Human papillomavirus vaccine TA-CIN(Xenova Ltd.)

摘要:复制缺陷型病毒载体疫苗相较于传统亚单位疫苗具有多个优势，包括强大的抗体反应、对消除病原体感染细胞至关重要的细胞反应，以及在无需佐剂的情况下诱导高度免疫原性和持久的免疫反应。人乳头瘤病毒（HPV）是一种拥有超过200种基因型的微生物，在诱导人类肿瘤方面发挥着关键作用，大多数与HPV相关的恶性肿瘤都表达HPV蛋白。与HPV感染相关的肿瘤，主要是由HPV16感染引起的，包括影响宫颈、肛门、阴道、阴茎、外阴和口咽部的肿瘤。近年来，利用病毒载体开发治疗性HPV疫苗以治疗由HPV感染引起的癌前病变或肿瘤的研究迅速增长，目前有许多研究管线正在进行中。同时，筛选最佳抗原需要更多的基础研究和更优化的方法。在临床前研究方面，我们介绍了用于评估疫苗效果的各种模型，强调了它们各自的优缺点。此外，我们介绍了使用HPV病毒载体的治疗性疫苗的最新研究进展，特别是适应症、初步效果、联合用药等。总的来说，本文总结了当前病毒载体治疗性HPV疫苗在HPV感染、抗原选择、载体、效果评估和临床试验进展方面的研究情况。 介绍 已经检测到数百种人类乳头瘤病毒（HPV），它是一种常见的性传播病毒，感染男性和女性的生殖器区域，包括阴茎、外阴（阴道外区域）、肛门的皮肤，以及阴道、宫颈和直肠的内衬。大多数HPV感染是无症状的，某些高风险HPV类型可导致癌症。在全球范围内，HPV是最突出的致癌传染病之一，与多种恶性肿瘤相关，最常见的是宫颈癌。几乎所有宫颈癌病例都与HPV感染有关，特别是高危HPV类型，尤其是HPV16。HPV还与阴道、阴茎、肛门和口咽癌有关。根据最近的研究，超过五分之一的15岁以上男性感染了一种或多种高危HPV基因型。HPV预防性疫苗显示出卓越的免疫原性，可预防HPV相关癌前病变和肿瘤的发展。全球HPV疫苗接种覆盖率存在显著的区域差异。澳大利亚的HPV疫苗覆盖率在世界上是最高的，而许多中低收入国家覆盖率相对较低。尽管已有96个国家将HPV疫苗纳入国家免疫计划，但由于疫苗推广缓慢、筛查和早期诊断率低以及治疗资源有限，中低收入国家的HPV相关肿瘤负担仍然沉重。2024年5月，世界卫生组织（WHO）发布文件明确指出，HPV治疗性疫苗是消除与HPV感染相关的肿瘤的重要手段。Partha Basu等人对2022年1月31日之前的12项HPV治疗性疫苗的II/III期临床试验进行了荟萃分析，共有734名女性接受了用于CIN2/3的HPV治疗性疫苗。414名患者恢复正常或CIN1，疫苗组的总回归比为0.54（95%置信区间0.39至0.69）；而在五项随机对照试验中，接受安慰剂的166名女性的总回归比为0.27（95%置信区间0.20至0.34）。此外，Aida Petca等人分析了2018年1月至2024年1月的临床试验，发现HPV疫苗在皮肤癌和疣中也有一定的治疗效果。当然，免疫原性和效果存在差异，尽管有希望，但仍有提高效果的空间。 重组病毒载体已被用于传递特定病原体的抗原超过40年，包括腺病毒（ADV）、痘病毒、单纯疱疹病毒（HSV）、水泡性口炎病毒（VSV）、慢病毒载体（LV）、巨细胞病毒（CMV）、麻疹病毒（MV）和淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）。病毒载体被设计为将抗原传递到特定的细胞和组织。病毒载体疫苗可以进一步优化，以增强在抗原传递过程中目标细胞中转基因的表达。病毒载体已在临床前和临床试验中作为针对各种传染病的疫苗，如HIV、疟疾、埃博拉病毒和Covid-19。随着Covid-19在全球的传播，包括病毒载体疫苗在内的多种疫苗平台已经蓬勃发展。基于病毒载体的治疗性HPV疫苗也已开发并进入临床试验阶段，一些产品最近宣布了最新的临床结果。本文提供了对HPV疫苗技术发展态势的深入理解，突出了所使用的载体、它们旨在针对的疾病、为最佳免疫反应选择的抗原、用于评估其效果的指标以及在临床评估中取得的显著进展。 HPV感染及其与各种癌症类型的关联 HPV感染已被确定为大多数宫颈癌病例的主要原因。此外，不同解剖部位的癌症也与HPV有关，尽管程度不同。根据2012年全球癌症数据库和五大洲癌症发病率（CI5-X）数据库，88%的肛门癌、78%的阴道癌、50%的阴茎癌、24.9%的外阴癌和30.8%的口咽癌归因于HPV。到目前为止，共有14种HPV基因型被严格归类为"高风险"，主要是因为它们诱导癌变的潜力显著增加。其中，HPV16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58和59被国际癌症研究机构（IARC）特别指定为1组致癌物，这突出了它们的异常威胁。此外，HPV66和HPV68也属于这一高风险类别，进一步扩大了对这些潜在危险基因型的担忧。在中国2023年进行的一项研究中，发现HPV16、58、52、33和31/18是CIN 2和CIN3队列中流行的主要高风险人类乳头瘤病毒（hrHPV）。同时，研究强调了与单纯HPV16感染相关的CIN1、CIN2和CIN3病例的细分，分别为22.06%和46.24%的CIN1和CIN2，以及显著的55.21%的CIN3。这突出了HPV16的致癌性，使其成为宫颈癌前病变和恶性肿瘤发展中最强大的hrHPV类型。HPV 16还负责大约50-80%的生殖道肛门癌，包括阴道、外阴、阴茎和肛门癌。其他导致这些癌症的常见HPV类型包括HPV 33、31、18等。此外，在口咽癌领域，HPV 16在全球范围内是被识别最多的类型，HPV 33、18、31和35紧随其后。值得一提的是，在全球范围内，HPV-16也是男性中最常见的HR-HPV类型，占5%，其次是HPV 51（3%）、HPV 52（3%）、HPV 59（2%）和HPV 18（2%）。因此，HPV 16仍然是对人类健康威胁最大的类型，当前的HPV治疗性疫苗主要针对HPV16。然而，VGX3100的临床试验，这是一种针对HPV16和HPV18的治疗性疫苗，发现持续性病变可能与其他HPV感染有关，这表明患者在治疗前可能已有混合感染。因此，未来的HPV治疗性疫苗应该旨在覆盖更广泛的HPV类型，不仅仅是HPV16。 HPV结构特征和治疗性HPV疫苗的抗原选择 HPV还会导致生殖道疣和复发性呼吸道乳头状瘤病。HPV具有大约8kb大小的环状双链DNA基因组，早期和晚期区域分别编码早期（E1、E2、E4、E5、E6和E7）和晚期（L1和L2）蛋白。晚期蛋白指的是L1（55 kDa）和L2（64-78 kDa）蛋白。每个病毒衣壳由72个L1五聚体和少量L2蛋白组成。L1是一种分子量约为55 kDa的蛋白，是病毒粒子的主要结构成分，位于衣壳的外层，L1 ORF是HPV最保守的区域。因此，L1的ORF相似度<60%被认为是传统HPV分型的依据。L2位于衣壳的内层，在病毒感染中发挥多种重要作用。L2与L1相互作用，促进衣壳组装和稳定性。此外，L2蛋白参与病毒进入宿主细胞，通过与宿主细胞膜融合相关的机制引入病毒基因组。此外，L1和L2都是预防性HPV疫苗的抗原选择。 早期HPV蛋白包括七种蛋白，E1-E7。E1是HPV基因组中最大且最保守的ORF，编码600-650个氨基酸，并参与病毒复制和转录的调控。E2蛋白增强病毒转录和稳定复制；然而，E2可以强烈抑制E6和E7蛋白的表达，并诱导HPV阳性细胞生长停滞和衰老。然而，研究已证实E2单独可以在没有HPV基因组的情况下诱导细胞p53依赖性凋亡。携带牛乳头瘤病毒E2基因的MVA载体被用于治疗。E4在HPV类型间差异很大，以类似配体的方式发挥作用。研究表明HPV E4有助于E6/E7病毒扩增。E5是一种小的、疏水性的跨膜蛋白，是一种致癌基因。E6和E7是最常用于治疗性疫苗的抗原。E6（150个氨基酸）可以降解p53以促进细胞增殖，调节TOLL样受体-9的表达。E6抑制RIG-I介导的IFN-β、趋化因子和IFN刺激基因的诱导，并介导HPV感染细胞的免疫逃逸。E7（100个氨基酸）可以降解Rb并导致肿瘤细胞增殖。 与其他肿瘤疫苗的要求一致，HPV相关肿瘤疫苗的要求是1.肿瘤细胞高表达或特异性表达抗原蛋白。2.蛋白质可以被自然加工成合适的肽以呈现。3.肽与MHC分子有高亲和力4.肽/MHC复合物与相应的T细胞TCR有亲和力。值得注意的是，人群中HLA（编码MHC蛋白）的多样性影响免疫反应的产生。研究最多的蛋白是E6和E7，已确认它们具有高细胞免疫原性，目前是HPV相关肿瘤疫苗的首选。由于E6和E7可以分别降解p53和Rb，导致肿瘤发生，E6和E7作为抗原通常被突变以消除它们的肿瘤形成能力。此外，E2和E5也被发现在肿瘤中表达并表现出良好的免疫原性，有成为疫苗的潜力。 病毒载体平台的优势 使用病毒载体作为疫苗平台可以在不需要佐剂的情况下诱导先天免疫反应。此外，类似于自然感染过程，目标细胞中的病毒载体（没有任何外部佐剂）能够激发强大的体液和细胞免疫反应。病毒感染后，目标细胞激活与抗病毒途径相关的途径，如cGAS-STING途径、IFN信号通道、TNF信号途径等。所有这些都具有协同抗肿瘤效果。同时，病毒感染可以增强巨噬细胞吞噬肿瘤细胞的能力，并诱导和训练巨噬细胞记忆细胞以加强肿瘤细胞监视。病毒载体激活的自然杀伤（NK）细胞也是主要的抗肿瘤细胞。此外，病毒载体携带特定抗原，可以促进人体中抗原的有效表达，促进宿主细胞的抗原呈递，激活树突状细胞（cDCs），产生强烈、持久的细胞免疫以持续清除目标细胞，从而成为治疗性疫苗的主要机制。记忆CD8+T细胞使身体能够长时间预防疾病。尽管治疗性疫苗涉及的体液免疫不是效果评估的主要部分，但越来越多的研究发现B细胞和浆细胞分泌的抗体在抗肿瘤免疫中发挥重要作用，包括可以激活经典补体途径（补体依赖性细胞毒性，CDC）、杀死目标细胞并激活参与Fc受体抗体依赖性细胞毒性效应（ADCCs）的抗体。 复制缺陷型病毒载体，包括5型腺病毒、26型腺病毒、ChAdOx1、弹状病毒（VSV）、黄病毒（YF117D）、沙粒病毒和改良牛痘病毒安卡拉株（MVA）已被用作治疗HPV相关肿瘤的治疗性疫苗。由于它们的复制缺陷，病毒载体拥有广泛的临床流行病学和临床试验数据，显示出良好的安全性概况。腺病毒（Ads）是一种常用的疫苗载体，由于能够感染非分裂和分裂细胞，对不同细胞具有广泛的嗜性，由于作为附加体存在，插入致癌的低风险。然而，人群中常见的Ad5中和抗体可能会降低这类疫苗的有效性。因此，开发了罕见的血清型，如Ad26，以及非人腺病毒，如ChAdOx1。它们在人群中的血清阳性率低或没有，但与非常罕见的凝血障碍、血栓形成和血小板减少综合症（TTS）相关。MVA源自牛痘病毒，具有高容量的转基因插入能力和对哺乳动物细胞的广泛嗜性，因为感染是通过被动膜融合发生的。VSV基因组简单，可以诱导粘膜免疫；然而，它具有神经毒力的潜力。黄病毒和沙粒病毒是新兴的疫苗载体，已被用作拉沙热和埃博拉病毒疫苗。 HPV治疗性疫苗的临床前评估 与其他主动免疫治疗产品类似，在临床前阶段，治疗性HPV疫苗需要使用适当的模型进行验证，包括诱导适当的免疫反应、细胞和体液免疫以及杀死肿瘤细胞。通常在健康动物中检测免疫反应，C57BL/6和非人灵长类动物（猕猴和恒河猴）是最常用的动物种类（表1）。为了评估疫苗的肿瘤抑制效果，TC-1细胞表达HPV16-E6和-E7以及激活的Ras致癌基因，用于C57BL-6小鼠分析含HPV16 E6/E7抗原的治疗性疫苗对肿瘤微环境（TME）中免疫细胞类型的抗肿瘤效果和变化。此外，设计表达HPV6-E6的MOC1细胞用于评估PRGN-2012在C57BL/6小鼠中的抗肿瘤效果。还有其他源自C57BL/6小鼠的癌细胞系：C3细胞，通过使小鼠胚胎细胞永生化和转染产生，表达完整的HPV16基因组，以及来自小鼠扁桃体上皮的mEER细胞，在更好地转化至头颈鳞状细胞癌（HNSCC）方面具有优势。然而，C57BL/6小鼠只表达H-2 Kb和H-2 Db MHC类I分子，限制了它们的类I表位库。因此，提出了开发更适用的动物模型以验证疫苗效果的建议。通过肌内（IM）注射慢病毒颗粒表达E7/HPV16转基因的比格犬已被验证为持久感染的潜在模型。与HPV16在系统发育和表型上相似的猕猴乳头瘤病毒3型（MfPV3）也适合猕猴持续生殖器感染。然而，比格犬和猕猴难以携带肿瘤，因此难以评估疫苗的抗肿瘤效果。值得注意的是，SfPV1/兔乳头瘤病毒模型，它诱导长期持续性感染和病变的恶性进展，适合于肿瘤抑制和持续性感染模型。 尽管如此，在评估肿瘤疫苗的效果时，利用动物模型不能忽视物种特异性差异。因此，迫切需要建立更好的替代评估系统，以更好地模拟人类反应。疫苗的免疫原性和肿瘤抑制效果可以在人源化小鼠中展示。然而，肿瘤细胞需要相应的HLA分子转导和抗原表达才能有效治疗。体外诱导的人外周血单个核细胞（PBMC）检测可以检测疫苗反应，样本量大，并进行体外杀伤测试；然而，这不能模拟具有复杂肿瘤细胞组成的疫苗效果测试。类器官可以更好地模拟肿瘤细胞组成和免疫抑制微环境，可以用作肿瘤疫苗抑制的补充。然而，体外测试不能有效评估疫苗剂量和程序。总体而言，建议采用多种并行评估策略进行HPV治疗性疫苗的临床前评估，基于每种评估系统的各自缺陷。 当前使用HPV病毒载体的治疗性疫苗的研究现状 随着肿瘤免疫疗法的出现，如PD-1/PD-L1抑制剂、嵌合抗原受体（CAR）-T细胞疗法、肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）疗法、T细胞受体工程化T细胞（TCR-T）疗法等产品，体内特异性肿瘤T细胞的杀伤能力得到了进一步证实。肿瘤疫苗作为有效激活全身肿瘤反应性T细胞的治疗方式，也成为了许多研究者关注的焦点。针对HPV相关肿瘤的治疗性疫苗的开发已经进入了一个新阶段。本文总结了现有的HPV治疗性疫苗（表2）。根据最近的报告，截至2024年3月20日，只有TA-HPV（表达改良HPV-16和-18 E6和E7基因的重组牛痘病毒）和VTP-200（由ChAdOx1-HPV和MVA-HPV组成的初免-加强疫苗）已完成II期临床试验。此外，PRGN-2009处于临床II期，而Vvax-001已进入临床II期。然而，Ad-E6E7和Ad26.HPV18的I期由于抗病毒效力低和入组率低而终止。其他临床试验均未进入II期。 在I期中，TA-HPV在29名Ib期或IIa期宫颈癌患者中显示出免疫原性；8名患者产生了HPV特异性血清学反应，4名患者在单次接种后产生了HPV特异性CTLs。TA-HPV结合TA-CIN（由HPV16-E6/E7/L2组成的重组融合蛋白）显示出显著效果，10名HPV 16阳性的高级别VIN女性中有9名展示了HPV 16特异性增殖性T细胞和/或血清学反应，3名患者除此之外还展示了病变缩小或症状缓解。在27名患有3级阴道内上皮瘤变的患者和2名患有3级阴道内上皮瘤变的患者中，观察到6名患者（17%）的病变大小减少，15名（62%）的症状得到了改善。 HPV病毒载体治疗性疫苗的抗原主要是E6和E7蛋白，无论是单独的还是融合蛋白的形式。某些疫苗结合了HPV18的E6和E7蛋白，以扩大疫苗的潜在受益人群。值得一提的是，研究人员已逐渐开始应用生物信息学方法设计和构建目标蛋白，以实现对更多HPV类型的免疫覆盖：研究人员通过选择六个早期蛋白的保守区域并生成共识序列来代表五种hrHPV基因型，设计了合成基因‘5GHPV3’，并将‘5GHPV3’分别插入ChAdOx1和改良牛痘MVA载体中进行ChAdOx1-HPV和MVA-HPV[89]；PRGN-2012是建立在黑猩猩腺病毒载体平台上的，融合了通过生物信息学方法和蛋白工程选择的HPV蛋白区域，以引发针对HPV感染细胞的免疫反应。 在女性中进行了一项严格的临床试验，评估Ad26和MVA载体疫苗成分的安全性和免疫原性，这些女性患有由HPV16或HPV18引起的宫颈感染（NCT03610581）。值得一提的是，PRGN-2012适用于治疗复发性呼吸道乳头状瘤病、乳头瘤病毒感染和刺激对低风险HPV6/11类型的免疫反应的Papillomaviridae。HPV治疗性疫苗普遍用于治疗癌症和癌前病变。在肿瘤形成过程中，形成了一个免疫抑制微环境，MHC分子的下调、Treg细胞的浸润和免疫检查点蛋白如PD-L1的过度表达。治疗性疫苗能够提高系统性细胞毒性CD8+T细胞的水平，并促进肿瘤组织内CD8+细胞计数的增加。在此基础上，研究已证实，肿瘤疫苗与免疫检查点阻断（ICB）的结合可以大大提高肿瘤反应率并增强抗肿瘤免疫反应。从病毒载体HPV治疗疫苗的临床试验来看，如果选择HPV相关肿瘤作为适应症，研究人员会选择PD1/PD-L1抑制剂作为联合用药，如Atezolizumab、Pembrolizumab和Avelumab。如2020年欧洲医学肿瘤学会（ESMO）会议上所报告，在34名患有各种复发/转移性HPV阳性癌症的患者中，使用TG4001联合Avelumab进行治疗性疫苗接种后，1名患者显示出完全反应（CR），7名患者根据RECIST 1.1标准实现了部分反应。因此，肿瘤治疗性疫苗和免疫检查点抑制剂的结合代表了未来治疗的一个重要方向。 病毒载体也可以产生强大的免疫反应，包括抗肿瘤细胞免疫和中和抗体。因此，一些研究人员选择异源载体加强疫苗接种，以刺激更强的抗HPV免疫反应，类似于初免-加强疫苗ChAdOx1-HPV和MVA-HPV，以及初免-加强疫苗Ad26.HPV16和MVA.HPV16/18。 结论 本文总结了使用重组病毒载体开发治疗性HPV疫苗的进展，包括病毒载体、抗原选择、效果评估和临床试验。目前，HPV相关肿瘤疫苗主要通过诱导免疫反应和抑制肿瘤生长来实现其效果。几种基于病毒载体的治疗性HPV疫苗已进入临床试验，显示出令人满意的安全性和耐受性。此外，它们在治疗效力方面也显示出鼓舞人心的免疫原性和肿瘤抑制效果。基于病毒载体的HPV疫苗在未来的发展中具有光明的前景。 在未来的研究中，治疗性病毒载体HPV疫苗将朝以下方向发展：1. 研究更安全、更有效的病毒载体，这些载体在人群中表现出降低的毒力，同时保持感染更多APC细胞的能力，从而引发更强大的细胞免疫反应。2. 不限于E6或E7的抗原。利用生物信息学，我们旨在设计一种增强型“超级抗原”，它能够扩大对多种HPV类型的覆盖，并与更广泛的HLA分型个体兼容。在开发过程中，必须注意某些事项：1. 选择合适的平台用于体外临床前评估疫苗效力至关重要。2. 随着更多临床试验数据的可用性，HPV疫苗的治疗策略将逐渐完善。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。