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1 生 物 化 学 与 生 物 物 理 进 展 Progress in Biochemistry and Biophysics 2008, 35(10): 1095~1103 人 乳 头 瘤 病 毒 及 宫 颈 癌 疫 苗 的 研 究 解 读 2008 年 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 许 雪 梅 * ( 中 国 医 学 科 学 院 基 础 医 学 研 究 所, 北 京 协 和 医 院 基 础 学 院, 北 京 ) 摘 要 德 国 科 学 家 Harald zurhausen 因 发 现 人 乳 头 瘤 病 毒 (HPV) 导 致 子 宫 颈 癌, 与 另 外 两 位 科 学 家 共 享 了 2008 年 的 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖. HPV 是 一 组 小 DNA 病 毒, 目 前 已 鉴 定 有 118 型. HPV 感 染 人 的 上 皮 组 织, 诱 发 产 生 包 括 妇 女 宫 颈 癌 和 尖 锐 湿 疣 在 内 的 多 种 良 恶 性 增 生 性 疾 病, 目 前 已 有 两 种 人 乳 头 瘤 病 毒 预 防 性 疫 苗 上 市. 对 病 毒 的 生 物 学 特 性 致 癌 机 制 及 相 关 的 疫 苗 的 研 究 进 行 综 述. 关 键 词 人 乳 头 瘤 病 毒, 宫 颈 癌, 疫 苗 学 科 分 类 号 Q939.4,R 年 10 月 6 日, 瑞 典 皇 家 科 学 院 诺 贝 尔 奖 委 员 会 宣 布 将 2008 年 度 诺 贝 尔 生 理 学 / 医 学 奖 (TheNobelPrizeinPhysiologyor Medicine) 授 予 德 国 科 学 家 楚 尔 郝 森 (Harald zur Hausen) 和 两 位 法 国 科 学 家 巴 雷 西 诺 希 (Fran 觭 oise Barr 佴 鄄 Sinoussi) 和 路 克 蒙 塔 尼 埃 (Luc Montagnier), 以 表 彰 Harald zur Hausen 发 现 人 乳 头 瘤 病 毒 (human papillomavirus, HPV) 导 致 子 宫 颈 癌 及 Fran 觭 oise Barr 佴 鄄 Sinoussi 和 Luc Montagnier 在 人 类 免 疫 缺 陷 病 毒 (human immunodeficiency virus,hiv) 研 究 方 面 作 出 的 成 就. 本 年 度 的 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 授 予 了 导 致 严 重 人 类 疾 病 的 2 种 病 毒 的 发 现. 高 危 型 HPV 从 肿 瘤 的 启 动 发 生 发 展 及 恶 性 表 型 的 全 过 程 都 密 切 相 关, 是 与 人 类 肿 瘤 关 系 最 为 密 切 的 肿 瘤 病 毒. HIV 感 染 后 破 坏 机 体 的 免 疫 系 统, 导 致 机 体 的 免 疫 力 下 降, 进 而 诱 发 多 种 感 染 及 多 种 恶 性 肿 瘤, 从 广 义 上 讲,HIV 病 毒 也 属 肿 瘤 病 毒.Fran 觭 oise Barr 佴 -Sinoussi 和 Luc Montagnier 的 开 创 性 研 究 证 实 艾 滋 病 (AID) 是 由 于 HIV 病 毒 感 染 所 致, 极 大 地 推 进 了 艾 滋 病 的 科 学 防 治 与 治 疗. 本 文 重 点 介 绍 人 乳 头 瘤 病 毒 与 人 类 肿 瘤 发 生 的 细 胞 分 子 生 物 学 及 肿 瘤 预 防 型 疫 苗 的 研 究 进 展. 对 病 毒 致 瘤 作 用 的 研 究 可 追 溯 到 20 世 纪 年,Peyton Rous 等 利 用 鸡 梭 形 细 胞 肉 瘤 制 备 的 无 细 胞 滤 液 接 种 同 一 群 鸡,3 周 后 大 部 分 被 接 种 的 鸡 长 出 了 梭 形 细 胞 肉 瘤, 发 现 无 细 胞 滤 液 中 的 滤 过 性 因 子 可 诱 发 肿 瘤.1947 年 Claude 电 镜 分 析 发 现 这 种 滤 过 性 因 子 其 实 就 是 病 毒 颗 粒, 并 将 其 命 名 为 Rous 肉 瘤 病 毒. Rous 等 的 创 新 性 研 究 开 辟 了 肿 瘤 病 毒 病 因 学 研 究 的 新 领 域, 之 后 人 们 又 发 现 了 小 鼠 乳 腺 癌 病 毒 等 多 种 动 物 肿 瘤 病 毒, 而 人 类 肿 瘤 病 毒 的 确 立 则 是 近 二 三 十 年 的 事, 主 要 原 因 是 :a. 人 类 肿 瘤 病 毒 从 病 毒 感 染 到 最 后 转 化 为 恶 性 肿 瘤 所 需 的 时 间 长, 不 像 鸟 类 或 啮 齿 类 肿 瘤 病 毒 那 样 仅 需 几 周 或 几 月, 而 是 需 有 数 年, 乃 至 数 十 年 潜 伏 演 变 期. 如 HPV 感 染 高 峰 在 20 岁 左 右 的 青 春 期, 而 宫 颈 癌 发 病 的 高 峰 期 则 在 40~50 岁.b. 和 动 物 肿 瘤 病 毒 不 同, 人 类 肿 瘤 病 毒 感 染 自 身 不 足 以 诱 发 恶 性 肿 瘤, 需 要 与 其 他 致 癌 或 促 癌 因 子 协 同 作 * 通 讯 联 系 人. Tel: , xuemeixu@vip.sina.com 收 稿 日 期 : , 接 受 日 期 :

2 1096 生 物 化 学 与 生 物 物 理 进 展 Prog. Biochem. Biophys. 2008; 35 (10) 用, 是 一 个 多 因 素 参 与 的 漫 长 的 过 程, 最 终 才 能 导 致 恶 性 转 化 事 件 的 发 生. c. 许 多 人 类 肿 瘤 病 毒 缺 乏 理 想 的 动 物 实 验 模 型. 如 HPV 具 有 严 格 的 宿 主 范 围 和 组 织 特 异 性, 既 难 以 通 过 体 外 培 养 的 方 法 大 量 获 得 病 毒 颗 粒, 又 难 以 在 体 内 进 行 病 毒 转 化 活 性 的 实 验. 因 此 限 制 了 人 类 肿 瘤 病 毒 的 研 究 进 展.1972 年 zur Hausen 在 对 宫 颈 癌 风 险 因 素 探 索 研 究 的 基 础 上 首 次 提 出 宫 颈 癌 可 能 由 HPV 感 染 引 起, 其 所 在 的 实 验 室 于 1977~1984 年 从 生 殖 道 疣 中 克 隆 到 HPV 和 -18,20 世 纪 80~ 90 年 代 证 实 HPV 感 染 可 诱 发 包 括 宫 颈 癌 在 内 的 多 种 恶 性 肿 瘤.zur Hausen 的 探 索 研 究 确 立 了 人 类 肿 瘤 可 由 病 毒 感 染 所 致 的 概 念, 大 大 推 动 人 类 肿 瘤 病 毒 的 研 究. 目 前 已 明 确 的 与 人 类 肿 瘤 发 生 密 切 相 关 的 肿 瘤 病 毒 至 少 有 6 种, 其 中 4 种 是 DNA 病 毒, 分 别 是 EB 病 毒 (Epstein-Barrvirus,EBvirus), 高 危 型 人 乳 头 瘤 病 毒 (high risk human papillomavirus, HR-HPV), 乙 肝 病 毒 (hepatitis Bvirus,HBV) 及 人 类 疱 疹 病 毒 8 型 (human herpesvirus-8, HHV-8), HHV-8 又 称 Kaposi 蒺 s 肉 瘤 疱 疹 病 毒 (Kaposi 蒺 s sarcoma herpsvirus, KSHV), 另 2 种 为 RNA 病 毒 : 即 人 类 T 淋 巴 细 胞 病 毒 1 型 (human T lymphotroppic virus type 1) 和 丙 肝 病 毒 (hepatitis C virus). 约 有 10% 的 人 类 肿 瘤 的 发 生 与 病 毒 感 染 密 切 相 关, 其 中 由 HPV 及 HBV 诱 发 的 肿 瘤 占 人 类 肿 瘤 10%~ 15%, 占 病 毒 诱 发 癌 症 的 80%. 1 HPV 的 一 般 概 况 及 生 活 周 期 的 五 聚 体 (pentomer), 又 称 子 粒 (capisomer). 病 毒 外 壳 共 有 72 个 子 粒 ( 图 1), 以 T=7 的 正 十 二 面 体 方 式 排 列, 一 个 子 粒 可 能 与 5 个 或 者 6 个 其 他 子 粒 相 邻, 其 中 12 个 为 五 邻 体, 位 于 面 与 面 相 邻 的 顶 点, 另 60 个 为 六 邻 体, 构 成 20 个 面. L2 蛋 白 含 量 相 对 较 少, 每 个 HPV 中 约 有 12~ 36 个 L2,L2 N 端 部 分 序 列 伸 展 在 病 毒 的 表 面, 其 他 区 域 则 主 要 位 于 病 毒 的 内 部, 与 L1 五 聚 体 相 结 合, 一 起 将 病 毒 基 因 组 DNA 包 裹 在 内. (b) (a) L1 分 子 L1 衣 壳 体 六 价 衣 壳 体 二 十 面 体 的 衣 壳 Fig. 1 Transmission electron micrograph of HPV (a) and the structure of HPV capsids (b) 图 1 乳 头 瘤 病 毒 电 镜 图 (a) 及 外 壳 结 构 示 意 图 (b) 病 毒 基 因 组 为 闭 合 环 状 双 链 DNA 分 子 ( 图 2), 各 型 HPV 基 因 组 DNA 长 度 在 7200~ 8000 bp 之 间, 分 为 编 码 区 和 非 编 码 区, 非 编 码 区 又 称 上 游 调 控 区 (URR) 或 长 控 制 区 (LCR), 位 于 L1 和 E6 之 间, 乳 头 瘤 病 毒 (papillomavirus, PV) 是 一 组 无 包 膜 的 小 DNA 病 毒, 属 乳 头 瘤 病 毒 科 (papillomaviridae), 可 感 染 人 和 多 种 高 级 脊 椎 动 物 的 皮 肤 及 黏 膜 上 皮 组 织, 诱 发 产 生 的 疣 状 增 生 乃 至 引 发 良 恶 性 肿 瘤. 不 同 种 属 的 乳 头 瘤 病 毒 具 有 严 格 的 种 属 限 制 性, 不 会 出 现 物 种 间 交 叉 感 染, 而 且 具 有 严 格 的 组 织 限 制 性, 即 只 能 在 相 应 种 属 的 上 皮 组 织 内 建 立 感 染 并 完 成 病 毒 的 生 活 周 期. 因 此 HPV 难 以 建 立 动 物 模 型, 难 以 体 外 培 养 获 得 病 毒 颗 粒, 限 制 了 HPV 的 相 关 研 究. 分 子 生 物 学 及 基 因 工 程 等 相 关 技 术 的 发 展 推 动 了 乳 头 瘤 病 毒 结 构 的 研 究. 不 同 种 属 的 乳 头 瘤 病 毒 具 有 相 似 的 形 态 特 征, 通 常 为 直 径 52~ 60 nm 的 正 十 二 面 体, 核 心 为 单 拷 贝 的 病 毒 基 因 组 DNA, 外 壳 由 主 要 外 壳 蛋 白 (L1) 和 次 要 外 壳 蛋 白 (L2) 组 成,5 个 L1 蛋 白 分 子 聚 合 形 成 L1 E2 E5 E4 L E1 HPV /1 URR 1000 E7 E6 Fig. 2 The geonomic structure of HPV 图 2 HPV 的 基 因 结 构 示 意 图

3 2008; 35 (10) 许 雪 梅 : 人 乳 头 瘤 病 毒 及 宫 颈 癌 疫 苗 的 研 究 解 读 2008 年 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 1097 长 约 1000 bp, 该 区 域 含 有 DNA 复 制 的 起 始 位 点 和 重 要 的 转 录 调 控 元 件, 如 细 胞 分 化 特 异 性 的 增 强 子 及 各 种 结 合 位 点 与 核 基 质 的 结 合 点 和 与 E1 E2 蛋 白 的 结 合 位 点. 所 有 蛋 白 质 均 由 有 义 链 依 赖 的 多 顺 反 子 编 码, 至 少 含 有 8 个 开 放 读 码 框 架, 阅 读 框 架 之 间 可 以 部 分 或 者 完 全 重 叠. 编 码 区 又 分 为 早 期 区 和 晚 期 区, 早 期 区 编 码 的 蛋 白 有 E6 E7 E1(E8) E2 E4(E3) 和 E5. 牛 乳 头 瘤 病 毒 (BPV) 的 早 期 区 含 有 E1~ E8 共 8 个 ORF,HPV 的 早 期 区 一 般 不 含 E3 和 E8 基 因, 个 别 HPV 缺 少 E5 基 因. 早 期 区 蛋 白 的 功 能 主 要 涉 及 DNA 复 制 转 录 调 节 及 细 胞 转 化. 其 中 E4 参 与 细 胞 骨 架 的 破 坏, 利 于 病 毒 颗 粒 的 出 胞, 目 前 倾 向 于 将 其 归 类 为 晚 期 蛋 白. E5 E6 E7 蛋 白 具 有 转 化 活 性. E5 蛋 白 能 与 多 种 细 胞 生 长 因 子 受 体 结 合, 通 过 活 化 多 种 细 胞 生 长 因 子 的 受 体 信 号 通 路 刺 激 细 胞 增 殖. E6 及 E7 蛋 白 是 病 毒 的 主 要 转 化 蛋 白.E6 蛋 白 与 p53 结 合 使 其 功 能 失 活,E7 与 视 网 膜 细 胞 瘤 肿 瘤 抑 制 蛋 白 家 族 (Rb,p107,p130) 组 氨 酸 酰 化 酶 (HDAC) AP-1 转 录 因 子 细 胞 周 期 素 细 胞 周 期 素 依 赖 激 酶 (CDKs) 和 细 胞 周 期 素 依 赖 激 酶 抑 制 物 相 互 作 用, 参 与 诱 导 细 胞 增 殖 永 生 化 和 转 化 等 过 程. 晚 期 区 只 编 码 L1 和 L2 两 种 外 壳 蛋 白.L1 蛋 白 是 构 成 病 毒 外 壳 的 主 要 成 分, 其 单 体 的 核 心 部 分 为 8 股 反 向 平 行 的 茁 折 叠 卷 (jelly-roll) 构 成 貌 似 三 明 治 样 结 构, 不 同 茁 折 叠 卷 之 间 的 部 分 呈 绊 状, 其 中 绝 大 部 分 绊 伸 展 到 五 聚 体 和 颗 粒 外 表 面, 是 病 毒 型 别 特 异 性 中 和 抗 体 依 赖 表 位 的 所 在 区. 核 心 结 构 域 C 端 折 叠 成 琢 螺 旋 和 长 螺 线 管 结 构, 从 五 聚 体 中 心 的 核 心 结 构 域 向 侧 面 伸 出, 参 与 五 聚 体 的 形 成, 最 后 C 端 剩 余 的 30 个 带 正 电 的 富 含 碱 性 氨 基 酸 的 无 序 结 构, 则 延 伸 到 五 聚 体 或 病 毒 颗 粒 的 内 部, 参 与 病 毒 DNA 相 互 作 用, 利 于 病 毒 的 包 装. 病 毒 外 壳 包 装 只 对 DNA 的 长 度 有 要 求, 只 要 DNA 的 大 小 合 适, 不 管 基 因 序 列 如 何, 均 可 被 包 裹 入 病 毒 外 壳, 目 前 尚 未 发 现 乳 头 瘤 病 毒 具 有 确 定 的 包 装 信 号. 体 外 表 达 的 L1 蛋 白, 在 L2 蛋 白 存 在 和 不 存 在 的 情 况 下, 都 具 有 组 装 成 病 毒 样 颗 粒 (virus-like particles,vlp) 的 能 力, 分 别 形 成 L1/L2-VLP 及 L1-VLP. 乳 头 瘤 病 毒 基 因 组 十 分 保 守. 病 毒 型 别 的 区 分 和 鉴 定 主 要 是 依 据 L1 基 因 序 列 的 同 源 性 比 较 进 行 的. 如 果 L1 基 因 的 同 源 性 与 其 他 型 别 相 比 小 于 90%, 则 称 其 为 一 个 新 型 (type), 如 果 同 源 性 在 90%~ 98% 之 间, 则 称 其 为 亚 型 (subtype), 同 源 性 在 98% 以 上, 则 称 为 型 内 变 异 株 (variant). 另 外 以 L1 基 因 的 结 构 分 析 为 依 据, 根 据 不 同 PV 在 进 化 树 (phylogenetic tree) 中 亲 源 关 系 的 远 近 也 可 将 乳 头 瘤 病 毒 进 行 分 类, 该 分 类 法 的 优 点 是 便 于 将 病 毒 归 类, 但 和 第 一 种 分 类 法 一 样, 也 不 能 将 生 物 学 特 性 和 致 病 性 类 似 的 病 毒 型 别 完 全 归 为 一 类, 因 此 文 献 报 道 多 见 的 是 依 据 HPV 的 生 物 学 特 性 和 致 病 性 的 不 同 进 行 分 类 的. 根 据 感 染 部 位 的 不 同 将 HPV 分 为 嗜 皮 肤 组 和 嗜 黏 膜 组 两 大 类 : 嗜 黏 膜 组 又 根 据 感 染 后 诱 发 病 变 的 良 恶 性 不 同, 分 为 :a. 诱 发 上 皮 组 织 恶 性 增 生 的 高 危 型 HPV (high-risk human papillomavirus, HR-HPV), 如 HPV-16, -18, -31, -33, -35, -39, -45, -51, -52, -56,-58,-59,-68,-73 和 -82 计 15 种 型 别, 高 危 型 HPV 感 染 与 宫 颈 癌 及 癌 前 病 变 的 发 生 密 切 相 关, 此 外 还 与 阴 道 肛 门 阴 唇 阴 茎 及 口 咽 癌 及 癌 前 病 变 的 发 生 相 关 ;b. 诱 发 上 皮 组 织 良 性 增 生 的 低 危 型 HPV(low-risk human papillomavirus, LR-HPV), 目 前 已 鉴 定 有 12 型, 有 HPV-6,-11, -40, -42, -43, -44, -54, -61, -70, -72, -81, -CP6108, 其 中 HPV-6 和 -11 的 感 染 与 90% 以 上 的 生 殖 器 疣 和 宫 颈 低 级 鳞 状 上 皮 增 生 病 变 的 发 生 密 切 相 关 ;c. 中 间 型 或 可 疑 高 危 型 有 3 型, 分 别 是 HPV-26,-53 和 -66;d. 另 外 还 有 些 型 别 诱 发 病 变 的 良 恶 性 的 能 力 尚 未 确 定, 如 HPV-34,-57 和 -83. 多 种 型 别 的 HPV 混 合 感 染 及 先 后 顺 序 感 染 其 他 型 别 的 情 况 十 分 常 见. HPV 的 生 活 周 期 与 上 皮 组 织 的 分 化 密 切 相 关.HPV 经 过 皮 肤 及 黏 膜 的 微 小 创 伤 感 染 上 皮 的 基 底 干 细 胞. 病 毒 入 侵 细 胞 的 受 体 目 前 尚 不 明 确, 文 献 报 道 的 可 能 受 体 有 琢 6 整 合 素 CD16 和 肝 素 (heparin). 由 于 乳 头 瘤 病 毒 除 了 能 与 正 常 的 鳞 状 上 皮 细 胞 结 合 之 外, 还 能 够 与 许 多 种 类 型 的 细 胞 结 合, 因 此 病 毒 嗜 角 化 上 皮 的 特 性 似 乎 不 取 决 于 细 胞 受 体, 也 间 接 说 明 基 底 细 胞 可 能 并 不 存 在 HPV 特 异 的 细 胞 受 体. 病 毒 入 胞 后 迁 移 入 细 胞 核 然 后 脱 衣 壳, 进 行 病 毒 基 因 的 转 录 及 表 达. 感 染 早 期 仅 表 达 少 量 的 病 毒 复 制 相 关 蛋 白 E1 和 E2,E1/E2 复 合 物 与 复 制 起 点 结 合, 进 一 步 募 集 宿 主 的 DNA 聚 合 酶 及 其 他 病 毒 DNA 复 制 所 需 的 相 关 蛋 白, 启 动 病 毒 基 因 组 的 复 制. 随 着 基 底 细 胞 的 分 裂, 其 中 一 个 子 代 细 胞 离 开 基 底 层 进 入 棘 层, 病 毒 基 因 组 以 染 色 质 外 游 离 的 形 式 存 在, 且 呈 多 拷 贝, 每 个 感 染 细 胞 内 病 毒 基 因 组 的 拷 贝 数 多 达 20~ 100 个. 另 外, 此 阶

4 1098 生 物 化 学 与 生 物 物 理 进 展 Prog. Biochem. Biophys. 2008; 35 (10) 段 病 毒 早 期 表 达 的 E5 E6 E7 蛋 白 在 维 持 感 染 细 胞 处 于 活 跃 的 增 殖 周 期 中 起 着 主 要 的 作 用, 利 于 病 毒 基 因 组 的 复 制 转 录. 随 后 感 染 细 胞 向 表 层 迁 移, 细 胞 开 始 渐 进 的 程 序 化 角 化 分 化 过 程, 病 毒 基 因 组 的 扩 增 及 细 胞 角 质 素 的 表 达 激 活 了 病 毒 晚 期 启 动 子, 启 动 病 毒 晚 期 转 录 本 编 码 蛋 白 L1 L2 和 E4 的 表 达. 因 此 在 高 度 分 化 的 细 胞 内, 构 成 病 毒 的 各 种 组 分 均 已 准 备 完 毕, 病 毒 外 壳 蛋 白 的 自 组 装 和 对 病 毒 基 因 组 的 包 裹 同 时 发 生, 形 成 完 整 的 病 毒, 表 层 细 胞 破 裂 后 释 放, 伺 机 进 行 下 一 轮 的 感 染. 可 以 看 出 在 病 毒 的 生 活 周 期 中 病 毒 基 因 组 的 复 制 事 件 发 生 在 上 皮 组 织 的 基 部 细 胞 内, 此 时 晚 期 蛋 白 的 启 动 子 处 于 抑 制 状 态, 晚 期 启 动 子 激 活 及 病 毒 外 壳 蛋 白 合 成 发 生 在 终 末 分 化 的 表 层 角 化 上 皮 细 胞, 因 此 病 毒 的 颗 粒 包 装 只 能 在 兼 具 病 毒 基 因 组 及 外 壳 蛋 白 的 表 层, 是 上 皮 细 胞 分 化 依 赖 的. 2 HPV 的 传 播 方 式 及 致 病 性 HPV 主 要 经 高 度 密 切 接 触 传 播, 嗜 皮 肤 性 HPV 主 要 经 与 感 染 者 病 变 部 位 的 密 切 接 触 而 直 接 传 播, 或 与 接 触 被 污 染 的 物 体 而 间 接 传 播, 另 外 感 染 者 本 身 病 变 也 可 直 接 播 散 接 种 到 身 体 的 其 他 部 位, 母 婴 之 间 垂 直 传 播 常 见 于 生 殖 道 感 染 HPV 的 母 亲 在 分 娩 过 程 中 传 播 给 新 生 儿, 如 儿 童 复 发 性 乳 头 状 瘤 可 能 是 患 儿 在 分 娩 过 程 中 从 阴 道 分 泌 物 获 得 HPV-6 及 -11 感 染 所 致. 生 殖 道 HPV 主 要 经 性 行 为 传 播, 性 活 动 时 HPV 可 经 黏 膜 - 黏 膜 途 径 传 播, 也 可 经 生 殖 器 周 围 的 皮 肤 - 皮 肤 途 径 传 播. 目 前 HPV 已 分 离 鉴 定 出 118 型, 其 中 2/3 为 嗜 皮 肤 组 HPV, 嗜 黏 膜 型 仅 占 1/3. 嗜 皮 肤 组 HPV 感 染 人 角 化 上 皮 组 织 后 最 常 见 的 病 变 就 是 皮 肤 疣, 包 括 寻 常 疣 扁 平 疣 跖 疣 等. 皮 肤 疣 通 常 为 表 皮 组 织 的 良 性 增 生, 愈 后 较 好, 多 数 病 变 在 2 年 内 自 行 消 退. 少 数 病 例 会 持 续 更 长 的 时 间, 其 病 程 长 短 病 变 程 度 及 是 否 恶 性 转 化 与 机 体 的 免 疫 状 态 密 切 相 关. 疣 状 表 皮 发 育 不 良 (eoudernidtsokasua verrycufirnus,ev) 是 一 种 少 见 的 难 以 自 愈 的 皮 肤 病, 常 伴 有 明 显 的 家 族 史, 约 1/3 病 人 数 年 后 恶 变 为 皮 肤 非 黑 色 素 皮 肤 癌,HPV-8 和 -38 阳 性 血 清 可 提 示 EV 恶 变. EV 患 者 多 伴 有 细 胞 免 疫 功 能 缺 陷, 病 灶 中 常 可 检 出 多 种 型 别 HPV 混 合 感 染. EV 恶 变 后 常 呈 现 原 位 癌 或 浸 润 性 鳞 癌 的 病 理 改 变, 但 生 长 缓 慢, 很 少 发 生 转 移. 因 此 皮 肤 型 HPV 对 人 类 的 危 害 较 黏 膜 组 HPV 相 对 较 小. 黏 膜 型 HPV 至 今 已 分 离 鉴 定 了 约 40 种, 其 中 2/3 为 高 危 型, 其 余 的 1/3 为 低 危 型. 主 要 感 染 人 泌 尿 生 殖 道 肛 周 及 口 咽 部 的 黏 膜 上 皮, 诱 发 的 病 变 包 括 各 种 疣 状 增 生 鳞 状 上 皮 异 型 增 生 及 恶 性 肿 瘤. 病 变 发 生 的 部 位 有 宫 颈 阴 道 阴 唇 阴 户 外 阴 阴 茎 肛 周 皮 肤 及 黏 膜 的 移 形 区 上 皮, 还 可 发 生 在 口 腔 扁 桃 体 及 咽 喉 甚 至 支 气 管 等. 病 变 主 要 为 口 咽 及 泌 尿 生 殖 及 肛 周 的 各 种 疣 状 增 生 癌 前 病 变 及 良 恶 性 增 生, 有 咽 喉 部 的 尖 锐 湿 疣 儿 童 复 发 性 乳 头 状 瘤 (juvennile onset recurrent respiratory papillomatosis,jorrp) 口 腔 鳞 癌 扁 桃 体 癌 喉 癌 生 殖 器 疣 ( 尖 锐 湿 疣 (condylomata acuminata)) 肛 周 疣 鲍 温 氏 病 宫 颈 及 阴 道 和 外 阴 黏 膜 的 不 典 型 增 生 宫 颈 癌 阴 道 癌 外 阴 癌 阴 茎 癌 肛 周 癌 等. 良 性 病 变 中 以 男 女 两 性 均 可 发 生 的 尖 锐 湿 疣 的 发 病 率 最 高, 尖 锐 湿 疣 是 我 国 第 二 位 的 高 发 性 病, 主 要 由 低 危 型 HPV 感 染 所 致, 其 中 由 HPV-6 及 -11 感 染 所 致 的 尖 锐 湿 疣 占 总 数 的 90%. 恶 性 病 变 中 以 妇 女 宫 颈 癌 的 发 病 率 最 高, 全 球 范 围 内, 宫 颈 癌 是 第 二 位 的 妇 女 高 发 恶 性 肿 瘤, 在 某 些 落 后 地 区 是 妇 女 第 一 位 高 发 恶 性 肿 瘤, 由 高 危 型 HPV 感 染 所 致, 其 中 54% 以 上 的 重 度 异 型 增 生 及 宫 颈 癌 由 HPV-16 引 起,10%~ 15% 由 HPV-18 引 起. 各 种 感 染 诱 发 的 黏 膜 上 皮 异 型 性 增 生 的 HPV 感 染 型 别 可 检 出 低 危 型 和 高 危 型, 但 在 中 重 度 上 皮 异 型 增 生 病 变 中, 则 为 高 危 型 HPV, 且 以 HPV-16 为 主. 宫 颈 癌 及 其 他 部 位 的 恶 性 病 变, 都 是 高 危 型 HPV, 检 出 率 最 高 的 与 宫 颈 癌 前 病 变 一 致, 亦 为 HPV-16. 此 外,HPV-16 及 -18 型 还 是 阴 道 癌 外 阴 癌 肛 门 和 阴 茎 癌 的 重 要 病 因. 其 他 部 位 的 肿 瘤, 如 前 列 腺 癌 卵 巢 癌 膀 胱 癌 及 子 宫 内 膜 癌 似 乎 与 HPV 的 感 染 没 有 关 系, 另 外 HPV 感 染 与 肺 癌 发 生 的 相 关 性 也 不 显 著. 3 慢 性 持 续 性 高 危 型 HPV 感 染 是 宫 颈 癌 发 生 的 主 要 诱 因 由 于 妇 女 宫 颈 癌 的 发 病 率 和 死 亡 率 远 较 其 他 HPV 相 关 恶 性 肿 瘤 高, 因 此 HPV 人 群 感 染 率 的 研 究 都 是 在 女 性 中 进 行 的. 结 果 显 示, 性 活 跃 期 妇 女 HPV 感 染 率 最 高, 约 占 50%~ 80%, 其 中 50% 为 高 危 型 HPV 感 染.HPV 感 染 无 任 何 临 床 症 状, 而 且 约 50%~ 90% 的 HPV 感 染 可 在 感 染 后 的 数 月 至 2 年 内 被 免 疫 系 统 清 除, 感 染 的 平 均 持 续 时 间 为 8~12 个 月, 其 中 低 危 型 HPV 感 染 的 平 均 清 除 时

5 2008; 35 (10) 许 雪 梅 : 人 乳 头 瘤 病 毒 及 宫 颈 癌 疫 苗 的 研 究 解 读 2008 年 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 1099 间 为 5~ 6 个 月, 高 危 型 HPV 为 8~ 14 个 月, 而 且 HPV-16 或 -18 的 持 续 感 染 时 间 比 其 他 型 别 更 长. 如 果 在 间 隔 一 年 以 上 的 时 间 连 续 两 次 检 测 出 同 一 高 危 型 的 HPVDNA 被 认 为 是 持 续 性 感 染. 只 有 慢 性 持 续 性 高 危 型 HPV 感 染, 才 能 最 终 演 变 为 宫 颈 癌. 慢 性 持 续 性 感 染 的 易 感 因 子 包 括 免 疫 抑 制 慢 性 炎 症 和 某 些 HLA 基 因 型 等, 如 HIV 感 染 患 者 或 器 官 移 植 病 人 及 宫 颈 HSV-2 及 沙 眼 衣 原 体 CT 感 染 患 者 中, 宫 颈 HPV 感 染 率 宫 颈 鳞 状 上 皮 内 病 变 宫 颈 癌 及 肛 门 癌 的 发 病 率 均 明 显 增 高. 另 外, 其 他 促 癌 因 素 还 包 括 机 体 营 养 状 况 及 宫 颈 局 部 环 境 因 素. 特 别 值 得 注 意 的 是, 几 乎 所 有 高 危 型 别 HPV 即 使 病 毒 拷 贝 数 很 低 时 仍 有 恶 性 转 化 能 力, 因 此 这 一 特 点 与 其 他 人 类 致 病 病 毒 显 著 不 同. 早 在 19 世 纪 人 们 就 发 现 妓 女 的 宫 颈 癌 发 病 率 较 高,20 世 纪 通 过 对 宫 颈 癌 风 险 因 素 的 流 行 病 学 研 究,1972 年 zur Hausen 首 次 提 出 宫 颈 癌 可 能 由 HPV 感 染 引 起, 其 所 在 的 实 验 室 于 1977~ 1984 年 从 生 殖 道 疣 中 克 隆 到 HPV 和 年,Meisels 和 Fortin 提 出, 宫 颈 分 泌 物 中 的 凹 空 的 角 化 细 胞 (koilocyte) 是 由 感 染 HPV 所 致, 并 指 出 良 性 的 疣 状 病 变 不 会 进 展 为 宫 颈 癌, 而 宫 颈 上 皮 中 度 不 典 型 病 变 可 发 展 为 宫 颈 癌. 这 些 观 点 后 来 都 得 到 了 证 实. zur Hausen 等 在 1981 年 完 成 的 HPV 与 宫 颈 癌 关 系 的 流 行 病 学 研 究, 认 为 HPV 可 能 在 宫 颈 癌 的 发 病 中 起 重 要 作 用. 他 们 的 结 论 得 到 体 外 实 验 研 究 的 支 持. 中 国 医 学 科 学 院 基 础 医 学 研 究 所 李 昆 \ 司 静 懿 等 领 导 的 研 究 组 自 1984 年 开 始, 与 中 国 预 防 医 学 科 学 院 病 毒 学 研 究 所 的 曾 毅 院 士 及 德 国 海 德 堡 肿 瘤 研 究 所 的 zur Hausen 教 授 合 作, 开 展 对 我 国 宫 颈 癌 的 流 行 病 学 研 究, 建 立 了 多 重 引 物 PCR 法, 对 中 国 华 北 东 北 新 疆 贵 州 陕 西 等 地 区 的 大 规 模 妇 女 宫 颈 癌 患 者 的 标 本 检 测 发 现 : HPV-16 是 诱 发 我 国 妇 女 宫 颈 癌 主 要 病 毒 型 别, 在 宫 颈 癌 中 阳 性 率 高 达 60.4%, 首 次 报 道 了 中 国 妇 女 [1] 宫 颈 癌 的 发 生 与 高 危 型 HPV 感 染 相 关 的 文 章. 随 后 又 证 实 了 高 危 型 HPV-E6 及 E7 蛋 白 是 病 毒 主 要 转 化 蛋 白, 其 转 化 活 性 主 要 表 现 在 E6 或 E7 单 独 作 用 均 可 诱 导 NIH3T3 等 可 传 代 细 胞 系 在 软 琼 脂 上 形 成 集 落 并 生 长,E7 单 独 诱 导 啮 齿 类 动 物 原 代 细 胞 出 现 永 生 化, 协 同 Hi-ras 及 fos 可 完 全 转 化 原 代 啮 齿 细 胞,E6/E7 协 同 作 用 可 增 加 永 生 化 啮 齿 类 原 代 细 胞 的 效 率, 并 可 诱 导 人 原 代 上 皮 细 胞 永 生 化 ( 并 建 立 了 永 生 化 的 人 宫 颈 上 皮 细 胞 系 ), 若 再 辅 以 HSV 或 HCMV 协 同, 可 使 永 生 化 细 胞 出 现 恶 性 变. 封 闭 HPV 感 染 阳 性 肿 瘤 细 胞 中 E6 和 E7 的 表 达, 可 使 瘤 细 胞 的 恶 性 表 型 向 良 性 逆 转.20 世 纪 80~ 90 年 代 的 大 量 基 础 研 究 结 果 不 仅 基 本 揭 示 病 毒 癌 基 因 的 功 能 及 HPV 致 癌 机 制, 同 时 在 HPV 的 生 活 周 期 及 预 防 性 疫 苗 的 研 究 方 面 都 取 得 了 实 质 性 的 进 展. 这 些 研 究 结 果 从 不 同 的 角 度 上 都 证 实 了 持 续 性 高 危 型 HPV 感 染 是 宫 颈 癌 发 生 的 主 要 诱 因. HPV 感 染 细 胞 及 低 级 鳞 状 上 皮 内 病 变 细 胞 中 病 毒 常 成 游 离 状 态, 随 着 细 胞 异 型 程 度 的 加 重, 高 危 型 病 毒 基 因 组 常 发 生 断 裂, 诱 发 病 毒 序 列 整 合 到 宿 主 基 因 组 中, 整 合 发 生 时,E1 E2 E5 及 大 部 分 的 壳 蛋 白 基 因 序 列 断 裂 丢 失, 而 E6 和 E7 基 因 及 其 上 游 的 LCR 总 是 被 选 择 性 保 留. E2 在 产 毒 性 感 染 阶 段 可 抑 制 E6 和 E7 的 表 达, 病 毒 基 因 的 整 合 使 这 种 抑 制 活 性 得 以 解 除, 导 致 E6 和 E7 的 高 水 平 表 达, 外 壳 蛋 白 的 表 达 缺 失 或 仅 部 分 低 水 平 的 表 达. 另 外, 如 果 细 胞 基 因 组 中 的 启 动 子 处 于 整 合 位 点 附 近, 也 有 可 能 促 进 病 毒 癌 基 因 的 高 水 平 表 达. 与 HPV 感 染 细 胞 相 比, 感 染 相 关 的 高 级 的 鳞 状 上 皮 内 病 变 及 恶 性 肿 瘤 中 E6 和 E7 蛋 白 的 表 达 水 平 显 著 提 高, 表 明 E6 及 E7 蛋 白 的 表 达 水 平 与 病 变 的 进 展 程 度 及 细 胞 的 恶 性 转 化 密 切 相 关. HPV-18 及 -16 阳 性 的 肿 瘤 细 胞 系 及 宫 颈 癌 细 胞 中 病 毒 基 因 序 列 整 合 形 式 存 在 的 比 例 很 高, 仅 少 量 病 毒 基 因 组 DNA 呈 游 离 的 形 式 存 在,E6 及 E7 癌 蛋 [2] 白 呈 高 水 平 表 达. 与 诱 发 细 胞 恶 性 转 变 密 切 相 关 的 最 重 要 生 物 学 事 件 是 E6 和 E7 癌 蛋 白 对 细 胞 内 肿 瘤 抑 癌 基 因 的 灭 活. 高 危 型 HPV E7 蛋 白 与 细 胞 周 期 负 调 控 蛋 白 prb 结 合 并 灭 活 其 功 能.E7 蛋 白 可 与 E2F 生 长 因 子 竞 争 性 的 结 合 prb, 导 致 E2F 释 放, 诱 发 细 胞 从 G1 期 到 S 期 转 换. 高 危 型 HPV E6 蛋 白 通 过 E6-AP (E6 associated protein,e6-ap) 的 介 导, 促 使 p53 蛋 白 进 入 泛 素 依 赖 的 降 解 途 径, 利 于 感 染 细 胞 克 服 因 遗 传 物 质 损 伤 引 发 的 细 胞 周 期 停 止 的 压 力. 研 究 发 现 端 粒 酶 的 激 活 与 宫 颈 异 型 增 生 和 宫 颈 癌 的 进 展 过 程 有 关. E6 还 可 活 化 端 粒 酶, 抑 制 细 胞 凋 亡.E5 虽 然 一 般 在 病 毒 整 合 时 丢 失, 但 仍 有 少 量 病 毒 基 因 组 以 染 色 体 外 的 游 离 体 存 在, 可 表 达 E5 蛋 白, 进 而 促 进 EGF-R 家 族 成 员 蛋 白 和 ErbB4 蛋 白 的 高 水 平 表 达, 传 递 促 进 细 胞 增 殖 信 号, 参 与 感 染 细 胞 的 恶 性 进 展. 上 述 因 素 在 不 同 的 阶 段 协 同 作 用, 使 HPV 感 染 细 胞 处 于 不 断 的 细 胞 周 期 中, 进 而 利 于 病 毒 基 因 组 的 复 制 和 繁 殖, 并 使

6 1100 生 物 化 学 与 生 物 物 理 进 展 Prog. Biochem. Biophys. 2008; 35 (10) 含 有 整 合 状 态 的 病 毒 癌 基 因 的 细 胞 不 断 的 增 殖, 为 病 毒 整 合 基 因 创 造 在 宿 主 细 胞 内 繁 殖 的 机 会, 在 宿 主 因 素 及 其 他 多 种 促 癌 因 素 的 协 同 作 用 下, 使 感 染 细 胞 基 因 变 异 不 断 累 积, 最 终 使 感 染 细 胞 走 上 了 不 归 路 发 生 恶 性 转 化. 低 危 型 和 高 危 型 HPV 的 早 期 蛋 白 在 生 化 和 生 物 学 上 有 很 多 不 同 的 特 性. 如 HPV-6/-11E7 蛋 白 与 Rb 结 合 效 率 较 高 危 型 HPV-16/-18 低 10 倍, 而 且 低 危 型 HPV 的 E7 蛋 白 在 细 胞 转 化 和 被 CKII 磷 酸 化 的 效 率 上 也 明 显 低 于 高 危 型 HPV. 因 此 低 危 型 HPV 的 早 期 蛋 白 不 具 恶 性 转 化 活 性. 宫 颈 异 型 增 生 一 般 好 发 于 宫 颈 与 柱 状 上 皮 的 移 型 区 附 近 及 外 周 区, 恶 性 转 化 细 胞 总 是 发 生 在 宫 颈 移 行 区 的 鳞 状 上 皮. 从 慢 性 持 续 性 高 危 型 HPV 感 染 到 最 后 进 展 为 恶 性 肿 瘤 常 需 要 10~20 年 的 时 间, 但 少 数 病 例 例 外,1~2 年 内 即 可 进 展 为 恶 性 肿 瘤. 根 据 感 染 组 织 的 病 理 学 特 征, 将 从 持 续 性 病 毒 感 染 到 恶 性 转 变 整 个 过 程 分 为 4 个 阶 段, 如 图 3 所 示. 高 危 型 HPV 感 染 10~20 年 的 进 展 演 变 期 正 常 宫 颈 上 皮 HPV 感 染 上 皮 CIN1 CIN2 CIN3 癌 低 度 鳞 状 上 皮 损 伤 (LSILs) 高 度 鳞 状 上 皮 损 伤 (HSILs) Fig. 猿 Disease progression from koilocytosis to carcinoma 图 3 从 HPV 感 染 至 宫 颈 癌 发 生 的 过 程 的 模 式 图 阶 段 1: 宫 颈 上 皮 内 增 生 1 级 (cervical intraepithelial neoplasia,cin/1), 细 胞 异 型 增 生 较 轻, 仅 累 及 上 皮 基 部 的 细 胞, 又 称 低 级 鳞 状 上 皮 内 病 变 (low squamous intraepithelial lesions, LSIL). LSIL 病 变 可 由 低 危 型 或 高 危 型 HPV 感 染 引 起, 可 伴 有 多 种 HPV 型 别 共 同 感 染, 病 毒 DNA 常 以 游 离 形 式 存 在,E6 和 E7 表 达 水 平 较 低, 表 达 病 毒 衣 壳 蛋 白, 并 可 释 放 病 毒 颗 粒. 绝 大 多 数 CIN1 可 自 愈, 仅 少 数 进 展 为 中 重 度 异 性 增 生 性 病 变, 甚 至 恶 性 肿 瘤. 阶 段 2: 宫 颈 上 皮 内 增 生 2 级 (CIN/2), 细 胞 中 度 异 型 增 生, 表 层 细 胞 仅 部 分 为 形 态 相 对 正 常 的 细 胞, 属 高 级 鳞 状 上 皮 内 病 变 (high squamous intraepitheliallesions,hsil). 阶 段 3: 宫 颈 上 皮 内 增 生 3 级 (CIN/3), 该 阶 段 病 变 上 皮 的 全 层 均 为 重 度 异 型 性 增 生 细 胞, 属 HSIL, 也 包 括 可 能 突 破 基 底 膜 的 原 位 癌. 阶 段 4: 此 阶 段 异 型 病 变 的 细 胞 突 破 基 底 膜, 侵 入 皮 下 及 深 层 组 织, 又 称 侵 袭 性 癌 阶 段. 高 级 鳞 状 上 皮 内 病 变, 又 称 癌 前 病 变, 在 癌 前 病 变 或 癌 症 中, 病 毒 DNA 常 整 合 进 宿 主 细 胞, 且 随 着 病 变 程 度 的 加 重, 整 合 的 比 例 增 高, 恶 性 转 化 后, 病 毒 序 列 则 主 要 是 以 整 合 形 式 存 在, 特 别 是 在 HPV-16 阳 性 的 肿 瘤 细 胞 中. 宫 颈 癌 是 危 及 全 球 妇 女 健 康 的 重 要 疾 病, 发 病 率 仅 次 于 乳 腺 癌, 高 居 妇 科 恶 性 肿 瘤 的 第 二 位, 每 年 全 世 界 约 有 50 万 新 发 病 例,25 万 死 亡 病 例, 其 中 发 展 中 国 家 占 2/3. 我 国 是 宫 颈 癌 的 高 发 区, 占 全 球 宫 颈 癌 总 数 的 10%. 分 子 流 行 病 学 研 究 发 现 约 99.7% 以 上 的 宫 颈 癌 标 本 HPV 阳 性. 国 际 癌 症 研 究 组 织 (IARC) 对 世 界 25 个 国 家 ( 不 包 括 东 亚 地 区 ) 的 3607 例 宫 颈 癌 标 本 的 研 究 发 现 了 15 种 高 危

7 2008; 35 (10) 许 雪 梅 : 人 乳 头 瘤 病 毒 及 宫 颈 癌 疫 苗 的 研 究 解 读 2008 年 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 1101 型 HPV, 按 照 在 宫 颈 癌 组 织 中 检 出 的 阳 性 率 由 高 至 底 依 次 为 HPV-16(53.5%) -18(17.2%) -45(6.7%) -31(2.9%) -33(2.6%) -52(2.3%) -58(2.2%) -35(1.4%) -59(1.3%) -56(1.2%) -51(1.0%) -39(0.7%) -68(0.6%) -73(0.5%) 和 -82(0.3%). 而 与 我 国 宫 颈 癌 密 切 相 关 主 要 病 毒 类 型 依 次 为 HPV 和 -18,HPV-58 是 我 国 日 本 朝 鲜 等 东 亚 地 区 高 发 病 毒 流 行 株. 对 源 自 我 国 北 京 长 沙 香 港 江 西 上 海 四 川 和 西 安 的 1555 例 中 国 妇 女 ICC 组 织 中 HPV 的 分 子 流 行 病 学 分 析 显 示, 高 危 型 HPV 的 检 出 率 为 82.5%, 其 中 以 HPV-16 最 为 常 见, 占 60.2%, 其 次 为 HPV-18 (8.2%) -58(6.1%) -52(2.8%) -33(2.2%) -31(1.2%) -6(0.8%) -59(0.7%) -45(0.6%) 和 -35(0.2%) [3]. 4 HPV 疫 苗 的 研 究 现 状 及 进 展 4.1 HPV 预 防 性 疫 苗 宫 颈 癌 和 生 殖 器 疣 病 因 的 确 定 大 大 推 动 了 相 应 疫 苗 的 研 究. 研 究 发 现 从 棉 尾 兔 乳 头 瘤 病 毒 (CRPV) 消 退 兔 子 分 离 的 淋 巴 细 胞, 被 动 输 入 感 染 有 乳 头 瘤 病 毒 的 兔 子 后, 可 以 诱 发 兔 肿 瘤 的 消 退, 表 明 免 疫 系 统 在 控 制 HPV 感 染 中 起 着 重 要 作 用. 目 前 有 关 HPV 预 防 性 疫 苗 的 研 究 主 要 集 中 在 病 毒 的 外 壳 蛋 白 L1 及 L 年, 周 健 等 首 先 证 明 了 HPV L1 可 以 自 组 装 成 病 毒 样 颗 粒 (VLP) [4]. VLP 具 有 与 病 毒 颗 粒 一 样 的 形 态 结 构 和 免 疫 原 性. 动 物 模 型 实 验 结 果 显 示 :L1-VLP 免 疫 动 物 可 以 预 防 乳 头 瘤 病 毒 感 染 或 促 进 乳 头 瘤 病 毒 相 关 病 变 消 退, VLP 不 含 病 毒 基 因 组 DNA, 无 感 染 性, 安 全 性 好, 但 不 同 型 别 的 VLP 引 起 的 免 疫 反 应 具 有 高 度 型 别 特 异 性, 仅 在 高 度 同 源 的 HPV 型 别 之 间 ( 如 HPV-18 和 -45,HPV-16 和 -31) 有 一 定 程 度 的 交 叉 保 护 反 应, 因 此 一 种 型 别 的 HPV L1 VLP 难 以 交 叉 保 护 预 防 其 他 型 别 的 感 染. 因 此 理 想 的 L1VLP 疫 苗 应 涵 盖 所 有 的 高 危 型 HPV. 目 前 已 有 两 种 HPV 预 防 性 疫 苗 上 市, 分 别 是 Merck 公 司 的 四 价 疫 苗 Gardasil 及 GSK 公 司 的 双 价 疫 苗 Cervarix. Gardasil 是 第 一 个 上 市 的 宫 颈 癌 疫 苗. 该 疫 苗 为 包 含 HPV 两 个 高 危 型 以 及 HPV-6-11 两 个 低 危 型 L1-VLP 混 合 性 疫 苗, 蛋 白 表 达 体 系 为 酿 酒 酵 母, 使 用 的 佐 剂 为 氢 氧 化 铝. Gardasil 的 临 床 芋 期 实 验 表 明, 该 疫 苗 的 安 全 性 良 好, 能 100% 预 防 相 关 型 别 HPV 引 起 的 生 殖 器 疣 以 及 宫 颈 阴 户 阴 道 的 癌 前 损 伤, 疫 苗 的 保 护 期 可 达 5 年. Gardasil 于 2006 年 6 月 获 得 美 国 FDA 批 准 在 9 岁 以 上 的 人 群 中 使 用. 目 前 该 疫 苗 已 在 美 国 墨 西 哥 加 拿 大 欧 盟 等 60 多 个 国 家 和 地 区 获 得 批 准 上 市.GSK 公 司 的 双 价 疫 苗 Cervarix 包 含 来 源 于 昆 虫 细 胞 表 达 系 统 的 HPV-16 和 -18 两 个 型 别 L1-VLP 混 合 性 疫 苗, 采 用 AS04 佐 剂 ( 氢 氧 化 铝 加 MPL). 该 疫 苗 在 名 以 上 的 妇 女 中 进 行 的 临 床 域 期 及 芋 期 试 验, 结 果 表 明, 疫 苗 能 够 保 护 HPV-16 和 -18 相 关 的 病 毒 感 染 及 CIN1-3 病 变, 并 且 对 HPV-31 和 -45 型 两 个 型 别 有 一 定 程 度 的 交 叉 保 护 效 果. 临 床 域 期 实 验 的 跟 踪 结 果 显 示, 疫 苗 [5~7] 的 保 护 期 可 达 6.4 年. 目 前 该 疫 苗 仅 在 澳 大 利 亚 获 得 批 准 用 于 45 岁 以 下 的 女 性, 在 其 他 国 家 的 上 市 许 可 申 请 仍 在 审 批 中. 鉴 于 HPV 感 染 进 展 到 宫 颈 癌 是 一 个 漫 长 的 过 程, 常 需 要 10~ 20 年, 因 此 两 类 上 市 疫 苗 对 宫 颈 癌 的 预 防 效 果 最 早 也 需 要 在 2020 年 之 后 才 能 获 得. 我 国 HPV 预 防 性 疫 苗 的 基 础 研 究 始 于 20 世 纪 90 年 代 末 期, 我 们 课 题 组 早 期 探 索 利 用 大 肠 肝 菌 及 昆 虫 表 达 系 统 表 达 获 得 了 免 疫 原 性 好 的 HPV-16-6 及 -11 的 L1-VLP, 目 前 我 课 题 组 在 国 家 863 计 划 项 目 的 持 续 支 持 下, 又 与 国 内 外 同 行 合 作, 正 在 利 用 昆 虫 细 胞 表 达 体 系 进 行 涵 盖 我 优 势 流 行 病 毒 株 HPV-58 的 多 价 混 合 性 L1-VLP 疫 苗 的 临 床 前 研 究, 该 疫 苗 包 含 有 HPV-16,-18,-58,-6,-11 等 5 种 型 别 HPVL1-VLP, 其 特 点 是 集 成 性 强, 适 于 我 国 国 情, 生 产 VLP 所 用 的 外 壳 蛋 白 基 因 均 为 自 主 优 化 改 造 后 获 得, 与 野 生 性 L1 基 因 相 比, 表 达 VLP 的 产 量 高, 具 有 工 业 生 产 前 景, 成 功 后 易 获 得 知 识 产 权 的 保 护. 目 前 国 内 有 多 家 公 司 也 在 进 行 HPV 预 防 性 疫 苗 的 临 床 前 研 究, 预 计 2~3 年 可 进 入 临 床 实 验 研 究 阶 段. 上 述 两 种 问 世 的 HPV 预 防 性 疫 苗, 仅 涵 盖 HPV-16 及 -18 两 种 高 危 型 HPV, 可 预 防 约 70% 的 宫 颈 癌, 临 床 实 验 表 明 这 两 类 疫 苗 对 其 他 高 危 型 HPV 的 感 染 及 癌 前 病 变 没 有 预 防 作 用, 再 加 上 价 格 昂 贵, 需 要 低 温 保 存 等 因 素, 极 大 地 限 制 了 在 宫 颈 癌 高 发 的 发 展 中 国 家 使 用. 因 此, 第 二 代 预 防 性 疫 苗 的 发 展 方 向 主 要 是 提 高 疫 苗 对 不 同 型 别 的 覆 盖 程 度 和 降 低 成 本. 目 前 第 二 代 的 HPV 预 防 性 疫 苗 集 中 在 乳 头 瘤 病 毒 的 次 要 外 壳 蛋 白 L2.Roden 等 在 2000 年 发 现, 远 缘 的 HPV 型 L2 蛋 白 或 多 肽 所 诱 发 产 生 的 抗 体 有 交 叉 中 和 能 力, 特 别

8 1102 生 物 化 学 与 生 物 物 理 进 展 Prog. Biochem. Biophys. 2008; 35 (10) 是 BPV-L2 及 HPV-16L2 的 N 端 1~200 aa 的 肽 段 诱 发 产 生 的 中 和 抗 体 覆 盖 的 HPV 型 别 较 广, 抗 体 的 滴 度 也 相 对 较 高, 但 与 L1-VLP 诱 发 产 生 的 中 和 抗 体 相 比 要 低 2~3 个 数 量 级. 为 此, John T. Schiller 研 究 小 组 将 HPV-16 L2 的 17~ 36 位 氨 基 酸 构 成 的 肽 段 与 一 种 改 良 的 TLR2 配 体 及 一 个 Th 表 位 P25 通 过 赖 氨 酸 偶 联 形 成 分 支 状 结 构, 在 小 鼠 中 得 到 了 很 好 的 免 疫 效 果. 另 外, 探 索 非 注 射 形 式 应 用 的 疫 苗 也 是 目 前 研 究 的 方 向. 由 于 目 前 上 市 的 宫 颈 癌 预 防 疫 苗 仅 涵 盖 HPV-16 及 -18 两 种 高 危 型, 而 且 只 对 HPV-16 及 -18 感 染 阴 性 的 人 群 有 预 防 相 应 型 别 HPV 感 染 相 关 的 肿 瘤 的 作 用, 所 以 接 种 宫 颈 癌 疫 苗 不 能 完 全 代 替 宫 颈 癌 筛 查, 目 前 宫 颈 癌 筛 查 仍 是 预 防 宫 颈 癌 的 有 效 手 段. 4.2 HPV 治 疗 性 疫 苗 由 于 在 HPV 感 染 相 关 的 癌 前 病 变 及 转 化 的 恶 性 肿 瘤 细 胞 中, 病 毒 序 列 常 呈 整 合 形 式 存 在, 晚 期 蛋 白 基 因 常 断 裂 丢 失, 难 以 检 测 到 晚 期 蛋 白, 因 此 预 防 性 疫 苗 对 业 已 建 立 的 感 染 相 关 病 变 没 有 治 疗 作 用. HPV 治 疗 性 疫 苗 主 要 是 针 对 感 染 相 关 病 变 细 胞 中 高 水 平 且 呈 构 成 性 表 达 的 E6 及 E7 蛋 白 而 进 行 的, 主 要 目 的 是 诱 发 产 生 针 对 癌 蛋 白 特 异 的 细 胞 免 疫 反 应. 现 有 的 治 疗 性 疫 苗 研 究 常 常 是 以 E6 E7 为 基 础, 这 些 疫 苗 有 多 种 形 式, 包 括 病 毒 / 细 菌 载 体 疫 苗 DC 细 胞 疫 苗 多 肽 或 蛋 白 疫 苗 及 DNA 疫 苗 等. 现 用 于 临 床 实 验 的 HPV-16 E7 多 肽 疫 苗 包 括 HLA-A *0201 HLA-A *2401 T 辅 助 性 肽 及 B 细 胞 肽, 以 E7 多 肽 免 疫 HPV 相 关 肿 瘤 病 人, 可 产 生 特 异 性 的 CTL 反 应. 编 码 HPV-16/-18 的 E6/E7 抗 原 表 位 的 DNA 疫 苗 ZYC101 ZYC1O1a 在 玉 期 和 域 期 临 床 试 验 中 也 显 示 出 了 良 好 的 抗 HPV 反 应. 另 外, 重 组 微 生 物 载 体 疫 苗, 如 病 毒 及 细 菌 载 体 疫 苗 在 动 物 实 验 获 得 肯 定 的 结 果 后, 也 进 行 临 床 玉 / 域 期 实 验. 我 们 课 题 组 于 1995 年 开 始 针 对 HPV16 的 治 疗 性 疫 苗 的 研 究, 经 过 对 E7 基 因 免 疫 原 性 及 免 疫 活 性 分 子 包 括 B7-1 HSP70 CD40L 及 IL-15 的 全 面 研 究, 获 得 了 安 全 性 好 免 疫 原 性 强 的 加 强 型 HPV-16 DNA 疫 苗, 该 疫 苗 可 很 好 地 诱 导 小 鼠 产 生 E7 特 异 的 细 胞 免 疫, 并 可 完 全 保 护 免 疫 小 鼠 对 抗 HPV-16 阳 性 肿 瘤 细 胞 的 攻 击, 具 有 进 一 步 进 行 临 床 研 究 的 价 值. 由 于 肿 瘤 免 疫 治 疗 的 复 杂 性, 目 前 尚 无 有 效 的 HPV 治 疗 性 疫 苗 问 世. 参 考 文 献 1 谷 淑 燕, 韩 日 才, 司 静 懿, 等. 宫 颈 癌 中 乳 头 瘤 病 毒 核 酸 的 检 测. 病 毒 学 报,1986, 2(3): 260~ 262 GuSY, Han RC, Si JY, et al. ChinJVirol, 1986, 2(3): 260~262 2 zur Hausen H. Papillomaviruses and cancer:from basic study to clinicalapplication. NatRevCancer, 2002, 2: 342~ Bao Y P, Li N, Smith J S, et al. Human papillomavirus type-distribution in women from asia: A Meta-analysis. Int J Gynecol Cancer,2007, 17:1~9 4 Zhou J, Sun X Y, Stenzel D J, et al. Expression of vaccinia recombinant HPV 16 L1 and L2 ORF proteins in epithelial cells is sufficient forassembly ofhpvvirion-like particles. Virology, 1991, 185: 251~257 5 Govan V A. A novel vaccine for cervical cancer: quadrivalent human papillomavirus(types 6, 11, 16 and 18) recombinant vaccine (Gardasil). TherClin Risk Manag, 2008, 4(1): 65~70 6 Heymann WR. The human papillomavirus vaccine. JAm Acad Dermatol, 2008, 58(6):1047~ Keam SJ, Harper DM. Human papillomavirus types 16 and 18 vaccine (recombinant, AS04 adjuvanted, adsorbed) [Cervarix]. Drugs,2008, 68(3): 359~372

9 2008; 35 (10) 许 雪 梅 : 人 乳 头 瘤 病 毒 及 宫 颈 癌 疫 苗 的 研 究 解 读 2008 年 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 1103 Human Papillomaviruses and Cervical Cancer Vaccines: To Decode 2008 Nobel Prize in Physiology or Medicine XUXue-Mei * (Institute of Basic MedicalSciences, The Chinese Academy of Medical Sciences & School of Basic Medicine Peking Union MedicalCollege,Beijing ,China) Abstract Human papillomaviruses are small DNA viruses and over 118 types have been identified. They often infect host through mucosal surface or skin. Some of them (types 6and 11) cause benign tumors such as condylomas whereas others (16, 18 etc) cause malignant tumors such as cervical cancers. Currently, there are two kindsofhpvpreventivevaccinehavebeenapprovedtomarketabroad.thisarticle reviewsprogressinthe fieldof human papillomaviruses (HPVs) biology, mechanism of carcinogenesis by persistent infection of high risk HPVs, and the developmentofprophylacticandtherapeuticviralvaccines. Key words humanpapillomavirus,cervicalcancer,vaccine *Correspondingauthor. Tel: , xuemeixu@vip.sina.com Received: October13,2008 Accepted:October14,2008