———口蹄疫病毒基因工程疫苗的诞生
生命科学学院 郑兆鑫 郭杰炎
２００５年２月，对于生命科学学院口蹄疫病毒基因工程疫苗研制课题组是一个永远值得庆贺和难忘的日子，经过２０多年的努力，终于获得农业部颁发的中华人民共和国一类新兽药注册证书 ———猪口蹄疫 O型基因工程疫苗。这标志着该疫苗制品已达到我国农业部规定的最新的口蹄疫苗质量指标，至今国内外尚无抗口蹄疫病毒病的基因工程疫苗制品，该疫苗首先研制成功，将成为国内外第一个可进行商业化生产、在市场上可销售的产品。我们研制成功的口蹄疫基因工程疫苗，不仅具有自主的知识产权，而且与减毒疫苗和灭能疫苗相比，新疫苗不带任何病毒粒子，不会造成新的感染，并且对免疫动物的副反应极小，免疫保护效力达到１００％。更重要的是，新疫苗在家畜体内产生的抗体与自然感染所产生抗体不同，便于区分，这将大大有利于我国畜产品的出口。据测算，仅仅在国内，这一产业的利润每年就有数亿元人民币。
面对这份农业部颁发的国家一类兽药证书，回首２０多年的艰辛，几位两騂斑白的老教授怎能不感慨万千 ！
一、事关农业，国家重视
口蹄疫 （FMD）是畜牧饲养业中危害猪、牛、羊等偶蹄家畜的一种灾难性的烈性传染病，而且又是一种人畜共患的疾病。一旦爆发该病，不但造成畜牧业巨大的经济损失，还会引发国家安全和公共卫生问题，故又有政治经济病之称。国际兽医局 （OIE）将其列为 A类传染病之首，世界各国亦都将该病列为首要的严密监控疾病。
上世纪８０年代初期，在结束 “文革 ”动乱之后，科学春天的阳光又普照在共和国的大地上。１９８２年初始，复旦大学和上海市农业科学院合作，在国内首先应用基因工程技术展开了猪口蹄疫疫苗研究。鉴于口蹄疫危害的严重性和分子生物学的发展状况，国家科委在 “七五”规划中把口蹄疫基因工程疫苗的研制列为国家重点科技攻关项目。当时成立北京、兰州等地的北方攻关组和上海地区的南方攻关组，进行协作攻关。
二、山穷水尽，仍在坚持
根据当时科学发展情况，我们采用反转录工艺路线，就是利用病毒免疫蛋白的转译模板 RNA反相转录成 DNA（基因 ），并以此基因来构建工程菌，希望用这种办法来生产具有免疫功能的蛋白疫苗。由于实验室初建，国内基因工程工作还刚刚起步，而反转录工作中各项技术要求都很高，如各种酶需要自行制备，所有器皿都需要高温处理等等，实验工作异常艰难。经过几年努力，工作虽然取得一定进展，但后来国内外学者发现，这样构建的工程菌生产的疫苗并不具备强大免疫功能，效果不会理想。因此国家科委于 “七五 ”后期就撤销了列项规划，其他地区的协作组也相继下马，尽管我们的工作也陷入非常困难的境地，但是课题组的同仁们仍不放弃，坚持干下去。
三、另辟蹊径，柳暗花明
面对国家科委在 “七五 ”后期短暂的停拨经费 （“八五 ”及以后又列题支持 ），甚至原来参与攻关的有些人都认为通过基因工程生产口蹄疫病毒基因疫苗基本上是没有希望的，是一条走不通的死胡同。但是，上海市农委、科委和国家教委等还是一如既往地支持，课题组的同志们仍然坚信，路是人走出来的，我们要继续埋头探索。年轻的研究生们根据当时国外研究进展提出合成口蹄疫病毒外壳蛋白免疫活性肽的基因片段，并构建具有表达能力的工程菌，上海农科院的同志们与复旦密切配合测定了表达蛋白对小动物感染口蹄疫病毒的保护作用，获得十分可喜的结果，这就大大鼓舞课题组全体人员的信心，使本来感到难以为继的工作呈现一派光明景象。
四、乘胜追击，扩大战果
时间已进入２０世纪９０年代，为了巩固已有实验结果和为今后的疫苗生产打下基础，在小动物试验基础上必须进行大动物 （猪）的试验，这是要获得科学认可的必由之路，但是这个工作绝不是简单地由小变大而已，而是一个质的飞跃。进行大动物实验，在样品供应、试验场地和人员配备等一系列问题都面临新的困难，为此不仅要扩大课题队伍 （复旦大学微生物学系、浙江农科院和后期参与的兰州兽医研究所先后加入研究团队 ），并要在上海、南京、江苏、浙江和兰州等地进行中试生产和养猪场的大规模试验。那几年，在酷暑难耐的夏日，有的同志顶着烈日前往号称火炉的南京进行中试生产，在寒冷冬天和春节的节假日，有的同志冒着严寒下乡到各地养猪场进行免疫试验，在工作后期，课题组的同志更是频繁地西赴兰州，南下云南和北飞内蒙古 （由于国家对试验场地的限定 ）进行各种试验。近几年仅去内蒙古呼和浩特就有近百人次。通过近１０年的努力，免疫了数万头大小试验动物，终于肯定了疫苗的有效性和安全性，同时也摸索了新疫苗生产的工艺路线。
五、最后攻关，终成正果
要获得农业部颁发一类新兽药证书，并非我们自己在实验室和畜牧场的实验结果就可获得认可，而是要国家权威部门在指定条件下进行核实才能通过。新世纪伊始，课题组又投入新一轮的战斗，最后攻关。一次次地改进配方，一批批地发酵和制备疫苗，一次次地检验测定，真是历经艰难。经过３年检测，农业部有关部门终于认可我们新研制的口蹄疫病毒基因工程疫苗，各项指标均达到国家规定的标准，颁发了一类新兽药证书。与此同时，我们还邀请国内生物工程界和畜牧兽医界的四位院士组成鉴定小组，在教育部主持下对整个工作进行评价和鉴定，专家们一致认为：此项工作处于国际领先水平。至此，奋斗２０余年的口蹄疫病毒基因工程疫苗的研究终获正果。
此外，在完成项目的过程中，还申报中国发明专利７个，其中已授权的专利４个，在国内外学术刊物上共发表论文３４篇，其中 SCI论文１４篇，最高影响因子１３分，培养许多从事遗传工程研究的科技人才，仅复旦大学生命科学学院就培养了博士１０人、硕士２３人、本科学士４０余人。
六、几点体会
口蹄疫 “O”型基因工程疫苗的研究，在理论和应用两个方面都有巨大价值。因为工作难度较大，涉及学科面广，我们的基本经验就是要努力和坚持，锲而不舍，认定了目标就要咬住不放。其次，要组织一支勇于攀登科学高峰，有奉献精神的核心研究队伍。创造学术民主、和谐协同攻关的风气，在长时期坚持中要不断排除干扰、坚定信念、持之以恒，不断探索创新，才能最终取得高水平的成果。在该项研究中，复旦大学一直是负责单位，郑兆鑫教授作为课题组负责人首先抓好我们复旦大学遗传工程国家重点实验室的队伍建设。我们清楚地认识到完成该项任务必须要创新，始终将我们的工作集中在分子生物学和遗传工程研究上，开展大量分子生物学基础研究，将基础研究中获得的新认识，用于遗传工程实践，筛选到有很高免疫原性的遗传工程体，最后制备成有实用价值的抗 O型口蹄疫病毒的基因工程疫苗。由于疫苗的关键指标是有效性和安全性，研究每获得一点进展，都需进行大量试验检验疫苗效能。我们还建立多个单位、多个学科参加的科研协作组，建立了技术共享的平台。在协作组中共有６位教授，其中有４位是兽医，而每个教授底下又都有一个团队在支撑。例如课题组副组长徐泉兴就是上海市农科院的教授，从“六五”后期就开始进入团队工作的他，承担了大量动物实验的设计、检查工作 ；复旦大学微生物系教授郭杰炎则努力将疫苗从遗传工程的实验室成果，变为可大批量生产的工业产品，他研究一套疫苗生产的完整的工艺路线，为基础研究和工厂应用间搭建起了桥梁 ；农科院教授赵洪兴，为项目的各阶段发展、经费申请所做的策划 ；浙江农科院教授盛祖恬将疫苗应用于猪身上的技术 ；还有中国农科院兰州兽医研究所教授卢永干为疫苗所做的一整套符合国家资质与标准的检测程序，都为项目的成功作出了重要的贡献。这些跨学科、跨领域的合作，为研究走出实验室，走向市场提供了可能。
在创新团队的建设上，我们运用的是 “骨干稳定，学生参与，教学相长，共克难关 ”的机制。我们不断有所突破：２００１年毕业的博士研究生李金光实验证明 DNA疫苗有效，并用这套技术改良了疫苗的基本结构，取得了很好的效果 ；而今年刚毕业的博士研究生陈维灶则已经在 RNA干扰病毒疫苗的实验中取得了突破。“猪口蹄疫 O型基因工程疫苗 ”的研究课题组，一方面充分发挥教授、讲师的领导和组织作用 ；另一方面充分发挥了学生的作用，激发了学生的创新能量。２２年中，先后有１０多位研究生参与了大量实验工作，这种接力式的研究为团队创新注入了新的、持久的活力，事实上，研究每次能够上一个台阶也都与学生有关。如１９８８年毕业的硕士研究生毛昌群建立起的基因工程疫苗结构成为疫苗最原始的 “雏形 ”；１９９９年毕业的硕士研究生黄海滨尝试从蛋白质疫苗到 DNA疫苗的试验，实现了质的推进，达到了一个新的高度。这些学生在研究队伍中时间长的做了６年，短的做了３年，师生们不仅在教学相长的过程中碰撞出新的思想火花，也在大型国家攻关项目中锻炼了才干，磨砺了品格。他们经过这个项目的实践，大多迅速成长为青年学术骨干，在国际知名刊物上发表了自己的论文，获得了国际学术界的认可。
口蹄疫基因工程疫苗研究所获得的成功实际上只是一个新起点。该课题能否最终获得成功尚需要通过长期应用，由生产实践来进行检验。自２００６年起国家发改委下达的农业生物工程工业化专项正在执行中。大规模工业生产将要开始，更多更艰难的任务尚待我们努力完成。