医学病毒学

北京协和医学院研究生试卷首页姓名：王小娜学号：S2015018005考试科目：医学病毒学考试日期：2015年11月19日所院：医学生物学研究所题目序号成绩评阅人备注1234567891011总成绩课程负责人签字：北京协和医学院研究生院制人乳头瘤病毒HPV疫苗的研究进展与应用第1页共9页人乳头瘤病毒HPV疫苗的研究进展与应用摘要：宫颈癌是一种常见的女性恶性肿瘤，在女性致死癌症中位列国内第二位，严重威胁着广大女性的生命健康。人乳头瘤病毒感染与宫颈癌发生密切相关，为导致宫颈癌的最危险的因素。因此，HPV疫苗的研发备受关注。目前的研究以治疗性疫苗和预防性疫苗为主。近几年，疫苗的成功上市使预防和治疗宫颈癌的研究取得了重大的突破。本文就HPV疫苗的研究进展做一综述。关键词：HPV、宫颈癌、疫苗、研究进展、应用前言在世界范围内，宫颈癌已成为仅次于乳腺癌的第二大女性致死癌症。在过去的几十年里，由于宫颈癌筛查的推广，西方国家宫颈癌的死亡率已经大幅下降，但在某些发展中国家由于公共卫生投入不足以及相关筛查的缺失，宫颈癌跃升为女性第一大致死癌症。新发病例的80%来自发展中国家，我国宫颈癌发病率为12.96/10万人，死亡率达到3.28/10万人。且近年来呈现地区增长及发病年龄提前的现象，特别是近年来年轻宫颈癌患者有明显上升趋势[23]。病理生理学研究和流行病学调查均表明，高危型人乳头瘤病毒是诱发宫颈癌的重要因素。宫颈癌与HPV之间关系的明确，使得宫颈癌成为目前唯一病因明确可以早期预防的癌症。因此，注射宫颈癌疫苗是预防HPV感染，进而预防CIN及宫颈癌发生的重要方法。本文就HPV疫苗的国内外近期研究进展做一综述。HPV分类及其致病机理HPV是种嗜上皮性DNA病毒，无包膜，呈二十面体结构，直径约55mm，有长约8000bp的双链共价环状基因组(其DNA包括早期基因区(E)，晚期基因区(L)和长控制区(LCR)3个部分）。早期基因区可以编码E1，E2，E4，E5，E6，E7等早期蛋白。其功能与病毒的复制、转录、翻译调控和细胞转化有关。其中E6，E7是主要的致癌基因。晚期基因区可以编码主要衣壳蛋白L1和次要衣壳蛋白L2。人乳头瘤病毒HPV疫苗的研究进展第2页共9页长控制区含有HPV基因组、HPV的复制起始点和基因表达所必须的控制元件，调控病毒基因的转录复制。目前已知的HPV型别有100多种，其中约35种涉及生殖道感染，约20种与肿瘤相关。按宫颈癌发生危险性的高低分为高危型HPV和低危型HPV。多项研究结果均表明，高危型HPV的持续感染是宫颈癌进展的重要原因，而病毒载量是影响宫颈病变及发展的重要因素[1]。HPV的致病主要与E6和E7有关，它们通过与细胞周期因子p53和Rb蛋白结合发挥其致癌作用[2]。HPV疫苗的类型及原理HPV与宫颈癌关系的明确，使得宫颈癌成为目前唯一病因明确可以早期预防的癌症。主要有3组病毒蛋白可诱导机体产生有效的免疫应答：①病毒癌基因E6和E7，两者可在宫颈癌中持续表达；②其他早期蛋白，如E1、E2、E4和E5；③病毒衣壳蛋白L1和L2，可表达于上皮基底层。针对这3种蛋白可以制备多种病毒疫苗[3][4]。目前的HPV疫苗可以分为预防性疫苗和治疗性疫苗以及嵌合性疫苗。其中，预防性疫苗多将衣壳蛋白L1和L2组成的VLPs作为靶抗原，诱导机体产生特异性中和抗体，从而达到预防效果[5]。预防性疫苗不含有病毒DNA和癌蛋白，因而具有较高的免疫原性和安全性。治疗性疫苗多将E6和E7蛋白作为靶抗原，理想的治疗性疫苗可以使机体产生HPV特异性细胞毒性T细胞(CTL)。根据抗原肽种类的多少，还可以将HPV疫苗分为单价疫苗和多价疫苗。单价疫苗的靶抗原是单一的抗原肽，而多价疫苗可针对多种HPV型别的多个抗原肽或者蛋白片段[6]。按宫颈癌发生危险性的高低分为高危型和低危型。科研人员针对不同靶点，开发了多种不同作用机制的HPV疫苗，其中VLPs疫苗最为成熟，已有商品化的产品在国外上市。VLPs疫苗HPV的抗原表位位于衣壳上，除去核酸的空病毒衣壳依然能够激发机体产生免疫反应。很早以前研究人员就发现单纯的L1蛋白在一定条件下就可以形成VLPs[7]，VLPs近乎于一个天然的空病毒衣壳，保持了病毒表面的抗原表位，抗原活性几乎与天然的病毒完全一致［8]。VLPs不包含任何病毒核酸成分，且无类似朊蛋白的蛋白转化作用，因此不具有感染性。VLPs疫苗是一种预防性疫苗，各亚型疫苗之间无明显的交叉保护作用。为扩大对HPV各亚型的覆盖率，VLPs疫人乳头瘤病毒HPV疫苗的研究进展第3页共9页苗通常被设计为多价疫苗，能够同时预防多种，特别是高危型HPV的感染。目前，两种病毒颗粒样疫苗已经投入生产，即Cervarix和Gardasil(中文名:卉妍康)由英国葛兰素(GSK)公司生产，是一种针对HPV16、18的二价疫苗。Gardasil(中文名:加德西)由美国默沙东(Merck)公司生产，是针对HPV6、11、16、18的四价疫苗[9]。目前已上市的HPV疫苗均为多价疫苗，国内处于研发阶段的疫苗也大多是多价的。肽类及蛋白类疫苗HPV早期蛋白E6，E7与病毒复制、转录和细胞转化有关，将其作为靶点可以阻止癌前病变进一步发展恶化。但E6和E7蛋白自身免疫活性较弱且具有潜在致癌性，因此不能单独用于免疫机体，将其与其他蛋白融合后不仅能消除其致癌性，融合蛋白的免疫原性也有所提高。将E6，E7蛋白与人白细胞抗原融合可制成HPV多肽疫苗，能够诱导机体产生细胞毒性T细胞反应。载体疫苗将HPV抗原编码基因插入无毒、减毒、弱毒的病毒中可制备HPV病毒载体疫苗，在诱导机体产生特异性免疫反应的同时，病毒载体本身又可作为免疫佐剂增强免疫效果。HPV病毒载体疫苗不仅具有预防作用，还兼具阻止CINI/II患者病情进一步发展的作用。DNA疫苗借助于特定载体将HPV基因片段导入受体细胞中，导入片段可在细胞内长期存在并稳定表达，从而产生持久的免疫作用。此外，阻止感染的预防性疫苗主要有3组病毒蛋白可诱导机体产生有效的免疫应答：①病毒癌基因E6和E7，两者可在宫颈癌中持续表达；②其他早期蛋白，如E1、E2、E4和E5；③病毒衣壳蛋白L1和L2，可表达于上皮基底层。由病毒衣壳蛋白L1或L1与L2组成，在细胞内可自我组装成病毒样颗粒（VLPs）[11]。治疗性疫苗主要有重组牛痘病毒疫苗，ɑ病毒载体疫苗，腺病毒载体疫苗，细菌载体疫苗，基因疫苗，肽段疫苗，ｐ16INK4ɑ疫苗，融合蛋白疫，细胞疫苗等。治疗性HPV疫苗递呈抗原至抗原递呈细胞，如树突状细胞诱导抗原特异性免疫应答。DCs通过MHCⅠ和Ⅱ递呈抗原，激活CD8和CD4免疫反应，靶向识别、杀伤表达E6和E7的细胞。包括治疗性HPVDNA疫苗、治疗性HPVRNA复制子疫苗、人乳头瘤病毒HPV疫苗的研究进展第4页共9页治疗性HPV合成肽疫苗、治疗性HPV蛋白质类疫苗、治疗性HPV活载体疫苗、基于DCs的治疗性HPV疫苗[12]。HPV嵌合疫苗也是目前的1个研究热点，包括以下3种类型:同型HPV的不同期蛋白的嵌合，如将HPV16早期蛋白和衣壳蛋白嵌合；不同型别的HPV病毒蛋白的嵌合；HPV和其他种类的微生物的嵌合，如将HPV和HIV的嵌合[13]。目前疫苗研发存在的问题目前，全球上市应用的HPV预防性疫苗有3种，分别为Merck公司于2006年推出的4价(HPV6/11/16/18)疫苗Gardasil和GSK于2007年推出的(HPV16/18)疫苗Cervarix，二者均属于VLPs疫苗。二价疫苗Cervarix、四价疫苗Gardasil和九价疫苗V503。我国自主研发的二价疫苗Innovax正处于Ⅲ期临床试验阶段，未批准上市。Merck和GSK均有意在中国推广HPV疫苗。根据现行《药品注册管理办法》，进口疫苗被批准在国内上市以前必须开展临床试验以证明其安全性和有效性。由于从人体感染HPV到出现癌前病变需要很长的时间，很难在短时期内收集到足够多的样本数据以证明其能有效预防宫颈癌，因此按照现有审评标准两家企业的HPV疫苗一直未获得CFDA的批准[6]。现在仅在香港有HPV疫苗。而且疫苗要多次注射才能起作用，价格较高，达不到普及的效果。目前国内研究的疫苗还迟迟没有上市。疫苗在上市应用于临床前必须考虑疫苗接种后的安全性及有效性、人群对疫苗的认知度及接受度、目标人群年龄的选择，同时HPV预防性疫苗的价格也备受关注，因此还需建立合理的价格及支付体系。近几十年来，人们在宫颈癌发病机制以及宫颈癌预防和治疗方面取得了很大的进展，HPV疫苗的发明，为通过接种预防宫颈癌提供了可能。但仍存在诸多问题:疫苗安全问题、疫苗成本过高、认知度问题、缺少通用疫苗与治疗性疫苗[10]。国内HPV疫苗研究及应用现状在西方国家，HPV疫苗的推广使用取得了巨大的成功，越来越多的数据表明女性，特别是未成年女性接种多价HPV疫苗能够带来巨大的社会效益［14]。但是这并不意味着在我国推广HPV疫苗将会毫无障碍。首先，现有的HPV疫苗各亚型之间无明显的交叉保护作用，接种任何一种疫苗都不能预防所有的HPV亚型感人乳头瘤病毒HPV疫苗的研究进展第5页共9页染，因此推广HPV筛查、早发现、早治疗仍然是预防宫颈癌必不可少的措施。其次，现有HPV疫苗定价较高，我国低收入人群自费接种热情不高［15]。但是他们恰恰是最需要接种的人群，若由公共卫生部门承担接种用，无疑是一项沉重的负担。再次，调查表明我国大多数人对HPV和HPV疫苗的认知度还比较低［16][17]，即使文化程度相对较高的大学生群体也是如此［18]，因此推广HPV疫苗还需要事先普及相关卫生知识。最后，只有人群接种率足够高时才能产生群体免疫力，阻断HPV的传播，因此推广HPV疫苗所带来的社会效益需要较长的一段时间才能显现[19]。国内HPV疫苗市场潜力巨大，如果相关产品获批在国内上市，毫无疑问将会为相关企业带来巨大的利润。虽然CFDA尚未批准相关产品在国内上市，但依然阻挡不了医药企业的研发热情。从已披露的资料可以得知，国内科研院所和医药企业最早于本世纪初开始研发HPV疫苗，与跨国药企相比起步时间大约晚了10年。目前国内研究较多也较为成熟是VLPs类疫苗，有些品种已经进入(期临床试验，其他类型的疫苗也处于积极进展之中[6]。而对于这项重大进展性研究同样有不同的声音:由于女性感染HPV发展为宫颈癌是多种因素相互作用的结果，对于持续性HPV感染患者，只要坚持定期宫颈细胞学检查，及时正确治疗宫颈癌前病变，发展为宫颈癌的风险仍然是很低的；且国外研发的疫苗是否适用于中国人群，也需要时间进行验证。但不可否认的是，世界范围内尤其是发展中国家较为贫穷落后的地区，普及宫颈癌疫苗是预防宫颈癌的有效手段[20]。虽然还面临着一些问题，但是适龄人群接种HPV疫苗已经成为了一种趋势，HPV疫苗也必将成为保护我国女性个人健康，保障公共卫生安全的一件利器。展望目前的研究是以DC为载体来增强DNA疫苗的免疫反应，可产生特异性T细胞反应及CTL反应。RNA疫苗没有DNA疫苗稳定，转染能力也较低，免疫原性较弱，但自我复制能力较强，可以产生较高浓度的抗体。因此，DNA-RNA联合疫苗可以产生明显的E7特异性CTL反应及抗肿瘤效应。另外，到目前，尚无任何一种治疗方法可消灭HPV感染，而且HPV可在细胞内潜伏数年，一旦机体免疫力下降，病毒就可恢复活动，最终导致癌症发生。先前的大多数治疗性疫苗致力于致人乳头瘤病毒HPV疫苗的研究进展第6页共9页癌性的HPVE6、E7基因的研究上，关于E2基因的研究报道较少［21]。目前，国外不少候选HPV治疗性疫苗临床前研究获得的实验结果相当令人鼓舞。但相对于HPV预防性疫苗，HPV治疗性疫苗还缺乏相应的大规模临床I期及II期试验结果。治疗性疫苗的机制较复杂，其研究可能会面临很多挑战，仍有许多问题亟待解决。如对免疫功能低下的肿瘤患者，疫苗可能很难有效激活免疫系统，肽类疫苗及DC疫苗的应用局限性，蛋白疫苗需更好的佐剂以增强其免疫原性，DNA疫苗及肿瘤细胞疫苗的安全性仍有待观察等。