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《中国教育报》:告别抗生素,我国鱼类活疫苗“破冰”

  稿件来源: 中国教育报  |   作者:刘禹  |  摄影:中国教育报  |  编辑:媒体华理组  |  访问量:925

团队成员现场示范接种操作。 受访者 供图

■聚焦国家重大科研项目系列报道⑭

【项目推介】:

张元兴团队研发的迟钝爱德华氏菌活疫苗,是我国注册的第一个海水养殖动物活疫苗,也是世界上第一个获得政府许可的针对迟钝爱德华氏菌的鱼用弱毒疫苗。它填补了我国海水鱼类疫苗空白,突破了我国水产疫苗产业化开发的技术瓶颈,将推动并建立以免疫防治为核心的海水鱼类健康养殖新模式,得到了国家“863项目”和农业技术体系的支持。

在我国,疫苗在家畜、家禽养殖业已经广泛应用,但在海水养殖业中却是一片空白。自2006年的“嗑药”多宝鱼事件起,使用抗生素,甚至冒险使用违禁药物,在水产养殖行业中屡禁不止。

我国海水鱼类养殖已经进入工业化集约养殖阶段。随着养殖密度的增加,病害已成为海水鱼类养殖业健康发展的重要制约因素之一。据统计,我国水产动物病害种类达200余种,每年养殖病害发病率达50%,平均死亡率达30%,直接经济损失就达数百亿元。

华东理工大学生物工程学院张元兴团队从源头入手,通过自主开发鱼类疫苗代替抗生素,从根本上为解决鱼类药物残留问题提供了一条崭新的途径。团队研发的迟钝爱德华氏菌活疫苗,是我国注册的第一个海水养殖动物活疫苗,也是世界上第一个获得政府许可的针对迟钝爱德华氏菌的鱼用弱毒疫苗。该疫苗产品现已正式投产,逐步应用到实际生产,覆盖全国半数多宝鱼养殖基地。

难上加难 总得有人先探路

2006年,影响大半个中国的“多宝鱼事件”爆发,多宝鱼体内检测出违禁农兽药残留。为了控制多发的细菌性病害,使用抗生素一直是最有效的手段。但抗生素的超标使用,不仅带来致病菌的耐药性问题,也给生态环境造成了隐患。

根据西方发达国家的成功经验,高效疫苗的应用是病害控制的有效策略。在欧美地区,早在上世纪70年代,海洋鱼类疫苗就已经开始大规模投入使用。因为疫苗的使用,三文鱼成了挪威最健康的动物。而在我国,海水养殖业中始终没有疫苗应用的成功先例。

“国外早就使用疫苗代替抗生素,国内要走这条路,也总得有人先探路。”张元兴看在眼里,急在心里。2000年,张元兴团队下定决心,要做第一个吃螃蟹的人:在现有海洋养殖鱼病原微生物的研究基础上,自主开发一种鱼类疫苗。

“科研要跟着社会实际需要来。”除了已经在研发的鳗弧菌疫苗,张元兴团队又开始着手研究多宝鱼在内的鲆鲽类海洋鱼的致病机制,并尝试开发各种新疫苗。

“要想在产业应用上有所创新,必须基础研究先行,突破关键技术。”由爱德华氏菌病引起的腹水病,是海水养殖多宝鱼的一种严重病害。由于该病原菌寄生在宿主胞内,药物治疗效果差,又可能会连锁性地引起药物超标等食品安全问题。

科研团队成功分离鉴定出了高致病性菌株EIB202。但爱德华氏菌和鳗弧菌不一样,它的毒力调控网络非常复杂,国际上还未对此有过深入研究,要想构建减毒活菌体,更是难上加难。经过5年左右的摸索,团队成功解析了全基因组和主要致病机制,并根据病原基因组的特征,从众多菌株中最后精准筛选出了天然弱毒的、免疫性能好的EIBAV1菌株,并制成疫苗候选株。

历经10余年的努力,团队突破疫苗制备、安全性评价、免疫保护力评价、质量标准、疫苗使用规范等多种关键技术,最终构建了大菱鲆迟钝爱德华氏菌活疫苗。实验证实,该疫苗产品在规模应用中具有良好的安全性和免疫保护力,接种该疫苗的鲆鲽类经济鱼种可有效抵御由迟钝爱德华氏菌引起的腹水病,其免疫保护力可达70%以上。

十年荆棘 打通“最后一公里”

“疫苗研究成果要想走出实验室,走向养殖场,从基础研究到技术突破,再到应用推广,必须打通这条产业链。”张元兴说。

与发达国家相比,我国的海水动物疫苗研发仍停留在实验室研究阶段。我国做疫苗的科学家有很多,却很难走到底。疫苗开发分为实验室研究和产业开发阶段。实验室研究可以发论文,但产业开发却不行。在产业开发阶段,往往要花费大量的精力和财力,且短时间内基本没有实际回报。特别是产品临床试验和药证申报阶段,由于没有先例,国家对此没有明确的规程和标准。“最后一公里”的路上,开发团队只能自行摸索,这让绝大多数科研工作者望而却步。

张元兴团队选择勇往前行,但让他们始料未及的是,这条从未有人走过的鱼类疫苗产业化道路荆棘丛生,“一公里”的路程走了整整10年。

疫苗申报程序是什么?水体里的生物安全性评价怎么做?走出实验室,摆在张元兴团队面前的是一大堆实际操作难题。

在做临床前实验时,为了保证实验数据的稳定性和可重复性,必须根据海洋动物养殖实验室的环境温控、海水制备、管道布局、废水排放及用电安全等要求建临床前研究平台。但这是计划外的支出,无法使用国家课题经费,只能协调一部分横向项目资金。最终,400平米的海洋动物疫苗临床前实验平台在华东理工大学奉贤校区落成。

为了通过实验评审后的复审,团队硬着头皮,自费几十万元,对山东烟台的一个养殖场进行改造。复检机构考察后,发现养殖场的负压条件不达标,不符合复检的要求。让简陋的养殖场满足负压条件,显然不现实,而找遍全国就没有达到这种要求的实验基地。

张元兴的心一下子掉到了冰窟窿里。那么多困难都克服了,难道这最后一步真的走投无路了吗?

幸运的是,疫苗知识产权转让单位——浙江诺倍威生物技术有限公司听到这个消息后,配合张元兴团队在企业里建设了一套复检实验系统。系统改造3个月,实际运行3个月,疫苗顺利通过复检。

渐入佳境 打开鱼类疫苗产业新格局

“疫苗的开发,绝对不是一个教授带着几个研究生就能做出来的。”张元兴团队里有好多“多面手”,团队效应充分显现。穿上白大褂,他们是优秀的科研工作者;脱下白大褂,他们还可以是和养殖户、企业打交道的疫苗应用培训与示范推广一线人员。

哪里有疫情,哪里就有团队的身影。2011年,天津一家大型水产养殖龙头企业的半滑舌鳎苗和成鱼相继爆发重大疫情。接到疫情后,几位团队成员第一时间赶赴天津,驻扎在养殖车间,了解疫情的发生发展态势,并及时采取措施控制住了疫情,挽回了损失。

由于多年奋斗在养殖一线,团队成员马悦博士练就了一双“火眼金睛”,鱼苗出了什么问题,马悦一看就知道。如今,“马博士”已经成了团队的“金字招牌”,搞海水鱼类养殖的农民都知道:鱼苗生了病,赶紧请马博士。

2012年,在山东烟台的一家养殖场推广疫苗时,不少养殖户都对疫苗的安全性心存疑虑。为了打消养殖户的疑虑,团队成员王启要博士带着一帮学生,驻扎在养殖场,和渔民同吃同住,手把手教养殖户注射,这一待就是几个月。

为了提高注射效率,张元兴团队还自行设计了一套可用于评价鱼用候选疫苗免疫效力的循环水养殖系统,保证疫苗效力评价过程中养殖环境优良、实验条件可控的同时,还适用于注射、浸泡及口服等不同疫苗给药方式的评价。利用该系统,每小时可注射2000尾鱼苗。仅在大面积实验阶段,免疫的养殖大菱鲆苗种就达到了200万尾。

2014年起,张元兴团队依托学校,和合作企业共同建设了上海海洋动物疫苗工程技术研究中心,针对国内海洋动物疫苗研发中的重大关键性、基础性和共性技术问题,进行海洋动物疫苗安全标准化、规范化和工程化研究开发,为我国海洋动物疫苗研发提供技术支撑,依托现代农业技术体系,推进综合免疫防治在海水养殖行业的广泛应用,促进我国海水养殖行业健康持续发展。

历时15年,从基础研究到一项疫苗产品获批,再到研究中心成立,张元兴团队的鱼类疫苗产业格局正在打开。(通讯员 刘禹)

第07版:高教周刊·科学研究



  原文来源: 中国教育报  |  发表时间:2017-11-13  |  作者:刘禹
  原文链接: http://paper.jyb.cn/zgjyb/html/2017-11/13/content_488970.htm?div=-1

发布日期:2017年11月14日11时40分
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