1 核酸疫苗的特点
1.1可诱导机体产生全面的免疫应答，免疫保护力增强。核酸疫苗接种后，抗原蛋白在宿主细胞内表达，直接与组织相容性复合物MHCⅠ或Ⅱ类分子结合，能使机体对质粒所编码的抗原产生强烈而持久的细胞和体液免疫应答，对慢性病毒感染性疾病等依赖细胞免疫清除病原的疾病预防效果较好。
1.2制备方法简便，省时省力，价格低廉。核酸疫苗作为一种重组质粒，能在大肠杆菌工程菌内快速增殖，构建高效表达质粒，与传统疫苗相比，核酸疫苗的制备省去了抗原提取和纯化等繁琐耗时的过程，可大幅度降低成本。
1.3具有同种异株交叉保护作用。这是核酸疫苗的最大优点之一。采用同种不同株之间的保守DNA序列作核酸疫苗，可以使其免疫作用突破地理株的限制，这在甲型流感病毒中已得到证实。
1.4应用更安全。接种核酸疫苗后，蛋白质抗原在宿主细胞内表达，提供内源性抗原多肽，此抗原多肽可直接与MHC I类和II类分子结合形成免疫复合物，和减毒活疫苗或载体活疫苗一样能引起CTL反应，但不存在后两者毒力回升的危险，也不存在散毒，病毒污染及个体传染源的敏感性相关的毒力改变，对机体也不会引起不良反应。
1.5能够产生较强和较持久的免疫应答。由于外源基因可以在体内存在较长时间，并不断表达外源蛋白，它可以持续地给免疫系统提供刺激，因此，很微量的抗原即可刺激机体产生强而持久的免疫应答。一次接种可获得长期免疫力，无需反复多次加强免疫。
1.6核酸疫苗具有共同的理化性质，为联合免疫提供了可能。基因免疫只对表达的抗原而不对载体产生免疫应答，故同一质粒可以用于转运不同的靶基因而多次使用，也可在一个载体上构建表达多种抗原“复合疫苗”或多价疫苗，达到一次免疫能取得多次免疫相同的免疫效果。
1.7免疫原的单一性。核酸疫苗只有编码所需抗原的基因被导入细胞中表达，载体本身没有免疫原性。
1.8贮运方便。核酸疫苗可以加工成干燥的小粒，这些干燥的DNA小粒在室温下相对稳定，不需要冷藏设备，因此边远地区的使用也较为方便。
2 核酸疫苗的免疫机理
一般认为带有高效表达调控序列的保护性抗原基因通过肌肉注射或基因枪导入动物机体后，或是被局部的上皮细胞、肌细胞通过内吞的方式将质粒DNA摄入胞内表达；或是DNA直接被组织局部的抗原提呈细胞（APC）吞入。未被摄取的游离DNA多数可被降解，少数可能随循环系统而进入淋巴结或脾中，被那里的APC摄取进入下一步的表达、加工和抗原提呈阶段。外源性抗原被APC吞入后进入内体，其中部分被降解而仅保留特异的抗原短肽。这些抗原短肽与MHC结合，形成抗原肽-MHCⅠ与抗原肽-MHCⅡ类分子复合物。它们被提呈于APC表面或细胞膜表面，在IL-4、IL-12、IL-2、IFN-γ等因子的共同作用下，特异激活CD4＋TH细胞和CD8＋T细胞，从而诱发特异性体液和细胞免疫应答，产生免疫记忆，达到对感染性疾病的预防作用。
肌细胞吸收和表达外源DNA的效力较高，这可能与肌细胞本身的结构特点有关。另一种观点是，肌细胞的直接参与并非必需，目的基因从肌细胞分泌出来后，被巨噬细胞和（或）树突状细胞吞噬、加工并提呈给TH细胞，分别在MHC I和II类分子的限制下，诱导CTL前体、B细胞和特异性TH细胞，进一步激活局部淋巴滤泡中的Ｂ细胞分化为浆细胞和Bm细胞，后者产生免疫记忆，前者可合成IgA，且IgA两个单体由J链连接在一起。通过黏膜时，由黏膜上皮细胞产生的分泌片与双体IgA连接，组成稳定的分泌型IgA，随黏膜分泌液一起排出细胞，分布于黏膜表面，在黏膜局部防御感染中起十分重要的作用。还有一种解释是用DNA免疫时，肌细胞和抗原提呈细胞均被转染，引起CD4＋、CD8＋、T细胞亚群的同时活化，从而产生特异性细胞免疫应答。肌肉细胞如何吸收质粒DNA，机制尚不明确。有人提出可能与骨骼肌纤维有丰富的含多处内折的T小管系统有关，其独特的解剖结构有助于质粒DNA的吸收。
3核酸疫苗免疫效果的影响因素
3.1外源目的基因的选择
目的基因即疫苗DNA的构建和选定，是决定核酸疫苗免疫效果的关键。最好选择病毒的主要保护性抗原基因。
3.2质粒载体及启动子的选择
载体质粒的种类及其结构组成对核酸免疫的水平有明显影响。真核表达质粒是核酸疫苗的主体，表达载体表达抗原蛋白的能力越强，诱发宿主产生的免疫应答能力越强。研究发现PUC19表达效果优于PBR322。不同类型的启动子（增强子）、内含子序列、翻译起始序列、转录终止序列、mRNA的稳定性等调控元件可直接影响基因表达效率，其中启动子是影响核酸疫苗表达的最重要因素。当前所有的启动子主要有CMV、RSV、SV40、MMTV－LTR、ALV－LTA等。研究指出，含CMV、RSV的载体表达水平较高，更适用于核酸疫苗。RSV启动子（增强子）的表达水平比SV高1000倍，CMV启动子（增强子）的表达水平又比RSV高2倍。一般认为CMV是最理想的启动子。强启动子可以产生较好的免疫应答，但弱启动子可能诱导长期的持续性免疫应答。总之，要求用作核酸疫苗的载体必须具备以下特点：在哺乳动物细胞内能高水平的表达目的基因；本身不复制；不会整合到宿主染色体中。
3.3接种方法与途径
核酸疫苗免疫接种的方法主要分为三种：①可产生高转染效率的途径，如肌肉接种；②转染效率虽不高，但是经常被用于实验动物接种的途径，如皮下、腹腔内接种；③转染效率不高，但有高水平的局部免疫监视，如皮肤、呼吸道接种。一般情况下，用注射器直接注射要求DNA为10～200微克，用基因枪注射要求的DNA量可少至亚纳克级。研究表明，肌肉注射免疫效果比静脉内、鼻腔内、腹腔内、皮内和皮下免疫效果好。随着技术的发展，目前最为有效的核酸疫苗免疫途径是使用基因枪将DNA包被的金颗粒注入表皮。这种方法只需比普通注射法低2～3个数量级的DNA，即0.4微克DNA免疫２次即可产生95%的保护作用。基因枪技术使有效的转染与有效的抗原提呈和识别相结合。DNA包被的金颗粒射入表皮后，DNA随之提呈细胞（APC）。此外，一些学者报道，用无针喷气注射器的免疫效果明显，优于常规注射器免疫。这种装置以压缩空气驱动活塞，高压下使接种物形成细流而穿过组织。临床上已被用于肌注传统疫苗及皮下接种药物（胰岛素）。
3.4接种部位的预处理
试验证明，试验组小鼠免疫前肌肉注射心肌毒素，对照组注射高渗蔗糖，然后两组分别接种等量HBsAg DNA疫苗，结果试验组抗～HBs水平较对照组高10倍以上。另有报告，在DNA接种前7天注射0.5%～0.75%丁哌卡可使外源基因的表达提高40倍以上。
3.5接种剂量与次数
许多研究表明，免疫应答强度和免疫保护与接种剂量和次数有一定的相关性。而且，提高接种剂量可否提高体液和细胞免疫水平，是随着抗原基因的种类不同而变化的。核酸疫苗的特点是在体内的表达量低，但是持续时间长。因此，对于无毒性的表达蛋白，应采用较高剂量和较多接种次数，这将产生较高水平的表达蛋白和抗体。但对于毒性蛋白的表达，可能过早杀死转染细胞，阻断转染细胞继续产生抗原，以致不能维持免疫刺激，从而呈现负面效应。因而，在这类毒性蛋白中，最好不要设计和应用高表达载体，如5\'端含有内含子的CMV启动子。核酸疫苗在动物或临床试验中的免疫程序一般都是3次，大动物或人体的接种量一般为500～1000微克。多数加强免疫在小动物中可以达到增强免疫应答和获得理想免疫保护效果的目的。
3.6免疫增强剂和佐剂的应用
细胞因子如TNF、GM-CSF、IFN-r以及IL-2、IL-6和IL-12等，它们在与核酸疫苗共同接种时，常能明显提高体液和细胞免疫反应。但是，细胞因子基因在与疫苗DNA同时接种时，并不一定产生免疫促进作用，不同的细胞因子经常产生不同的效果，甚至有负面效应产生。此外，抗肿瘤调节剂以及阳离子脂质体免疫刺激剂单磷酸脂（MPL）乃至一些多肽、包括乙肝表面抗原等，也都曾作为佐剂用于核酸疫苗，并取得了较好的效果。
3.7实验动物年龄和品系的影响
许多研究表明，幼龄动物接种DNA时，在体内表达水平较高，并产生较好的免疫应答。而且，核酸疫苗不受母源抗体的抑制，在新生动物和婴儿的感染防治上具有广阔的应用前景。动物基因型不同，免疫应答的强度也有所不同，实验证明，BALB/C品系小鼠和C57BL/6品系小鼠在同样条件下进行核酸疫苗接种，却呈现不同的免疫反应。
4 核酸疫苗在动物疾病防治中的应用
4.1病毒性疾病的基因治疗
目前核酸疫苗用于动物病毒性疾病治疗方面的主要有牛疱疹病毒感染、禽流感、伪狂犬病、狂犬病、传染性支气管炎、轮状病毒感染、牛病毒性腹泻、猪瘟、猪口蹄疫以及乙型肝炎、丙型肝炎等。
传染性支气管炎病毒（IBV）S1核酸免疫质粒的构建已经完成，通过抗原性试验证实，pSVQDS1能够诱导针对IBV M41株的中和抗体，免疫原性良好。近年来，在猪皮肤细胞表达流感病毒的HA基因的DNA疫苗，在小鼠中表达伪狂犬病病毒gD基因的DNA疫苗，在北京鸭中表达乙肝病毒pre-S基因的DNA疫苗，分别显示了诱人的前景。
4.2非病毒微生物引起的动物疾病的防治
用于防治非病毒微生物引起的动物疾病主要有结核病、肺炎支原体感染、肺炎球菌感染、破伤风杆菌感染、布鲁氏杆菌感染、立克次氏体感染、莱姆病等。但是从目前的试验结果来看，核酸疫苗的预防疗效还存在着种种不足，尚需进一步研究阐明。另外，抗寄生虫感染是一个世界性的问题，核酸疫苗的出现给人类抗寄生虫感染带来了新的希望。迄今为止，主要开展了针对疟原虫、囊虫 、血吸虫及利什曼原虫病核酸疫苗的研究，取得了一定效果。
4.3抗肿瘤免疫
核酸疫苗为治疗恶性肿瘤提供了新的思路，主要有：①激发免疫系统杀死致癌病毒；②激发免疫系统识别并消除表达共同癌细胞信号的癌细胞；③转染和表达基因工程蛋白，从而使癌细胞成为更好的免疫靶子。将编码肿瘤相关抗原的基因转到到肿瘤细胞内表达，可提高肿瘤的免疫原性，从而增强宿主抗肿瘤的免疫应答。
5 核酸疫苗存在的问题及展望
核酸疫苗的研究只是近十几年发展起来的一项新的生物技术，它已成为疫苗研究领域中的热点之一。已有的研究表明，核酸疫苗不仅能用于病毒病、细菌病或寄生虫病等的预防，还可作为治疗用疫苗来治疗感染性疾病、肿瘤等一些复杂难治的疾病。这些均已显示出基因疫苗的巨大潜力和应用前景。而且其多价、高效、廉价等优点使其潜在的应用价值不可估量。核酸疫苗可能对人类疾病的防治以及畜牧业的健康发展起到划时代的作用。
虽然核酸疫苗的出现展示了其强大的优越性和生命力，可能会给某些疾病防治带来一场根本性的变革，但在实际应用中，它仍不会代替目前使用的传统疫苗免疫，究其原因，首先还是人们对其安全性的顾虑。核酸疫苗在理论分析和实际应用上存在的问题主要有以下几点：①外源DNA注入机体后，会不会与宿主的基因发生整合，导致宿主细胞肿瘤基因发生活化且进入宿主细胞的DNA最终去向不确定；②肌肉注射质粒后，仅有很少部分被肌细胞所摄取，反复用PCR技术检查血中质粒，结果为阴性，揭示肌注后逸入血流的疫苗质粒数量是微不足道的，质粒去向如何尚待进一步阐明；③质粒DNA接种后会不会诱导机体产生自身免疫反应，引起免疫功能紊乱，产生抗DNA抗体；④核酸疫苗能长期在体内表达，是否会引起机体的过程免疫或产生免疫耐受现象，最终导致机体的免疫抑制；⑤持续的抗原表达所激起的强烈CTL应答可能对机体其他细胞产生毒性杀伤作用；⑥目前进行的实验都是以动物为模型，应用于人体后是否出现不良反应。以上这些都是今后需要重点研究和解决的问题。
