人工免疫包括人工主动免疫（artificial active immunization）和人工被动免疫（artificial passive immunization）（表1），是预防细菌感染的有效措施。人工主动免疫方法通常称为预防接种（prophylactic inoculation）或疫苗接种（vaccination）。人工被动免疫主要用于急性传染病的治疗或紧急预防。

表1  人工主动免疫与人工被动免疫的比较

一、人工主动免疫

人工主动免疫是将疫苗（vaccine）接种于人体，使之产生获得性免疫力的一种防治微生物感染的措施。疫苗接种可有效地降低感染性疾病的发生率和死亡率。传统的疫苗主要有灭活疫苗、减毒活疫苗和类毒素，但对于某些抗原性弱且易于发生免疫逃避的病原体，传统疫苗往往难以获得有效的免疫应答及保护性。对于一些免疫保护机制不清、可能诱导免疫病理反应和不易培养的病原体，则难以用传统方法生产疫苗。

现代疫苗学的发展策略主要有：①将病原微生物保护性抗原基因克隆到合适的载体，再导入适宜的表达系统中表达，制成亚单位疫苗；②选择缺失基因的减毒病原体（如卡介苗）、非致病性病毒（如腺病毒、金丝雀痘病毒）或人体生理性细菌（如乳杆菌）等作为载体，插入致病菌抗原基因或导入携带致病菌抗原基因的重组质粒，构建成活载体疫苗，高效表达目的抗原以刺激宿主免疫系统；③预防多种疾病、接种次数少的多价抗原联合疫苗；④利用质粒DNA诱导免疫应答的核酸疫苗；⑤疫苗的免疫增强物及对免疫系统的调节；⑥特定免疫原或免疫调节剂投递的新型微粒载体系统。因此，疫苗的形式从过去较单一的灭活疫苗、减毒活疫苗，发展到现代的基因工程重组蛋白质疫苗、化学合成多肽疫苗（包括表位疫苗）及核酸疫苗等新型疫苗；疫苗的功能从预防发展到预防与治疗。疫苗总的发展趋势是增强免疫效果，简化接种程序。

（一）灭活疫苗（inactivated vaccine）

选用免疫原性强的病原体，经人工大量培养后，用理化方法杀死，但仍保留抗原性而制成的生物制品，称之为灭活疫苗。常用的灭活疫苗有百日咳、伤寒、霍乱、钩端螺旋体病、斑疹伤寒、Q热、鼠疫等疫苗。灭活疫苗制造工艺相对简单，免疫原性稳定性高，易于制备多价疫苗，疫苗安全性高，易于保存，一般4℃可保存1 年左右。缺点主要是：①接种剂量大；②注射局部和全身的不良反应较大；③免疫维持时间短，需接种多次。为减少接种手续，可将不同种类的死疫苗适当混合组成联合疫苗，例如伤寒和副伤寒甲、乙混合的三联疫苗，多个型别钩端螺旋体组成的多价钩端螺旋体疫苗等；④灭活疫苗不能模拟病原体在宿主中的自然感染过程，主要刺激宿主产生体液免疫，粘膜免疫和细胞免疫应答不强。

（二）减毒活疫苗（live-attenuated vaccine）

从自然界发掘，或通过人工培育筛选，或通过基因突变或重组，将病原体的毒力降低到足以产生模拟自然发生隐性感染，诱发理想的免疫应答而又不产生临床症状的疫苗，称之为减毒活疫苗。例如，牛结核分枝杆菌在人工培养基上经13年230次传代后获得的卡介苗（BCG）。

与灭活疫苗相比，减毒活疫苗的最大优点是：能模拟自然感染过程，诱发全面、稳定、持久的体液免疫、细胞免疫和粘膜免疫应答，不需要佐剂；剂量较小，免疫力持久，一般只需接种1次，即可达到预防目的；可采用口服、喷鼻或气雾途径免疫，避免一些因注射免疫而引起的局部反应或合并征。活疫苗的缺点是：存在毒力回复突变危险；需冷藏保存，且保存期短，但此不足可用冻干法改进剂型来克服。免疫缺陷者和孕妇一般不宜接受活疫苗接种。

（三）亚单位疫苗（subunit vaccine）

亚单位疫苗是指不含病原体核酸，仅含能诱发宿主产生中和抗体的微生物蛋白或表面抗原的疫苗。其突出优点是已除去病原体中不能激发机体保护性免疫和对宿主有害的部分，只保留有效的免疫原成分，因而免疫作用明显增强而稳定，可消除减毒活疫苗的回复突变和灭活疫苗的感染性复活作用，对机体引起的不良反应越来越小。亚单位疫苗可分为：

1．非重组的亚单位疫苗  是由单个蛋白或寡糖组成的疫苗，采用化学方法将这些免疫原物质予以抽取、纯化。例如肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟菌、流感嗜血杆菌的主要保护性免疫原是荚膜多糖，白喉棒状杆菌和破伤风梭菌是外毒素；钩端螺旋体和疏螺旋体是外膜蛋白等。荚膜多糖疫苗的免疫原性较弱，需与佐剂或免疫原性强的抗原（如破伤风类毒素、白喉类毒素）等结合成偶联疫苗（conjugate vaccine），以增强多糖免疫原的应答反应。细菌外毒素经0.3%～0.4%甲醛处理后，失去毒性但仍保持免疫原性，成为类毒素（toxoid）。加入适量磷酸铝或氢氧化铝等吸附型佐剂则成为精制的类毒素。它们在机体内吸收缓慢、能较长时间刺激机体，可以增强免疫效果，诱导机体产生抗毒素。常用的白百破三联疫苗是将灭活的百日咳鲍特菌与白喉、破伤风两种类毒素混合而成。优点是不仅可减少接种次数，且百日咳鲍特菌是有效的佐剂，能增强白喉和破伤风类毒素的免疫效果。

2．基因重组亚单位疫苗  是将病原体保护性抗原基因克隆至载体质粒，在合适的表达系统（如大肠埃希菌、毕氏酵母菌）中获得高效表达，将免疫原分离纯化而制成的疫苗。最成功的是乙型肝炎基因工程疫苗。近年来，以微生物基因组学为平台，应用生物信息学、蛋白组学和体内表达技术（in vivo expression technology）等，预测和寻找致病菌毒力或毒力相关抗原、分泌蛋白抗原和外膜蛋白抗原等，对上述抗原的编码基因进行高通量表达，再对纯化重组蛋白进行体外和体内免疫学分析，筛选出有效的保护性抗原，可大大加快疫苗的研究进程。此外，采用细菌表面展示技术（surface display in bacteria），将外源性抗原肽或蛋白与细菌表面的细胞壁蛋白或外膜蛋白融合，以正确的构象和方向插入并锚定在细胞壁或外膜表面，可构建成重组亚单位疫苗。

（四）核酸疫苗（nucleic acid vaccine）

核酸疫苗，又称DNA疫苗（DNA vaccine）或基因疫苗（gene vaccine），是指将病原体保护性抗原基因片段克隆到真核表达质粒上，然后直接导入宿主体内，以持续表达目的免疫原，进而诱发保护性体液免疫和细胞免疫的新型疫苗。核酸疫苗与传统疫苗的最大差异在于所使用抗原类型的不同。传统疫苗一般是灭活或减毒活病原体，或病原体的亚单位蛋白。核酸疫苗仅仅是病原体某种抗原的基因片段，直接在宿主体细胞内完成表达和后加工，可提供与天然构象极为接近的目的蛋白，提呈给宿主免疫系统，与自然感染过程相似。因此，核酸疫苗兼有重组亚单位疫苗的安全性和减毒活疫苗诱导全方位免疫应答的高效力。核酸疫苗可在机体内不断翻译表达，较长时间维持较高的蛋白水平，免疫具有连续性，一次接种可获得长期或终身免疫力。目前，对核酸疫苗的确切作用机制，以及接种人体的安全性等问题正在继续深入研究之中。

（五）转基因植物疫苗（plant vaccine）

转基因植物疫苗，又称植物疫苗，是指将有效免疫原编码基因导入植物细胞并在其中表达和积累，人食用已表达目的抗原的转基因植物后，可诱发宿主产生特异性免疫应答的新型疫苗。已尝试用于多种重组疫苗的研制，有一定的应用前景。转基因植物生产疫苗有两种方法：一是建立稳定的整合抗原基因的表达植株，并可通过无性或有性繁殖生产大量的转基因植物；二是建立瞬时表达植株，如用烟草花叶病毒作为表达载体转染植物细胞，目的抗原随病毒在植物细胞内复制增殖而得以高效表达。

（六）治疗性疫苗（therapeutic vaccine）

早在20世纪初期，Wright等尝试采用灭活疫苗治疗慢性细菌性疾病，如葡萄球菌性皮肤病和慢性淋病，取得较好的效果。但是，随着抗生素的问世和迅速发展，治疗性疫苗用于传染病治疗的研究进入低潮。近年来，由于对病原微生物的致病机制和机体抗感染免疫应答的认识不断加深，以及耐药菌感染日益严重，治疗性疫苗重新受到关注。

预防性疫苗的接种对象是健康人群，一般为微生物的保护性抗原，成分较单纯，主要用于免疫预防作用，对机体无明显的病理损伤，使用安全可靠，已在世界范围内广泛用于传染病的预防接种。治疗性疫苗的接种对象是持续性感染患者或带菌者，其组分不像预防性疫苗那样单纯，可根据需要进行组合和调整，如用微生物抗原基因与不同细胞因子基因组成并表达的嵌合性疫苗。治疗性疫苗旨在打破机体的免疫耐受，提高对病原体特异性免疫应答水平，故特别强调佐剂的选用。治疗性疫苗可用于慢性感染性疾病、肿瘤和过敏性疾病的治疗。由于治疗性疫苗属于免疫治疗，可能伴有免疫损伤而有一定的不良反应。

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