用于免疫治疗和疫苗佐剂的禽细胞因子

用于免疫治疗和疫苗佐剂的禽细胞因子

Louise SHilton等著    乔军，孟庆玲  摘译许小琴校

      随着饲用抗生素及化学药物厂便的禁用，需研究替代方法以确保畜牧业不会受到影响；对家禽的研究结果表明，被饲料中抗生素抑制的产气芽孢杆菌若大量繁殖将会引起胃肠疾病并导致畜产品产量和品质的下降。因此，研制促畜禽生长的抗生素替代品至关重要。

1  抗生素的替代品

    一种抗生素替代品如纤维素酶可增加饲料消化率并促进肠道菌群的平衡。消化后的营养成分被鸡体吸收用于能量代谢和生长而不是被肠道微生物消耗。另一个替代品是甜菜碱，它能降低肠道寄生虫如艾美耳球虫引起的损伤，抑制球虫的再次感染，降低肠炎的发生率。细菌素是由某些细菌产生的一种小分子蛋白，可以抑制其它细菌生长。某些类型的细菌素能杀灭引起鸡坏死性肠炎的一些细菌。用重组细菌素可以替代鸡饲料中的抗生素以抑制致病性细菌的生长。

    鸡细胞因子正被研究以替代饲料用抗生素。细胞因子是机体在感染或免疫接种时免疫系统产生的一种蛋白质，它靠参与一系列免疫过程，如免疫细胞的增殖和分化来提高免疫功能并诱导其它细胞因子的产生。本文探讨禽细胞因子作为家禽一种有潜力的商品化治疗剂。

2  禽细胞因子基因的克隆

    禽细胞因子基因与哺乳动物同类细胞因子基因序列的同源性较低，一般在30％～50％。因此，用哺乳动物同类细胞因子的特异性引物通过PCR扩增比较困难。与哺乳动物细胞因子基因序列同源性较高组的禽细胞因子用这种方法易于克隆，如干细胞因子。禽α一干扰素（ChIFN－α）用哺乳动物特异性引物扩增后被克隆，尽管它们的总体同源性较低。用从。DNA文库中挑选的鉴定克隆已较好的克隆了 3种禽细胞因子，鸡γ一干扰素（ChIFN－γ）、鸡白细胞介素一1β（ChIL－1β）、鸡白细胞介素一2（ChIL－2）。最近克隆禽细胞因子基因的一个进展是用表达序列标记文库（EST）。  ESTs是从cDNA克隆中得到的一些短的单链DNA，尽管较短，一般少于500个碱基，但这一长度对于得到大多数禽细胞因子基因开放性阅读框架是足够的，许多鸡细胞因子基因就是从不同类型细胞的ESTs中得到的。家禽免疫学家已经建立了EST序列数据库。

    在发育成不同的组织中，用序列比较来鉴定细胞因子比较困难。因此，使用基因组可进行禽细胞因子的鉴定。检查此区域外显子和内含子的比率、核苷酸数量和启动子上游保守区域，有可能根据哺乳动物细胞因子的同源性来进行禽细胞因子的鉴定。这种方法已成功地将  ChIL－2从  ChIL－ 15中区分开来，并证实了ChIL－8的存在。Kaiser等成功地利用基因技术比较了不同家禽γ一干扰素外显子基因结构并推导出它们的进化关系。基因序列的比较及其在染色体上的定位将在禽类新的细胞因子鉴定中发挥重大作用。

3禽细胞因子的分类

    细胞因子常根据它们产生反应的类型进行归类。Th1细胞因子包括白细胞介素（IL－2）干扰素（IFN）、肿瘤坏死因子（TNF）和淋巴毒素（LT），它们参与细胞介导免疫应答。IFN－γ和TNF是巨噬细胞活化因子，而LT可直接对某些细胞产生细胞毒作用。Th2细胞因子通常参与B细胞活化并调节抗体的产生。IL－4、IL－5、IL－10、IL－13都是Th2细胞因子，主要调节机体体液免疫应答。事实上已克隆的鸡细胞因子都属于Th1细胞因子，但IL－6除外，目前需要研究的是在鸡上是否存在其它的Th2细胞因子。

    其它家禽如火鸡、日本鹌鹑、鸭、鹅、珍珠鸡的细胞因子基因也被克隆。鸡和其它家禽细因子有着较高的氨基酸同源性（70％～80％）。用鸡细胞因子基因序列设计出的特异性引物进行PCR扩增来克隆其它禽类的细胞因子相对容易些。一旦它们被克隆就能被鉴定并可进行免疫增强作用的评估。巴克隆的鸡细胞因子基因有：鸡γ－干扰素，ChIFN－γ；鸡白细胞介素一1β，ChIL－1β；鸡α一干扰素，ChIFN－α；鸡白细胞介素一2，ChIL－2；鸡白细胞介素一6和ChlL－6。

4  鸡细胞因子的给药方式

    杆状病毒、酵母或大肠杆菌表达的重组细胞因子已成功地通过注射给药方式用于猪和牛。通过活病毒载体表达细胞因子的给药方式也已研究成功，以此来减少多次免疫。活病毒载体如禽腺病毒（FAV）表达的细胞因子可克服重组因子在体内半衰期较短的缺陷，因为细胞因子可持续地表达直至病毒被清除。FAV可通过饮水或喷雾给药，易于使用。另外，FAV载体的表达产物为自身蛋白而不像原核细胞表达生物活性较低地蛋白质，而且安全，因为该病毒只能在鸡体内复制。商品鸡用FAV重组病毒表达的鸡γ一干扰素（ChIFN－γ）治疗，即使感染艾美耳虫也能增加体重。 FAV与含有细胞因子（如 CHIL－2）作为佐剂的疫苗合用以增强免疫应答的研究正在进行中。

5  应用方向

    由于鸡免疫系统与哺乳动物相似，因而鸡可作为有用的动物模型来研究细胞因子在控制疾病上的效果。鸡廉价，易于饲养且传代较快，易于进行大规模试验。此外，有大量的研究试剂（如抗体）可用于细胞表面标志、细胞因子基因、蛋白及疾病模型的研究。候选的疫苗抗原及细胞因子治疗的区域性试验易于廉价地在大批鸡上进行。

    增强机体对疫苗的免疫应答所面临的问题之一是对保护性免疫应答的深入理解。如上所述，哺乳动物抗病原微生物的获得性免疫分为2个类型一细胞免疫和体液免疫。然而，细胞免疫、抗体及先天性免疫应答在感染时都可出现，确定在免疫保护中以哪一个为主通常是困难的。在鸡中，是否存在与哺乳动物相似的Th1／Th2类型尚不清楚。为了合理制定出对一种疾病的治疗方法，首先应理解保护性免疫反应的本质，以便在疫苗接种中采用模拟的策略，这涉及在病原感染中产生的细胞因子及受影响的免疫细胞群的研究。随着大量食细胞因子基因的克隆及PCR和TaqMan技术的发展，细胞因子在感染过程中的真实面貌将会被准确地监测到。

    将重组的细胞因子蛋白用注射方式用于商品鸡中是不现实的。FAV重组技术提供了一个简便、有效且廉价的给药方式。在鸡胚孵出前注射细胞因子或目的载体，可使细胞因子或疫苗被自动注射到鸡胚内并可以此来探索DNA疫苗鸡胚免疫技术。新一代给药系统允许疫苗与1种或多种细胞因子联合使用。选择特殊的载体可使抗原和细胞因子定位于消化道或呼吸道的特定部位，因此可在正确的部位诱导相应的免疫应答反应。细胞因子提供了一个用于治疗的自然途径，特别是提高疫苗的保护性反应。随着更多的细胞因子基因被克隆，时间会证明这些免疫调节蛋白在养禽业中的重要性。

          （原载：VeterinaryImmunolog and immr-mopathology,2002,85:119～128）