HPV疫苗的研究进展

刘 芸，乔佳佳，李 芳，王中煦，田一凡，刘 微 (吉林医药学院检验学院，吉林 吉林 132013)

人乳头瘤病毒(human papilloma virus，HPV)是一种无包膜的双链闭合环状DNA病毒[1]，病毒核心由上游调节区(URR区)、早期转录区(E区)和晚期转录区(L区)组成。E区分为E1-E7，主要编码与病毒复制、转录、调控和细胞转化有关的蛋白；L区分为L1和L2，分别编码主要衣壳蛋白和次要衣壳蛋白[2]，含有丰富的病毒特异性中和抗体表位，L1与L2蛋白共同组成HPV的衣壳。女性HPV易感染部位包括子宫颈、肛门、直肠、阴道、外阴等，男性HPV易感染部位包括肛门、阴茎、口咽等。根据感染部位不同，HPV可分为上皮型和黏膜型两大类，黏膜型HPV根据致癌性的强弱又可以分为低危型和高危型。常见的低危型包括HPV6、11、42等，可以诱发某些疣体的产生[3-4]。高危型则与包括宫颈癌在内的多种人类肿瘤相关，主要包括HPV16、18、52、58等[5]。世界卫生组织鉴定的具有最大致癌潜力的13种病毒亚型：HPV16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、68型。大多数HPV感染是短暂的，可被免疫系统在一年内清除，只有持续感染高危型HPV才会引发宫颈癌。接种疫苗是控制宫颈癌发生最有效的手段，目前有两类针对感染性HPV的疫苗。一类是预防性HPV疫苗，通过诱导产生针对HPV L1衣壳蛋白的中和抗体来实现预防病毒感染的效果，目前已被广泛推广[6]。另一类是仍在临床研究中的治疗性疫苗，它的作用机制是在已经感染病毒的机体中，激发由特异性T细胞介导的免疫反应，达到阻止甚至治疗疾病恶性转化的效果。

1 预防性HPV疫苗

1.1 作用机制

接种预防性HPV疫苗是预防宫颈癌最经济的一级预防手段。目前，已经上市的预防性HPV疫苗形式是利用不同表达体系获得的由L1蛋白组装而成的病毒样颗粒(virus like particles，VLPs)[7]，它可以在体内诱导病毒中和抗体和记忆效应，从而保护身体免受HPV感染。VLPs是一种无包膜的类病毒颗粒，表面具有中和抗原表位，可以诱导机体产生高滴度抗L1抗体IgG和IgA，从而保护机体不被病毒感染。接种疫苗后，抗体反应达到预期的峰值，12～18个月后抗体浓度下降，然后稳定在有效水平，实现对病毒感染的保护[8]。

1.2 预防性HPV疫苗种类

目前，全球已批准上市的预防型HPV疫苗有3种，根据所覆盖的HPV类型分为二价HPV疫苗、四价HPV疫苗和九价HPV疫苗。

2006年6月，默克公司生产四价HPV疫苗Gardasil(HPV16、18、6、11)，已获美国食品和药物监督管理局(food and drug administration，FDA)批准上市[9]。其为覆盖2种高危型HPV和2种低危型HPV的VLPs。它可以预防生殖器癌和癌前病变[10]。L1衣壳蛋白在酿酒酵母系统中表达并组装成VLPs，在第0、2和6个月接种，适用于20-45岁的女性。临床结果显示，四价Gardasil可以预防大约70%的宫颈癌。

2009年10月，葛兰素史克公司的二价HPV疫苗Cervarix(HPV16、18)被美国FDA批准上市。与四价HPV疫苗Gardasil不同的是，Cervarix仅覆盖两种高危型HPV的VLPs，使用昆虫表达系统。Cervarix接种的时间为第0、1和6个月，适用于9-25岁女性[11]。

2014年12月，默克公司生产的九价HPV疫苗Gardasil 9(HPV6、11、16、18、31、33、45、52、58)被美国FDA批准上市。Gardasil 9可预防Cervarix中未包含的五种高危型HPV(HPV 31、33、45、52、58)，可预防女性约90%的宫颈癌和约80%至95%的其他HPV相关肛门生殖器癌症[12]。Gardasil 9也是由酿酒酵母表达系统制备获得的，接种时间为第0、2和6个月，适用于16-26岁的女性。

2019年12月，中国国家药品监督管理局宣布，厦门万泰沧海生物科技有限公司生产的首款国产二价HPV疫苗获批，标志着中国成为继美国、英国之后第三个独立供应HPV疫苗的国家。此疫苗的表达体系为大肠杆菌，具有高效、简便、快速、低廉的特点，大大降低了生产成本。根据临床试验，国产二价疫苗对HPV16、18相关癌前病变的防护率达到100%，高于或等于其他四价和二价HPV疫苗；在预防HPV16、18持续性感染方面，保护率达97.7%[13]，高于或者等于国外二价和四价疫苗。且万泰二价宫颈癌疫苗的不良反应轻微，适用于9-45岁的女性。

1.3 HPV预防性疫苗临床应用

美国国家癌症研究所的一项随机临床试验的随访结果中显示：Cervarix对HPV16和HPV18两种病毒亚型引起的宫颈上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasia，CIN)Ⅱ级及以上的病变的预防效力为100%，对预防宫颈癌癌前病变的有效率为97.4%[14]。试验在2004-2005年期间招募7466名女性志愿者，其中有3727人接种了Cervarix，在2009-2012年期间，长期随访研究共纳入2635名接种者和2836名未接种者，结果表明，Cervarix可以为女性提供长期的保护。另外，加拿大和美国卫生机构的政府工作报告显示，Gardasil 9可预防约90%的宫颈癌，高于Gardasil的保护率(70%)。此外，鉴于九价HPV疫苗在妇女中的成本效益比较高，医生应向患者推荐九价HPV疫苗，而不是四价HPV疫苗。

2 治疗性疫苗

2.1 作用机制

治疗性HPV疫苗是指可以在已经感染病毒的机体中，通过刺激特定的T细胞介导的免疫反应，清除病毒和病毒感染细胞的免疫制剂。HPV的E6和E7属于致癌蛋白，在感染细胞持续表达[15]，能刺激宫颈上皮细胞恶性转化。而治疗性HPV疫苗是将各种形式的E6和E7抗原递送到抗原提呈细胞，例如树突状细胞(dendritic cells，DCs)诱导抗原特异性免疫应答[16],以分别激活HPV抗原特异性的CD8+CTL反应或CD4+辅助T细胞反应，对表达E6和E7的细胞进行识别和杀伤，达到清除病毒和感染细胞的效果。

2.2 治疗性疫苗种类

2.2.1核酸疫苗

用于治疗HPV感染和宫颈癌的核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗。DNA疫苗是指将编码病毒抗原的重组表达载体接种于机体内，使外源基因在体内表达，产生的内源性抗原诱导产生病毒特异性的免疫应答。DNA疫苗以制备流程简单，成本低廉、高效稳定表达及可反复接种的优点成为应用广泛的治疗性疫苗形式[17]。GX-188E是一种可治疗宫颈癌的DNA疫苗，它将HPV E6和E7抗原与细胞因子受体的细胞外结构域融合，靶向激活树突状细胞。GX-188E疫苗已被证明能诱导宫颈癌前期患者的HPV E6和E7特异性T细胞反应和宫颈病变转归[18]，可以用于治疗宫颈癌。

与DNA疫苗相比，mRNA疫苗只要通过内吞作用进入宿主细胞的细胞质就可以直接开始翻译，不需要像DNA一样进入细胞核才可以表达，大大提高了抗原的产量。但是，HPV核酸疫苗相关的研究并不成熟，仍处于临床前研究。

2.2.2亚单位疫苗

亚单位疫苗是将微生物的结构基因通过重组DNA技术在体外进行表达获得多肽和蛋白质的疫苗形式。

HPV 16 E6合成肽E61-45、E646-80、E681-115、E6116-158和新型佐剂白色念珠菌皮试抗原(Candin)构成的多肽疫苗——PepCan，在Ⅰ期临床试验显示可以促进T细胞的增殖，并诱导朗格汉斯细胞分泌IL-12[19]。上海泽润安珂生物制药有限公司的重组HPV16型E7融合蛋白疫苗TA-CIN已获得临床试验批件,此疫苗是HPV-16 L2、E6和E7的融合体，能诱导所有受试者产生抗体，并且部分受试者可产生T细胞免疫应答。TA-CIN已在多项Ⅰ、Ⅱ期临床试验中被证实具有较好的免疫原性和安全性[20]。

2.2.3活载体疫苗

活载体疫苗是应用细菌或病毒弱毒或无毒株作为载体，制备具有表达病原体抗原的重组细菌或病毒疫苗，活载体疫苗具有较高的免疫原性，但对免疫缺陷患者存在潜在的安全风险。根据载体的不同，活载体疫苗可分为病毒载体疫苗和细菌载体疫苗。目前治疗性HPV疫苗常用的细菌载体有单核细胞增多性李斯特菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌等。ADXS11-001是编码HPV16 E7的李斯特菌减毒活疫苗，分泌融合蛋白Lm-LLO-E7[21]。2020年一项针对持续性或复发性宫颈鳞状细胞癌或非鳞状细胞癌患者覆盖50人的Ⅱ期临床试验(NCT01266460)结果显示：ADXS11-001疫苗是安全、可耐受的[22]。

常用的病毒载体包括腺病毒、腺相关病毒、α病毒、牛痘病毒等[23-24]，其中RNA复制子疫苗的载体就来自α病毒，能够自我复制，导致持续的抗原表达，从而增加免疫原性。病毒载体疫苗是最具前景的HPV抗原特异性免疫治疗，可以快速大量生产，诱导体液和细胞免疫反应。TG4001是一种含有HPV16 E6、E7基因和IL-2基因的减毒重组痘苗病毒疫苗，目前已进入临床Ⅱ期试验[25]。

2.2.4树突状细胞疫苗

DCs本身就是最有效的专业抗原提呈细胞，可激活先天和后天免疫系统[17]，与DNA疫苗和蛋白疫苗相比具有明显优势，它可以作为天然佐剂来增强对肿瘤的特异性免疫效应。也有研究表明中药及其成分对DCs具有免疫调节的作用，其中马尾松多糖改善了DCs的成熟度和功能，可以提高树突状细胞疫苗的抗肿瘤效果，这种物质可能是树突状细胞疫苗中的潜在佐剂[26]。

在一项Ⅰ期的临床试验中，研究人员对HPV阳性晚期及复发性的患者进行接种后，只有0.21%的患者出现了0级和1级副反应，其中包括接种部位的红肿、瘙痒以及发热、腹部疼痛、呕吐的症状[27],实验表明树突状细胞疫苗取得了非常明显、有效的试验结果。但因其制作方法复杂，价格偏高，大规模量产不可取，且疫苗生产、培养方法及质量在每家疫苗研发公司各不相同，对疫苗的检验标准缺乏统一的评估标准，因此树突状细胞疫苗还需进一步研究。

3 小结与展望

HPV感染严重威胁人类健康，尤其给发展中国家带来巨大的社会和经济负担。随着HPV相关知识的不断传播，人们意识到病毒预防的重要性，越来越多的人选择接种HPV预防性疫苗。预防性疫苗的安全性以及耐受性都已经十分明确，全球超过100个国家已经把预防性HPV疫苗纳入国家疫苗接种计划范围内。治疗性疫苗经过研究和广泛的临床试验，取得了突破性进展，但用于治疗晚期癌症，仍然需要进行大量的临床试验来验证治疗性疫苗的疗效。可以预见，未来宫颈癌将能够实现全面预防甚至根除，不再威胁女性生命健康，HPV疫苗是世界上第一种预防癌症的疫苗，也是首次尝试使用疫苗来消除与感染相关的癌症。它的成功极大地增强了人类攻克其他癌症的信心与决心。