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陈根:一支HPV疫苗背后,是宫颈癌的过去和未来

 陈根谈科技 2021-11-05

/陈根

宫颈癌是世界范围内常见的女性恶性肿瘤之一,特别是在中低收入国家,女性感染宫颈癌并致死的概率远超发达国家据世界卫生组织统计,2018年全球宫颈癌新发病例近57万,死亡人数超过31万,其中85%病例发生在中低收入国家99.7%的宫颈癌,都是由HPV感染引起。

因此,通过疫苗预防HPV的感染成为目前降低宫颈癌发病率较为经济有效的关键策略。2016718HPV疫苗宣布进入中国医疗市场以来,社会各界对于HPV相关信息的谈论呈现出信息量井喷的趋势

随着近年筛查技术、预防疫苗和治疗手段的推陈出新,宫颈癌有望成为人类历史上首被消灭的癌症。从仅次于乳腺癌的女性健康第二大杀手,到有望成为人类历史上第一个被消灭的癌症,这一路艰辛也艰险。并且,在到达最后的终点前,人们可以做的事情还有很多。

宫颈癌从过去到现在

人类对宫颈癌的探索由来已久。公元前400年,古希腊“医学之父”希波克拉底根据患者阴道异常流血的症状,认为宫颈癌是血液失调导致的难治之症。同一时代,古印度医书中首次提到了切除子宫的宫颈癌外科疗法。但是,这些早期探索并没有给患者带来有效的帮助,反而增加了治疗的痛苦。

与此同时,由于缺乏对宫颈癌的科学认识,人们甚至将宫颈癌归咎于上天对滥交者的惩罚这使得宫颈癌一度成为女性患者的难言之隐。社会的污名化阻碍着人们HPV病毒相关信息的有效传播,同时也影响着公众对HPV正确认知的形成。甚至直至今天,对宫颈癌误解和偏见仍然存在。

现代医学的发展,对人们认识宫颈癌起到了重要作用。19世纪40年代,通过对癌症死亡病例的统计分析科学家们发现:宫颈癌并不只存在于滥交者中,在已婚妇女和寡妇群体中也很常见,但在未婚妇女和修女人群中却很少见。由此科学家推测,宫颈癌的发生与性(而不仅仅是滥交)有密切关系。

  真正实现对宫颈癌的检测,为宫颈癌建立科学的疾病认识,还要追溯到20世纪末的乔治·帕帕尼古拉乌开发的巴氏涂片检测法在研究性染色体对后代性别影响的课题中,开发了涂片检测的方法用来观察豚鼠排卵周期。这个方法让他得以在显微镜下观察到丰富多样的细胞类型。

随后,乔治将这一检测方法应用到人体巧合的是,乔治检测样本中正好有一位宫颈癌患者于是,在显微镜下乔治清楚地分辨出了正常细胞与癌细胞。乔治的发现给宫颈癌检测提供了一种更便捷的操作模式,通过分析从阴道和宫颈掉落的细胞形态,人们就可以对早期宫颈癌患者进行筛查。

为了纪念乔治的发现,人们用他姓氏的前三个字母来命名这项技术,这也是巴氏涂片(PapSmear)名字的由来。之后,宫颈癌筛查技术不断革新,1996年经FDA获批上市的TCT筛查(宫颈液基薄层细胞学检查)已经能检查出90%的宫颈癌和几乎所有的癌前病变

然而,虽然科学家们获得了更多的对宫颈癌疾病本身的了解,并且能够通过科学手段确诊宫颈癌,但是大部分患者真正被确诊时宫颈癌已是中晚期,放疗化疗和手术只能带来杯水车薪的作

宫颈癌的死亡率依然居高不下找出导致宫颈癌发病的罪魁祸首,为宫颈癌预防和治疗提供靶向的治疗方案成为科学家的努力方向。然而,要确认宫颈癌病因,却不是件容易的事

起初,单纯疱疹病毒(HSV)是科学家们的首要怀疑对象。在1968年发表在《科学》上的一项研究显示,在宫颈癌患者中发现HSV抗体的概率显著高于未患病群体。同一时期的另一项研究显示,在因感染HSV而患生殖器疱疹的妇女中,发生宫颈癌的概率显著高于未患病妇女

根据这些证据,科学家们提出了宫颈癌遵循“感染HSV→生殖器疱疹→宫颈癌”的发展路径的怀疑。但当德国病毒学家哈罗德·豪森博士利用DNA分子杂交技术,试图确认这样的怀疑时,却没能从宫颈癌细胞中找到HSV病毒的DNA

放弃了“感染HSV→生殖器疱疹→宫颈癌”的怀疑,哈罗德博士把目光转向了另一种常见的性传播病毒——人乳头瘤病毒(HPV终于,利用20世纪80年代聚合酶链式反应(PCR)、DNA杂交等技术哈罗德博士成功把宫颈癌和特定种类的HPV感染联系到了一起。

哈罗德博士和他的团队发现,HPV16HPV18导致了70%的宫颈癌病例,剩下的30%则由约10种其他类型HPV病毒导致。随后,这一发现在包括HeLa细胞在内的多个细胞系中被验证,宫颈癌成了首个人类明确病因的癌症。关于宫颈癌的研究自此进入一个全新的阶段。

HPV疫苗研制初获成功

抓住了导致宫颈癌发生的主要病因——HPV病毒,建立HPV病毒的科学认知成为治疗宫颈癌的路上的重要一步。

根据HPV病毒的的流行病学调查与致病机制研究,HPV是具有严格种属特异性的无包膜DNA病毒,病毒颗粒大小为5060nm,易感染表皮黏膜组织,引起宫颈、会阴、肛门、阴道、阴茎部位的病变及癌症。

HPV基因组主要包含8个开放读码框(openreadingframeORF),按功能可分为调控染色体外的DNA复制的早期编码区(E区)和形成病毒衣壳的结构成分的晚期编码区(L区)和非编码区国。迄今,人们已确认100多种HPV基因型,其中有40多种与人类生殖道感染相关。

  根据致癌风险的大小,HPV分为低危型和高危型两大类,低危型主要包括HPV6113042434461等,常导致低度鳞状上皮内病变及良性生殖器疣。高危型主要包括HPV161826313335525658等,多导致高度鳞状上皮内病变和宫颈癌。

同时,科学家们发现,大部分情况下人类在感染HPV后都能自愈。只有持续性感染病毒,才会最终导致宫颈癌的发生,而这一过程通常需要10~15年的时间,甚至更久。也就是说,如果能有一种疫苗抑制危险病毒的持续感染,就有望帮助人类消灭宫颈癌的威胁

剩下的工作,也就变成了如何抑制HPV病毒的感染,以此来预防甚至治疗宫颈癌。科学家们首先将目光瞄准了减毒和灭活疫苗,这是疫苗研发最常见的两个方向。前者是将病毒毒性削弱制成疫苗,后者是将致病微生物破坏或杀死制成疫苗。这两种方式并不会改变病毒的外部构造,都可以诱导接种者产生免疫反应。

但在HPV疫苗的开发中这两种方式并不适用——即便经过处理,在人体内释放能致癌的HPV病毒,依然过于危险此时,病毒表面的主要衣壳蛋白L1与次要衣壳蛋白L2引起了科学家们的关注。这两个蛋白就像两个不同形状的乐高块,决定HPV病毒的外形。

研究表明,L1蛋白保守度高,是主要的型特异性抗原团,能诱导机体产生中和抗体L2蛋白变异度高,与病毒抗原的多态性有关基于此,科学家们希望可以用L1L2蛋白在人体外组建出与HPV病毒外形一样的类病毒颗粒”,既能诱导接种者产生免疫反应又不会过于危险。

在这样的思路下,1990年,澳大利亚免疫学家伊恩·弗雷泽博士和中国分子病毒学家周健博士通过偶然的尝试发现,L1L2蛋白能在体外条件下组装成HPV16的类病毒颗粒。也就是说,只有给出L1L2蛋白在设定的环境里它们就能自我组装成类病毒颗粒

根据HPV16自我组装的特性,随后,大洋彼岸美国国立癌症研究院的两位科学家道格拉斯·罗伊博士和约翰·希勒博士通过创造出一款针对牛乳头瘤病毒(BPV)的疫苗,再将它的关键设计应用于HPV疫苗成功诱导兔子体内产生了极强的免疫保护反应。

自此,HPV疫苗研制初获成功。

消灭宫颈癌并不遥远

20世纪末,罗伊博士和希勒博士与约翰·霍普金斯大学的其他科学家们一道,在36名健康成人中开展了该疫苗的首个临床试验。2001年,他们宣布,疫苗成功激发了人体的免疫反应,且安全有效。目前,全球已上市的HPV预防性疫苗有3种,即2价疫苗、4价疫苗和9价疫苗。

200668日,美国FDA批准4价疫苗上市,该4价疫苗主要针对HPV6111618病毒感染的预防,已在全球100多个国家获批准推广。随后,2价疫苗获得欧盟委员会批准上市,该疫苗主要针对HPV1618两型预防。2014129价疫苗获得 FDA许可批准2价疫苗所包含的 4种 HPV型别外,还包括了另外5HPV型别,即HPV3133455258

20167月,GSK的希瑞适获得中国食品药品监督管理总局CFDA的上市许可,成为国内首个获批的预防宫颈癌的疫苗;20175月 18日,默沙东四价HPV疫苗佳达修正式获批,在中国内陆上市;2018428日,默沙东宣布,其研发的九价HPV疫苗已获得国家药品监督管理局的有条件上市批准。

  随着HPV疫苗的推广,社会各界对于HPV相关信息的谈论呈现出井喷的趋势,人们希望借助HPV疫苗,能够终结宫颈癌对人类的伤害。《柳叶刀》此前的一篇研究,纳入了率先推行HPV疫苗的146000万人数据。

研究显示,接种疫苗5-8年后,主要导致宫颈癌的HPV1618型感染显著减少。从年龄段上而言,在13-19岁女性中,感染减少83%;在20-24岁女性中,感染减少66%。从疫苗覆盖程度而言,多年龄段接种和高度普及的国家,疫苗保护效应出现更快、效果也更强。

但想要真正消灭宫颈癌,人们可以做的事情还有很多。一方面,HPV疫苗上市多年来由于缺乏竞争以及产能受限,一直保持高价,限制了发展中国家疫苗的广泛接种。目前需求旺盛的原因是很多人之前没接种HPV疫苗,需求累积到现阶段集中释放出现“一针难求”的局面。

前瞻经济学人202011月发布的数据显示,自HPV疫苗在国内上市以来,累积接种人次在974万人左右,目前中国HPV疫苗的需求人群规模在3.3亿人次左右剔除已经接种的约1000万人次,中国存量需求缺口还达3.2亿人。同时,每年还有适龄女孩加入接种行列。

另一方面,即便是当前的HPV疫苗价格,在中低收入国家,仍有非常多女性打不起HPV疫苗加上新冠导致的医疗资源倾斜,HPV疫苗覆盖问题更是雪上加霜不论是二价、四价还是九价疫苗,常规都要打三针,对宫颈癌的保护效力高达70%-90%。但是,有大量女性因为负担不起接种费用而得不到这样高效的保护。

WHO估计,2019年全球HPV疫苗覆盖率仅为15%。中低收入国家的疫苗供需矛盾尤为突出,其中约三分之二的国家无法将HPV疫苗纳入其国家免疫计划。当然,解决HPV疫苗高价问题,除了从源头降本增效外,越来越的研究也为缓解HPV疫苗供应危机提供了建议。

近日,柳叶刀子刊Lancet Oncology刊出了一篇相关研究研究显示,接种后近10年内,单剂四价HPV疫苗对高危型HPV16HPV18持续感染提供的保护效果与两或三剂四价苗相当,效力分别为95.4%93.1%93.3%也就是说,无法负担三针或两针HPV疫苗费用的女性退而求其次,只打一针四价苗,或许也能得到很好的保护

消灭宫颈癌并不遥远,只需要每个人都参与其中而已。

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