DNA疫苗的免疫机理
自从1990年Wolff等人发现直接肌肉注射裸DNA质粒，不经任何特殊载体手段，即可取得有效肌肉细胞内的蛋白表达以来，目前已在流感病毒，人和猴免疫缺陷病毒(HIV及SIV)，乙型肝炎病毒(HBV)，丙型肝炎病毒(HCV)，人和牛疱疹病毒(HSV及BHV)，狂犬病毒(RV)，淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)，结核杆菌，疟原虫以及肿瘤疫苗等方面进行了深入的研究。迄今DNA免疫的动物实验模型已从小鼠发展到雪貂、兔、鸡及非人类灵长目动物，其中HIV-1及HBV的DNA免疫研究已进入了Ⅰ期临床试验。DNA疫苗的出现将疫苗研究从传统的全菌体或亚单位疫苗深入到了分子水平，揭开了疫苗学的新纪元。 DNA免疫的确切原理迄今仍不清楚，研究DNA疫苗免疫机制是目前受到广泛重视的一个基础免疫学问题。
一、细胞介导的免疫反应
Tobery等指出CTL(Cytotoxic T lymphocyte)免疫反应的激活对于预防病毒感染，尤其是HIV-1甚为重要。DNA免疫时原位表达的病毒抗原只有通过MHCⅠ类抗原加工途径才能由APC细胞(Antigen Presenting Cell)将与MHCⅠ类抗原结合的肽段提呈并激活CD8+T细胞。McDonnell和Askari认为接种质粒DNA表达载体后，外源DNA可通过被转染的体细胞及APC细胞的胞液进入细胞核内进行转录，随后mRNA模板穿过核膜孔转位至胞液中粗面内质网，被其上附着的核糖体于胞液中翻译合成内源性抗原，随后立即被胞液中26S蛋白酶复合体(26S proteinase complex)降解成含8-9个氨基酸的小肽，通过抗原加工相关转运子(Transporter Associated with Antigen Processing, TAP)TAP1和TAP2的辅助进入ER(Endoplasmic Reticulum)内，与内质网中新合成的MHC Iα类分子结合，折叠成一定的空间结构后与b2微球蛋白(β2 MG)结合，形成稳定的小肽—MHCI类分子复合物。装配好的复合物通过顺式Golgi体，以出芽方式转运到细胞表面，被具有CD8分子的T细胞识别，激活来源于骨髓中的CTL前体细胞成为特异CTL。主要是由于被转染的体细胞分泌的外源基因表达产物，由邻近APC细胞摄取后，经淋巴循环引流至局部淋巴结，将抗原加工、提呈给淋巴结中的T、B细胞。活化后的CTL再经血循环回流至DNA注射区域内，发挥保护性免疫作用。另外，骨髓来源的APC细胞亦参与了特异性CTL的诱导。有学者研究发现，H-2bxd小鼠移植H-2b或H-2d骨髓后，DNA免所活化的CTL受骨髓细胞的单倍型限制。这说明DNA免疫后，骨髓来源的APC细胞通过血循引流至注射区域，主动参与抗原呈递。Schirmbeck等比较了编码HBV主要表面抗原的DNA疫苗与重组痘苗载体，及减毒HBSAg颗粒在诱发特异CTL反应方面的作用，发现H-2d 小鼠通过DNA免疫接种后较其它两种疫苗激活Ld限制的S28-39特异性CTL作用更为明显。虽然H-2b 小鼠用重组痘苗病毒或减毒HBSAg颗粒免疫后不产生特异CTL反应，但通过DNA免疫可在被认为无应答的H-2b小鼠中激活Kb及Db限制的特异性CTL，因此认为DNA免疫途径可以模拟活的致病原诱发机体免疫反应，通过以立体方式提呈抗原，扩展了蛋白抗原分子上具有潜在免疫原性的表位数目。
 Davis等给黑猩猩肌肉注射含有表达HBV主要及中等包膜蛋白基因的质粒载体，发现存在IgM→IgG的类别转换，提示免疫过程中有Th细胞的激活，通过抗体亚型及细胞因子种类分析，发现诱导的特异性细胞免疫反应以Th2型为主。Sato等通过皮内注射DNA疫苗，诱导出Th1型为主的细胞介导免疫，进一步说明了DNA疫苗免疫动物后除可激活CD8+T细胞，还可激活CD4+T细胞，产生Th1型或Th2型免疫反应，此时CD4+T细胞是通过MHCⅡ类抗原加工途径激活的。被转染的体细胞表达并分泌病原体抗原后，这种细胞外源性抗原经APC吞噬作用、胞饮摄入或自身细胞膜内化等方式进入内体系统(Endosomal System)，被一系列蛋白水解酶水解成含13-17个氨基酸的短肽。内体系统的酸性环境有利于抗原的降解及短肽与MHCⅡ类分子相结合。MHCⅡ类分子在ER合成后通过反式Golgi体进入内体系统中，并与降解的短肽结合成短肽- MHCⅡ类分子复合物，转运到细胞表面，被CD4+T细胞识别。