人乳頭瘤病毒及疫苗的研究進(jìn)展

張 燕，斯琴高娃

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院放療科）

宮頸癌是女性中第三大常見癌癥，也是全球第四大常見死亡的癌癥，其發(fā)病率及病死率逐年上升，已經(jīng)嚴(yán)重危害到女性健康。宮頸癌是由性傳播的人乳頭瘤病毒（Human Papilloma Virus，HPV）引起的，是宮頸癌發(fā)生及發(fā)展的主要致病因素[1]。HPV是一種小且無包膜的雙鏈DNA病毒，屬乳頭瘤病毒科，目前大約發(fā)現(xiàn)200多種HPV基因型。HPV分為高危型和低危型，僅有高危型是宮頸癌的致病因素，低危型與生殖器疣形成有關(guān)，即使高危型HPV感染也未必會(huì)致病，多數(shù)會(huì)被機(jī)體免疫清除，只有HPV持續(xù)性感染，宮頸癌發(fā)生率才會(huì)明顯增高。從HPV感染到宮頸癌發(fā)展的時(shí)間通常為20年[2]。近年來，HPV疫苗研究取得了很大進(jìn)步，成為目前研究熱點(diǎn)。HPV預(yù)防性疫苗已經(jīng)獲得（FDA）批準(zhǔn)上市，但預(yù)防性疫苗對(duì)于已經(jīng)感染的患者是無效的；治療性疫苗是未來治療宮頸癌的重要方法，但目前還在實(shí)驗(yàn)階段。因此，宮頸癌有望成為可以預(yù)防的癌癥，為廣大女性迎來希望的曙光。本文對(duì)HPV疫苗研究現(xiàn)狀及應(yīng)用所面臨的問題做一綜述。

1 HPV疫苗及致病機(jī)制

1.1 HPV疫苗發(fā)展史 宮頸癌作為最常見的婦女惡性腫瘤，是女性最致命、最容易預(yù)防的惡性腫瘤之一。研發(fā)接種HPV疫苗降低宮頸癌發(fā)病率具有重要意義。也是目前全球權(quán)威衛(wèi)生機(jī)構(gòu)或組織認(rèn)為較為經(jīng)濟(jì)有效的關(guān)鍵策略和重要手段。自2006年美國(guó)默克公司Gardasil和Cervarix兩種四價(jià)預(yù)防型HPV疫苗被獲準(zhǔn)用于臨床以來。Gardasil 9(美國(guó)默克，Merck)和Cervarix(英國(guó)葛蘭素史克)等不同的預(yù)防型HPV疫苗相繼獲批上市，并在全球100多個(gè)國(guó)家推廣，普遍接種后可望預(yù)防90%的宮頸癌、外陰癌、陰道癌和肛門癌[3]。雖然效果顯著但仍顯不足，而且到目前為止無治療性HPV疫苗上市[4]。我國(guó)的國(guó)產(chǎn)HPV疫苗研制工作起步較晚，目前尚無相關(guān)國(guó)產(chǎn)疫苗上市，從2016年7月二價(jià)HPV疫苗（希瑞適?）獲得我國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)批準(zhǔn)上市之后，四價(jià)HPV疫苗（佳達(dá)修?）和九價(jià)HPV疫苗（佳達(dá)修9?）也分別于2017年5月和2018年4月于我國(guó)上市[5]。另外，2007年，澳大利亞做為首個(gè)為12～18歲女孩兒和年輕女性提供免費(fèi)四價(jià)疫苗接種的國(guó)家，使得21～30歲女性中生殖道疣發(fā)生率從2007年的11.3%下降至2011年的3.1%[6]，邁出了免費(fèi)接種HPV疫苗第一步，為降低HPV感染和提高HPV疫苗接種率等方面做出了重大貢獻(xiàn)。

1.2 HPV基因致病機(jī)制 HPV是一種小的雙鏈DNA病毒（直徑50～55nm，長(zhǎng)度約8kb），它表現(xiàn)出對(duì)上皮細(xì)胞的趨向性，并感染皮膚和黏膜[7]。它由二十面體衣殼組成，由72個(gè)殼體組成，形狀類似于五角形，病毒基因組存在于衣殼內(nèi)，并且有8個(gè)部分重疊的開放閱讀框架。基因組分為三個(gè)區(qū)域：早期區(qū)域（E）、晚期區(qū)域（L）和長(zhǎng)控制區(qū)域（LCR）。基因組的早期區(qū)域（E）編碼早期基因E1、E2、E4、E5、E6和E7，早期基因參與病毒復(fù)制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和腫瘤發(fā)生[8]。基因組的晚期區(qū)域（L）編碼結(jié)構(gòu)蛋白L1和L2。以L1蛋白作為主要成分組裝的疫苗，目前用于HPV感染的預(yù)防性疫苗[7]。L2蛋白被認(rèn)為是未來治療性疫苗的重要組成部分[7.9]。與其它兩個(gè)區(qū)域（早期和晚期區(qū)域）不同，長(zhǎng)控制區(qū)域（LCR）是位于E6和L1之間的編碼上游調(diào)節(jié)區(qū)，它包含一個(gè)核心啟動(dòng)子序列，以及增強(qiáng)子和沉默子序列，并且有病毒復(fù)制和轉(zhuǎn)錄所必需的基因（附表）[8]。HPV屬于乳頭狀瘤病毒科，HPV的致病性因基因型而異[7]。HPV還可以根據(jù)其致癌潛力分為高危型和低危型類別。在14種高危HPV基因型中（HPV16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66和68），最常見的兩種（HPV16和18）致病基因型是71%宮頸癌形成的主要因素[7]。HPV感染的正常細(xì)胞向癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化是一個(gè)多步驟的過程[10]，不僅病毒基因?qū)⒄m頸細(xì)胞轉(zhuǎn)化為宮頸癌細(xì)胞需要一個(gè)過程，而且宮頸上皮組織需要通過正常上皮、宮頸上皮內(nèi)瘤形成（CIN：CIN1、CIN2、CIN3）及原位癌的三個(gè)階段，才能最終發(fā)展成宮頸癌。

附表 人乳頭瘤病毒基因的功能

2 HPV疫苗研究應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 HPV預(yù)防性疫苗 HPV感染是一種常見的性傳播感染，導(dǎo)致男性和女性的良性和惡性發(fā)育不良的肛門生殖器疾病。高風(fēng)險(xiǎn)HPV類型是致癌的，某些低風(fēng)險(xiǎn)的HPV類型，特別是HPV6和11，可引起肛門生殖器疣。高風(fēng)險(xiǎn)HPV類型16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66和68最常見于全球?qū)m頸癌[11]。

針對(duì)HPV6、11、16和18型的四價(jià)疫苗Gardasil（Merck＆Co，Inc，Whitehouse Station，New Jersey），于2006年6月獲得美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)，用于預(yù)防9～26歲女性的宮頸癌和生殖器疣（主要由HPV6型和11型引起）[11]。Gardasil標(biāo)準(zhǔn)接種時(shí)間分別為0、2和6個(gè)月。據(jù)估計(jì)，二價(jià)和四價(jià)疫苗分別使CIN2和CIN3降低62.1%和58.6%，并使鱗狀細(xì)胞癌減少70.5%和64.8%[12]。

針對(duì)HPV16和18型的二價(jià)疫苗Cervarix（GlaxoSmith-Kline，Rixensart，比利時(shí)），于2009年10月獲得FDA批準(zhǔn)，用于預(yù)防9～26歲女性的宮頸癌[11]。Cervarix?標(biāo)準(zhǔn)疫苗接種時(shí)間分別為0、1和6個(gè)月。

兩種針對(duì)HPV的疫苗都是由衣殼抗原L1病毒樣顆粒組成，類似于天然病毒顆粒，誘導(dǎo)免疫原性，但是沒有感染性[12]。兩種疫苗在所有年齡組中均產(chǎn)生高滴度抗體，首次接種Cervarix?后可長(zhǎng)達(dá)9.5年，接種Gardasil?后長(zhǎng)達(dá)5年。與Gardasil?相比，Cervarix?提供的非疫苗HPV類型的交叉保護(hù)要大得多，由于非疫苗HPV類型導(dǎo)致大約30%的宮頸癌，交叉保護(hù)可能會(huì)顯著提高整體保護(hù)水平[1]。四價(jià)和二價(jià)疫苗可以潛在地預(yù)防約70%的浸潤(rùn)性宮頸癌[13-14]。除HPV6、11、16和18之外，與侵襲性宮頸癌相關(guān)的下一個(gè)主要致癌類型是HPV31、33、45、52和58。

針對(duì)HPV6、11、16、18、31、33、45、52和58型的九價(jià)疫苗Gardasil9（Merck Sharp＆Dohme Corp，Whitehouse Station，New Jersey），于2014年12月獲得FDA批準(zhǔn)，適用于9～26歲的女性和9～15歲的男性[15]。Gardasil 9標(biāo)準(zhǔn)疫苗接種時(shí)間分別為0、2、6個(gè)月。

美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）于2018年10月5日批準(zhǔn)了Gardasil 9（人乳頭瘤病毒9價(jià)疫苗，重組疫苗） 的補(bǔ)充申請(qǐng)，擴(kuò)大了疫苗的使用范圍，包括27～45歲的女性和男性。Gardasil 9疫苗可預(yù)防由9種HPV類型導(dǎo)致的某些癌癥和疾病。Gardasil 9適用于9～45歲的女性，預(yù)防由人乳頭瘤病毒（HPV）16、18、31、33、45、52和58型引起的宮頸癌、外陰癌、陰道癌和肛門癌，由6型和11型HPV引起的生殖器疣（尖銳濕疣），以及由HPV6、11、16、18、31、33、45、52和58型引起的以下癌前病變或發(fā)育不良病變(宮頸上皮內(nèi)瘤變（CIN）2/3級(jí)和原位宮頸腺癌（AIS）：宮頸上皮內(nèi)瘤變（CIN）1級(jí)、外陰上皮內(nèi)瘤變（VIN）2級(jí)和3級(jí)、陰道上皮內(nèi)瘤變（VaIN）2級(jí)和3級(jí)、肛門上皮內(nèi)瘤變（AIN）1級(jí)、2級(jí)和3級(jí))。Gardasil 9適用于9～45歲的男性，預(yù)防由HPV16、18、31、33、45、52和58引起的肛門癌，由6型和11型HPV引起的生殖器疣（尖銳濕疣），以及由HPV6、11、16、18、31、33、45、52和58型引起的以下癌前病變或發(fā)育不良病變（肛門上皮內(nèi)瘤變AIN1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)）[16]。

HPV九價(jià)疫苗可以預(yù)防另外20%的浸潤(rùn)性宮頸癌[13.14]。據(jù)估計(jì)，針對(duì)高級(jí)別宮頸內(nèi)瘤變（CIN2和CIN3），HPV九價(jià)疫苗比HPV四價(jià)和二價(jià)疫苗病例數(shù)分別減少9.3%和12.5%，鱗狀細(xì)胞癌病例數(shù)分別減少4.8%和6.6%[12]。尚無臨床有效性數(shù)據(jù)支持HPV九價(jià)疫苗具有交叉保護(hù)性。

HPV二價(jià)、四價(jià)和九價(jià)疫苗通常具有良好的耐受性、溫和性和自限性，未發(fā)現(xiàn)新發(fā)自身免疫性疾病、靜脈血栓栓塞和暈厥的風(fēng)險(xiǎn)增加，沒有發(fā)生與HPV疫苗接種有關(guān)的死亡，注射部位反應(yīng)是最常見的不良事件。盡管在懷孕期間不建議使用HPV疫苗，但在無意中接受二價(jià)或四價(jià)疫苗的孕婦中，未發(fā)現(xiàn)不良妊娠結(jié)局的風(fēng)險(xiǎn)增加，包括自然流產(chǎn)、晚期胎兒死亡和先天性異常[12]。關(guān)于Gardasil 9的安全性，在大約13000名男性和女性中進(jìn)行了評(píng)估，最常見的不良反應(yīng)是注射部位疼痛、腫脹、發(fā)紅和頭痛[16]。其上市后監(jiān)督正在進(jìn)行中，到目前為止尚未發(fā)現(xiàn)任何意外問題。

2.2 HPV治療性疫苗 現(xiàn)已成功地開發(fā)出了幾種預(yù)防性疫苗，對(duì)健康者可以預(yù)防疾病的發(fā)生，對(duì)獲得HPV感染及二次感染的患者也有很好的預(yù)防作用，但它們無法清除既定的HPV感染和治療HPV感染相關(guān)疾病。HPV預(yù)防性疫苗是用于產(chǎn)生針對(duì)病毒顆粒衣殼蛋白L1和L2的中和抗體，與HPV預(yù)防性疫苗不同，HPV治療性疫苗用于激活細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，以特異性靶向殺死受病毒感染且表達(dá)E6和E7的細(xì)胞。因此，HPV治療性疫苗用于探索清除現(xiàn)有HPV感染和治療HPV感染相關(guān)疾病。在臨床試驗(yàn)中，研究的治療性疫苗主要包括活載體、肽或蛋白質(zhì)、核酸和基于細(xì)胞的疫苗[17-18]。

2.2.1 基于活載體的治療性HPV疫苗：根據(jù)載體本身分為細(xì)菌載體和病毒載體，載體在體內(nèi)不斷地復(fù)制，并促進(jìn)抗原的擴(kuò)散，引發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)。基于活載體的治療性HPV疫苗具有高度免疫原性，可誘導(dǎo)強(qiáng)烈的細(xì)胞免疫反應(yīng)和體液免疫反應(yīng)[17]。遺憾的是，基于活載體的疫苗具有潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，特別是對(duì)于免疫功能低下的個(gè)體。另外，應(yīng)用相同載體重復(fù)免疫，其免疫應(yīng)答功效是有限的。常用的細(xì)菌載體有：乳酸乳桿菌、植物乳桿菌和干酪乳桿菌。常用的病毒載體有：腺病毒、腺相關(guān)病毒、甲病毒和痘病毒[17-18]。

2.2.2 基于肽和蛋白質(zhì)的治療性HPV疫苗：含有HPV抗原的肽和蛋白質(zhì)，由樹突狀細(xì)胞（DC）加工并呈遞在MHCⅠ類或MHCⅡ類分子上，以刺激CD8+或CD4+細(xì)胞毒性T細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答。基于肽和蛋白質(zhì)的疫苗，優(yōu)點(diǎn)是安全、穩(wěn)定，且易于生產(chǎn)。但基于肽的疫苗，具有較差的免疫原性，需要脂質(zhì)或其它佐劑（如趨化因子、細(xì)胞因子和Toll樣受體配體）提高疫苗效力，激活先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，并進(jìn)一步促進(jìn)CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞應(yīng)答。而且基于肽的疫苗是MHC特異性的，基于蛋白質(zhì)的疫苗包含所有人類白細(xì)胞抗原（HLA）表位，這避免了MHC的限制[19]。然而，基于蛋白質(zhì)的疫苗具有低免疫原性，并且大多數(shù)通過MHCII類途徑呈遞，其激活抗體的產(chǎn)生，而不產(chǎn)生細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）應(yīng)答，這意味著它們?cè)诖笠?guī)模生產(chǎn)和治療HPV相關(guān)疾病方面面臨一些挑戰(zhàn)[18]。

2.2.3 基于核酸的治療性HPV疫苗：分為DNA疫苗和RNA疫苗，DNA疫苗安全、穩(wěn)定，易于生產(chǎn)，與RNA疫苗或蛋白質(zhì)疫苗相比，DNA疫苗在細(xì)胞中抗原表達(dá)維持更長(zhǎng)時(shí)間，但存在編碼基因E6和E7的DNA，可能導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化的潛在風(fēng)險(xiǎn)；RNA復(fù)制子能夠自我復(fù)制，這可以導(dǎo)致持續(xù)的抗原表達(dá)水平和免疫原性增加。然而，RNA復(fù)制子的一個(gè)缺點(diǎn)是它們的穩(wěn)定性低。

2.2.4 基于全細(xì)胞的治療性HPV疫苗：分為腫瘤細(xì)胞的疫苗和樹突狀細(xì)胞的疫苗，樹突狀細(xì)胞（DC）在免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，它們通常被認(rèn)為是最有效的專業(yè)抗原提呈細(xì)胞（APC）[19]。隨著DC的生物學(xué)知識(shí)和離體制備DC的方法得到改善，基于DC的疫苗也有了長(zhǎng)足發(fā)展。基于DC的HPV疫苗涉及離體向DCs加載HPV抗原，并將這些DC遞送至感染的宿主。基于DC的疫苗的一個(gè)好處是DC可以作為天然佐劑，以增加針對(duì)癌癥的抗原特異性免疫療法的效力[18]。但也有一些局限性，即技術(shù)上很費(fèi)力，因此，難于大規(guī)模生產(chǎn)。此外，不同的培養(yǎng)技術(shù)可能導(dǎo)致疫苗質(zhì)量不一致，疫苗評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)缺失，最有效的給藥途徑也尚未確定。為了產(chǎn)生基于腫瘤細(xì)胞的疫苗，分離腫瘤細(xì)胞并在體外操作以表達(dá)免疫調(diào)節(jié)蛋白，其可以進(jìn)一步增強(qiáng)其體內(nèi)免疫原性。腫瘤細(xì)胞疫苗的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是腫瘤抗原不需要很好地限制，因此，這些疫苗可能會(huì)覆蓋更廣泛的腫瘤抗原。由于HPV具有眾所周知的腫瘤特異性抗原，因此，使用基于腫瘤細(xì)胞的疫苗，不可能是HPV相關(guān)癌癥最實(shí)用的免疫療法。此外，基于腫瘤細(xì)胞的疫苗存在患者植入新癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。由于這些疫苗的性質(zhì)及其潛在風(fēng)險(xiǎn)，每種疫苗的效力和純度必須單獨(dú)定制，使得生產(chǎn)昂貴且耗時(shí)。正是由于這些原因，針對(duì)基于腫瘤細(xì)胞的HPV疫苗尚未在臨床研究中開發(fā)和測(cè)試。

3 宮頸癌疫苗臨床應(yīng)用面臨的問題

對(duì)于未感染過HPV的年輕女性，接種HPV預(yù)防性疫苗可以有效地降低宮頸癌發(fā)病率。隨著宮頸癌預(yù)防性疫苗的研發(fā)上市，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)將宮頸癌預(yù)防性疫苗列入國(guó)家疫苗接種范圍，使更多人感受到益處，有效降低宮頸癌發(fā)病率。但是，宮頸癌預(yù)防性疫苗的上市及應(yīng)用也有很多需要面對(duì)的實(shí)際問題。第一，疫苗接種成本并非人人都能接受，大眾化應(yīng)用還有很多限制，發(fā)展中國(guó)家要做到規(guī)模化應(yīng)用，需要國(guó)家適當(dāng)補(bǔ)助政策才能達(dá)到更高的覆蓋率。第二，由于各地區(qū)、各民族、各宗教的信仰和文化水平不同，對(duì)年輕女性接種HPV預(yù)防性疫苗有不同的認(rèn)識(shí)，也是接種疫苗遇到的問題。第三，學(xué)校、社區(qū)對(duì)預(yù)防性疫苗的認(rèn)識(shí)及做好群眾、學(xué)生、家長(zhǎng)宣傳工作，有助于加強(qiáng)父母對(duì)接種疫苗的積極性，增加年輕女性的接種率。第四，自從預(yù)防性HPV疫苗監(jiān)測(cè)上市，并未發(fā)現(xiàn)任何安全問題，未導(dǎo)致相關(guān)疾病發(fā)生，這有助于減少大家對(duì)疫苗接種的顧慮。第五，若宮頸癌預(yù)防性疫苗接種普遍，相應(yīng)的篩查也應(yīng)該積極配合，否則，導(dǎo)致部分人錯(cuò)認(rèn)為不需要篩查，反而增加宮頸癌發(fā)病率，預(yù)防性疫苗也不能保證100%的預(yù)防率。第六，疫苗是否可以混合使用，特別是當(dāng)有人不確定他們接種了哪種疫苗，并需要進(jìn)一步注射時(shí)，這個(gè)問題尚無解答。因此，目前面臨的各種問題，還需要積極解決[20.21]。

4 展望

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們的健康意識(shí)不斷提高，宮頸癌預(yù)防性疫苗上市后越來越受到大家歡迎，很多國(guó)家已經(jīng)將宮頸癌疫苗接種納入國(guó)家計(jì)劃范圍。安全、有效、耐受性好的疫苗逐漸研發(fā)上市，盡管目前治療性疫苗還在臨床試驗(yàn)研究階段，仍有很多困難需要解決，但我們有理由相信，隨著研究資料的不斷完善，研究過程的不斷創(chuàng)新、發(fā)展，以及國(guó)家的大力宣傳，宮頸癌疫苗會(huì)不斷有新的突破，終將踏上新的里程，治療性疫苗有望成為治療宮頸癌的疫苗。