人乳头瘤病毒预防性疫苗的研发背景与应用研究进展

张一萍，段 鲲，刘芳宁 综述 徐 文 审校

2006年，首个人乳头瘤病毒(human papillomavirus, HPV)预防性疫苗上市，官颈癌一级预防成为现实。经过10余年的临床应用，现有疫苗在降低HPV感染、生殖器疣、高级别宫颈病变的发病率，以及群体免疫效应等方面展现出良好效果。

1 研发背景

宫颈癌是全球女性第四大恶性肿瘤，每年约有52.8万例新发患者，26.6万例死亡患者，病死率位列女性癌症第2位，85%发生在发展中国家，并且呈年轻化趋势[1]。20世纪70年代，zur Hausen首次提出HPV感染与宫颈癌相关，随后的研究证实了HPV感染可诱发包括宫颈癌在内的多种恶性肿瘤，全世界每年新发的恶性肿瘤患者中，估计有64万例(4.5%)归因于HPV 感染[2]。

HPV是一种双链环状脱氧核糖核酸(DNA)病毒，是具有种属特异性的嗜上皮病毒，人类是其唯一宿主。HPV感染是最常见的性传播疾病之一，人群中至少一次被感染的风险大于80%[3]。绝大多数HPV感染是短暂的，可以被人类免疫系统清除。HPV持续感染可引起黏膜、皮肤发生病变。已被鉴定的HPV基因型有200多种，其中约40种与肛门、生殖器病变有关。根据与宫颈癌的相关性，分为高危型和低危型。以HPV16、18为代表的高危型包括14个亚型，全世界约70%的官颈癌发生与HPVl6、18型感染有关，90%的官颈癌发生与HPV16、18、31、33、45、52、58型感染有关。随着检测技术的发展，99%以上的宫颈癌及高级别宫颈上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasia，CIN)、90%的肛门癌、70%的阴道癌、50%的阴茎癌、40%的外阴癌及13%～72%的口咽部癌与高危HPV感染相关[4]。以HPV6、11为代表的低危型主要与生殖器皮肤疣、复发性呼吸道乳头状瘤等病变相关，全球因HPV感染造成的生殖器疣年发生率为0.1%～0.2%，其中96%～100%与HPV6、11感染相关[5]。

HPV 基因组包含非转录、早期转录、晚期转录三个功能区域。非转录区包含病毒基因组的复制起点及表达调控区；早转录区编码的早期蛋白E1、E2、E7等，在病毒复制、转录、翻译和细胞转化等过程中具有重要功能；晚转录区负责编码衣壳蛋白 L1、L2。在感染HPV的女性中，有50%可产生针对L1和L2的中和抗体，然而由于滴度低，不能有效抵抗同一亚型HPV的再次感染。L1蛋白保守度高，是主要的型别特异性抗原。HPV疫苗的基本原理主要是基于L1 基因序列，运用基因工程技术和分子生物学手段体外表达重组L1蛋白，形成病毒样颗粒(virus-likeparticles,VLPs)。 VLPs不含病毒 DNA，同时保持了病毒的抗原表位，可以激活人体T细胞介导的体液免疫应答，产生高效价的型别特异性中和抗体，预防相应型别HPV 感染及其相关疾病。

2 应用研究进展

目前上市的 3 种 HPV 疫苗均为含有VLPs的预防性疫苗，包括二价疫苗(Cervarix，葛兰素史克公司；针对HPV16和18，2007年上市)、四价疫苗(Gardasil，默沙东公司；针对HPV6、11、16、18，2006年上市)及九价疫苗(Gardasil9，默沙东公司；针对HPV6、11、16、18、31、33、45、52和58，2015年上市)。

2.1 疫苗的效果 用于观察HPV疫苗效果的评估端点包括抗体滴度、HPV感染、生殖器疣、高级别宫颈、外阴、阴道上皮内瘤变和癌等，有大量的临床试验和批准入市后的随访数据显示了疫苗的有效性，虽然结果因试验设计、接种年龄、观察随访时间、疫苗覆盖率等因素而有所不同，但总的结论一致。

随机、双盲、对照研究HPV001/007/023在平均8.9年的随访时间里，观察了二价疫苗对既往未感染HPV16、18的15～25岁女性的保护作用。结果显示该疫苗对宫颈HPV16、18相关的短暂感染、持续性感染6+个月、12+个月、细胞病理≥ ASC-US、≥ LSIL、组织病理CIN1+、CIN2+的预防效果分别达95.6% (95%CI：86.2%，99.1%)、100% (95%CI：84.1%，100%)、100% (95%CI：61.4%，100%)、97.1% (95%CI：82.5%，99.9%)、95.0% (95%CI：68.0%，99.9%)、100% (95%CI：45.2%，100%)、100% (95%CI：-128.1%，100%)；所有接种者HPV16、18血清抗体持续阳性，滴度比自然感染水平高出10倍；针对该研究建立的数学模型，推测出疫苗诱导的抗体滴度在20年以内均可保持效力[6]。另一项临床试验VIVIANE涉及5747名25岁以上妇女，其中15%有HPV感染史或相关疾病史，随访 7 年，二价疫苗对 HPV16、18 相关的持续感染6+个月、CIN1+的保护效力为90.5% (95%CI：78.6%，96.5%)，且对HPV31 和 HPV45存在交叉保护作用，持续感染6+个月下降了65.8% (95%CI：24.9%，85.8%) 和70.7% (95%CI：34.2%，88.4%)，对所有HPV亚型相关的CIN1+的保护效力为22.9%(95%CI：4.8%，37.7%)[7]。

澳大利亚18～24岁女性在接种四价疫苗6年内,与对照组相比，接种3剂者相关HPV亚型的感染率下降了86%，接种≥1剂者下降了76%；美国14～24岁女性接种≥1剂疫苗后6年内，感染率下降了89%；这两个国家均发现同期未接种疫苗的女性相关HPV型别感染率也呈下降趋势(17%～49%)，反映了疫苗接种的群体保护作用[8，9]。在疫苗覆盖率高的国家，如澳大利亚和丹麦，生殖器疣的发生率明显下降，澳大利亚实施疫苗接种计划后4年，不同年龄段女性生殖器疣发生率下降61.6 %～86.7 %，尤其是在接种年龄小的一组中最明显，在未接种人群中，包括<29岁的男性人群也观察到这种下降趋势(23.0%～39.4%)，得益于女性伴侣接种HPV 疫苗的群体效应[10，11]。一项观察四价疫苗效果的随机对照研究，涉及17 622名15～26岁女性，最长随访时间4.9年，在无HPV感染的人群中，疫苗在预防HPV16、18相关的高级别宫颈、外阴、阴道病变和HPV6、11相关的生殖器疣方面的效果近乎100%；在已有HPV感染(14个HPV亚型检测结果阳性)的人群中，疫苗也可以降低高级别宫颈病变(19.0%; 95%CI：7.7%，28.9%)、高级别外阴、阴道病变(50.7%; 95%CI：22.5%，69.3%)、生殖器疣(62.0%; 95%CI：53.5%，69.1%)、巴氏涂片异常(11.3%; 95%CI：6.5%，15.9%)和宫颈诊断性操作(23.0%; 95%CI：14.2%，31.0%)的发生率[12]。多数研究显示疾病发生率下降最明显的为年龄小的一组，如瑞典的一项全国性研究显示，接种年龄小于17岁的女性较未接种的对照组，CIN2+的发病率下降了64%，接种年龄在17～19岁、20～29岁的女性则分别下降了25%和14%，与年龄越小发生性生活及HPV暴露的可能性越小有关[13]。

一项涉及18个国家的多中心临床试验，将9价疫苗与4价疫苗进行比较，发现9价疫苗对预防由HPV31、33、45、52、58型引起的高级别宫颈、外阴、阴道(上皮内瘤变2级以上)病变的有效性为97.4%(95%CI：85.0%，99.9%)，产生的 HPV6、11、16、18抗体几何平均滴度(GMTs)非劣效于四价疫苗，疫苗效果持续长达6年[14]。美国已批准由9价疫苗取代4价疫苗在适龄人群中进行接种。

2.2 疫苗的安全性 疫苗的安全性已在大范围临床应用的安全性监测数据中得到肯定[15，16]。疫苗组多于安慰剂组的不良事件有：接种部位局部反应，包括疼痛、肿胀、红斑、瘙痒等，发生率>1%；全身反应主要包括发热、恶心、头昏、头痛等；多为一过性，可自愈。疫苗组和安慰剂组严重不良事件发生率无明显统计学意义，疫苗组未出现因疫苗相关的严重不良事件引致的接种终止，临床试验中未发现与疫苗相关的死亡病例。相对4价疫苗，9价HPV疫苗的注射部位肿胀、红斑的发生率较高，且随剂型次数增加其发生率逐渐升高。由于青少年在接种疫苗后有较高的晕厥风险，因此，推荐其留室观察至少15 min。现有监测数据并未发现孕期接种会对产妇以及婴儿造成不良影响，但仍不建议计划妊娠或已妊娠的妇女进行接种，在不知怀孕的情况下接种了疫苗也不是终止妊娠的指征，可在分娩后继续完成接种计划。HPV疫苗无致病性，哺乳期妇女可以接种。

2.3 疫苗的接种策略 HPV疫苗的影响与覆盖率有关，当女性人群免疫接种覆盖率超过50%时，可观察到群体层面的影响，WHO建议所有具备条件的国家引进HPV疫苗开展全国范围的接种，截至2014年HPV疫苗已经在140个国家获批用于生殖器疣和宫颈癌的预防，在80个国家或地区列入国家免疫规划[17]。

2.3.1 接种对象 由于在HPV暴露之前接种疫苗产生的免疫保护作用最强，一般建议在青春期前(11～12岁)及初次性生活前应用，在超龄的女性中补种可以扩大覆盖率。目前，疫苗有效性研究的目标人群多定位于26岁前。考虑先前的性生活不可能接触到疫苗覆盖的所有HPV亚型，因此，在26岁前无论是否有性生活或暴露于HPV，均建议接种HPV疫苗。在疫苗相关HPV亚型呈血清学阳性但HPV DNA阴性(曾经感染过该型HPV)的妇女中，2价和4价疫苗都能诱导出与无HPV暴露女性等效的抗体滴度，对未来同型HPV的感染进行预防是可行的[18]。即使患者的HPV DNA检测结果阳性也建议接种疫苗，以期更加有效地减少那些已经暴露于HPV人群的宫颈癌发病率，且任一类型疫苗接种前均不推荐常规行HPV DNA检测。2价和4价疫苗均在25～45岁女性中进行了3剂量方案试验，现有研究支持在经济条件允许时26 岁以上女性仍可接种HPV疫苗[19，20]。

2.3.2 接种剂量 这3种疫苗均为3针剂型，推荐分别于0、1～2个月和6个月各注射1针剂。近期WHO推荐9～14岁女性实施间隔期为6～12个月的2剂免疫接种计划，因为观察到获得的抗体反应和保护效力不差于16～26岁女性进行3剂接种后的反应，减少接种剂量可以减轻经济负担，提高依从性[21]。疫苗接种后的保护效应能持续多长时间，是广受关注的问题，疫苗诱导的抗体免疫应答时间是关键。各种长期研究对此进行了监测，如2价疫苗诱导的抗HPV16、18有效滴度持续至少9.4年[6]；注射三剂2价和4价疫苗5年后，二者产生的抗HPV16滴度及血清阳性率均较高；4价疫苗抗HPV18的血清阳性率和GMTs显著低于2价疫苗[22，23]；9价疫苗诱导的抗HPV16、18反应与4价疫苗类似，24个月后，将近15%的9价疫苗接种者检测不到HPV45抗体，HPV31、33、52和58的血清抗体阳性率和GMTs则遵循HPV16抗体的衰减模式[24]。由于HPV疫苗上市使用的时间有限，疫苗保护效力的持续时间及是否需要加强注射，仍需更多的证据支持。

由于对3种HPV疫苗交叉使用的安全性、免疫原性和有效性证据有限，建议尽量接种同一种疫苗。然而，如果不知道之前接种的疫苗类型或无法获得相同类型的疫苗，可以采用任何一种HPV疫苗完成整个接种程序。一项研究显示，对已经完成3剂4价疫苗接种的女性补接种9价疫苗，所产生的抗HPV16、18的滴度比仅接种9价疫苗的女性高2～3倍，出现了回忆反应；然而产生的抗HPV31、33、45、52、58滴度明显低于单独接受9价疫苗的女性，无法提供相应HPV型别感染保护，因此不推荐既往完成4价疫苗接种的个体再次接种9价疫苗[25]。

现有疫苗不能覆盖所有高危HPV亚型，不能提供100%的保护，也不能清除已有的HPV感染或治疗HPV相关疾病，疫苗接种不能代替筛查，接受疫苗接种者仍需定期筛查，二者结合才能降低宫颈癌的发病率、死亡率。

总之，以宫颈癌为代表的HPV感染相关疾病仍是发展中国家高发病率、高死亡率的疾病。据估计，2012年我国新发宫颈癌6.17万例，死亡2.95万例[26]。应用安全有效的HPV疫苗，从根本上阻断高危型HPV传播是预防宫颈癌的有效措施。我国HPV疫苗的推广使用比西方发达国家晚了10年时间，因此利用各国经验，建立起包括疫苗接种、人群筛查、早期诊治等措施的官颈癌综合防治体系，研发出具有自主知识产权的HPV疫苗，对我国宫颈癌全面防控意义深远。