人乳頭瘤病毒疫苗免疫原性及有效性研究的新進(jìn)展

夏燕,吳蕓，馬彩玲

宮頸癌在全球女性癌癥死亡中為第四大主要原因，2020年全球約有60.4萬新發(fā)病例和34.2萬死亡病例，這給全球衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)造成了沉重的負(fù)擔(dān)[1]。2008年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一哈拉爾德·楚爾·豪森博士于1974年發(fā)現(xiàn)了人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)與宮頸癌的密切關(guān)系，經(jīng)眾多科學(xué)家多年的探索和研究發(fā)現(xiàn)，高危HPV持續(xù)性感染才是鱗狀上皮內(nèi)病變(squamous intraepithelial lesions，SILs)及宮頸癌的主要病因[2]。三級(jí)預(yù)防措施聯(lián)合實(shí)施的早防早治(接種HPV疫苗、定期宮頸癌篩查和及時(shí)治療并管理已確診的宮頸病變患者)，可以減少甚至消除宮頸癌的發(fā)生[3]。接種HPV疫苗作為一級(jí)預(yù)防措施，其降低HPV感染及宮頸病變發(fā)生率的效果已被證實(shí)，截至2020年1月,全球已有108個(gè)國家和地區(qū)將HPV疫苗納入國家免疫規(guī)劃中，疫苗的安全性已在多項(xiàng)研究中得以證實(shí)[4-5]。本文針對(duì)HPV的生物學(xué)特點(diǎn)與分型、HPV疫苗的免疫原性及其預(yù)防HPV感染、宮頸癌前病變及宮頸癌的有效性、不同劑量疫苗的有效性進(jìn)行闡述。

1 人乳頭瘤病毒生物學(xué)特點(diǎn)與分型

HPV是一種無包膜環(huán)狀雙鏈脫氧核糖核苷酸(deoxyribonucleic acid，DNA)病毒，直徑約55～60 nm，內(nèi)含上游調(diào)節(jié)區(qū)(NCR區(qū))、早期轉(zhuǎn)錄區(qū)(E區(qū))、晚期轉(zhuǎn)錄區(qū)(L區(qū))基因組，負(fù)責(zé)病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、調(diào)控和細(xì)胞轉(zhuǎn)化。L區(qū)基因組編碼的主要衣殼蛋白(L1蛋白)和次要衣殼蛋白(L2蛋白)，具有病毒型別特異性中和抗體依賴表位，其中L1蛋白可自組裝成空病毒樣顆粒(virus-liked particles，VLPs)，在人體內(nèi)誘導(dǎo)出抗原特異性中和抗體，因此L1蛋白VLPs是HPV疫苗的主要成分。

目前已發(fā)現(xiàn)200多種型別的HPV，與人類生殖道疾病相關(guān)的有50余種，根據(jù)其致病特性分為高危型和低危型，高危HPV感染不僅是所有宮頸癌的原因，也是部分外陰、陰道、陰莖、肛門以及頭頸部癌癥的病因[6]。

2 人乳頭瘤病毒疫苗

HPV疫苗是利用L1蛋白重組成空VLPs，將其裝配于不同的載體(如酵母菌、桿狀病毒、大腸桿菌等)上，在體內(nèi)誘導(dǎo)免疫細(xì)胞產(chǎn)生記憶B細(xì)胞及漿細(xì)胞，其中長壽命漿細(xì)胞可持久穩(wěn)定地分泌高效的抗原特異性中和抗體，從而使機(jī)體有效預(yù)防HPV感染[7]。

目前國外臨床應(yīng)用的HPV疫苗有3種，分別是二價(jià)Cervarix(bivalent HPV，biHPV)疫苗、四價(jià)Gardasil(quadrivalent HPV，qHPV)疫苗、九價(jià)(9-valent HPV，9vHPV)疫苗。biHPV疫苗針對(duì)HPV16/18型別，qHPV疫苗針對(duì)HPV6/11/16/18 4種型別；9vHPV針對(duì)HPV6/11/16/18/31/33/45/52/58共9種型別。3種疫苗在我國分別于2016年7月、2017年5月、2018年4月獲批入市。2020年1月我國自主研發(fā)生產(chǎn)的二價(jià)Cecolin疫苗獲批在國內(nèi)上市，針對(duì)HPV16/18型別，適用于9～45歲女性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國75.1%宮頸鱗癌和64.6%宮頸腺癌是由HPV16/18型引起的[8]，二價(jià)疫苗尚不能完全滿足宮頸癌的防控需求，因此，我國科學(xué)家們正致力于多價(jià)疫苗的研發(fā)，力求更高的疫苗保護(hù)效率。

3 人乳頭瘤病毒疫苗的免疫原性

HPV疫苗不同于其它大多數(shù)疫苗，它可以產(chǎn)生持久穩(wěn)定的抗體免疫應(yīng)答，4種疫苗的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)的長時(shí)間隨訪結(jié)果驗(yàn)證了它的長期高水平免疫原性。芬蘭對(duì)兩項(xiàng)三期臨床試驗(yàn)后的3 300名接種了biHPV/qHPV的青少年女孩的隨訪研究顯示，7～12年后接種疫苗者抗HPV16、18抗體的中位數(shù)均明顯高于自然感染誘導(dǎo)的抗體水平，qHPV疫苗接種者的高14.8倍和5.3倍，biHPV接種者的高73.3倍和80.0倍[9]。biHPV接種者的免疫原性顯著高于qHPV疫苗，可能是由于biHPV疫苗的佐劑成分能誘導(dǎo)體內(nèi)更強(qiáng)的免疫反應(yīng)。因9vHPV疫苗上市較晚，免疫原性的報(bào)道相對(duì)較少,但9種HPV類型抗體也可持續(xù)5年以上[10]。二價(jià)Cecolin疫苗的三期臨床試驗(yàn)也顯示了在18～45歲女性中有類似的結(jié)果，接種后3年隨訪結(jié)果，HPV16、18抗體水平分別是自然感染抗體水平的8倍和10倍[11]?；谝呙缒芗せ铋L壽命漿細(xì)胞的理論，期待更長時(shí)間的隨訪數(shù)據(jù)來驗(yàn)證持久的免疫原性，間接反映HPV疫苗長時(shí)間保護(hù)的特性。

4 人乳頭瘤病毒疫苗的有效性

HPV疫苗的有效性主要從HPV感染率、疫苗型HPV持續(xù)性感染、宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia,CIN)及宮頸癌的發(fā)生率指標(biāo)來評(píng)估。下面將通過各指標(biāo)來闡述HPV疫苗的有效性。

4.1 人乳頭瘤病毒疫苗與人乳頭瘤病毒感染

HPV疫苗既可顯著降低接種人群的疫苗型HPV感染率，也能降低接種人群的與疫苗型相關(guān)HPV型別的感染率，即交叉保護(hù)；還能降低未接種人群的疫苗型HPV感染率，即群體效應(yīng)。HPV疫苗上市后多項(xiàng)真實(shí)世界的研究顯示接種疫苗可以顯著降低疫苗型HPV及與疫苗型相關(guān)HPV的感染率。西班牙和日本對(duì)biHPV疫苗的研究結(jié)果顯示疫苗預(yù)防HPV16/18型感染的有效性達(dá)94%～95.5%，未接種與接種疫苗女性的HPV16/18感染率分別為9.2%和0.8%，預(yù)防HPV31/33/45感染的有效性達(dá)83%，HPV31/45/52的有效性達(dá)71.9%[12-13]。澳大利亞的一項(xiàng)青年女性健康倡議研究結(jié)果顯示，qHPV疫苗接種成功地降低了澳大利亞年輕女性疫苗靶向基因型的感染率[14]。9vHPV疫苗在亞洲五地區(qū)的三期臨床試驗(yàn)研究表明隨訪4.5年期間，接種9vHPV疫苗女性的HPV31/33/45/52/58總感染率(13.1/萬人·年)明顯低于接種qHPV疫苗女性(309.1/萬人·年)，有效性達(dá)95.8% [95%置信區(qū)間(confidence interval，CI) 87.8%-98.9%][10]。早期的一項(xiàng)薈萃分析表明在女性疫苗接種覆蓋率≥50%時(shí)才能觀察到群體保護(hù)效應(yīng)[15]。然而近期荷蘭一項(xiàng)8年的縱向研究顯示，8 768名參與者中僅35.3%的女性接種了疫苗，該群體疫苗接種前后的4次隨訪數(shù)據(jù)顯示，HPV16/18型感染率在女性中每年以12.6%(95%CI10.6%-14.5%)的速度下降，而男性和未接種疫苗的女性每年分別以13.0%(95%CI8.3%-17.5%)和5.4%(95%CI2.9%-7.8%)的百分比下降[16]，說明僅有女性接種疫苗時(shí)，覆蓋率并非要達(dá)到50%就能產(chǎn)生群體效應(yīng)，這對(duì)于HPV疫苗低覆蓋接種的中低收入國家來說無疑是種激勵(lì)。

HPV持續(xù)性感染是引起宮頸癌的主要原因，4種HPV疫苗對(duì)6個(gè)月或12個(gè)月的持續(xù)性感染均有高效保護(hù)力，可有效降低宮頸癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。biHPV疫苗在中國18～45歲女性中的三期臨床試驗(yàn)事后結(jié)果分析顯示，隨訪72個(gè)月，基線時(shí)HPV16/18型DNA陰性的女性6個(gè)月和12個(gè)月HPV16/18持續(xù)性感染的有效性均為100.0%，基線時(shí)HPV16/18型中一種DNA陽性的女性，有效性降為66.8%[17]。qHPV疫苗在中國女性中的三期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨訪78個(gè)月時(shí)，對(duì)6個(gè)月和12個(gè)月宮頸HPV持續(xù)性感染的有效性分別為91.6%和97.5%[18]。9vHPV疫苗在亞洲五地區(qū)的三期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，9vHPV疫苗可預(yù)防HPV31/33/45/52/58相關(guān)的≥6個(gè)月和≥12個(gè)月的持續(xù)性感染，有效性分別為95.8%、93.9%[19]。二價(jià)Cecolin疫苗的三期臨床試驗(yàn)顯示預(yù)防HPV16/18持續(xù)性感染(≥6個(gè)月)有效率更是高達(dá)97.8%[11]。

4.2 人乳頭瘤病毒疫苗與癌前病變

隨著疫苗上市時(shí)間的延長，HPV疫苗對(duì)宮頸癌前病變的保護(hù)效果的研究報(bào)告也逐漸增多。一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、對(duì)照的16～26歲拉丁美洲女性接種9vHPV疫苗的療效研究顯示，與接種qHPV疫苗相比，預(yù)防HPV31、33、45、52和58相關(guān)的細(xì)胞學(xué)異常及宮頸、外陰和陰道各級(jí)別上皮內(nèi)瘤變的有效率均達(dá)到了92%[10]。臨床試驗(yàn)的結(jié)果令人對(duì)HPV疫苗充滿信心，幾項(xiàng)不同國家的真實(shí)世界的研究結(jié)果也顯示了HPV疫苗明顯降低了宮頸細(xì)胞學(xué)異常和組織學(xué)異常的發(fā)生率。意大利一項(xiàng)隨訪了8年的隊(duì)列研究顯示，接種疫苗者相對(duì)于未接種者宮頸細(xì)胞學(xué)異常的發(fā)生率顯著下降(6.9% vs 11.7%)，調(diào)整后比值比為0.52(95%CI0.34-0.79)[20]。瑞典一項(xiàng)包括133萬名13～29歲女性的全國隊(duì)列研究結(jié)果顯示，17歲前接種了qHPV疫苗對(duì)CIN2+的有效性為64%[發(fā)病率比(incidence rate ratio,IRR)=0.36，95%CI0.27-0.47]，17～19歲和20～29歲接種qHPV疫苗的有效性分別為25%(IRR=0.75,95%CI0.66-0.86)和14%(IRR=0.86,95%CI0.73-1.01)；對(duì)CIN3+的防護(hù)效果與之相似[21]。加拿大一項(xiàng)基于學(xué)校免疫計(jì)劃的研究，以CIN2+及高級(jí)別鱗狀上皮內(nèi)病變(high-grade squamous intraepithelial lesion，HSIL)為結(jié)局，在超過7年的隨訪中，與未接種疫苗的女性相比，在9～14歲期間按計(jì)劃接種3劑疫苗者CIN2+的校正有效性為57.9% (95%CI43.2%-69.0%)；HSIL校正有效性為47.1%(95%CI35.6%-56.7%)[22]。新西蘭一項(xiàng)對(duì)10萬余名20～24歲女性的宮頸篩查結(jié)果與疫苗接種狀態(tài)關(guān)系的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，在18歲之前至少接種過一劑qHPV疫苗，HSIL的發(fā)生率降低了25%，CIN2+的發(fā)生率降低了31%[23]。這些研究充分提示了在青少年期接種HPV疫苗獲益最大，然而我國HPV疫苗尚未納入國家免疫規(guī)劃，大多數(shù)接種HPV疫苗的女性為大齡女性，尚缺乏該人群接種疫苗在癌前病變方面有效性的研究報(bào)道。

4.3 人乳頭瘤病毒疫苗與子宮頸癌

從接種HPV疫苗至宮頸癌發(fā)生的時(shí)間間隔可能需要幾十年，HPV疫苗的臨床試驗(yàn)不可能設(shè)計(jì)過長的隨訪時(shí)間，而且HPV疫苗上市時(shí)間僅15年，因此目前關(guān)于HPV疫苗對(duì)預(yù)防子宮頸癌的有效性報(bào)道較少。瑞典對(duì)170萬10～30歲女性的隨訪研究顯示，宮頸癌的累積發(fā)病率在接種qHPV疫苗和未接種的女性中分別為47例/10萬人和 94例/10萬人。調(diào)整了隨訪年齡、居住地、父母的教育程度、家庭收入、母親出生國家和母親疾病史這些協(xié)變量后，接種人群與未接種人群的IRR為0.37(95%CI0.21-0.57)，<17歲接種的女性IRR為0.12(95%CI0.00-0.34)，17～30歲接種的女性IRR為0.47(95%CI0.27-0.75)[24]。然而，丹麥對(duì)87萬17～30歲女性的隨訪研究結(jié)果與之不一致，≤16歲或17～19歲接種疫苗與未接種的女性相比，宮頸癌的發(fā)病比率分別為0.14(95%CI0.04-0.53)和0.32(95%CI0.08-1.28)；但20～30歲時(shí)接種疫苗與未接種的女性相比，IRR為1.19(95%CI0.80-1.79)，在調(diào)整了緩沖期后IRR下降為0.85(95%CI0.55-1.32)[25]。美國一項(xiàng)77萬余女性的隊(duì)列研究顯示3劑疫苗接種對(duì)原位癌及宮頸癌(CIN3+)的保護(hù)效率為72%，2劑為39%，1劑為48%，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)<20歲時(shí)接種疫苗的有效率高于≥20歲[26]。總之，接種HPV疫苗可以降低宮頸癌的發(fā)病率，這一效果在≤17歲接種疫苗的女性中更顯著，這與WHO推薦9～15歲女孩接種HPV疫苗的策略相一致，而在≥20歲接種疫苗女性中預(yù)防宮頸癌的保護(hù)效果尚存爭議，還需要更多研究來明確疫苗在這部分人群中預(yù)防宮頸癌的保護(hù)效力。

5 不同劑量人乳頭瘤病毒疫苗的有效性

真實(shí)世界的研究發(fā)現(xiàn)HPV疫苗單劑量接種與3劑量完全接種相比，在預(yù)防HPV感染及宮頸癌前病變方面具有非劣效性保護(hù)力。2016年印度被迫暫停的一項(xiàng)多中心前瞻性隊(duì)列研究對(duì)2 649名10～18歲接種qHPV疫苗的女性子宮頸樣本進(jìn)行了HPV基因型檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不論接種幾劑疫苗，感染HPV16、18、6和11型的概率是相似的，并且單劑HPV疫苗對(duì)HPV16、18、6和11的持續(xù)感染所提供的短期保護(hù)與2劑或3劑疫苗所提供的保護(hù)類似[27]。隨后又對(duì)該隊(duì)列研究的參與者進(jìn)行了免疫原性的研究，發(fā)現(xiàn)單劑接種者的抗體水平雖然明顯低于3或2劑接種者，但對(duì)HPV16和18型顯示出強(qiáng)勁和持續(xù)的免疫應(yīng)答，抗體水平在4年內(nèi)保持穩(wěn)定[28]。之后該隊(duì)列隨訪9年的數(shù)據(jù)顯示疫苗對(duì)HPV16/18持續(xù)性感染的有效率在不同接種劑量中類似(1、2、3劑的有效率分別為95.4%、93.1%和93.3%)[29]。與此同時(shí)美國也對(duì)之前開展的基于社區(qū)的疫苗試驗(yàn)進(jìn)行了類似的數(shù)據(jù)分析，接種疫苗后第4～7年在1、2、3劑組間HPV16和HPV18抗體水平幾何平均值的下降差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；3組女性HPV16/18累計(jì)感染率分別為1.5%、3.6%、4.3%，1、2劑組與3劑組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[30]。這一免疫原性的研究結(jié)果給單劑或較少劑量疫苗接種的有效性提供了證據(jù)支持。一項(xiàng)對(duì)13萬余名女性少劑量和標(biāo)準(zhǔn)劑量HPV疫苗接種的臨床結(jié)局比較顯示，隨訪5年，與未接種疫苗女性比，在15～19歲接種疫苗1、2和3劑量組發(fā)生組織學(xué)證實(shí)的浸潤型宮頸癌前病變風(fēng)險(xiǎn)比分別為0.64 (95%CI0.47-0.88)、0.72(95%CI0.54-0.95)和0.66(95%CI0.55-0.80)；在其他年齡段接種疫苗的女性與未接種疫苗女性相比，風(fēng)險(xiǎn)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，主要是因?yàn)?5歲之前開始接種疫苗的女孩發(fā)生細(xì)胞學(xué)高級(jí)別病變的例數(shù)僅19例，數(shù)量過少，20歲之后開始接種疫苗的女孩可能在接種前已感染HPV[31]，該研究雖未進(jìn)一步分層分析，但研究結(jié)果依然讓疫苗界研究者富有興趣，提出了更科學(xué)及更有說服力的縱向研究，全球性單劑量疫苗有效性的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)研究已于2018年開展，期待可觀的數(shù)據(jù)支持，這樣可以減少疫苗接種劑量、提高HPV疫苗接種的接受度、增加經(jīng)濟(jì)成本效益。

6 展望

HPV疫苗上市15年來，已有較多的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)和真實(shí)世界數(shù)據(jù)證實(shí)其高效持久穩(wěn)定的免疫原性和對(duì)HPV感染及宮頸癌前病變的良好保護(hù)效果。多隊(duì)列接種疫苗可提高疫苗接種覆蓋率，增加人群中疫苗的保護(hù)效率，但≥20歲女性接種HPV疫苗對(duì)HPV感染及宮頸癌前病變有效性數(shù)據(jù)較少，其預(yù)防宮頸癌的保護(hù)效果尚存爭議，亟需開展對(duì)這部分女性接種疫苗有效性的觀察研究；青少年單劑量疫苗接種的初期預(yù)防效果的數(shù)據(jù)令人振奮，其縱向研究結(jié)果將為公共衛(wèi)生政策的制定提供更多可靠依據(jù)，以更好地優(yōu)化疫苗資源的使用、提高疫苗接種的接受度和覆蓋率。然而，研究數(shù)據(jù)也提示接種HPV疫苗后并非一勞永逸，定期行宮頸癌篩查依然十分必要。在中國大陸，疫苗上市后3年的調(diào)查顯示僅有3%的女性接種了HPV疫苗[32]，2015年全國女性宮頸癌篩查率僅為23.6%[33]，這組數(shù)據(jù)與世界衛(wèi)生組織提出的消除宮頸癌階段性目標(biāo)(90-70-90)還相差甚遠(yuǎn)，這兩項(xiàng)研究明確了職業(yè)和經(jīng)濟(jì)收入是影響接種疫苗意愿的主要因素，而對(duì)HPV及HPV疫苗的認(rèn)知是影響接受度的關(guān)鍵，與宮頸癌篩查率的影響因素類似。因此為達(dá)到消除宮頸癌的目標(biāo)，大力開展健康教育宣傳迫在眉睫，同時(shí)建議國家及政府對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)實(shí)施疫苗補(bǔ)貼政策、加大宮頸癌普查力度，提高疫苗接種和宮頸癌篩查的覆蓋率。