HPV疫苗的研究進展

劉 蕓，喬佳佳，李 芳，王中煦，田一凡，劉 微 (吉林醫(yī)藥學院檢驗學院，吉林 吉林 132013)

人乳頭瘤病毒(human papilloma virus，HPV)是一種無包膜的雙鏈閉合環(huán)狀DNA病毒[1]，病毒核心由上游調(diào)節(jié)區(qū)(URR區(qū))、早期轉(zhuǎn)錄區(qū)(E區(qū))和晚期轉(zhuǎn)錄區(qū)(L區(qū))組成。E區(qū)分為E1-E7，主要編碼與病毒復制、轉(zhuǎn)錄、調(diào)控和細胞轉(zhuǎn)化有關(guān)的蛋白；L區(qū)分為L1和L2，分別編碼主要衣殼蛋白和次要衣殼蛋白[2]，含有豐富的病毒特異性中和抗體表位，L1與L2蛋白共同組成HPV的衣殼。女性HPV易感染部位包括子宮頸、肛門、直腸、陰道、外陰等，男性HPV易感染部位包括肛門、陰莖、口咽等。根據(jù)感染部位不同，HPV可分為上皮型和黏膜型兩大類，黏膜型HPV根據(jù)致癌性的強弱又可以分為低危型和高危型。常見的低危型包括HPV6、11、42等，可以誘發(fā)某些疣體的產(chǎn)生[3-4]。高危型則與包括宮頸癌在內(nèi)的多種人類腫瘤相關(guān)，主要包括HPV16、18、52、58等[5]。世界衛(wèi)生組織鑒定的具有最大致癌潛力的13種病毒亞型：HPV16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、68型。大多數(shù)HPV感染是短暫的，可被免疫系統(tǒng)在一年內(nèi)清除，只有持續(xù)感染高危型HPV才會引發(fā)宮頸癌。接種疫苗是控制宮頸癌發(fā)生最有效的手段，目前有兩類針對感染性HPV的疫苗。一類是預(yù)防性HPV疫苗，通過誘導產(chǎn)生針對HPV L1衣殼蛋白的中和抗體來實現(xiàn)預(yù)防病毒感染的效果，目前已被廣泛推廣[6]。另一類是仍在臨床研究中的治療性疫苗，它的作用機制是在已經(jīng)感染病毒的機體中，激發(fā)由特異性T細胞介導的免疫反應(yīng)，達到阻止甚至治療疾病惡性轉(zhuǎn)化的效果。

1 預(yù)防性HPV疫苗

1.1 作用機制

接種預(yù)防性HPV疫苗是預(yù)防宮頸癌最經(jīng)濟的一級預(yù)防手段。目前，已經(jīng)上市的預(yù)防性HPV疫苗形式是利用不同表達體系獲得的由L1蛋白組裝而成的病毒樣顆粒(virus like particles，VLPs)[7]，它可以在體內(nèi)誘導病毒中和抗體和記憶效應(yīng)，從而保護身體免受HPV感染。VLPs是一種無包膜的類病毒顆粒，表面具有中和抗原表位，可以誘導機體產(chǎn)生高滴度抗L1抗體IgG和IgA，從而保護機體不被病毒感染。接種疫苗后，抗體反應(yīng)達到預(yù)期的峰值，12～18個月后抗體濃度下降，然后穩(wěn)定在有效水平，實現(xiàn)對病毒感染的保護[8]。

1.2 預(yù)防性HPV疫苗種類

目前，全球已批準上市的預(yù)防型HPV疫苗有3種，根據(jù)所覆蓋的HPV類型分為二價HPV疫苗、四價HPV疫苗和九價HPV疫苗。

2006年6月，默克公司生產(chǎn)四價HPV疫苗Gardasil(HPV16、18、6、11)，已獲美國食品和藥物監(jiān)督管理局(food and drug administration，F(xiàn)DA)批準上市[9]。其為覆蓋2種高危型HPV和2種低危型HPV的VLPs。它可以預(yù)防生殖器癌和癌前病變[10]。L1衣殼蛋白在釀酒酵母系統(tǒng)中表達并組裝成VLPs，在第0、2和6個月接種，適用于20-45歲的女性。臨床結(jié)果顯示，四價Gardasil可以預(yù)防大約70%的宮頸癌。

2009年10月，葛蘭素史克公司的二價HPV疫苗Cervarix(HPV16、18)被美國FDA批準上市。與四價HPV疫苗Gardasil不同的是，Cervarix僅覆蓋兩種高危型HPV的VLPs，使用昆蟲表達系統(tǒng)。Cervarix接種的時間為第0、1和6個月，適用于9-25歲女性[11]。

2014年12月，默克公司生產(chǎn)的九價HPV疫苗Gardasil 9(HPV6、11、16、18、31、33、45、52、58)被美國FDA批準上市。Gardasil 9可預(yù)防Cervarix中未包含的五種高危型HPV(HPV 31、33、45、52、58)，可預(yù)防女性約90%的宮頸癌和約80%至95%的其他HPV相關(guān)肛門生殖器癌癥[12]。Gardasil 9也是由釀酒酵母表達系統(tǒng)制備獲得的，接種時間為第0、2和6個月，適用于16-26歲的女性。

2019年12月，中國國家藥品監(jiān)督管理局宣布，廈門萬泰滄海生物科技有限公司生產(chǎn)的首款國產(chǎn)二價HPV疫苗獲批，標志著中國成為繼美國、英國之后第三個獨立供應(yīng)HPV疫苗的國家。此疫苗的表達體系為大腸桿菌，具有高效、簡便、快速、低廉的特點，大大降低了生產(chǎn)成本。根據(jù)臨床試驗，國產(chǎn)二價疫苗對HPV16、18相關(guān)癌前病變的防護率達到100%，高于或等于其他四價和二價HPV疫苗；在預(yù)防HPV16、18持續(xù)性感染方面，保護率達97.7%[13]，高于或者等于國外二價和四價疫苗。且萬泰二價宮頸癌疫苗的不良反應(yīng)輕微，適用于9-45歲的女性。

1.3 HPV預(yù)防性疫苗臨床應(yīng)用

美國國家癌癥研究所的一項隨機臨床試驗的隨訪結(jié)果中顯示：Cervarix對HPV16和HPV18兩種病毒亞型引起的宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia，CIN)Ⅱ級及以上的病變的預(yù)防效力為100%，對預(yù)防宮頸癌癌前病變的有效率為97.4%[14]。試驗在2004-2005年期間招募7466名女性志愿者，其中有3727人接種了Cervarix，在2009-2012年期間，長期隨訪研究共納入2635名接種者和2836名未接種者，結(jié)果表明，Cervarix可以為女性提供長期的保護。另外，加拿大和美國衛(wèi)生機構(gòu)的政府工作報告顯示，Gardasil 9可預(yù)防約90%的宮頸癌，高于Gardasil的保護率(70%)。此外，鑒于九價HPV疫苗在婦女中的成本效益比較高，醫(yī)生應(yīng)向患者推薦九價HPV疫苗，而不是四價HPV疫苗。

2 治療性疫苗

2.1 作用機制

治療性HPV疫苗是指可以在已經(jīng)感染病毒的機體中，通過刺激特定的T細胞介導的免疫反應(yīng)，清除病毒和病毒感染細胞的免疫制劑。HPV的E6和E7屬于致癌蛋白，在感染細胞持續(xù)表達[15]，能刺激宮頸上皮細胞惡性轉(zhuǎn)化。而治療性HPV疫苗是將各種形式的E6和E7抗原遞送到抗原提呈細胞，例如樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)誘導抗原特異性免疫應(yīng)答[16],以分別激活HPV抗原特異性的CD8+CTL反應(yīng)或CD4+輔助T細胞反應(yīng)，對表達E6和E7的細胞進行識別和殺傷，達到清除病毒和感染細胞的效果。

2.2 治療性疫苗種類

2.2.1核酸疫苗

用于治療HPV感染和宮頸癌的核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗。DNA疫苗是指將編碼病毒抗原的重組表達載體接種于機體內(nèi)，使外源基因在體內(nèi)表達，產(chǎn)生的內(nèi)源性抗原誘導產(chǎn)生病毒特異性的免疫應(yīng)答。DNA疫苗以制備流程簡單，成本低廉、高效穩(wěn)定表達及可反復接種的優(yōu)點成為應(yīng)用廣泛的治療性疫苗形式[17]。GX-188E是一種可治療宮頸癌的DNA疫苗，它將HPV E6和E7抗原與細胞因子受體的細胞外結(jié)構(gòu)域融合，靶向激活樹突狀細胞。GX-188E疫苗已被證明能誘導宮頸癌前期患者的HPV E6和E7特異性T細胞反應(yīng)和宮頸病變轉(zhuǎn)歸[18]，可以用于治療宮頸癌。

與DNA疫苗相比，mRNA疫苗只要通過內(nèi)吞作用進入宿主細胞的細胞質(zhì)就可以直接開始翻譯，不需要像DNA一樣進入細胞核才可以表達，大大提高了抗原的產(chǎn)量。但是，HPV核酸疫苗相關(guān)的研究并不成熟，仍處于臨床前研究。

2.2.2亞單位疫苗

亞單位疫苗是將微生物的結(jié)構(gòu)基因通過重組DNA技術(shù)在體外進行表達獲得多肽和蛋白質(zhì)的疫苗形式。

HPV 16 E6合成肽E61-45、E646-80、E681-115、E6116-158和新型佐劑白色念珠菌皮試抗原(Candin)構(gòu)成的多肽疫苗——PepCan，在Ⅰ期臨床試驗顯示可以促進T細胞的增殖，并誘導朗格漢斯細胞分泌IL-12[19]。上海澤潤安珂生物制藥有限公司的重組HPV16型E7融合蛋白疫苗TA-CIN已獲得臨床試驗批件,此疫苗是HPV-16 L2、E6和E7的融合體，能誘導所有受試者產(chǎn)生抗體，并且部分受試者可產(chǎn)生T細胞免疫應(yīng)答。TA-CIN已在多項Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗中被證實具有較好的免疫原性和安全性[20]。

2.2.3活載體疫苗

活載體疫苗是應(yīng)用細菌或病毒弱毒或無毒株作為載體，制備具有表達病原體抗原的重組細菌或病毒疫苗，活載體疫苗具有較高的免疫原性，但對免疫缺陷患者存在潛在的安全風險。根據(jù)載體的不同，活載體疫苗可分為病毒載體疫苗和細菌載體疫苗。目前治療性HPV疫苗常用的細菌載體有單核細胞增多性李斯特菌、乳酸乳桿菌、植物乳桿菌等。ADXS11-001是編碼HPV16 E7的李斯特菌減毒活疫苗，分泌融合蛋白Lm-LLO-E7[21]。2020年一項針對持續(xù)性或復發(fā)性宮頸鱗狀細胞癌或非鱗狀細胞癌患者覆蓋50人的Ⅱ期臨床試驗(NCT01266460)結(jié)果顯示：ADXS11-001疫苗是安全、可耐受的[22]。

常用的病毒載體包括腺病毒、腺相關(guān)病毒、α病毒、牛痘病毒等[23-24]，其中RNA復制子疫苗的載體就來自α病毒，能夠自我復制，導致持續(xù)的抗原表達，從而增加免疫原性。病毒載體疫苗是最具前景的HPV抗原特異性免疫治療，可以快速大量生產(chǎn)，誘導體液和細胞免疫反應(yīng)。TG4001是一種含有HPV16 E6、E7基因和IL-2基因的減毒重組痘苗病毒疫苗，目前已進入臨床Ⅱ期試驗[25]。

2.2.4樹突狀細胞疫苗

DCs本身就是最有效的專業(yè)抗原提呈細胞，可激活先天和后天免疫系統(tǒng)[17]，與DNA疫苗和蛋白疫苗相比具有明顯優(yōu)勢，它可以作為天然佐劑來增強對腫瘤的特異性免疫效應(yīng)。也有研究表明中藥及其成分對DCs具有免疫調(diào)節(jié)的作用，其中馬尾松多糖改善了DCs的成熟度和功能，可以提高樹突狀細胞疫苗的抗腫瘤效果，這種物質(zhì)可能是樹突狀細胞疫苗中的潛在佐劑[26]。

在一項Ⅰ期的臨床試驗中，研究人員對HPV陽性晚期及復發(fā)性的患者進行接種后，只有0.21%的患者出現(xiàn)了0級和1級副反應(yīng)，其中包括接種部位的紅腫、瘙癢以及發(fā)熱、腹部疼痛、嘔吐的癥狀[27],實驗表明樹突狀細胞疫苗取得了非常明顯、有效的試驗結(jié)果。但因其制作方法復雜，價格偏高，大規(guī)模量產(chǎn)不可取，且疫苗生產(chǎn)、培養(yǎng)方法及質(zhì)量在每家疫苗研發(fā)公司各不相同，對疫苗的檢驗標準缺乏統(tǒng)一的評估標準，因此樹突狀細胞疫苗還需進一步研究。

3 小結(jié)與展望

HPV感染嚴重威脅人類健康，尤其給發(fā)展中國家?guī)砭薮蟮纳鐣徒?jīng)濟負擔。隨著HPV相關(guān)知識的不斷傳播，人們意識到病毒預(yù)防的重要性，越來越多的人選擇接種HPV預(yù)防性疫苗。預(yù)防性疫苗的安全性以及耐受性都已經(jīng)十分明確，全球超過100個國家已經(jīng)把預(yù)防性HPV疫苗納入國家疫苗接種計劃范圍內(nèi)。治療性疫苗經(jīng)過研究和廣泛的臨床試驗，取得了突破性進展，但用于治療晚期癌癥，仍然需要進行大量的臨床試驗來驗證治療性疫苗的療效?？梢灶A(yù)見，未來宮頸癌將能夠?qū)崿F(xiàn)全面預(yù)防甚至根除，不再威脅女性生命健康，HPV疫苗是世界上第一種預(yù)防癌癥的疫苗，也是首次嘗試使用疫苗來消除與感染相關(guān)的癌癥。它的成功極大地增強了人類攻克其他癌癥的信心與決心。