全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN
口蹄疫疫苗研究新进展
杜进鑫 1，2 王永录 1
（1中国农业科学院兰州兽医研究所 家畜疫病病原生物学国家重点实验室 农业部畜禽病毒学重点开放实验室，兰州 730046；
2甘肃农业大学动物医学院，兰州 730070）
摘 要： 口蹄疫是世界性重大动物疫病之一。接种疫苗是预防该病的重要手段之一，而研制高质量、安全有效的疫
苗，不但是决定疫苗免疫效果的关键，也是成功预防、控制直至最终消灭口蹄疫的先决条件。目前，除传统疫苗仍然在口
蹄疫防控中扮演重要角色以外，国内外诸如亚单位疫苗、载体疫苗、核酸疫苗、基因缺失疫苗、合成肽疫苗、可饲疫苗和多
表位疫苗等的研究和探索已全面展开，有望为口蹄疫的有效防控提供新的途径。
关键词： 口蹄疫 疫苗 进展
New Research Progress of Vaccine of Food-and-mouth Disease
Du Jinxin1，2 Wang Yonglu1
（1Key Laboratory of Animal Virology of Agriculture，State Key Laboratory of Veterinary Etiological Biology，Lanzhou
Veterinary Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730046；2College of Veterinary Medicine
Gansu Agricutural University，Lanzhou 730070）
Abstract： Foot-and-mouth disease is an important animal diseases. Thus highe quatative，securitive and efficient
vaccine not only could determine immunol effectiveness of vaccines，but also is the prerequisite that prevent，control and
eliminate foot-and-mouth disease. Traditional vaccine played an important role in preventing foot-and-mouth disease.
Alternative sort of vaccines，such as subunit vaccines，vector vaccines，nucleotide vaccines， synthetic peptides vaccines，
gene deletion vaccines，transgenic plant vaccines，multi-epitopes vaccines have been used all over the world.
Key words： FMD Vaccine Progress
·综述与专论·
口蹄疫是由小 RNA 病毒科，口蹄疫病毒（Foot-
and mouth disease virus，FMDV）引起的急性 、热性 、
高度接触性的传染病，有 7 个没有交叉免疫保护的
血清型 [1]。口蹄疫的发生已有 100 多年的历史，至今
尚未消灭 [2]。 疫苗作为预防口蹄疫的可靠手段目前
正在广泛使用。 近年来，随着生物工程技术的迅速
发展，对亚单位疫苗、载体疫苗、基因缺失疫苗合成
肽疫苗 、核酸疫苗 、植物反应器可饲疫苗 [3]及多表
位疫苗等新型口蹄疫疫苗的研究已成为该领域的
热点。
1 传统疫苗
1.1 灭活疫苗
灭活疫苗是指用物理或化学方法使口蹄疫病
毒丧失感染力而保留抗原性 ， 再添加佐剂后制成
的。 1925 年 Belin 首次用甲醛灭活牛舌皮组织病料
制成了灭活疫苗；1934 年 Schmidt 发现了能增强灭
活苗免疫效力的氢氧化铝胶佐剂，使免疫效果日趋
完善。 1938~1962 年口蹄疫疫苗主要由动物组织生
产病毒抗原，经甲醛灭活，氢氧化铝胶吸附制成。自
1962 年至今，BHK-21 细胞已成为制备口蹄疫疫苗
病毒抗原的理想细胞培养系 [4]，广泛应用于口蹄疫
疫苗生产。1965 年 Telling 和 Elsworth 用发酵罐大量
生产悬浮细胞来生产病毒抗原，现在几乎所有的口
蹄疫灭活苗都以这种方法生产，但有研究证明甲醛
在抗原的灭活中有活毒的残留，因此广泛应用二乙
烯亚胺作为灭活剂 [5]。 目前，世界上主要应用灭活
2009年第 3期
收稿日期：2008-10-06
基金项目：国家支撑计划项目（2006BAD06A06）
作者简介：杜进鑫（1982-）男，汉，甘肃靖远人，在读硕士研究生，从事动物病毒分子免疫学研究
通讯作者：王永录，Tel：0931-8343796，E-mail：Wyonglu@yahoo.com.cn
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2009年第 3期
苗来实现对口蹄疫的防制 ， 除了灭火的单价苗之
外，灭活二价苗也早已出现，张永光、王永录等 [6]已
研制成功的牛口蹄疫 O 型 A 型双价灭活疫苗 ，在
预防牛口蹄疫方面已取得了很好的效果。
1.2 活疫苗
活疫苗是指经充分致弱 ， 尚能在动物体内增
殖，接种后能够引起动物发生无症状的感染 ，从而
使机体产生坚强持久免疫力的病毒制剂。常规口蹄
疫（FMD）活疫苗是把原始强毒用生物方法、物理方
法、化学方法等途径人为致弱，接种制苗材料后大
量增殖，收集感染组织或细胞培养物，加入一定的
佐剂制成的免疫制剂。 20 世纪 50、60 年代许多学
者用不同的毒株进行了各种途径的致弱，培育出了
十几个活毒疫苗株，但经实践证明无一达到活疫苗
要求的标准。由于在致弱的过程中 FMDV 容易发生
变异、不易致弱、毒力返强、有致病性等，所以活疫
苗不适宜用来预防 FMD， 目前世界上大多数国家
已经禁止使用此种疫苗。 因而有必要研制安全、稳
定和抗原性强的新型疫苗。新型疫苗与传统疫苗相
比有很大的优越性，已成为众多学者研究的热点。
2 新型疫苗
2.1 亚单位疫苗
亚单位疫苗是将编码病原微生物的抗原基因
导入受体菌或细胞，使其在受体中高效表达保护性
抗原，以此抗原制成的一类疫苗。 FMDV 衣壳 VP1
是主要的抗原蛋白，早期亚单位疫苗主要是利用各
种表达系统表达 VP1 蛋白， 或者 VP1 与免疫球蛋
白重链稳定区 scIgG 基因构成嵌合体， 制成疫苗。
Kleid 等 [7]于 1981 年首次将口蹄疫保护性抗原基因
VP1 导入大肠杆菌， 制备的高纯度 VP1 蛋白接种
牛，可使牛抵抗强毒的攻击。 我国台湾的 Wang 等 [8]
将大肠杆菌诱导表达的重组 VP1 蛋白应用 SDS 协
助其重折叠， 去除 SDS 后获得纯化的 VP1 单体和
二聚体，与口蹄疫抗体反应的结果表明，任何一种
形式的重组 VP1 猪用疫苗都能产生免疫反应。 大
肠杆菌表达系统相对有许多优点，包括表达的目的
蛋白纯度高，表达蛋白量多 ，包涵体能抵抗蛋白酶
的水解等。 除了用大肠杆菌生产亚单位疫苗之外，
研究者还试图在其它菌中进行亚单位疫苗的生产，
但这些细菌由于不能完成蛋白表达之后的加工和
修饰，从而使其应用受到限制。
真核表达系统所表达的蛋白质类似于天然蛋
白质，具有较高的生物学活性。 Balamurugan 等 [9]利
用巴斯德毕氏酵母分别表达了口蹄疫病毒 O、A、
C、Asia1 的结构蛋白 P1， 纯化后加佐剂免疫豚鼠，
28 d 之后可检测到抗体。 Roosien 等 [10]将 FMDV 前
体衣壳蛋白基因 P1、2A、L、3C 的 cDNA 导入苜蓿
银纹夜蛾核型多角体病毒（AcMNPV），在秋粘虫细
胞中表达的前体蛋白 1AB、1C、1D 可产生 75S 的类
病毒粒子，其免疫动物效果类似于全病毒 ，可产生
高水平的中和抗体。 Shi 等 [11]将牛的 IFN-γ 基因和
VP1 基因在巴斯德毕氏酵母中融合表达，表达出的
重组蛋白可诱发小鼠体液免疫反应和微量的细胞
免疫反应。 在多数情况下，在昆虫细胞和哺乳动物
细胞中表达的蛋白具有相同的结构、生物学活性和
免疫原性。 比较这几种表达系统，蛋白质的表达量
较低，免疫原性较传统疫苗低。因此，如何研制出安
全、稳定、高效的亚单位疫苗仍是目前一个比较棘
手的问题。
2.2 载体疫苗
随着基因工程技术的迅速发展，重组技术为开
发重组 FMD 疫苗提供了技术支持。 病毒和细菌都
可用来生产口蹄疫疫苗。
腺病毒的基因结构与功能研究得比较清楚 。
Mayr 等 [12]利用复制缺陷型的第 5 型腺病毒，构建了
包含有 FMDVP1-2A、3C 蛋白前体编码序列的重组
病毒。 发现含有 3C 序列的重组病毒能有效地加工
结构蛋白前体 P-2A 成 VP0、VP3、VP1，表达的蛋白
具有类似病毒空衣壳的功能， 能被免疫细胞识别，
诱导动物机体产生高浓度的中和抗体。 Du 等 [13]用
腺病毒构建了含口蹄疫 VP1 的 3 个氨基酸残基表
位 （21~60、141~160、200~213）的重组腺病毒 （rAd-
GMCSF-VPe）， 并将其与猪的巨噬细胞集落刺激因
子混合（rAd-GMCSF-VP1）接种豚鼠和猪，结果能检
测到特异性的体液免疫应答， 高水平的 T 细胞增
殖 ，IL-4 和 IFN-γ。 所有接种 rAd-GMCSF-VPe 和
rAd-GMCSF-VP1 的豚鼠和猪都能抵抗 FMDV 的攻
击。
痘病毒基因组不具感染性 ，且蛋白加工 、修饰
及转运过程和外源病毒基本一致，因此其抗原性变
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2009年第 3期
异不大，是很好的病毒载体。 Zheng 等 [14]构建了包含
FMDV 衣壳和 3C 蛋白的鸡痘重组病毒（vUTAL3CP-
1），在接种的豚鼠和小鼠体内均能诱导细胞免疫和
体液免疫应答 。 Ma 等 [15]构建了包含有 FMDV P1-
2A、3C 蛋白前体编码序列和猪 IL-18 编码序列的
重组鸡痘病毒（rFPV-IL18-2AP12A），接种后能使猪
抵抗同源病毒的攻击，并且所接种的猪均能检测到
抗体和 T 细胞增殖及细胞免疫应答。 Li 等 [16]构建了
包含 FMDV 前体衣壳的伪狂 犬病病毒重组体
（PRV-P1），将其接种猪后，不仅诱导细胞免疫和体
液免疫应答，而且还能使猪抵抗强毒的攻击。 He等[17]
将构建的包含 FMDV 前体蛋白 P1 的弱伪狂犬病病
毒重组体 （FHG/P1/PRV）接种猪后 ，能同时预防伪
狂犬病和口蹄疫，达到一种苗预防两种病的目的。
除了利用病毒作为载体外，细菌也可用来生产
口蹄疫疫苗。 Li 等 [18]构建含有 VP1 基因、啫酸乳酸
杆菌 ATCC8014 复制起点 pRc/CMV2 载体的重组表
达质粒，然后通过基因枪接种 ATCC8014 于小鼠肌
肉、皮下，几周以后在心、脾 、肾等均可检测到针对
VP1 基因的检测到抗体。 与传统灭活疫苗相比，抗
体生成速度快。目前用于表达外源性病毒蛋白的疫
苗载体还包括脊髓灰质炎病毒等。
2.3 核酸疫苗
核酸疫苗也称基因疫苗，是将抗原编码基因插
入带有强启动子的质粒载体，然后用物理方法将其
重组质粒导入体内细胞，抗原编码基因即在细胞内
表达抗原蛋白， 诱发机体产生保护性免疫反应，这
些免疫反应包括抗原特异性的细胞毒性 T 细胞
（CTLs）及中和抗体的产生。 CTLs 对成功防御细胞
内的抗原是非常重要的，而蛋白亚单位疫苗则缺乏
CTLs 反应，这一特点是 DNA 疫苗较其它蛋白疫苗
的优点之一。另外 DNA 疫苗接种后，质粒中的抗原
基因被翻译、递呈给免疫系统，抗原构象正常，其关
键的抗原表位没有发生变化。 DNA 疫苗还有接种
省时省力，持久表达，颗粒攻击技术具有表皮定位，
DNA 高效转移等特点。 由于 FMDV 血清型多，各型
间无交叉保护性， 这给口蹄疫的防制带来了困难，
而核酸疫苗可用同一时间对质粒携带的，编码不同
病毒的基因进行免疫，这为口蹄疫综合免疫带来了
锲机。
最早开始核酸免疫研究的是 Wolff，1990 年他
将质粒接种于小鼠肌肉， 取得了较好的免疫效果。
1999 年 Beard 等 [19]构建包含 P1 和 3C 的裸露 DNA-
pP12X3C 和 pWRMHX，pWRMHX 是编码细胞结合
位点突变的基因，缺少细胞结合位点，能阻止病毒
基因组的复制，使接种动物避免发病。 用基因枪法
将 pP12X3C 和 pWRMHX 接种猪 ， 这两种裸露的
DNA 均能刺激机体产生免疫应答， 且接种 pWRM-
HX 的猪能抵抗口蹄疫强毒的攻击。 Cedillo-Barron
等 [20]将编码整个衣壳蛋白和 3D 蛋白的 DNA（3D 能
更好地刺激 CD4+T 细胞 ） 连续 3 次接种给动物接
种，被接种的动物均能抵抗活毒的攻击。 Benvenisti[21]
将 FMDV 完整的结构基因 P1 和非结构基因 2A 和
3CD 串联起来，同时加入脑心肌炎病毒内部核糖体
进入位点，通过基因枪法植入猪皮肤中，用免疫荧
光和免疫斑点检测到了表达的病毒蛋白，并且接种
猪能抵抗强毒的攻击。 Shieh 等 [22]用核酸疫苗和亚
单位疫苗联合免疫来增强其免疫效果。首先用含有
FMDV 主要免疫原性的 VP1 质粒免疫鼠，接下来用
VP1 多肽偶连物（P29-KLH）刺激，免疫鼠产生高效
价的抗体，且抗体具有中和 FMDV 的活性。 Kim 等
通过电转法提升 VP1 抗原性。 用表达 VP1 的 4 种
cDNA 载体分别表达胞质 VP1 （cVP1） 分泌型 VP1
（sVP1），膜锚定 VP1 （mVP1）及 P1，用这些表达蛋
白分别接种小鼠。 结果显示电转法能增加 cVP1 和
P1 载体的免疫应答， 并且能促进对 sVP1 和 mVP1
的免疫应答，经 mVP1 cDNA 电转比经 sVP1 和 cVP1
cDNA 电转更能诱导产生中和抗体，且 P1 cDNA 能
诱导产生效果最好的免疫应答反应。
在利用这些 DNA 疫苗的同时， 一些免疫增强
分子佐剂也被应用进来。 Xiao 等 [23]用与表达分子佐
剂 OX40L 的质粒和口蹄疫 DNA 疫苗混合接种动
物后， 可检测到高水平的 IgG1、IFN-γ 和抗原特异
性 CTL 细胞反应。 白介素和干扰素经验证也是很
好的 DNA 疫苗分子佐剂 。 如 IL-2 [24]或 IL-15 [25]与
DNA 疫苗混合之后联合免疫猪 ， 用活毒攻击后
100%得到保护 。 TNF-α [26]和 IL-16 [27]不仅能改变
DNA 疫苗的免疫原性， 还对机体树突状细胞的成
熟有促进作用。除了佐剂之外，补体也被构建进来。
Fan 等 [28]将 VP1 连到猪或鼠的补体上，将补体接种
杜进鑫等：口蹄疫疫苗研究新进展 3
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2009年第 3期
豚鼠，豚鼠能抵抗活毒的攻击。 比较猪的补体和鼠
的补体的免疫效果， 连有 VP1 的鼠补体免疫效果
更强， 这为开发 DNA 疫苗嵌合体提供了新的技术
途径。
核酸疫苗免疫期长 ，成本较低 ，容易构建和制
备，稳定性好，抗原递呈过程与病原的自然感染相
似， 可通过 MHCⅠ类和 MHCⅡ类分子直接递呈免
疫系统，并刺激 CD8+淋巴细胞产生免疫反应。 研制
成功的核酸疫苗已进入临床试验阶段。
2.4 基因缺失疫苗
基因缺失疫苗是在 DNA 或 cNDA 水平上剔除
病原致病相关基因而制备的一种新型疫菌。这种疫
苗安全，毒力不会返强 ，可诱导对病毒多种抗原的
免疫应答，免疫力坚挺，免疫期长，是发展活疫苗的
理想途径。 FMDV 的 L 蛋白酶是一种毒力因子，Al-
meida 应用遗传工程构建了一种编码前导蛋白 L 基
因缺失的病毒，该病毒对牛和猪无毒力，可在特殊
的细胞系上增殖，因而可作为一种新型活毒疫苗加
以制备。 VP1 上的 RGD 序列是病毒与细胞吸附所
必需的，应用遗传工程构建的一种缺失细胞结合位
点 RGD 序列的病毒粒子，免疫牛后，牛产生了明显
的抗病毒保护作用。 新的缺失疫苗是将感染性的
FMDV 经过基因改造， 使其缺失的 RGD 受体结合
位点或前导蛋白 L 基因在自然宿主上诱导保护而
不产生症状。
2.5 多肽疫苗
多肽疫苗是指用化学合成技术制备的具有特
定抗原活性的一类多肽，其特点是纯度高，稳定。理
想的多肽疫苗应同时具有 B 细胞和 T 细胞表位 。
已证实 VP1 的 140~160 的 G-H 环及 C-末端 200~
213 位残基上有连续的 B 细胞抗原决定簇 ，FMDV
合成肽疫苗的研究多集中在 VP1 的这两个肽段 。
单个 T 细胞对抗原的识别受主要组织相溶性复合
物（MHC）多态性限制，这种限制可能由于多肽的序
列不同而不同。例如寡肽分子小、免疫原性差，制苗
时必须通过载体的引进才能诱导辅助性 T 细胞产
生免疫应答。但有报道 FMDV 结构蛋白 VP4 的 20~
35 位残基是最有可能的 T 细胞表位， 能诱导 T 细
胞反应，在该部位有 Th 淋巴细胞决定簇，免疫猪的
淋巴细胞能够识别该多肽。虽然有了很多的研究报
道，但研制成功的合成多肽疫苗并不多，主要是因
为这类疫苗中的 T 细胞表位是非连续线性的而不
是三维立体结构，不易产生最佳的免疫效果。
2.6 可饲疫苗
可饲疫苗是利用转基因技术将抗原基因导入
植株中，获得表达抗原蛋白的植株，将该植株饲喂
给动物后，可刺激动物胃肠道黏膜产生局部免疫应
答进而获得全身性的免疫保护。 Curtiss[29]首次提出
用植物生产可饲疫苗的概念， 并进行了初步试验。
1998 年 Carrillo 等用表达了 FMDV VP1 基因的转基
因拟南芥叶浸提取物腹腔注射免疫小鼠，诱导特异
性抗体产生，该抗体能与 VP1 蛋白的第 135~160 位
氨基酸残基的多肽和完整的 FMDV 颗粒反应，所有
免疫的小鼠均能抵抗 FMDV 强毒的攻击。 2001 年
Carrillo 等 [30]在马铃薯中成功表达了 VP1 蛋白，动物
试验证明免疫动物也能抵抗强毒的攻击。 He 等 [31]
构建的表达载体 pBI121CTBVP1 经农杆菌转化土
豆，VP1 和霍乱毒素 B（CTB）的融合蛋白能在土豆
中稳定表达， 且具有一定的免疫原性。 潘丽等 [32，33]
已在蕃茄中成功表达了口蹄疫结构蛋白 P1-2A，3C
和 VP1，其叶片提取物接种豚鼠以后能抵抗活毒的
攻击。 除此之外，研究者还在玉米、烟草、豇豆等植
物中表达 FMDV 的抗原保护性基因 ， 均已初见成
效。可饲疫苗使用方便、安全、为牛羊等草食动物的
口蹄疫防治带来光明的前景。
2.7 多表位疫苗
多表位疫苗是基于抗原表位氨基酸序列而设
计的一种分子疫苗。目前国内外很多学者都致力于
此项研究并已取得了一定的进展。 Zhang[34]等用包
含 FMDV 5 个 B 细胞表位和 1 个 T 细胞表位的重
组质粒接种小鼠，用 T 细胞增殖试验检测到了强烈
的细胞免疫应答。 Wang 等 [35]用微囊包被的包含 B
细胞和 T 细胞多表位 DNA 疫苗 （pcDNA-SG）接种
小鼠， 通过共聚焦激光观察到了 SG 被长期的表达
和递呈，显示了强烈的免疫原性。 Borrego 等 [36]也证
实了含有单个 B 细胞和 T 细胞多表位的 DNA 疫苗
接种小鼠后，在缺少特异性抗体时能抵抗活毒的攻
击。Zhang 等 [37]构建出了共表达人白细胞介素-2（IL-
2）和 FMDV 多表位的顺式表达质粒，且带有脑炎心
肌炎病毒（EMCV）核糖体进入位点（IRES）。 将此质
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粒接种小鼠以后，间接 ELISA 检测到了脾细胞中的
特异性抗体和细胞因子 IL-2、IL-4 和 IFN-γ， 并且
能抵抗同源病毒的攻击。 Du 等 [38]将 FMD 病毒 VP1
上抗原表位 21~60aa，141~160aa 和 200~213aa 串联
起来构成多表位基因 VPe，并将其与猪干扰素 α 基
因融合。 动物实验证实构建的重组表达载体（rAd-
pIFN alpha-VPe） 能在小鼠体内引起 FMDV 特异性
的体液免疫和细胞免疫应答，对豚鼠和猪具有完全
保护作用。
除上述的疫苗之外 ，还有抗独特性疫苗 、位点
突变疫苗等，但是这些疫苗须建立在抗原位点演变
与表型间关系十分清楚的基础上，难度较大，不过
现在有学者在尝试， 以期开辟出新的 FMD 制苗途
径。
3 前景与展望
新型疫苗的研究虽然取得了很大的进展，但目
前大部分还处于实验室阶段，如抗原蛋白的表达量
较低；蛋白质多肽在体外合成 ，或者载体表达出的
蛋白折叠、糖基化、裂解等过程还需进一步的研究。
要使其规模化生产，应用于市场，还有很长的路要
走。但随着研究的深入，相信在不久的将来，新型疫
苗必将大量投入使用，人类可以对口蹄疫进行有效
地防控。
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