[发明专利]一种基因工程热稳定疫苗及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术，具体涉及一种基因工程热稳定疫苗及其制备方法，特别涉及一种具有自矿化能力的疫苗及其制备方法，以及矿化该疫苗的方法。

背景技术

传染性疾病对公共卫生安全造成严重的威胁，每年导致上百万人的死亡。疫苗接种作为对抗传染病最有效的医疗手段，挽救了无数人的生命。特别地，减毒活疫苗(即病毒的减毒毒株)成为最为重要的一种疫苗形式，在天花和脊髓灰质炎的消灭过程中发挥了巨大作用。目前仍在临床使用的减毒活疫苗包括脊髓灰质炎疫苗、乙型脑炎疫苗、水痘疫苗、流感疫苗、黄热疫苗、风疹疫苗、轮状病毒疫苗、甲型肝炎疫苗以及腺病毒疫苗等。

由于疫苗为典型的生物制品，具有温度敏感性，因此运输和保藏过程必须采用低温环境(如冷冻)。据统计，由于储藏或运输不当，每年约有50%的疫苗被浪费。尤其在缺乏可靠冷链基础设施的发展中国家和贫困地区，疫苗的低温保存仍然非常困难。疫苗的冷链花费占据了大部分财政支出，每年超出2亿美元。尤其在发展中国家，冷链花费占全国疫苗总财政支出的80%以上。因此，改善疫苗的热稳定性，制备热稳定的疫苗具有重大价值。

现有的改善活疫苗稳定性的方法如下：(1)在液体或干粉状态的疫苗中添加稳定剂，如重水、MgCl₂和非还原性糖；(2)在疫苗的冻干技术中，采用糖玻璃化干燥、喷雾干燥等，以增强疫苗的稳定性；(3)借助蛋白质工程技术，通过增加亚单位之间的静电作用力，衣壳-核酸的相互作用或者引入二硫键的方式等来增加疫苗粒子的热稳定性。(4)在液体状态，利用矿化技术直接在疫苗表面形成磷酸钙矿化外壳的策略。以上策略在制定热稳定疫苗应用上存在一些限制，例如方法(1)(2)(3)一般需要复杂的处理过程、方法(3)尚不能产生良好的保护效果、方法(4)直接矿化的策略需要疫苗表面存在大量的对钙离子高吸附性的基团，例如包膜病毒脂双层的磷脂分子，因此这一方法只能应用于某些特定包膜病毒疫苗，而且该矿化需要高浓度的钙离子，可能对生物体或疫苗产生毒性。利用仿生矿化在疫苗表面引入无机物外壳来提高疫苗的热稳定性是一种新型的、具有良好应用前景的策略。为了提高该策略在制备热稳定疫苗领域的广泛应用性、实行方便性，本发明提出一种通过基因工程技术或化学修饰技术在疫苗表面引入具有诱导无机物矿化能力的多肽，来实现疫苗自矿化的策略。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有自矿化(self-biomineralization)能力的疫苗；这种具有自矿化能力疫苗的制备方法，以及该疫苗的钙矿化方法。本发明制备的钙矿化疫苗是一种具有核-壳结构的热稳定疫苗。按照本发明的方法制得的疫苗具有良好的热稳定性，疫苗可以在25℃～37℃储存一周以上仍保持良好的疫苗活性，甚至在超过37℃的高温也能保持数天良好的疫苗活性。

本发明提供了一种新型的、通过联合使用基因工程和仿生矿化技术制备热稳定性疫苗的方法，本发明首先通过基因工程技术制得具有自矿化能力的疫苗，所述疫苗的表面包含多肽，所述的多肽具有诱导无机物矿化的能力；然后利用更为温和的仿生矿化手段制得具有热稳定性的矿化疫苗，所述的矿化疫苗是具有核-壳结构的热稳定疫苗，其表面带有无机物外壳，疫苗以及多肽被无机物外壳所包被(coated)，无机物外壳对疫苗有保护作用，使疫苗能在常温或高温环境下保持活性。本发明的方法具有良好的生物相容性。由于本发明在疫苗表面引入了具有诱导无机物矿化能力的多肽，使得疫苗的矿化能力不再依赖于疫苗本身的性质，突破了利用矿化方法制备热稳定性疫苗的技术障碍，打破了疫苗本身矿化能力的限制，可以适用于几乎所有的疫苗，大大拓宽了可矿化疫苗的范围，促进了利用矿化方法制备具有热稳定性疫苗的应用，从而使疫苗的保存在很大程度上摆脱了对冷链的依赖，具有非常好的经济效益和社会效益。

本发明采用如下的技术方案：

一种具有自矿化能力的疫苗，所述疫苗的表面包含多肽，所述的多肽具有诱导无机物矿化的能力，并且所述的多肽通过基因工程技术或化学修饰的方法引入。

所述的基因工程技术，又称基因拼接技术、DNA重组技术，是指以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。例如，可以通过融合PCR技术或DNA重组技术将多肽的编码核酸序列导入疫苗的核酸序列中。

所述的化学修饰是指是用吸附、层层自组装、聚合、化学反应等方法将多肽引入疫苗中。