布魯氏菌病疫苗研究進展

摘要：布魯氏菌病是由布魯氏桿菌引發的一種細菌性人畜共患病，該病會給養殖業造成巨大的經濟損失，嚴重威脅人類和家畜健康。接種疫苗是控制布魯氏菌病的有效手段之一。目前使用最廣泛的疫苗為減毒活疫苗，可為動物提供良好的免疫力，但存在毒力恢復、持續性血清反應。涌現大量關于布魯氏菌病疫苗的研究，本文介紹了減毒活疫苗、載體疫苗、亞單位疫苗和DNA疫苗及其優勢和局限。本文旨在介紹現有不同類型布魯氏菌病疫苗，為研究和開發出安全、高效、方便的布魯氏菌病疫苗提供參考。

關鍵詞：布魯氏菌病；疫苗；布魯氏菌

布魯氏菌病是一種由布魯氏桿菌屬引起的疾病，世界動物衛生組織（OIE）列為A類、我國列為乙類的人畜共患傳染病。布魯氏菌病可以感染多種家畜和野生哺乳動物，威脅著人類和動物的健康，造成巨大的經濟損失。人通過直接或間接接觸患病動物或其制品感染布魯氏菌病，特別是牛、綿羊、山羊和豬。因此，根除人類布魯氏菌病必須先消滅動物源的該疾

病[1]。自20世紀80年代末以來，布魯氏菌病迅速流行，感染了60多種野生動物，對畜牧業造成了巨大的經濟損失[2]。疫苗在預防和控制布魯氏菌病方面發揮了重要作用，但是目前使用的布魯氏菌病疫苗存在一些問題，導致流產、排毒。隨著分子技術的發展和對布魯氏菌發病機制的研究，開發出新的基因工程疫苗[3-4]。本文介紹了不同類型的布魯氏菌病疫苗及其研究進展。

1 減毒活疫苗

目前，減毒活疫苗是用于控制動物布魯氏菌病的最有效的疫苗[5]。減毒活疫苗具有便宜、有效的特點，通過體液和細胞介導的反應誘導免疫反應[6-7]。然而，布魯氏菌病減毒活疫苗存在一些缺陷，如抗生素耐藥性、干擾血清學診斷試驗以及對動物和人類的殘留毒性[7-8]。目前，使用最多的是S19、Rev1、S2、A19、M5等減毒活疫苗。國外主要使用疫苗S19和Rev1，產生抗體持久、致流產率低，但其誘導的凝集素在免疫動物中持續時間長，干擾血清診斷試驗，難以區分疫苗株接種動物和野生型感染動物。S2、A19、M5疫苗在我國使用最為廣泛，均能產生良好的體液和細胞免疫反應，但疫苗毒力恢復和干擾血清診斷試驗。基因缺失疫苗是通過去除病原體毒素基因獲得的活疫苗，既有病原免疫原性又可防止毒性恢復，更安全有效[9]。目前，有大量關于布魯氏桿菌基因缺失疫苗的研究，候選基因主要有能量代謝（cydC，cydD）、mRMA穩定性（Hfq）、蛋白質（bp26、omp31）、轉錄調節因子（VjbR、MucR）、LPS合成酶（ManB、Pgm）、Zn2+運輸系統（ZnuA）。牛種A19-ΔVirB12株和羊種M5-90Δ26兩種基因缺失活疫苗已經上市。A19-ΔVirB12株通過敲除布氏菌（A19株）基因組的毒力基因（VirB12），具有更高效、安全、可凈化的特點。M5-90Δ26，通過對M5-90株進行同源重組構建bp26基因缺失獲得的疫苗，安全性更高，不發生水平傳播，不會對其他接觸動物及周圍環境造成污染。

2 載體疫苗

載體疫苗是指將編碼布魯氏菌抗原基因導入減毒的細菌或病毒，通過細菌或病毒將布魯氏菌抗原基因帶入宿主并表達，誘發宿主免疫應答[10]。該類疫苗使用細菌或病毒作為載體，能夠誘導宿主細胞介導的免疫反應，提高疫苗免疫原性。細菌或者病毒載體在宿主細胞中復制，攜帶的布魯氏菌抗原也隨之增多[11]。

布魯氏菌載體疫苗使用的載體主要有乳球菌、大腸桿菌、沙門菌和流感病毒[12-13]。用于布魯氏菌載體疫苗的候選抗原有脯氨酸消旋酶亞基A（PrpA）、

Cu/Zn超氧化物歧化酶（SOD）、布魯氏菌桿菌LS蛋白（BLS）、脂蛋白外膜蛋白19（Omp19）[14]和核糖體蛋白L7/L12[15]。BLS、Omp19、PrpA和SOD可有效誘導Th1型細胞因子的分泌。該類疫苗需要多種增強劑和佐劑才能獲得持久的免疫力[14]。將布魯氏菌核糖體蛋白L7/L12基因導入沙門菌（JOL1800菌株）制成疫苗，可誘導宿主體液免疫和細胞免疫，具有L7/L12的高抗原性和較高的安全性，單劑量疫苗可有效消除病原體[15]。

布魯氏菌L7/L12、Omp16、Omp19或SODH5N1導入亞型重組流感病毒載體（rIVV）形成疫苗，具有較高的安全性和有效性[16]。

3 亞單位疫苗

亞單位疫苗具有安全性高、無傳染性、不能恢復毒力的特點。布魯氏菌病亞單位疫苗使用一種可影響多種布魯氏菌的重組多糖保守蛋白。亞單位疫苗的抗原性差、不穩定和半衰期短等問題嚴重限制該疫苗的使用[17]。因此，需要通過添加佐劑、免疫調節劑、抗原傳遞系統或TLR（toll樣受體）配體來增強疫苗的宿主免疫反應，導致生產成本增加。常用的佐劑有弗氏佐劑、磷酸鋁、氫氧化鋁和單磷酸脂質A等。研究表明，與單價重組蛋白相比，聯合重組蛋白可以誘導更強的免疫反應，對宿主有更好的保護作用[18-19]。此外，一些研究表明，亞單位疫苗可以誘導類似于活疫苗或減毒疫苗株誘導的保護水平和免疫應答[20-22]。將OPS與CTB（霍亂毒素B亞基）載體在工程大腸桿菌中共表達生成CTB-OPSBa疫苗，具有安全、有效和穩定的優點[23]，但試驗在小鼠進行，對牛的作用未知[24]。迄今為止還沒有布魯氏菌病亞單位疫苗上市。

4 DNA疫苗

DNA布魯氏菌病疫苗是一種亞單位疫苗，在多次免疫后刺激免疫應答[9]。DNA布魯氏菌病疫苗具有安全有效、能刺激強烈的細胞免疫反應、可表達多種抗原和儲存條件簡單的優點[25]。現有研究報道DNA布魯氏菌病疫苗中使用的毒力基因，具有良好的免疫原性和有效性，如BvrR/BvrS系統、SOD、L7/L12、BLS、omp31、omp25、BCSP31、SP41和rL9。研究發現，BCSP31 DNA疫苗能夠刺激兔子的細胞免疫從而發揮保護作用[26]。由于DNA快速沉默，需通過重復免疫加強劑量來提高免疫效果。研究表明，反復接種BLS基因后，小鼠產生IgG2a，同時誘導了保護性反應[27]。DNA疫苗無法在細胞內復制，表達抗原量有限，可通過添加佐劑等方法延遲基因沉默，延長疫苗保護時間。

5 結語

人們正在努力開發新疫苗，如基于毒力基因缺失的工程減毒活疫苗和基于病毒或細菌載體的布魯氏菌疫苗，亞單位疫苗，DNA疫苗。亞單位疫苗由于其安全性、明確的非傳染性、無法恢復到強毒株、與減毒疫苗不同的非生存能力以及可操作能力，是很有前途的候選疫苗。然而，亞單位疫苗存在抗原性差、不穩定、半衰期短等缺點。使用時需要添加佐劑、免疫調節劑和抗原傳遞系統從而增強免疫反應。目前，沒有布魯氏菌病牲畜亞單位疫苗上市[28]，主要原因是新型疫苗的保護力不及現在使用的傳統疫苗。其次是因為大部分布病疫苗研究使用小鼠、家兔等小動物，無大型動物疫苗的評價試驗。設計開發新型疫苗，加強布魯氏菌的致病機制研究，提供更高效的抗原候選基因，同時探索和優化動物模型以及佐劑及遞送載體等，助力人類健康和畜牧業健康發展。

參考文獻

[1] V.Pa.The use of live vaccine for vaccination of human

beings against brucellosis in the USSR[J].Bull

World Health Organ，1961（1）：167-169.

[2] P.G.The changing Brucella ecology：novel reservoirs，new threats[J].Int J Antimicrob Agents，2010，36：S8-S11.

[3] S.Gg，S.N，C.Mj.Brucellosis vaccines：past，present and future[J].Vet Microbiol，2002，90（1）：479-496.

[4] Y.X，S.Ja，C.L，C.B，T.T，and P.Dw.Progress in Brucella

vaccine development[J].Front Biol，2013，8（1）：60-77.

[5] L.Zq et al.A Brucella melitensis M5-90 wboA deletion

strain is attenuated and enhances vaccine efficacy[J].Mol Immunol，2015（2）：276-283.

[6] N.Mansoori.Department of Pathobiology，School of Public

Health，Tehran University of Medical Sciences，Tehran，

IR Iran，M.R.Pourmand，and Department of

Pathobiology，School of Public Health，Tehran University

of Medical Sciences，Tehran，IR Iran，“Vaccines and Vaccine Candidates against Brucellosis，” in Infection[J].Epidemiology and Medicine，2016（9）：32–36.

[7] T.Ql，C.Y，P.S，et al.Brucella abortus mutants lacking

ATP-binding cassette transporter proteins are

highly attenuated in virulence and confer protective

immunity against virulent B.abortus challenge in BALB/c

mice[J].Microb.Pathog.，2016（7）：62-65.

[8] B.Y，T.M，L.P，et al.Characterization of Brucella abortus

mutant strain Δ22915，a potential vaccine candidate[J].

Vet Res，2017（4）：371-375.

[9] G.A，K.H，K.K，et al.Development of new generation of

vaccines for Brucella abortus[J].Heliyon，2018（12）：81.

[10] A.-M.A，M.Nh，and H.R.Efficacy evaluation of live

Escherichia coli expression Brucella P39 protein combined

with CpG oligodeoxynucleotides vaccine against Brucella

melitensis 16M，in BALB/c mice[J].Biol.J.Int.Assoc Biol Stand.，2012（2）：140-145.

[11] A.-M.A，T.A，L.P，et al.Yersinia enterocolitica as a

vehicle for a naked DNA vaccine encoding Brucella abortus

bacterioferritin or P39 antigen[J].Infect Immun.，2002（4）：1915-1923.

[12] B.D，K.Z，Z.N，et al.A new candidate vaccine for human

brucellosis based on influenza viral vectors：a preliminary

investigation for the development of an immunization

schedule in a guinea pig model[J].Infect Dis Poverty，2021（2）：371-373.

[13] M.A，R.S，Z.N，et al.Evaluation of Duration of

Immunogenicity and Protective Efficacy of

Improved Influenza Viral Vector-Based Brucella

abortus Vaccine Against Brucella melitensis Infection in

Sheep and Goats[J].Front Vet Sci，2020（2）：82-83.

[14] L.M et al.Protective efficacy of attenuated Salmonella

Typhimurium strain expressing BLS，Omp19，PrpA，or

SOD of Brucella abortus in goats[J].Vet Sci，2021（2）：78-81.

[15] S.A，H.C，and L.Jh，“Live vaccine consisting of attenuated

Salmonella secreting and delivering Brucella ribosomal

protein L7/L12 induces humoral and cellular immune

responses and protects mice against virulent Brucella abortus

544 challenge[J].Vet Res，2020（7）：378-381.

[16] B.D et al.Development of Human Vectored Brucellosis

Vaccine Formulation：Assessment of Safety and

Protectiveness of Influenza Viral Vectors Expressing Brucella

Immunodominant Proteins in Mice and Guinea Pigs[J].Bio Med Res Int，2020（11）：367-369.

[17] S.H，M.Ai，J.C，et al.Co-immunization with interlukin-18

enhances the protective efficacy of liposomes encapsulated

recombinant Cu-Zn superoxide dismutase protein

against Brucella abortus[J].Vaccine，2011（29）：

4720-4727.

[18] T.G，K.B，M.Hs，et al.Intraperitoneal administration

of a novel chimeric immunogen（rOP）elicits IFN-γ

and IL-12p70 protective immune response in BALB/c

mice against virulent Brucella[J].Immunol Lett，2017（12）：465-468.

[19] P.S，P.Bv，N.S，et al.Protective and therapeutic efficacy

study of divalent fusion protein rL7/L12-Omp25

against B.abortus 544 in presence of IFNγ[J].Appl.Microbiol.Biotechnol.，2018（20）：310-312.

[20] G.A，J.-T.M，M.J，et al.Immunization of mice with a

novel recombinant molecular chaperon confers protection

against Brucella melitensis infection[J].Vaccine，2014（9）：13.

[21] Comparison of the protective immunity elicited by a Brucella

cocktail protein vaccine（rL7/L12+rTOmp31+rSOmp2b）in two different adjuvant formulations in BALB/c

mice-PubMed[J].Accessed，2023（12）：329-332.

[22] A.Ghasemi.A Recombinant Chimera Protein as a Novel

Brucella Subunit Vaccine：Protective Efficacy and

Induced Immune Response in BALB/c Mice[J].Nov，2017（9）：128-129.

[23] S.A，H.C，H.Ia，et al.Intranasally administered anti-Brucella

subunit vaccine formulation induces protective immune

responses against nasal Brucella challeng）：e[J].Vet

Microbiol，2019（11）：112-118.

[24] S.Li et al.A bioconjugate vaccine against Brucella abortus produced by engineered Escherichia coli[J].Front Bioeng Biotechnol，2023（11）：1203-1206.

[25] H.Xd，Y.Dh，C.St，et al.A combined DNA vaccine

provides protective immunity against Mycobacterium

bovis and Brucella abortus in cattle[J].DNA Cell Biol，2009（4）：379-382.

[26] W.Imtiaz et al.Evaluation of DNA vaccine encoding BCSP31

surface protein of Brucella abortus for protective immunity

[J].Microb Pathog，2018（125）：514–520.

[27] V.Ca，C.J，S.M，et al.Single-shot plasmid DNA

intrasplenic immunization for the production of monoclonal antibodies.Persistent expression of DNA[J].Immunol Methods，2000（244）：244-246.

[28] M.Pm and T.I.Modern subunit vaccines：development，components，and research opportunities[J].Chem

Med Chem，2013（8）：487-488.