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水產動物疾病防疫新概念-魚類疫苗使用情形簡介

家畜衛生試驗所 黃淑敏

一、前言

  全世界於過去10年內養殖產業一直呈現成長的趨勢,其中成長最為顯著為鯉科魚類(cyprinids)及鮭鳟魚類(salmonides)等魚種,其生產方式大都以密集式養殖。此種在飼養密度高之養殖場極易發生傳染病且死亡率高,甚至容易擴散至野生魚類之族群。因而以疫苗免疫之方式用來預防傳染病之發生,已經成為當前養殖魚業之防治疾病的重要方法。因此,未來養殖產業要成功發展之必要條件就是如何減少因疾病而引起之損失,藥物使用減少及研發出可激發特異性及非特異性免疫之預防免疫方法,建立水產養殖業之永續經營及持續發展之墊腳石。

二、魚類疫苗的免疫方式

  一般魚類的免疫方式有三種:注射式、浸潤及口服方式,這些方法在疫苗之效力、副作用、實用性及經濟效益上各有其優缺點,目前只有注射及浸潤方式已被成功研發出並使用於產業界之生產如鮭鳟魚類之量產。至目前為止,對於浸潤及口服免疫方式所引發之抗原辨識及抗原呈現之機制仍然尚未瞭解清楚。針對口服免疫,研究學者致力於保護抗原之完整性,能耐過腸胃道之消化,使抗原能完全到達腸管後半段而刺激免疫組織,直至現今仍在研發階段。

三、疫苗之種類

  有效疫苗之研發為需要先確定病原的毒力因子,再者,需確定疫苗能激起保護性免疫能力而對抗病原,最後疫苗要能上市且被廣泛使用於產業界必須要符合經濟之效益。

  (一) 不活化之疫苗

  目前已上市之不活化疫苗之種類,在革蘭氏陰性細菌之菌苗部份,如弧菌(Vibrio anguillarum;Vibrio ordalii, Vibrio salmonicida )及耶式桿菌(Yersinia ruckerii)等已有發酵及次單位之不活化疫苗上市。疫苗之給予方式為注射或浸潤。一個良好之細菌菌苗必須能提供充足之野外血清型別之保護及達到正確、有效且無其他之副作用的特性。有些疾病,如假單胞菌(Aeromonas salmonicida subsp、salmonicida)之不活化菌苗,當菌苗型式為混合佐劑並以浸潤方式給予時具有良好保護能力;而其注射方式給予則效力不佳。最近幾年,以傳染性胰臟壞死之不活化病毒疫苗對抗在大西洋鮭(Atlantic salmon)及草魚之出血症已有成功的案例。日本嘉鱲魚之虹彩病毒不活化疫苗用於嘉鱲魚具有顯著保護效果(附圖)。

  (二) 活毒之疫苗

  在水產養殖上,使用活毒(減毒)疫苗應該會具有較多之優勢。優點如:活毒疫苗較易激起細胞性免疫反應、只需使用少劑量即可及疫苗給予方式較為簡單。使用活毒疫苗來做疾病之預防,疫苗株可能會隨魚體之攜帶而造成病原之散布及環境污染。因此,一般活毒疫苗上市前須與不活化疫苗進行實驗內疫苗效力評估比較,且須要完成毒力回復之風險評估及無法控制之擴散而造成環境污染之評估文件。無論是以傳統之方法或是重組技術所生產之活毒疫苗,直到現在尚無法以科學之風險評估方法評估出可被應用於水產養殖。目前,亦只有美國之鯰魚(catfish)之減毒疫苗只被准許進行田間試驗評估階段。

  (三) DNA技術生產之疫苗

  最近幾年,許多學者紛紛投入以DNA重組之生產技術產製之研究發展。目前在水產養殖界,研究以DNA重組之疫苗仍局限病毒性疫苗。例如,鳟魚之病毒性出血性敗血症及傳染性造血性壞死病毒之醣蛋白,以大腸桿菌及減毒之假單胞菌(Aeromonas salmonicida)所進行之醣蛋白表現,在實驗室評估已顯示出中等程度保護性及中和抗體。直到現在,以DNA重組之生產技術取得疫苗上市執照只有傳染性胰臟壞死病毒。此疫苗是以大腸桿菌表現抗病毒之VP2 peptide,疫苗之給予方式是注射。另一種以裸露DNA進行DNA免疫也是近年來新的研究及發明。在人類之疫苗使用,以DNA進行DNA免疫來對抗之疾病如流感及狂犬病等。在魚類之DNA免疫,以注射含有病毒之醣蛋白及核蛋白之DNA質體對抗傳染性造血組織壞死及病毒性造血組織敗血症。DNA疫苗較於傳統疫苗有許多之優勢,就人類之DNA疫苗而言,DNA免疫後能誘導出特異性免疫反應,包含抗體、T-helper cells及毒殺性T細胞,且DNA疫苗在使用上對魚體較為安全且對環境之污染亦較小。

四、佐劑之種類

  在許多之哺乳類動物及禽類,佐劑是決定疫苗效力之重要因素。在魚類之癤瘡病之疫苗,就必須使用佐劑來提升免疫效力。在鮭魚,使用氫氣化鋁劑及glucans來製成單一疫苗來免疫,其疫苗效力可提昇至可接受範圍,但其疫苗之維持效期是短暫的。許多之油劑佐劑可以誘導出較強及效期較久之保護效果。有些佐劑在注射部位會引起局部之肉芽腫之免疫反應,這種反應可從輕微至嚴重。油性佐劑通常引起之免疫反應較為嚴重,有些甚至為影響增重及因疼痛而造成動物福利之問題而影響最終之產品之品質。目前尚有些疫苗佐劑以改進其副作用作為其產品的保證,例如含有Mycobacterium chelonae之醣酯類及已商品化之Montanide IMS系列都是此類產品。

五、細菌性疫苗

  目前已在市面上使用之細菌性疫苗如V、anguillarum、V、ordalii及V、salmonicida等,這些微生物所造成之臨床病徵為敗血症。V、vulnificus及 V、viscosus對於魚類疫苗研究者是一項新的挑戰,因為上述病原對於人類是屬於會造成機會性感染之病菌,而在Atlantic salmon會造成冬季潰瘍而嚴重影響魚類產品商業上價值。針對V、viscosus,目前已有不活化疫苗顯示其具有保護效果;而V、vulnificus,目前仍無商業化之疫苗,但已有西斑牙及日本之疫苗研究團隊利用細菌毒素製造疫苗,實驗室試驗及田間試驗顯示具有保護效果。在鯰魚(Channel catfish)造成嚴重敗血症感染之Edwardisiella ictaluri,為細胞內寄生之病原菌,已有報告指出使用減毒疫苗之效果大於口服及浸潤方式,因其較易激起抗體之產生、吸引巨噬細胞之吞食。此外,另一屬於革蘭氏陽性菌之鏈球菌,是目前市面使用上成效最好之疫苗,此病原在許多之魚種造成不同之病徵,以腹腔注射鏈球菌不活化之疫苗在比目魚、鳟魚及吳郭魚等魚種已有成功之效果。

六、病毒性疫苗

  目前已在市面上使用之病毒性疫苗,大多以注射或浸潤方式給予可以表現出具有免疫力之保護效果。許多病毒性疾病包含病毒性出血性敗血症、傳染性造血組織壞死症、鯉魚春季病毒血症等在商業上使用之保護力效果低,而很少使用。然而,傳染性胰臟壞死症之疫苗,不論是不活化之疫苗或基因重組技術生產之疫苗,目前在挪威已普遍廣泛之使用。造成草魚出血症之病毒,目前在中國已研發出不活化之疫苗可以顯著降低死亡率。日本嘉鱲魚之虹彩病毒不活化疫苗亦普遍使用於數種海水魚之養殖產業。

七、疫苗之免疫反應及保護力之評估

  一般評估魚類疫苗所激發之保護能力大都建構在實驗室接種評估或是田間試驗。因此,若想進一步瞭解特異性免疫反應與保護力之關係,則病原菌之毒力因子作用機制之證明、抗體之反應程度、體內對於疫苗保護作用所激起之細胞反應等都必須繼續深入探討。此外,在魚類之免疫力之激發時,環境之溫度也是非常重要影響因子。

八、結論

  魚類疫苗之使用除了可以減少魚隻因疾病死亡而造成之經濟損失外,亦可減少不當藥物使用機會及抗生素之長期使用而衍生出抗藥菌產生及藥物殘留問題,抗藥菌最終也會影響動物及人類之健康。魚類疫苗學是現在及未來急需開發及研究之科學,對於不同種魚類之免疫系統瞭解是研發疫苗所必須的必要條件,再結合微生物學之病原特性、毒力因子之瞭解及疫苗學上之佐劑成效、免疫途徑及疫苗製成之相關研究成果,相信在未來魚類疫苗之研究必能有躍進之成果。

附圖 圖片轉載自日本魚類防疫技術書之資料
附圖 圖片轉載自日本魚類防疫技術書之資料

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