口蹄疫防控新纪元：VLPs疫苗引领畜牧业健康新未来
口蹄疫作为一种全球范围内对畜牧业产生重大影响的动物疫病，其防控一直是兽医学界的重要课题。传统疫苗虽不断迭代，但在安全性及区分野毒感染与疫苗免疫等方面难以全面兼顾。这一僵局有望在中国农业科学院兰州兽医研究所（兰兽所）的最新研究成果——口蹄疫病毒样颗粒（Virus-like Particles，简称VLPs）疫苗的问世后得到根本性改变。VLPs疫苗是一种新型的基因工程疫苗，它通过基因工程技术表达病毒的结构蛋白，并在体外组装成与病毒衣壳结构相似的颗粒。这种疫苗不仅能够提供与灭活病毒相当的免疫原性，而且由于不包含病毒的遗传物质，因此不具有传染性，大大提高了疫苗的安全性，并且因蛋白纯化极大降低了副反应。兰兽所在这一领域的研究尤为突出，其研发的口蹄疫VLPs疫苗不仅在国内获得了一类新兽药证书，更在国际上获得了发明专利，填补了国际空白。![]()
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突破传统，VLPs疫苗应运而生
国家兽药基础数据库兽药产品批准文号数据显示，截至2024年9月11日，仍在有效期内的口蹄疫疫苗有74个，生产厂家10个，大致可分为全病毒灭活疫苗、病毒表位缺失灭活疫苗、合成肽疫苗和病毒样颗粒疫苗四大类。
全病毒灭活疫苗免疫原性最佳，且使用时间已长达60余年，其生产工艺不断改进，但因为诱导动物机体产生口蹄疫病毒非结构性蛋白抗体，无法区分野毒感染与疫苗免疫动物，故养殖场想要做净化难度非常大。
为解决上述问题，兰兽所又牵头研发了口蹄疫病毒表位缺失疫苗，并早于2005年获批新兽药证书。但作为灭活疫苗，该苗依旧需要使用活病毒进行生产。尽管国家对生产口蹄疫灭活苗的生物安全级别要求很高，但避免不了病毒可能泄露或疫苗因灭活不彻底而带毒的风险存在。
为进一步解决安全性问题，口蹄疫病毒合成肽疫苗应运而生，但该苗存在的缺陷是，只包含口蹄疫病毒部分线性表位或构象表位，这使其在免疫原性上与灭活苗相比明显不足。
综上，目前常用的口蹄疫疫苗主要有全病毒灭活疫苗、病毒表位缺失灭活疫苗、合成肽疫苗三种，虽然不断更新迭代，但在安全性、区分野毒感染与疫苗免疫、免疫原性等方面一直未能兼顾。上述问题直到2021年才得以解决。兰兽所历经二十余年潜心研究，终于研发出高效、安全、免疫原性优异的口蹄疫O型VLPs疫苗，并于2021年获批新兽药证书。这一成果不仅解决了传统疫苗和合成肽疫苗的诸多问题，更为口蹄疫防控工作开辟了新的技术路径。“不动用活毒，VLPs疫苗免疫原性与灭活苗相当。”郭慧琛介绍说，口蹄疫病毒样颗粒(VLPs）疫苗是利用基因工程技术表达口蹄疫的结构蛋白，在体外组装成口蹄疫病毒样颗粒。因为其表达了口蹄疫病毒的三种结构蛋白VP1、VP0、VP3，具备口蹄疫病毒全部的线性表位和构象表位，所以其与灭活病毒免疫原性相当。又因为其不表达口蹄疫病毒非结构蛋白3ABC，所以能精准区分疫苗免疫和野毒感染动物。而且在生产过程中不使用活毒，疫苗成分是蛋白而不含核酸物质，所以不存在病毒泄露或疫苗带毒的生物安全风险。![]()
疫苗高效，非常适合无针注射传统疫苗的问题是解决了，但评价一款疫苗，还需要重点考虑高效、均一性等。据悉，在全球范围内，VLPs疫苗的应用前景十分广阔。除了口蹄疫，VLPs技术还被广泛应用于乙型肝炎、人乳头瘤病毒（HPV）和戊型肝炎等疫苗的研发。该类疫苗具有诸多优势。高效性方面，郭慧琛介绍，通过对抗原含量科学合理的调整，口蹄疫病毒样颗粒(VLPs）疫苗可使机体的保护性抗体产生早、快、高、维持时间长等特点，传统工艺疫苗通常在猪免疫后14天产生抗体，28天后猪抗体滴度大于1:64的阳性率为30%-60%；而在试验中，口蹄疫病毒样颗粒(VLPs）疫苗则在猪免疫7天左右产生抗体，14天后猪抗体滴度大于1:64的阳性率可达60%，28天后猪抗体滴度大于1:64的阳性率可达90%-100%，更适合紧急免疫和常规免疫。尤其在无针注射愈加普及的今天，VLPs疫苗是最适合无针注射的疫苗之一。
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均一性方面，对口蹄疫疫苗影响大的因素是内毒素。郭慧琛介绍，灭活疫苗是把病毒传到细胞上以后，把细胞破碎后将病毒浓缩纯化，细胞里的一些成分有时会残留导致内毒素比较高，非常考验生产工艺和技术。病毒样颗粒则是用大肠杆菌表达，然后把细菌破碎，先用亲和层析把蛋白纯化出来，再在体外组装成VLPs，因为亲和层析技术成熟，细菌的其他成分不易残留，所以内毒素较低。![]()
蛋白易把控，免疫效果稳定完整的口蹄疫病毒粒子沉降系数是146S，郭慧琛介绍，在生产端，灭活疫苗通过检测146S来确定抗原含量，但检测146S的方法不具有特异性，如果含有相同特性的杂质，灭活苗的抗原量没有办法精确测定。而仅是三种蛋白（VP1、VP0、VP3）组装的病毒样颗粒，沉降系数是75S。郭慧琛表示，由于病毒样颗粒(VLPs）疫苗只是蛋白，而蛋白的定量方法已经非常成熟，在生产端只要利用特异方法测定疫苗中的75S含量就能确定疫苗的保护率，非常精准，足以保证疫苗质量稳定，所以每一批的免疫效果也就非常稳定。![]()
她还提到，由于质检只是测定的75S，实际上疫苗中还有一些没有包装成颗粒的亚单位，也可以刺激机体产生免疫效果，这就是在同等抗原量的前提下实际上VLPs疫苗的免疫效果比灭活疫苗要更好的原因。![]()
产业化进程加速，即将面市的二价苗前景广阔鉴于口蹄疫病毒存在7个血清型且缺乏交叉保护，兰兽所进一步研发了OA二价VLPs疫苗。目前，该疫苗在动物保护试验中表现出色，预示着其在未来口蹄疫防控中的广阔应用前景。郭慧琛介绍，目前研制成功的OA二价口蹄疫病毒样颗粒(VLPs）疫苗参考了我国及周边国家口蹄疫流行毒株序列，通过分子设计和抗原优化，得到可对多个毒株实现交叉保护的优势病毒衣壳蛋白基因，有效拓宽抗原谱。目前国内流行的0型O/Mya-98、0/Cathay、0/Pan Asia和0/Ind-2001 的4个谱系毒株，新疫苗对动物保护试验的PD50高达15.59；A型针对sea97G1分支和Sea-97G2分支的毒株，新疫苗对动物保护试验的PD50不低于15.59。![]()
华宇生物已建成了国内先进的大型原核表达疫苗生产线
目前，口蹄疫VLPs疫苗已获国标发明专利，我国掌握核心技术并填补了国际空白。在国内，华宇生物科技（腾冲）有限公司目前作为唯一获批生产该疫苗的企业，已建立了国内最大最先进的原核表达疫苗生产线，为疫苗的大规模生产和质量控制提供了有力保障。该公司的投产不仅提升了国内口蹄疫疫苗的生产能力，也为疫苗的市场化采购和国际竞争力提供了支持。总之，VLPs疫苗的研发和应用，标志着口蹄疫防控工作进入了一个新的时代。它的成功不仅体现了中国在动物疫苗领域的科技创新能力，更为全球口蹄疫的防控提供了有力的技术支持。
