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人乳头瘤病毒的感染现况及免疫治疗研究进展

2019-10-12李甜甜武丽吕霄夏建红

实用医学杂志 2019年18期
关键词:树突免疫治疗疫苗

李甜甜 武丽 吕霄 夏建红

广东省妇幼保健院(广州511400)

人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)是STAUSS在1949年通过电镜发现的。它是一种双链闭环的小DNA病毒,普遍存在人与动物,因只感染人而具有高度特异性。根据病毒基因组DNA序列的不同,可以将HPV分成不同型别。目前有超过400多型别的HPV被发现,这些病毒感染人体后主要是在皮肤及黏膜的上皮结构内进行复制,进而导致更广范围的病变。有超过300多种的HPV被临床医生及科研学者所研究,从这些研究来看,人群感染HPV是非常普遍的。随着研究的深入,HPV与疾病的关系也越来越被关注。感染不同类型的HPV病毒所导致的结局不同,长期感染高危型HPV容易发生黏膜和皮肤的鳞状细胞癌,长期感染低危型HPV病毒可以导致良性病变,但低危型的HPV感染也可导致恶性肿瘤[1]。

目前国内外大多数研究是从疾病致病性的角度分析,得出致病人群中HPV的感染情况及HPV的分型情况。但很少有大型的流行病学调查是针对人群中HPV自然感染情况进行相关方面的研究。随着预防性的疫苗上市,了解我国女性人群中HPV自然感染情况及HPV分型情况,不仅可以对由HPV引起的疾病进行针对性的一级预防,还可以指导临床制定适合我国女性的HPV筛查方案及制定适合我国女性的预防性HPV疫苗接种方案。而对于已经感染HPV的女性,HPV病毒的治疗仍存在较大的争议。HPV病毒感染人体后将终身携带,目前治疗上选择性的去除病毒是否合乎需要仍不明确,因为大部分HPV病毒是人重要的组成部分,但是也有学者研究后提出人感染HPV病毒需要积极的干预处理,并且清除HPV病毒可以阻止疾病的发生、发展[2]。目前国内外针对HPV病毒感染的治疗方法有:冰冻疗法、三氯乙酸、激光、抗病毒药物或者手术的方法切除,但治疗后仍有部分患者会存在治疗失败或者重新感染新的HPV病毒的可能[3]。可见这些治疗方法对病毒清除的作用是有限的。为了能更好地清除HPV病毒,治疗性的疫苗成为了国内外新的研究热点。但疫苗的种类、佐剂的使用等问题仍处于研究阶段。针对以上方面的内容,文本将对我国女性HPV自然感染情况及国内外HPV病毒免疫治疗进展进行综述,为临床提供相应的指导。

1 HPV感染现况

HPV相关的宫颈癌是最常见的癌症之一,被列为中国女性第八大常见杀手,而且HPV感染开始有年轻化的趋势。从疾病的角度分析,ZHOU等[4]通过系统评价的方法,对303篇文章进行了评价,他们评估了宫颈上皮内瘤变的患者,发现最常见感染的HPV有 HPV16、18、58、52、33、31、55、68、53及45型,且HPV感染的发病率在20~24岁之间达到高峰,此后大幅度下降并稳定在中年;与生活在发达省份的女性相比,在欠发达地区45~55岁的女性中发现第二高峰。

针对健康女性人群中HPV的感染情况,ZHANG等[5]对我国沿海发达地区的健康人进行宫颈HPV病毒的筛查,他们共募集了2 717名参与者,其中432名(15.9%)参与者呈现HPV阳性;以HPV52、16、53、51及58型最为常见。WANG等[6]收集了华中、华东地区(武汉、杭州、湖州、嘉兴、宁海、台州、舟山、诸暨)11家大型医院的480 034份宫颈标本,其中HPV感染率为17.8%(73 713/414 540),以HPV16、31、33、35、52及58型最为常见。TANG等[7]对我国西南地区(重庆地区)女性HPV感染情况进行了统计,他们收集了40 311例体检女性的宫颈标本,其中感染HPV的有26.2%,HPV16、52、58型为重要的型别,但HPV16、18型的患病率相比国际荟萃分析报道的平均值要低。JIANG等[8]在山东收集了94 489例体检女性宫颈标本,其中HPV感染率为28.4%(26 839/94 489),以HPV 16、52、58和56型最为常见。根据不同经济水平调查HPV感染情况,ZHAO等[9]则对我国经济相对落后的农村人群(山西)进行了HPV病毒的感染情况调查,他们纳入了1 274名妇女,只针对高危型的HPV进行了筛查,其中15%的女性高危型HPV病毒阳性,以HPV16、52型最为常见。

综上可以看出我国女性的HPV自然感染率偏高,且不同地域、不同经济水平其HPV自然感染情况具有一定差异性。从HPV自然感染的型别来看,HPV16型和52型是主要的感染型别,其次是HPV58型和18型在自然感染中并不是常见的型别。

2 HPV的清除机制

大部分女性可以通过宿主的免疫反应自发的清除HPV病毒。BAUSSANO等[10]通过建立相关数学模型,并在多地进行临床验证,得出HPV的自然清除率约为90%。机体感染HPV病毒后,会引起体液免疫和细胞免疫。对于HPV而言,首先要通过受损的皮肤或者上皮对机体进行感染,当损伤到上皮的基底层时,HPV病毒开始增殖分裂,而损伤的组织则可以引起体液和细胞免疫。

2.1体液免疫HPV感染机体之后,体内的非特异性的免疫细胞(中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞)将做出应答,它们会分泌如白介素-6(IL-6)、白介素-8(IL-8)、白介素-12(IL-12)、白介素-1β(IL-1β)和干扰素等炎症因子激活自然杀死(natural killer,NK)细胞和其他免疫细胞[11]。在此过程中,淋巴B细胞通过识别不同类型HPV病毒中的L1、E2和E4而产生不同类型的抗体;当HPV病毒的DNA整合到细胞的基因后,还可以检测到针对E6、E7的抗体蛋白。但是产生的这些抗体蛋白的效能都非常弱而且结构不稳定,不足以抵抗HPV病毒的再次感染[12]。但是抗体滴度可以持续多年甚至是HPV病毒已经清除之后。可以看出机体的体液免疫并不能消除HPV病毒。

图1 HPV感染后引起的细胞免疫过程Fig.1 Cellular immune process caused by HPV infection

2.2细胞免疫在病毒的清除方面,细胞免疫起到非常大的作用。树突细胞能从感染的上皮细胞中提取HPV病毒,并携带进入淋巴结中;在树突细胞中,通过MHCⅠ类和MHCⅡ类分子对抗原进一步标记,进而分别递呈给CD8+T细胞和CD4+T细胞,接受刺激的CD8+T细胞分化为细胞毒T细胞,而CD4+T细胞分化为调节型T细胞抑制细胞毒T细胞的活性,分化成熟的细胞毒T细胞可以清除在细胞内的HPV病毒,具体过程见图1[13]。从机体的应答反应来看,任何一种运用免疫方法治疗HPV病毒的方法,都是要尽可能的诱导强大的CD8+T细胞反应以及CD4+T细胞反应以确保其方法的有效性。

3 HPV的致病机制

事实上,只有一小部分HPV感染的个体最终会发生癌变,这不仅与HPV病毒感染时间、种类有关,还与其他因素如遗传易感性、生活习惯及免疫反应的改变等因素有关[14]。已经在HPV导致的相关肿瘤中发现,HPV病毒之所以能导致疾病,是因为感染人体之后,被机体识别到的HPV病毒可以通过体液和细胞免疫清除,然而感染机体后的HPV病毒可以在上皮细胞内合成颗粒分子,使得HPV整个生命周期都处于不能被细胞溶解酶溶解的状态,从而减少机体的免疫应答[15]。HPV病毒感染机体后还擅长将自身的基因整合到宿主的基因中,整合后合成如L1、E7蛋白,从而使得L1、E7蛋白既能表达又能逃避免疫系统的监测[16-17]。正是因为发生了一系列的免疫逃逸,使得低水平的感染因子可以与T细胞介导的免疫共存,进而导致疾病。HPV病毒的免疫逃逸机制十分复杂,它涉及蛋白的转录、抗原递呈的调节、细胞因子的调节、黏附分子的调节以及信号通路方面的调节等等方面[15]。综上所述,HPV感染机体后会尽可能使得自己“低调”而逃避免疫应答。目前各种治疗HPV的方法,则是希望通过各种方法加强机体的免疫反应,从而达到治疗的目的。

4 清除病毒的干预方法

4.1抗病毒治疗干扰素是一种具有广谱抗病毒、抗肿瘤及免疫调剂功能的药物,干扰素可以与细胞表面受体结合,诱导细胞产生多种抗病毒蛋白,从而抑制病毒在细胞内的复制。RAKHMATULINA等[18]发现干扰素可以预防和消除HPV病毒感染,且他们推测干扰素是通过减轻最初的免疫紊乱,提高治疗效果。SHI等[19]通过对比高低剂量的干扰素联合红光治疗宫颈阴道的HPV感染,他们得出高剂量的干扰素联合红光治疗HPV感染是有效且安全的。其他类型的抗病毒药物也有学者进行相关方面的研究,其中JACKOWSKA等[20]针对由HPV6、11型引起的复发性呼吸道乳头状瘤病运用贝伐单抗和西多福韦辅助治疗,发现这两种药物可以改善治疗效果,减少手术次数。NIKAKHTAR等[21]则发现桃金娘的草药栓剂可以抗病毒、抗诱变和促凋亡的作用,他们运用于宫颈阴道HPV感染的患者,通过双盲随机试验,他们得出这种栓剂可以加速病毒清除。

4.2治疗性HPV疫苗治疗性的HPV疫苗意在加强细胞毒T细胞的作用而发挥治疗作用。在治疗性疫苗抗原的选择方面,由于HPV病毒DNA中的E6、E7基因是致癌基因,且其编码的蛋白是导致癌症发生发展的重要因素,并且在正常组织中E6、E7蛋白不表达,因此E6、E7常被选为治疗性疫苗的抗原。也有学者为了扩大疫苗的治疗范围,选择HPV基因中的保守E1和E2蛋白系列作为疫苗的抗原[22]。由于疫苗都存在不同程度的转染效率低的问题,研究者则摸索了多种类型的疫苗以提高转染率和免疫原性,如活载体类疫苗、蛋白多肽类疫苗、DNA疫苗以及加强树突状细胞作用的疫苗。

4.2.1活载体类疫苗在活载体类疫苗方面,YANG等[23]使用牛乳头状瘤病毒(BPV)作为载体,制备了pcDNA3-BPVL1-E7(49-57)治疗性疫苗,并让其转染293-Db细胞,发现它可以有效的激活针对E7特异性的CD8+T细胞,同时他们得出电穿孔转染比肌肉注射的转染率要高。ÇUBURU等[24]使用腺病毒作为疫苗的载体,发现这种疫苗不仅能刺激IFN-γ和TNF-α的分泌,还能诱导HPV特异性CD8+T细胞的应答。类似的KHAN等[25]也使用腺病毒作为载体,但是为了适用HPV病毒感染后疾病每个阶段,他们选择了由E2,E6和E7融合蛋白序列组成的HPV16和HPV18特异性抗原,在小鼠模型中他们发现该治疗性疫苗可以强烈诱导T细胞的免疫原性。MILES等[26]则选择了单核细胞增生李斯特细菌(Lm)作为载体,融合成Lm-LLOHPV E7新型免疫治疗疫苗,并发现该疫苗在宫颈癌、肛门癌等临床试验中有效。JIA等[27]则使用减毒的Lm搭载表达HPV-E7的疫苗,并接种在小鼠的腹腔,发现该疫苗可以降低肿瘤大小,甚至还可以使得肿瘤完全消退。WANG等[28]使用毕赤酵母菌作为载体,并且糖基化HPV16-E7序列,相比没有糖基化的疫苗,该疫苗可以增加树突细胞对该疫苗的摄取,进而增加IFN-γ、IL-2和TNF-α的分泌,脾脏也会针对E7分泌更多CD8+T细胞。GTL001是一种以百日咳博得特氏菌为载体的二价治疗性疫苗,它的抗原主要是HPV16和HPV18型的E7蛋白系列。ESQUERRE等[29]使用这种二价治疗疫苗,发现它可以通过免疫反应诱导杀死表达HPV E7的细胞。

4.2.2蛋白多肽类疫苗有关蛋白多肽类疫苗,WANG等[30]制备出HPV16 E7肽和假丝酵母的多肽类疫苗,发现多肽类治疗性疫苗可以诱导特异性的CD8+T细胞的及Th1 CD4+T细胞的应答。VARYPATAKI等[31]也使用合成的多肽作为疫苗去治疗由HPV诱导的肿瘤。进一步研究,GRANADILLO等[32]在转移性肿瘤患者身上使用LALF32-51治疗性蛋白疫苗,发现蛋白类疫苗对控制由HPV病毒引起的转移性肿瘤有控制的作用。

4.2.3DNA疫苗SOLEIMANJAHI等[33]使用优化型E7的DNA序列和野生型E7 DNA序列进行融合,并用这种融合DNA疫苗治疗小鼠,收集小鼠的免疫细胞,发现融合DNA疫苗能引起不同水平的IFN-γ和CTLs的应答,增强了HPV肿瘤模型中特异性细胞应答。AHN等[34]则使用既能编码HPV E6、E7又能编码钙网蛋白的DNA疫苗,使用电穿孔的方式进行接种,结果发现这种DNA疫苗可以显著增加特异性CD8+T细胞的应答,并能抑制肿瘤的生长速率。

5 免疫佐剂的使用

为了加强治疗性疫苗的免疫应答,很多研究者会配合使用佐剂。TALEBI等[35]使用HMGB1和Hp91蛋白作为刺激免疫的佐剂。VARYPATAKI等[31]则使用携带阳离子的脂质体作为免疫佐剂。PENNISI等[36]选择柑橘的衍生物作为免疫佐剂加强免疫应答。SALES等[37]发现电穿孔能促进抗原递呈和局部迁移,并且能增加CD8+T细胞的浸润。DE ROSA等[38]使用紫雏菊提取物作为免疫调节剂运用于生殖器尖锐湿疣的患者身上,发现这种免疫调节剂可以降低HPV感染的复发。

6 其他免疫治疗

HPV的免疫治疗除了通过治疗性疫苗增强CD8+T细胞的免疫活性外,还可以增加其他免疫细胞如树突状细胞的功能而加强免疫应答。LI等[39]发现λ-角叉菜胶能改善树突状细胞的功能,降低树突状细胞的内吞作用,促进其成熟并通过TLR-4介导的信号通路增强细胞因子的作用。T细胞治疗也开始受到研究者的关注。MCCORMACK等[40]通过体外生产出针对HPV特异性的T细胞,并将其用于HPV相关的疾病中,得出这种T细胞产品可以作为HPV相关疾病的强效补救疗法。

综上可以看出目前国内外并没有一种十分完美的病毒清除治疗方案。根据目前的研究现况,无论是活载体类疫苗、蛋白多肽类疫苗、DNA疫苗以及加强树突状细胞作用的疫苗,都存在转染率低和疫苗免疫原性不强的问题。当使用免疫佐剂增强疫苗的免疫原性时,应注意佐剂使用的安全性问题。因此如何增强疫苗转染性并尽可能使被HPV感染的细胞暴露于免疫系统中成为目前HPV免疫治疗亟待解决的问题。

7 展望及趋势

从疾病的病因角度分析HPV的感染情况,可知HPV16、18型为常见的致病类型。但是从我国健康人群HPV病毒的筛查结果来看,高危型HPV病毒中HPV18型并不是常见类型,最为常见的类型为HPV 16型和52型,其次是HPV 58型为常见类型。从临床指导的角度来看,宫颈的液基细胞学检测联合HPV16、18、52、58型检测是我国宫颈癌筛查可接受的策略。而在预防型疫苗的选择方面,我国女性应该尽可能选择包含这4类HPV分型的疫苗。从数据分析可知,不同地区、不同经济情况的人群HPV自然感染率具有一定的差异,是由于何种因素导致的差异性值得进一步的深入研究。

在干预治疗方面,近年来HPV的免疫治疗成为新的热点。总的来说,免疫治疗有望成为已经感染HPV病毒患者清除HPV病毒的方法,但是在研究的过程中仍有许多问题需要解决。如疫苗抗原的选择、疫苗剂型的选择、治疗的范围以及佐剂的选择都处于探索阶段,且这些试验都是在体外或者动物模型中得到验证,并没有非常确切的疗效。同时治疗性疫苗和佐剂使用的安全性问题也值得进一步的研究。

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