人乳頭瘤病毒的致癌機(jī)制及預(yù)防疫苗研究概述

肖 雷 于紫荊 姚菁華

(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院生物工程系 徐州 221116)

人乳頭瘤病毒(human papillomavirus， HPV)可導(dǎo)致宮頸癌、外陰癌和肛門癌等嚴(yán)重疾病，其中宮頸癌不僅是世界上女性高發(fā)的三大惡性腫瘤之一，也是死亡率僅次于乳腺癌的女性惡性腫瘤。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)展中國家患宮頸癌的人口占全世界的2/3[1]，我國宮頸癌死亡率在所有癌癥死亡率中排第四位。宮頸癌死亡率較高，高發(fā)于中年婦女，近年發(fā)現(xiàn)該病的發(fā)生有年輕化的趨勢[2]。因此，HPV感染的預(yù)防與治療研究對(duì)保障婦女身心健康具有十分重要的意義。本文概述HPV的結(jié)構(gòu)、分類和染病機(jī)制，并介紹預(yù)防和治療該病毒感染的疫苗研究現(xiàn)狀。

1 HPV的結(jié)構(gòu)及分類

HPV屬于乳頭多瘤空泡病毒科(Papovaviridae)的乳頭瘤空泡病毒A屬，是一種無包膜的正十二面體球形小DNA病毒，會(huì)感染人體的皮膚及黏膜上皮組織，不僅會(huì)引發(fā)宮頸癌，還可能造成扁桃體癌、口腔癌、喉癌、鼻腔內(nèi)癌以及食道癌等各種嚴(yán)重疾病。

研究發(fā)現(xiàn)，HPV的DNA分子含有約8000個(gè)堿基對(duì)，其全基因組根據(jù)不同功能分為非編碼區(qū)、早期基因區(qū)和晚期基因區(qū)三個(gè)功能區(qū)[3]。這三個(gè)功能區(qū)在感染時(shí)分別有著不同的功能： 非編碼區(qū)又稱長控制區(qū)或上游調(diào)控區(qū)，包括啟動(dòng)子及增強(qiáng)子等負(fù)責(zé)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基因序列；早期基因區(qū)具有控制表達(dá)E1、 E2、 E3、 E4、 E5、 E6及E7蛋白的6個(gè)基因，負(fù)責(zé)病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞轉(zhuǎn)化，會(huì)產(chǎn)生致癌的蛋白；晚期基因區(qū)，包括產(chǎn)生衣殼蛋白L1和L2的蛋白，負(fù)責(zé)在病毒轉(zhuǎn)錄后組裝子代病毒，其中L1蛋白作為HPV的主要特異性抗原可以誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。早期區(qū)和晚期區(qū)的8個(gè)開放讀碼框在形成腫瘤的過程中起著關(guān)鍵的作用[4, 5]。

目前已知的HPV大約有150個(gè)型，其中包括高危型和低危型HPV。低危型包括HPV6、 11、 30、 39、 42、 43、 44等；高危型包括HPV16、 18、 31、 33、 34、 35、 39、 45、 51、 52等。高危型HPV的持續(xù)感染是引發(fā)宮頸癌的主要病因。在我國，HPV16和18為最常見的兩種感染型，這兩類HPV也導(dǎo)致了70%以上的宮頸病變，因此目前的研究主要圍繞這兩類病毒進(jìn)行[6]。

2 HPV感染的致病機(jī)制

HPV病毒普遍存在于人群中，主要通過性接觸傳播，但也會(huì)通過皮膚接觸傳播(不僅會(huì)通過接觸感染者病變部位而受感染，也會(huì)通過接觸被污染物體而導(dǎo)致間接感染)。成年女性一生中感染HPV的風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)80%～90%[7]，但95%的人群感染HPV病毒后可以自發(fā)清除，并不會(huì)引起惡性腫瘤，只有在高危HPV持續(xù)感染的情況下才會(huì)引發(fā)癌癥。持續(xù)感染時(shí)，高危HPV自身會(huì)在機(jī)體內(nèi)表達(dá)E7和E6兩種致癌蛋白，并與體內(nèi)負(fù)責(zé)修復(fù)DNA損傷的蛋白結(jié)合，使后者降解，進(jìn)而使抗癌基因的作用受到抑制，使機(jī)體對(duì)細(xì)胞生長和增殖的控制減弱，細(xì)胞正常的生長分化受到影響，也無法實(shí)現(xiàn)正常的轉(zhuǎn)錄、翻譯和表達(dá)，從而發(fā)生細(xì)胞的惡性增殖，形成惡性腫瘤[4]。

3 HPV的預(yù)防疫苗

研究證明HPV的感染是可以預(yù)防的，并且宮頸癌可能成為第一個(gè)可以用疫苗預(yù)防的癌癥。研究發(fā)現(xiàn)，HPV的L1蛋白保守度高，因此可以作為HPV的特異性抗原用來研究制造病毒預(yù)防疫苗。目前市面上的預(yù)防疫苗都是利用重組的DNA分子所表達(dá)的病毒樣顆粒(virus-like particles， VLPs)制成的疫苗。

VLPs是L1蛋白的基因組序列修飾后在載體中表達(dá)的一種重組蛋白，可以引起人體的免疫反應(yīng)，但無感染性和致病能力。目前可用的疫苗有三種，分別為英國葛蘭素史克公司的二價(jià)疫苗Cervarix和美國默克公司的四價(jià)疫苗Gardasil 4、九價(jià)疫苗Gardasil 9[1]。這三種疫苗的預(yù)防范圍見表1。

表1 目前可用的三種預(yù)防HPV感染的疫苗的預(yù)防范圍

目前的九價(jià)疫苗已經(jīng)可以預(yù)防9種HPV病毒引起的宮頸癌、尖銳濕疣、外陰癌和肛門癌，保護(hù)率達(dá)90%[8]。研究表明，HPV預(yù)防疫苗可以降低發(fā)病率，且無嚴(yán)重的不良反應(yīng)，目前也沒有用藥后致死的案例[9]，證明疫苗具有安全和高效性。疫苗雖然對(duì)超過適宜年齡的女性也有一定益處，但作用效果遠(yuǎn)沒有適宜年齡接種好，因此在適齡接種預(yù)防疫苗是當(dāng)前最適合的宮頸癌預(yù)防方法[10]。

4 HPV的治療疫苗

除了預(yù)防，疫苗也被應(yīng)用于宮頸癌的治療。預(yù)防疫苗根據(jù)L1衣殼蛋白的重組類似蛋白作為研究方向，而治療疫苗是以致癌蛋白E6和E7作為靶蛋白。宮頸癌的形成與E6、 E7蛋白相關(guān)，因此對(duì)這兩個(gè)蛋白進(jìn)行識(shí)別，可以誘導(dǎo)強(qiáng)有力的特異性免疫反應(yīng)，可以達(dá)到一定的治療效果[11]。目前主要的治療疫苗有如下幾種：

4.1 多肽及重組蛋白疫苗 多肽疫苗根據(jù)HPV表面抗原多肽序列合成小體積的重組蛋白，在體外可以特異性誘導(dǎo)輔助T細(xì)胞與細(xì)胞毒性T細(xì)胞發(fā)生免疫反應(yīng)，從而達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的效果。但目前已知可以誘導(dǎo)免疫的多肽編碼有限，并且引發(fā)的免疫反應(yīng)比較低，所以在實(shí)際運(yùn)用時(shí)其作用有限。因此有研究將此類蛋白與熱休克蛋白融合，形成免疫效果更佳的重組蛋白[11, 12]。

4.2 病毒載體蛋白 病毒載體蛋白將HPV的E6、 E7蛋白通過無害的載體在人體內(nèi)呈遞，從而在人體內(nèi)誘導(dǎo)抗體的生成，形成較強(qiáng)的免疫應(yīng)答。這種疫苗可以高效地誘導(dǎo)細(xì)胞免疫且相對(duì)安全，是目前基因技術(shù)在疫苗方面的研究熱點(diǎn)[12, 13]。

4.3 DNA疫苗 編碼HPV的DNA不會(huì)在人體內(nèi)復(fù)制，且通過電穿孔技術(shù)等方式可以進(jìn)入靶細(xì)胞，并呈遞HPV抗原，引起免疫應(yīng)答。DNA疫苗性質(zhì)穩(wěn)定，且相對(duì)于病毒載體蛋白而言可以重復(fù)免疫，但是免疫原性較弱，且存在與宿主發(fā)生同源重組，從而導(dǎo)致DNA隨機(jī)插入的可能，繼而引發(fā)各類問題[14]。

目前的治療疫苗雖然種類繁多，但由于癌變后病情較為復(fù)雜、多變，目前的HPV治療性疫苗并不能達(dá)到理想的免疫治療效果。

5 存在的問題及展望

雖然HPV和宮頸癌的漫長研究過程達(dá)成了許多成果，使宮頸癌的預(yù)防和治療工作得到了長足的發(fā)展，但疫苗的普及率并不理想。近年來，我國的宮頸癌患病率和死亡率甚至呈上升趨勢，發(fā)病患者中35歲以下的年輕人比例也逐年上升[15]。

疫苗的接種率不高不僅是由于HPV疫苗價(jià)格貴，而且是由于疫苗的保存和運(yùn)輸要求很高以及群眾對(duì)HPV的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)等原因。為了推進(jìn)疾病的預(yù)防和控制，應(yīng)該加大對(duì)HPV疫苗的研究和推廣，加強(qiáng)適齡接種疫苗的教育宣傳，由此降低患病風(fēng)險(xiǎn)，造福人民群眾。