人乳头瘤病毒的致癌机制及预防疫苗研究概述

肖 雷 于紫荆 姚菁华

(中国矿业大学化工学院生物工程系 徐州 221116)

人乳头瘤病毒(human papillomavirus， HPV)可导致宫颈癌、外阴癌和肛门癌等严重疾病，其中宫颈癌不仅是世界上女性高发的三大恶性肿瘤之一，也是死亡率仅次于乳腺癌的女性恶性肿瘤。据统计，发展中国家患宫颈癌的人口占全世界的2/3[1]，我国宫颈癌死亡率在所有癌症死亡率中排第四位。宫颈癌死亡率较高，高发于中年妇女，近年发现该病的发生有年轻化的趋势[2]。因此，HPV感染的预防与治疗研究对保障妇女身心健康具有十分重要的意义。本文概述HPV的结构、分类和染病机制，并介绍预防和治疗该病毒感染的疫苗研究现状。

1 HPV的结构及分类

HPV属于乳头多瘤空泡病毒科(Papovaviridae)的乳头瘤空泡病毒A属，是一种无包膜的正十二面体球形小DNA病毒，会感染人体的皮肤及黏膜上皮组织，不仅会引发宫颈癌，还可能造成扁桃体癌、口腔癌、喉癌、鼻腔内癌以及食道癌等各种严重疾病。

研究发现，HPV的DNA分子含有约8000个碱基对，其全基因组根据不同功能分为非编码区、早期基因区和晚期基因区三个功能区[3]。这三个功能区在感染时分别有着不同的功能： 非编码区又称长控制区或上游调控区，包括启动子及增强子等负责基因的转录调控的基因序列；早期基因区具有控制表达E1、 E2、 E3、 E4、 E5、 E6及E7蛋白的6个基因，负责病毒的复制、转录和细胞转化，会产生致癌的蛋白；晚期基因区，包括产生衣壳蛋白L1和L2的蛋白，负责在病毒转录后组装子代病毒，其中L1蛋白作为HPV的主要特异性抗原可以诱导免疫反应。早期区和晚期区的8个开放读码框在形成肿瘤的过程中起着关键的作用[4, 5]。

目前已知的HPV大约有150个型，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的持续感染是引发宫颈癌的主要病因。在我国，HPV16和18为最常见的两种感染型，这两类HPV也导致了70%以上的宫颈病变，因此目前的研究主要围绕这两类病毒进行[6]。

2 HPV感染的致病机制

HPV病毒普遍存在于人群中，主要通过性接触传播，但也会通过皮肤接触传播(不仅会通过接触感染者病变部位而受感染，也会通过接触被污染物体而导致间接感染)。成年女性一生中感染HPV的风险高达80%～90%[7]，但95%的人群感染HPV病毒后可以自发清除，并不会引起恶性肿瘤，只有在高危HPV持续感染的情况下才会引发癌症。持续感染时，高危HPV自身会在机体内表达E7和E6两种致癌蛋白，并与体内负责修复DNA损伤的蛋白结合，使后者降解，进而使抗癌基因的作用受到抑制，使机体对细胞生长和增殖的控制减弱，细胞正常的生长分化受到影响，也无法实现正常的转录、翻译和表达，从而发生细胞的恶性增殖，形成恶性肿瘤[4]。

3 HPV的预防疫苗

研究证明HPV的感染是可以预防的，并且宫颈癌可能成为第一个可以用疫苗预防的癌症。研究发现，HPV的L1蛋白保守度高，因此可以作为HPV的特异性抗原用来研究制造病毒预防疫苗。目前市面上的预防疫苗都是利用重组的DNA分子所表达的病毒样颗粒(virus-like particles， VLPs)制成的疫苗。

VLPs是L1蛋白的基因组序列修饰后在载体中表达的一种重组蛋白，可以引起人体的免疫反应，但无感染性和致病能力。目前可用的疫苗有三种，分别为英国葛兰素史克公司的二价疫苗Cervarix和美国默克公司的四价疫苗Gardasil 4、九价疫苗Gardasil 9[1]。这三种疫苗的预防范围见表1。

表1 目前可用的三种预防HPV感染的疫苗的预防范围

目前的九价疫苗已经可以预防9种HPV病毒引起的宫颈癌、尖锐湿疣、外阴癌和肛门癌，保护率达90%[8]。研究表明，HPV预防疫苗可以降低发病率，且无严重的不良反应，目前也没有用药后致死的案例[9]，证明疫苗具有安全和高效性。疫苗虽然对超过适宜年龄的女性也有一定益处，但作用效果远没有适宜年龄接种好，因此在适龄接种预防疫苗是当前最适合的宫颈癌预防方法[10]。

4 HPV的治疗疫苗

除了预防，疫苗也被应用于宫颈癌的治疗。预防疫苗根据L1衣壳蛋白的重组类似蛋白作为研究方向，而治疗疫苗是以致癌蛋白E6和E7作为靶蛋白。宫颈癌的形成与E6、 E7蛋白相关，因此对这两个蛋白进行识别，可以诱导强有力的特异性免疫反应，可以达到一定的治疗效果[11]。目前主要的治疗疫苗有如下几种：

4.1 多肽及重组蛋白疫苗 多肽疫苗根据HPV表面抗原多肽序列合成小体积的重组蛋白，在体外可以特异性诱导辅助T细胞与细胞毒性T细胞发生免疫反应，从而达到杀伤肿瘤细胞的效果。但目前已知可以诱导免疫的多肽编码有限，并且引发的免疫反应比较低，所以在实际运用时其作用有限。因此有研究将此类蛋白与热休克蛋白融合，形成免疫效果更佳的重组蛋白[11, 12]。

4.2 病毒载体蛋白 病毒载体蛋白将HPV的E6、 E7蛋白通过无害的载体在人体内呈递，从而在人体内诱导抗体的生成，形成较强的免疫应答。这种疫苗可以高效地诱导细胞免疫且相对安全，是目前基因技术在疫苗方面的研究热点[12, 13]。

4.3 DNA疫苗 编码HPV的DNA不会在人体内复制，且通过电穿孔技术等方式可以进入靶细胞，并呈递HPV抗原，引起免疫应答。DNA疫苗性质稳定，且相对于病毒载体蛋白而言可以重复免疫，但是免疫原性较弱，且存在与宿主发生同源重组，从而导致DNA随机插入的可能，继而引发各类问题[14]。

目前的治疗疫苗虽然种类繁多，但由于癌变后病情较为复杂、多变，目前的HPV治疗性疫苗并不能达到理想的免疫治疗效果。

5 存在的问题及展望

虽然HPV和宫颈癌的漫长研究过程达成了许多成果，使宫颈癌的预防和治疗工作得到了长足的发展，但疫苗的普及率并不理想。近年来，我国的宫颈癌患病率和死亡率甚至呈上升趋势，发病患者中35岁以下的年轻人比例也逐年上升[15]。

疫苗的接种率不高不仅是由于HPV疫苗价格贵，而且是由于疫苗的保存和运输要求很高以及群众对HPV的认识存在误区等原因。为了推进疾病的预防和控制，应该加大对HPV疫苗的研究和推广，加强适龄接种疫苗的教育宣传，由此降低患病风险，造福人民群众。