HPV 是一类能够感染皮肤和粘膜的 DNA病毒。高危型 HPV是宫颈癌以及癌前病变的要致病因子,99.7%的宫颈癌组织都检测出高危型 HPV。
针对 HPV 感染,人类自身所产生的免疫应答主要分为体液免疫和细胞免疫。体液免疫主要表现为 HPV 刺激机体 B 细胞产生抗 HPV L1、L2 蛋白的抗体,但是由于产生抗体的量特别少,所以很难检测到这些特异性抗体,阻碍了人们对体液免疫的相关研究。细胞免疫主要表现为 T 细胞受 HPV 刺激后通过释放淋巴因子来杀死感染病毒的细胞[1, 2]。 目前预防和 HPV 相关癌症最有效的方法是研制其特异性的 HPV疫苗,诱导机体产生中和抗体,激发保护性免疫反应,以达到预防 HPV 相关癌症发生和传播的目的,既可以降低宫颈癌的发病率,也可降低与 HPV 感染有关的其它癌症的发病率。
人类乳头瘤病毒(HPV)是一种无包膜的双链闭环小分子DNA 病毒,属乳头多瘤空病毒科乳头瘤病毒属。其基因约8kb, 只有1 条DNA 链可作为转录模板,含8 个开放阅读框(open reading frames,ORFs), 分3个基因区,即早期区( early region,E 区)、晚期
区(late region,L 区) 与非编码区(uncoding region,UCR) 或上游调控区(URR)。E 区编码E1,E2,E4,E5,E6,E7 等早期蛋白,参与病毒DNA 的复制、转录、翻译调控和转化等功能;L区编码主要衣壳蛋白L1 和次要衣壳蛋白L2; UCR 区含有HPV 基因组复制起点和HPV 表达所必需的调控元件。由HPV产生的两种癌蛋白是E6和E7,可以抑制细胞周期负调节因子的活性,并可以在肿瘤细胞中高度表达。而晚期基因则编码衣壳的结构蛋白,其中主要衣壳蛋白L1结构保守,是HPV衣壳的主要成分,约占衣壳蛋白的80%以上,因此成为理想的预防免疫靶位。基于HPV的致病机制和天然的免疫原性,HPV疫苗研究聚焦于L1、E2、E5、E6 和E7。 板栗割口机
目前HPV的疫苗主要分为预防性疫苗和性疫苗。预防性疫苗主要诱导机体体液免疫反应,产生的中和性抗体在HPV 进入机体前即能与病毒的抗原结合,从而防止HPV 的感染。性疫苗主要引起机体的细胞免疫反应,产生的活化效应性T 细胞能识别和攻击HPV 感染的细胞,其中也包括HPV 引起的恶性肿瘤细胞。
(1)HPV预防性疫苗
遥控器外壳1.预防性疫苗的制备依据及过程
预防性疫苗一般以HPV主要衣壳蛋白L1和次要衣壳蛋白L2为靶抗原[3], 其作用在于诱发肌体产生特异性的中和抗体和有效的局部免疫反应, 以阻止HPV 的长期感染和再感染。HPV 的衣壳蛋白在真核以及原核表达系统中表达时, 能自我装配或形成病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs), 其结构和抗原表位与天然的病毒颗粒十分相似,将其置入机体后可刺激产生中和抗体 IgG 和 IgA[4],达到预防相应型别HPV 的感染,而且不包括病毒 DNA,安全性好,能有效地保护人类和动物免受乳头瘤病毒的感染以及产生相关肿瘤的可能性[5,6]。VLPs 颗粒直径为50-55nm,分子量为55-60kDa,VLPs是由纯化的L1 蛋白装配形成HPV 的空衣壳。VLPs 的最小结构单元是 L1 蛋白单体,L1 蛋白主要是由 8 条反向平行的β折叠肽链段构成的,它们之间是由无规则的环形区(loop)连接在一起的,每个环形区大约有 10~30 个氨基酸(aa),这些区域绝大部分延伸到五聚体和病毒颗粒的外表面,是抗原表位的所在区域[7-9];不同型别 HPV 环形区的序列和空间结构是不同的,所以 HPV 具有高度的型别特异性。因此,目前对于 HPV 抗原表位的研究主要集中在 L1 蛋白的环形区上[10]。
国内外有多家机构在进行HPV疫苗的研究及其制备,大部分都是以L1和(或)L2蛋白为靶标进行制备的(单独表达L1或者联合表达L1+L2,获得病毒样颗粒(VLP))。一般步骤都是
针对HPV L1和(或)L2蛋白的核酸序列为基础,对其进行改造优化(例如密码子优化,删除部分序列,替换某个/些碱基,连接其他基因等),扩增或者合成优化后的序列,然后将其克隆到表达载体上,并在原核系统(例如大肠杆菌)或者真核系统(例如昆虫细胞,酵母,哺乳动物细胞等)进行表达,再将表达的单个蛋白或者融合蛋白分离纯化,添加佐剂后制成疫苗,通过将制成的疫苗免疫小鼠或者其他动物对其免疫原性进行评价,效果较好的进行临床实验。
2.已经被批准上市的预防性疫苗
目前已经被批准上市的预防性HPV疫苗有两种,它们分别是英国葛兰素(GlaxoSmithKline,GSK)公司的双价疫苗“Cervarix”和美国默克(Merck & Co., Inc.)公司生产的四价疫苗“Gardasil”(商品名)[11]。随着这两种疫苗的上市,人们对宫颈癌疫苗的研究主要集中在 HPV VLPs 疫苗上。2006 年,“Gardasil”被批准上市,这是第一个商品化的宫颈癌预防性疫苗,它是由两个高危型HPV16、18 和两个低危型 HPV6、11 的 L1-VLPs 组成的重组混合型疫苗,它们使用酿酒酵母体系产生 VLPs,佐剂为氢氧化铝(225ug)。2007 年,英国葛兰素公司的“Cervarix”(商品名)疫苗上市[12,它是 HPV16
虚拟课堂、18 的 L1-VLPs 组成的重组混合型疫苗,利用重组杆状病毒感染的昆虫细胞(粉纹夜蛾)产生VLPs,佐剂为传统铝盐(500ug)加上AS04(50ug)[13, 14]。这两种疫苗都是预防性的,不是性的,主要接种于未发生HPV感染的人,用来预防 HPV感染以及相关疾病的发生。这两种疫苗的抗原都是HPV主要衣壳蛋白的L1。临床试验结果证明,上述疫苗均具有良好的耐受性,且没有严重的不良反应,抗体效价比自然感染HPV的患者高50倍。此外,最近Merck公司又研发出了Gardasil九价预防性疫苗(HPV6/11/16/18/31/33/45/52/58)。Gardasil 已在117 个国家或地区被批准使用,全球33个国家多中心的联合试验结果表明,疫苗对宫颈癌、癌前病变以及其他生殖道疾病的预防作用可达99% ~100%;Cervarix疫苗对HPV16 和HPV18 所致CIN Ⅱ、Ⅲ的保护效力达到100%;Merck公司的九价疫苗已经于2015年进入三期临床试验。二价疫苗针对HPV16、18 产生的保护性抗体均可维持100%的血清阳性至少8.4 年[15];四价疫苗针对HPV16 产生的保护性抗体能维持98.8%的血清阳性至少5年[]16]。
3.其他处于研究阶段的预防性疫苗(部分)
Xie等[17]在杆状病毒昆虫细胞中表达纯化了 HPV 16,18,58 LI VLPs,对各型VLPs进行
了纯度、形态学及免疫原性的研究,特别是HPV58L1 VLPs诱发长期中和抗体活性及协同A1(0H)3佐剂的相关研究。在此基础上,表达及纯化了以HPV16L1 VLPs为载体的嵌合各种HPV 16 L2保守表位的杂合蛋白,并对影响杂合L1组装能力及其诱发中和抗体活性的因素进行了研究。HPV LI VLPs免疫小鼠测定ED50,将HPV 16,18,58 LI VLPs单独或混合免疫小鼠诱发了较高滴度的针对组成型别的中和抗体,表明HPV16,18,58 LI VLPs免疫原性很强。
韩国的金洪珍等[18]通过优化16型和18型的HPV序列,构建至pUCminvsMCS载体及YEG-MCS酵母表达载体,以酿酒酵母为宿主菌进行表达,通过肝素层析和阳离子交换层析进行表达蛋白的纯化并进行浓缩。纯化得到的蛋白添加佐剂后免疫小鼠,发现组合佐剂增加了免疫刺激效果,总IgG 效价增高。该药物疫苗组合物可比常规疫苗( 包括CervarixTM 及GardasilTM) 诱导更强的针对HPV 的免疫应答,因而具有优良的宫颈癌预防功效。此外,该药物疫苗组合物由于用作免疫佐剂的脱酰基化的非毒性LOS 几乎无细胞毒性而具有优良安全性。该药物疫苗组合物比施用 CervarixTM 及GardasilTM 显著提高与Th1 型免疫应答( 细胞免疫) 相关的干扰素-γ、IgG2a 及IgG2b 水平,以及与Th2 型免疫应答( 体液免疫) 相关的IgG1 水平。总体来说,本药物疫苗组合物可诱导均优于CervarixTM 及GardasilTM 的频偏
微型麦克风针对HPV 的Th1 型免疫应答( 细胞免疫) 及Th2 型免疫应答( 体液免疫)。
厦门大学的李少伟等[19]对全长HPV31L1 基因依照大肠杆菌密码子偏嗜性进行优化(片段全长为1515bp,终止密码子为TAA),由上海博亚公司合成该基因,酶切后与非融合表达载体