湯波
人乳頭狀瘤病毒
2008年10月,3位病毒學家榮獲諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。其中,法國科學家弗朗索瓦絲·巴爾·西諾西和她的導(dǎo)師呂克·蒙塔尼耶因為發(fā)現(xiàn)艾滋病病毒而獲得其中一半獎金,而德國病毒學家哈拉爾德·祖爾豪森則因為發(fā)現(xiàn)引發(fā)宮頸癌的病毒——人乳頭狀瘤病毒而獲得另一半獎金。艾滋病病毒可謂臭名遠揚,而人乳頭狀瘤病毒則顯得有些默默無聞。那么,為什么人乳頭狀瘤病毒的發(fā)現(xiàn)會被授予科學界的最高榮譽呢?
宮頸癌是最常見的女性生殖道惡性腫瘤,發(fā)病率在女性惡性腫瘤中居第2位。2018年,全球?qū)m頸癌新發(fā)病例數(shù)估計達56.9萬例,占所有癌癥新發(fā)病例的5%,共計造成31.1萬人死亡。其中,約有85%以上的病例發(fā)生在發(fā)展中國家或欠發(fā)達國家,而宮頸癌普查使得發(fā)達國家的發(fā)病率顯著降低。據(jù)南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,我國每年宮頸癌新發(fā)病例達11萬,死亡人數(shù)每年約5萬,分別約占全球發(fā)病和死亡總數(shù)的20%,表明我國是全球?qū)m頸癌的高發(fā)國家。
20世紀70年代中期,哈拉爾德·祖爾豪森率先提出宮頸癌是由人乳頭狀瘤病毒引起的猜想,幾年后他用實驗驗證了這一猜想。在1983年和1984年,哈拉爾德·祖爾豪森和同事首次從宮頸癌患者組織中分離出2種最重要的人乳頭狀瘤病毒亞型,即HPV16和HPV18,揭示了人乳頭狀瘤病毒感染與宮頸癌發(fā)生的密切相關(guān)性。后來,科學家們經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn),在所有宮頸癌患者中,這2種人乳頭狀瘤病毒亞型占比高達70%以上。
人乳頭狀瘤病毒是一種無包膜的雙鏈環(huán)狀DNA病毒,其直徑約55納米,呈二十面體結(jié)構(gòu),含有大約8000個堿基對的基因組。當病毒通過一定途徑進入患者細胞后,其DNA被釋放出來,并整合到宿主細胞的核基因組上而引發(fā)癌癥。該病毒引發(fā)癌癥有2種主要途徑:一種途徑是病毒DNA會編碼癌蛋白,這些癌蛋白會與人體細胞中的抑癌蛋白P53結(jié)合使后者失活,宿主細胞因無法正常凋亡,長期處于分裂狀態(tài),導(dǎo)致宿主細胞發(fā)生癌變。另一種途徑是病毒DNA插入宿主細胞基因組時,導(dǎo)致插入點附近基因拷貝數(shù)不穩(wěn)定而引發(fā)癌癥。
美國默克公司開發(fā)的九價HPV 疫苗
人乳頭狀瘤病毒感染十分常見,傳播途徑主要為性傳播和性行為時皮膚接觸傳播。在一項對女性的長期觀察數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn),18~35歲的女性檢出率達42%以上。一般認為,25歲以下和65歲以上的年齡段是人乳頭狀瘤病毒感染的高峰。此外,男性也具有較高的感染率。據(jù)湖南省人民醫(yī)院的研究人員報告,對2014年6月17日—2015年6月5日在湖南省人民醫(yī)院皮膚性病科、泌尿外科門診、泌尿男性科門診就診的495例男性患者進行人乳頭狀瘤病毒分型檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)陽性總檢出率達23%。
截至目前,已有超過200種人乳頭狀瘤病毒亞型被鑒定出來。大多數(shù)人乳頭狀瘤病毒感染可通過免疫系統(tǒng)迅速清除,并不會發(fā)展為宮頸癌,但其中有10多種病毒亞型屬于高危亞型。除了宮頸癌,不同的人乳頭狀瘤病毒亞型還能引發(fā)皮膚鱗狀細胞癌、口咽癌、肛門癌、陰莖癌和肺癌等多種惡性腫瘤。不僅如此,不同的人乳頭狀瘤病毒還可能同時感染同一個患者,導(dǎo)致患者多重感染,顯著增加癌變風險。
眾所周知,很多病毒引發(fā)的傳染病可通過疫苗加以預(yù)防,如天花、流感等。既然人乳頭狀瘤病毒是引發(fā)宮頸癌等多種癌癥的罪魁禍首,那么是不是可以開發(fā)出人乳頭狀瘤病毒疫苗來預(yù)防宮頸癌等癌癥的發(fā)生呢?中國病毒學家周健博士與澳大利亞病毒學家伊恩·弗雷澤教授合作,率先證明了開發(fā)宮頸癌疫苗的可行性。
1990年,周健和伊恩·弗雷澤在位于澳大利亞昆士蘭大學的實驗室里,開啟了宮頸癌疫苗合作研發(fā)的序幕。他們和其他同事一起,利用重組DNA技術(shù),表達出人乳頭狀瘤病毒的2個衣殼蛋白L1和L2,制造出一種外形與病毒極為相似的“病毒樣顆粒”,并證實其內(nèi)部不含導(dǎo)致疾病的DNA,卻能刺激人體產(chǎn)生針對人乳頭狀瘤病毒的免疫反應(yīng)。這項研究后來成為宮頸癌疫苗開發(fā)的重要基礎(chǔ)。
1991年,兩人共同申請了宮頸癌疫苗的發(fā)明專利,后來他們將這一專利授權(quán)給美國默克公司。2006年,美國食品藥品監(jiān)督管理局正式批準美國默克公司開發(fā)的四價人乳頭狀瘤病毒疫苗“加德西”的上市申請,該疫苗成為全球首個上市的人乳頭狀瘤病毒疫苗。在隨后的一年里,全球已有超過80個國家和地區(qū)批準了這一疫苗。該疫苗用釀酒酵母表達出HPV6、HPV11、HPV16和HPV18四種亞型的L1病毒樣顆粒,使其吸附到羥基磷酸鋁硫酸鹽佐劑上制成?!凹拥挛鳌痹谏鲜星?,經(jīng)過了10多次臨床試驗,結(jié)果表明該疫苗具有良好的安全性和較高的有效性,可以預(yù)防約90%的尖銳濕疣和約70%的宮頸癌?!凹拥挛鳌钡慕臃N目標人群為9~26歲女性,通過肌肉注射接種,采用0、2和6個月三針免疫。
2014年12月,美國默克公司又推出一款九價HPV疫苗,即“加德西9疫苗”?!凹拥挛?疫苗”同樣采用釀酒酵母來表達出9種病毒亞型的病毒樣顆粒,在原有4個病毒亞型衣殼蛋白的基礎(chǔ)上,又增加了HPV31、HPV33、HPV45、HPV52和HPV58等5種病毒亞型的衣殼蛋白抗原?!凹拥挛?”疫苗可以預(yù)防由7種高危型人乳頭狀瘤病毒導(dǎo)致的約90%的宮頸癌、陰道癌、外陰癌和肛門癌,以及由低危型HPV6和HPV11導(dǎo)致的約90%的尖銳濕疣?!凹拥挛?”疫苗的接種程序與“加德西”疫苗相同,接種適用人群除了9~26歲的女性,還包括9~15歲的男性。
除了美國默克公司生產(chǎn)的2款多價疫苗以外,還有2款獲準上市的二價疫苗。其中,英國葛蘭素史克公司開發(fā)的二價HPV疫苗“卉妍康”,最早于2007年9月在歐盟獲準上市,之后在美國、中國等數(shù)十個國家被批準上市。該疫苗含有HPV16和HPV18的病毒樣顆粒,利用重組桿狀病毒在昆蟲細胞表達制成,可預(yù)防約70%的宮頸癌,但不能預(yù)防尖銳濕疣。該疫苗的接種目標人群為9~45歲的女性,比美國默克公司2款疫苗的接種年齡要廣。另外一款疫苗是由廈門大學聯(lián)合廈門市萬泰滄海生物技術(shù)有限公司研制的首個國產(chǎn)HPV疫苗“馨可寧”,于2019年12月在國內(nèi)獲準上市?!败翱蓪帯钡慕臃N目標人群為9~14歲的女性。據(jù)一項7372名18~45歲的中國女性參與的臨床試驗結(jié)果顯示,“馨可寧”對HPV16和HPV18相關(guān)的高度生殖道病變和持續(xù)感染的保護率達到或接近100%。由于“馨可寧”是用大腸桿菌表達的HPV16和HPV18兩種病毒亞型的衣殼蛋白抗原,成本要低于其他疫苗。
HPV疫苗已被證明可有效預(yù)防與宮頸癌、肛門癌、口咽癌、外陰癌、陰道癌和陰莖癌,以及生殖器疣相關(guān)的人乳頭狀瘤病毒感染。除了這些疫苗,科學家還在研發(fā)包含更多抗原蛋白的多價疫苗,以及具有治療功能的疫苗。目前,國藥中生生物技術(shù)研究院研制的十一價疫苗已進入臨床II期,而神州細胞工程有限公司和北京諾寧生物科技有限公司聯(lián)合開發(fā)的十四價疫苗也已獲準開展臨床試驗。
無論是哪款已獲準上市的HPV疫苗都能在降低人乳頭狀瘤病毒感染,特別是宮頸癌發(fā)生率上發(fā)揮重要作用,而且越早接種效果越好。
據(jù)2020年10月《新英格蘭醫(yī)學雜志》的報道,瑞典卡羅林斯卡大學等機構(gòu)的研究人員開展了一項大型的HPV疫苗接種效果監(jiān)測研究,他們對2006年至2017年年齡在10~30歲之間的167.3萬名瑞典女性進行追蹤研究,其中約有53.8萬人至少接種一劑HPV疫苗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在17歲之前完成四價人乳頭狀瘤病毒疫苗接種,可減少88%的宮頸癌發(fā)生率。此外,18~30歲的女性接種也可減少53%的宮頸癌發(fā)生率。
2021年4月,丹麥癌癥協(xié)會研究中心等機構(gòu)的研究人員對2006—2019年生活在丹麥的17~30歲的女性進行了追蹤研究,涉及的86.8萬人中約有36.3%的女性在16歲之前接種HPV疫苗,17~19歲之間和20~30歲之間接種的比率分別為19.3%和2.3%。分析結(jié)果顯示,16歲之前和17~19歲接種疫苗的人,可分別減少86%和68%的宮頸癌發(fā)生率,而20~30歲之間接種的人則不會有立竿見影的效果。
綜上所述,多項長期追蹤結(jié)果顯示,接種HPV疫苗能顯著降低宮頸癌的發(fā)生風險,且接種疫苗越早,接種年齡越小,預(yù)防宮頸癌的效果也就越好。