体内功能最强大的抗原递呈细胞，具有摄取、加工抗原，以组织相容性复合体(MHCⅠ和MHCⅡ)肽结合物的形式递呈抗原并促进T、B淋巴细胞增殖的能力。研究发现DC能强有力地激活幼稚型T细胞，少量的抗原和少量的树突状细胞即足以激活T细胞[9-12]，并且可诱导很强的初次免疫应答，前期的体外试验和动物试验表明，以适当形式的肿瘤抗原，不论是蛋白质、多肽还是核酸加载的DC疫苗都能够激活杀伤肿瘤细胞的抗原特异性T细胞，并可产生免疫记忆效应。荷载抗原的DC具有疫苗的功能，因此称为树突状细胞疫苗。
DC疫苗主要有三大类，即细胞性肿瘤抗原修饰的DC，肿瘤抗原肽修饰的DC和肿瘤抗原基因转染的DC[13]。
3 T细胞疫苗
T细胞疫苗指将能引起迟发型变态反应的T细胞作为疫苗接种，用于治疗某些自身免疫疾病。后来发现依据MHCⅠ类分子特异的多肽结合基序(MHC binding motif)合成的多肽，在体外诱导产生的抗原特异性细胞毒T细胞可用于治疗病毒性疾病，这种体外活化的T细胞也称为T细胞疫苗[9]。
由T细胞引起的迟发型变态反应可能是某些自身免疫疾病的病因，因此将可致病的T细胞灭活后作为疫苗注入体内，用于治疗某些自身免疫疾病[10]。小鼠变态反应性脑脊髓炎的实验已获成功，在人类多发性硬化症中也有一定效果。
病毒特异性的T细胞(cytoxic T lymphocyte， CTL)介导的细胞免疫具有清除病毒的功能，是宿主防御病毒感染的主要机制之一。传统病毒疫苗(减毒苗和灭活苗)，含有完整的病毒蛋白以刺激机体产生抗体为主，难以有效诱导产生MHCⅠ类分子限制性的CTL和清除感染细胞内的病毒颗粒。T细胞疫苗是用多肽在体外诱导产生特异性CTL，经过克隆、扩增、筛选和鉴定后，将MHCⅠ类分子限制的CD8＋T细胞输入机体，诱导产生细胞免疫应答[11]。
T细胞疫苗是近年来的新思路，它将T细胞从过去作为靶细胞转变为效应细胞，为疫苗的概念增添了新的内涵。T细胞疫苗能有效的激发机体特异性细胞免疫应答，而且直接回输CTL，可以人为控制CTL强度，既可避免其过高引起的细胞死亡，又可避免其过低无清除病毒作用。
4 食物疫苗
食物疫苗包括植物性食物疫苗和动物性食物疫苗两大类[14]。近年来随着分子生物学技术的飞速发展，通过基因工程改造的转基因动植物已成为一种新型的生物反应器，作为疫苗生产系统。
植物性食物疫苗的概念是由Mason等(1992)提出转基因植物时产生的，研究表明，细菌性和病毒性病原体抗原可以在植物中表达，且表达后的抗原仍能保留天然抗原的免疫原性[10]。利用植物病毒为载体，经遗传改建，使其携带外源抗原基因片段，此重组植物病毒感染植物组织后，通过在宿主植物中的增殖，得到外源抗原基因编码产物。也可将编码保护性抗原蛋白的结构基因克隆入Ti质粒，用重组质粒转化作物杆菌，然后再用携带重组质粒的作物杆菌感染植物细胞把导入的外源基因整合到这些植物细胞的染色体基因组中，含外源基因染色体的植物细胞在一定条件下可以生长成新生的植株，该植株可以在生长过程中表达外源基因，并将此性状传给子代，成为表达疫苗的品系[15]。
烟草是转基因植物研究的模式表达系统，已有多种外源基因在转基因烟草中成功表达，如乙型肝炎病毒表面抗原 (Hepatitis A virus surface antigen， HBsAg)、霍乱毒素B亚单位、nor-walk病毒膜蛋白等。特别是转基因植物口服疫苗的优势非常明显，水果、黄瓜、胡萝卜和番茄等植物是可以生食的，合适的抗原基因只要在该植物可食用部位的器官特异表达启动子驱动下，经转化得到的转基因植物即可直接用于口服免疫。在植物中高效表达产生的抗原作为食物时，可刺激体液和黏膜免疫应答并能安全通过动物消化道而不被蛋白酶降解，成为黏膜性抗原。Amtzen等将大肠埃希菌内毒素基因导入马铃薯中，得到的转基因马铃薯块茎被小鼠食用后在小鼠体内检测出内毒素的抗体。迄今为止，国外已经有几十种药用蛋白或多肽在植物中得到表达，有的已投入商品化生产。
开发动物性食物疫苗是一个迅速发展起来的新领域。将编码保护性抗原的目的基因片段通过载体导入动物细胞使其表达并分布于肉、蛋或乳中，以转基因动物作为生物反应器。另外，国内外一些研究人员把某种抗原通过肌肉注射或口服进入奶牛/羊体内刺激其免疫系统，提高其乳汁的特异性抗体含量，采用低温喷雾干燥技术生产出免疫奶粉可保持其中特异性抗体的活性。
可见，无论是植物性食物疫苗还是动物性食物疫苗，在未来的疫苗领域都有着很大的发展空间，而且它们具备传统疫苗所不具备的优势，故受到越来越多的关注。
5 DNA疫苗
DNA疫苗又称基因疫苗或核酸疫苗，是将编码某种目的抗原蛋白的基因克隆到哺乳动物真核表达载体置于真核表达元件的控制之下，并将其直接导入动物机体内，通过宿主细胞的转录系统合成抗原蛋白，从而诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防和治疗疾病的目的。
5.1 DNA疫苗的作用机理
1990年，美国学者Wolff等首次发现裸露的质粒DNA直接免疫机体后可高水平持续表达外源蛋白并诱生特异性免疫反应。DNA疫苗经肌肉注射或基因枪导入机体后，可被宿主细胞摄取，进入宿主细胞的细胞核中转录为mRNA，再在胞浆中翻译成蛋白质。一部分蛋白质在降解后与MHCⅠ类分子结合，并被提呈到细胞的表面被CD8＋ T细胞的受体识别，而激活细胞毒T细胞的活性，杀伤靶细胞；而另一部分蛋白质也可以分泌出去，再像外源蛋白一样被抗原提呈细胞摄取，在吞噬溶酶体内降解成多肽，进一步与MHCⅡ类分子结合，并由抗原提呈细胞提呈到细胞表面被TH2细胞的受体识别，然后由TH2细胞分泌的细胞因子作用于B细胞，而刺激以产生抗体为主的体液免疫反应[12]。对病毒、细胞内寄生的细菌和寄生虫所引起的传染病具有治疗效果和重要的预防作用。
5.2 DNA疫苗引起的免疫反应
5.2.1 基因免疫的体液应答 基因免疫是产生特异性体液应答的有效工具。体液免疫应答所产生的抗体，可以抵抗病原的攻击，从而说明外源DNA在体内表达的抗原能够保持其天然结构和完整的表位，并诱导产生中和抗体。编码艾滋病病毒(Human innumodeficiency virus，HIV)的包膜蛋白、疱疹病毒糖蛋白、流感病毒的血凝素蛋白(hemagglutination，HA)的DNA免疫动物所产生的抗体证实了这一观点。体外中和试验结果表明，编码HIV包膜蛋白的DNA所产生的抗体能够阻止合胞体的形成，编码流感病毒HA的DNA所产生的抗体可以抑制流感病毒对红细胞的凝集。基因免疫所产生的抗原表位与其它形成的疫苗相比，更容易向免疫系统提呈，并在缺乏其他病毒蛋白的情况下产生保护性抗体。
5.2.2 基因免疫的细胞应答 至少有两种T辅助细胞Th1和Th2，Th1反应产生与补体结合的IgG亚类，活化吞噬细胞(单核细胞/巨噬细胞和嗜中性粒细胞)，这一反应与补体结合抗体共同对侵入微生物起调理化作用。相反Th2反应产生非补体结合性IgG亚类，活化非吞噬细胞防卫反应(例如肥大细胞)。Th1对控制细菌感染、慢性病毒感染有效，Th2反应对控制蠕虫和黏膜免疫更有效。Th1反应可误导自身免疫病，而Th2反应可误导变态反应。DNA免疫引起CTL非常有效。几乎所有DNA疫苗免疫后检测都产生了CTL，与其MHCⅠ类抗原递呈相一致，这可能因为疫苗表达载体产生高水平免疫蛋白，因而获得高水平的MHCⅠ类抗原提呈。一般病毒和细菌感染趋向于产生Th1类反应，这些CTL反应则被I型T辅助细胞反应所支持，而DNA疫苗可引起Th2类反应[16]。
5.3 DNA疫苗的优点及研究现状
DNA疫苗有很多传统疫苗所不具有的优点，例如，没有感染的危险，可诱发针对天然蛋白表位的抗体和特异性的细胞毒性T细胞免疫反应，可维持长期持续的免疫反应，便于构建多价疫苗，稳定性不受温度影响，可快速筛选具有免疫保护效果的基因以及具备预防和免疫治疗的双重功能等。最常见的DNA疫苗接种方案是间隔2周～3周连续多次注射，但如果将DNA疫苗与蛋白质疫苗交替注射有可能获得更好的效果。例如给猴子接种HIV-1 DNA疫苗后，用50 μg基因重组HIV-1的Env蛋白做2次加强注射，结果诱导所有动物产生了B细胞和T细胞免疫反应，然而单独用DNA疫苗免疫的动物，虽然都能产生B细胞免疫反应，但却只有一部分能产生T细胞免疫反应。从1995年开始，美国FDA生物制品审核和研究中心已经批准了6种人的DNA疫苗的临床试验，即艾滋病、流感、单纯疱疹、乙型肝炎、疟疾和癌胚抗原的DNA疫苗[17]。由于DNA疫苗是一种新型疫苗，目前大多数DNA疫苗处于第Ⅰ期临床试验阶段，其主要目的是证明疫苗的安全性和免疫原性。数年的临床观察尚未发现疫苗的DNA分子会整合到染色体中去或诱发自身免疫病的可能性。令人鼓舞的是疟疾DNA疫苗的临床试验已进入第Ⅲ期，预计不久将正式作为商品上市[18]。
5.4 DNA疫苗免疫的安全隐患
尽管基因疫苗的发现为研究新疫苗提供了一个新思路，是很多蛋白质疫苗所不能比拟，但毕竟处于实验阶段，仍存在危险性，大致有如下几方面，如产生抗DNA抗体的可能性；外源DNA与宿主基因组DNA整合的可能性；免疫耐受性和自身免疫产生的可能性等[19]。
6 RNA复制子疫苗
RNA复制子疫苗是一种基于RNA病毒的复制子，能够进行自我复制的新型疫苗，保留了病毒的复制酶基因，结构基因由外源基因所代替，复制酶可控制载体RNA在胞质中高水平复制和外源基因高水平的表达。RNA复制子疫苗被包装成病毒样颗粒后，大大提高了稳定性[20]。
RNA复制子载体包含病毒基因组5′和3′末端的非编码区(顺式作用序列)、全部非结构蛋白基因编码区(编码复制酶的基因)，其结构区被外源基因所取代，外源基因由亚基因组mRNA启动子控制表达。表达产物作为内源性抗原在细胞内降解成含有抗原表位的肽段，在内质网腔与MHCⅠ类分子结合，形成的抗原肽-MHCⅠ类分子复合物经高尔基体运至细胞表面，被含有TCR/CD复合物的CD8＋T细胞识别，CD8＋T细胞在其他细胞因子作用下被激活，发挥CTL的杀伤作用。被感染的细胞能分泌释放抗原(或者是细胞凋亡后释放抗原)，刺激B细胞生成抗体。同时，抗原被抗原递呈细胞摄取，在内体被降解成为肽段，与MHCⅡ类分子结合，经高尔基体运至细胞表面，被含有TCR/CD复合物的CD4＋T细胞识别，发挥体液免疫作用。
表达抗原的RNA复制子可由3种方式递送：①体外转录的裸RNA；②构建成质粒DNA由细胞RNA聚合酶Ⅱ体内转录成复制子RNA；③将复制子RNA包装入病毒样颗粒。裸RNA有不稳定、降解快、不易储存等缺点，而病毒样颗粒没有感染性并具有以下优点：①作为免疫原，可通过和病毒感染一样的途径呈递给免疫细胞，有效地诱导机体的免疫系统产生免疫保护反应，成为良好的疫苗；②作为基因治疗载体，可以插入外源蛋白的表位，通过释放外源蛋白达到特异性治疗的目的；③在细胞表面存在相应受体，既可提高其稳定性还可以增加效率。因此，病毒样颗粒受到广泛的重视。
7 多肽疫苗
按照病原体抗原基因中已知或预测的某段抗原表位的氨基酸序列，用人工方法合成抗原肽，或通过化学分解和有控制的蛋白水解，使天然蛋白降解为小片段，筛选出具有免疫活性的片段或有中和特性的单克隆抗体识别相关抗原表位，这种保护作用类似天然抗原决定簇的多肽，配以适当载体与佐剂制成的疫苗称多肽疫苗，如HBsAg的各种合成物、人工合成的白喉毒素14个氨基酸肽、流感病毒血凝素的18个氨基酸肽等。试验表明，多肽疫苗可以产生相应的中和抗体，并对相应病原微生物攻击具有一定的保护力[21]。
完全合成的多肽可以作为引起效应细胞免疫应答的免疫原，并且不存在毒力回升或灭活不全的问题，将成为一种新型的疫苗。但是也有很多理论和技术问题有待解决。多肽疫苗免疫动物后所起的免疫保护作用并不像人们当初设想的那样理想，构建的多肽疫苗抗原性免疫原性受到其自身组成及宿主免疫系统等多种因素的影响。在诱导机体产生免疫应答的过程中，单一的中和抗原表位是远远不够的，增加中和抗原表位的数目和引入细胞抗原表位将起到必不可少的协同作用。若想提高多肽疫苗的免疫效果，在多肽疫苗的免疫机理如何利用有限的抗原表位诱导强有力的免疫保护作用等方面需要做进一步深入地研究，迄今为止尚无多肽疫苗获准上市[22]。
8 抗独特型抗体疫苗
免疫系统内所有的抗体分子或淋巴细胞的抗原受体上都存在着独特型(idiotype，Id)抗原决定簇，它能被体内另一些淋巴细胞所识别并产生抗独特型抗体(antiidiotype，AId或Ab2)[23]。根据Id与AId的血清学反应和Ab2的功能将Ab2分为α、β、γ和ε 4种。其中Ab2β识别的独特型与抗原结合部位相同，根据抗原抗体空间结构互补的特点，Ab2β在空间构象上与抗原相似，具有抗原“内影像”(Internal image)的作用，抗独特型抗体Ab2β可模拟抗原诱导机体产生针对原始抗原的特异性免疫应答，即所谓抗独特型疫苗(anti-idiotype vaccine)。目前，抗独特型疫苗研究仍处于动物实验研究阶段，疫苗的范围主要有病毒、细菌和原虫等引起的传染病、恶性肿瘤及某些自身免疫性疾病[24]。
新型疫苗的发展给人类以及动物疾病的预防和治疗带来新的希望，尽管新型疫苗有各种缺陷，但随着分子生物学、免疫学等学科的发展，新型疫苗经过不断改造，将会更理想的服务于人类。