纪念HPV疫苗发明者：他们用35年，让人类首次“彻底消灭”宫颈癌

2023-07-08

疫苗

2017年7月31日下午，一名20岁的山东德州女孩，在当地街道卫生服务中心注射了中国内地的第一支宫颈癌疫苗。而在近11年之前，2006年8月28日下午，一对昆士兰少年姐妹，在澳大利亚的昆士兰州亚历山大医院接种了世界上第一支宫颈癌疫苗。作为世界上第一个能够有效预防癌症的疫苗，其背后涉及三位关键的科学家。他们其中有一位就是中国人，但由于积劳成疾已于1999年3月故去，没能看到他用生命换来的研究成果造福世界女性的这一幕，他叫周健，年仅42岁；而今年5月底，另一位与HPV疫苗发明息息相关的科学家哈拉尔德・楚尔・豪森也安然离世，享年87岁。01/ 耗费10年，换得人类首次拥有完全消灭一种癌症的可能关于宫颈癌的病因，在很长一段时间里，科学家都认为其是通过性交传播的某种病原体引起的。而这其中嫌疑最大的，就是人类2型疱疹病毒（HSV2）。人们在这条错误的道路上探寻了很久都一无所获，直到哈拉尔德·楚尔·豪森（Harald zur Hausen）的出现。哈拉尔德·楚尔·豪森出生于1936年，在德国北威州的一个工业区长大。彼时处于第二次世界大战期间，而豪森的家乡由于以煤炭生产和炼油为主，故而经常遭到飞机的轰炸。在人生的头10年里，小豪森能在学校接受正规教育的次数屈指可数，战争的硝烟充斥着他的童年生活。但这却并没有让一个孩子失去对学习的兴趣，反而因为拥有更多与大自然接触的时间，小豪森对自然和生物学充满了好奇。也正是凭借着这种探索自然奥秘的热情，豪森克服了重重困难，不仅完成了高中学业，还考入了波恩大学。图为豪森兄妹四人的童年合影，右二为豪森（来源：Annual Review of Virology）此后，他又先后在汉堡大学和杜塞尔多夫大学学习医学，并获得了医学博士学位。毕业后，他做了2年实习医生。可能正是这段医生的经历，让他对于是要将自己的一生投身于对患者的治疗还是医学研究这个问题弄清楚了，豪森逐渐意识到自己更喜欢做研究。由于在德国接受科研培训的机会有限，因此他开始在美国寻找机会，踏上了一段追寻梦想的病毒研究之旅。1965年年底，豪森来到了美国。次年，他开始在费城儿童医院的免疫学家沃纳·亨勒（Werner Henle）教授的实验室任职。在亨勒教授的实验室工作期间，受亨勒教授的启发，豪森在一次电镜观察中发现了癌细胞内部存在EBV的清晰证据，并据此得出一个结论——EBV可能在伯基特氏淋巴瘤的发生中有着重要作用。由于对此有着浓厚的兴趣，豪森便对EBV展开了一系列的深入研究。1969年年底，豪森终于获得了第一份可用的数据，并证实了不产生EBV的伯基特氏淋巴瘤细胞系Paji的每个细胞都含有多个EBV的DNA拷贝。这可能是人类恶性肿瘤中有持续存在肿瘤病毒DNA的首个证明。也正是对此的研究，为豪森积累了宝贵的技术经验，为其后续探索HPV埋下了成功的种子。1972年，豪森到埃尔兰根-纽伦堡大学新成立的临床病毒学研究所上任，并将研究方向转到了宫颈癌病因的研究上。为了验证当时的一个普遍推测——单纯疱疹病毒2型（HSV-2）是导致女性患宫颈癌的罪魁祸首，豪森联系了一些同事去检查宫颈癌样本中是否含有HSV-2的DNA。图为豪森教授接受采访照（来源：世界顶尖科学家论坛）但遗憾的是，无论如何优化实验，都无法从样本中检测到HSV-2的DNA 序列。这让豪森对当时普遍的认知产生了怀疑，而在查阅大量资料后，豪森发现，许多关于尖锐湿疣能够转变成鳞状细胞癌的报道中都同时指出，这些尖锐湿疣样本能检测到人乳头瘤病毒颗粒。这让豪森不禁猜测，导致宫颈癌的元凶会不会就是HPV。1974年，豪森首次提出了HPV长期慢性感染会导致子宫颈癌的假设，但当时并没有人愿意相信他。即使如此，豪森也并未放弃去证明这个大胆的设想，而是另辟蹊径，率领他的研究小组去寻找宫颈癌细胞中人乳头瘤病毒的遗传物质DNA。豪森认为这些在癌细胞中的病毒DNA很有可能处于长期的休眠状态，并不一定会复制新的病毒体。为了克服这一困难，其采用了一种俗称“钓鱼”的研究方法，即把人工合成的已知DNA片断做上标记，通过细胞内杂交，设法提取病毒的DNA。但这种方法在脚底疣的细胞中成功了，却在宫颈癌细胞中失败了，他们依旧没能如愿找到HPV的DNA片断。考虑到病毒DNA不断变异的特性，研究小组只能改进方法，扩大搜索范围。1974年，研究小组终于在宫颈癌细胞中发现了HPV颗粒。1977年，豪森又发现了4种不同亚型的HPV，并将其依次取名HPV–1、HPV–2、HPV–3、HPV–4，然而接下的实验结果却给了他一记沉重的打击：这四种HPV和宫颈癌一点儿关系都没有！研究一度陷入僵局。1981年，豪森发现了新亚型HPV–6，次年发现了HPV–11，但依旧无法完全证明宫颈癌就是HPV导致的。又经过几年的潜心寻找后，团队终于在1983年和1984 年先后发现了HPV-16和HPV-18，大约70%的宫颈癌样本含有这两种病毒中的一种。图为首张HPV-16 病毒的印迹照片（来源：Annual Review of Virology）直到这时，豪森才完全证实了他此前的假设，而时间却已然过去了整整10年，漫长而曲折。但也正是因为豪森教授的这一研究成果，才为后续HPV疫苗的研发开辟了道路，人类首次拥有了完全消灭一种癌症的可能。2023年5月28日，这位2008年诺贝尔生理学或医学奖得主、领导德国癌症研究中心长达20年的癌症研究专家，自称业余鸟类学家、古典音乐发烧友的老人，在德国海德堡家中去世，享寿87岁。但他送给全球女性的这份“科学礼物”，却一直被人们所铭记。02/ HPV疫苗背后的一位“无名英雄”，未亲见欢呼便已永眠为彻底根除宫颈癌带来机会的科学研究，是由两位来自不同领域的科学家通过非凡但充满悲剧色彩的合作完成的。其中一位便是中国人周健，他用生命换来了世界上第一支癌症疫苗，造福了千万女性，但却很少被人提及。请记住他的名字，他是宫颈癌疫苗的共同发明者。关于周建，要从上世纪70年代讲起。那是一个春天，杭州乍暖还寒，周健在一家工厂里忙得满头大汗，彼时的他还只是一个工厂的普通打工人。即使在当时来看，这份工作已经很不错了，但周建却心有不甘。周建出生于1957年，由于母亲是从事教育行业，并一直对他悉心教导，所以周健从小就热爱学习，并立志不论从事什么行业，都要能够通过自己所学，成为一个对社会、对国家有用的人。1977年，国家恢复了高考。这一消息对于周健而言无疑是振奋人心的。在得知消息之后，周健就拿起了书本，白天在厂里干活，晚上就回家看书学习。皇天不负有心人，也是在这一年，周健考上了温州医学院，成为了高考恢复后的首届大学生，彼时他20岁。在上大学的5年里，周健一直刻苦学习，从未有半分懈怠，这也为他日后的研究之路打下了坚实的基础。周健曾说，温医的5年对他的影响是很大的，时间也是最长的，他也一直想尽自己的能力为母校做些事情。图为1997年伊恩·弗雷泽访问温州医学院（左三）；左一，吕杰强；左二，周健；左四，李志渊；右一，瞿佳（来源：《英才济苍生》）临近毕业时，大家都在讨论以后要做什么方向的医生，只有周健却说自己想成为一名科学家。大家只将此话当作一句玩笑话，对此周健笑着回答：“做医生很好，以前我也想做医生。现在我相信做研究有发明，能造福更多的人。”为了实现自己的医学研究之梦，1982年，周健考取了浙江医科大学攻读硕士学位，师从徐英含教授，做病理学的研究。在拿到硕士学位后，他又考入了河南医科大学攻读博士，师从沈琼教授，研究食道癌。而在读博期间，周健提出了一个大胆的想法：从分子生物学的角度研究食道癌。在学校其他老师都认为此想法非常荒谬时，周健的导师却并没有对此想法表示出不赞成，反而是将周健举荐到了北京病毒所学习。也就是在北京病毒所，周健师从谷淑燕老师从事HPV的研究。周健非常珍惜这个机会，在此期间多方位地开展了HPV的研究，积累了大量的研究数据资料和方法。1988年，周健选择进入北京医科大学生物化学研究所做博士后，跟随病毒学家张乃蘅教授继续研究HPV。同年，周健申请到位于剑桥大学的英国帝国癌症研究基金会(ICRF)的肿瘤和病毒实验室作研究，并成为国际HPV研究先驱Lionel Crawford教授接收的第一位中国研究员。周健的妻子孙小依也在随后来到剑桥成为他的助手。命运的转轮从这里开启，在剑桥，周健遇到了改变他一生的好伙伴——从澳大利亚昆士兰大学来这里度学术休假年的免疫学家伊恩·弗雷泽教授，两人恰好在相邻的两个实验室工作。图左起为周健、卡米娜·罗荣、杜百强在剑桥大（来源：《英才济苍生》）当时的周健醉心于做实验，每天除了研究室，最常去的地方就是学校的咖啡店。而在这里，周健经常看到另一个身影，即同样专注于宫颈癌疫苗研究的弗雷泽。两人一见如故，常常交换彼此的研究心得并一起验证新的想法。两年时间一晃而过，两人也都顺利毕业。在谈及日后规划时，得知好友准备回澳大利亚发展，在好友的热情邀请之下，周健毅然决定带着妻子跟随好友一同前往澳大利亚，继续研发HPV疫苗。就这样，一个主攻病毒学、一个主攻免疫学，两人成了HPV研究界里的黄金搭档。在当时，研制HPV疫苗面临的最大问题，就是如何获得HPV病毒。因为这种病毒只能存活于活细胞内，无法在体外组织液中培养，而其在活细胞中繁殖时又要与宿主的细胞基因融合，那么，有什么方法能制造出这种病毒呢？如果这个问题无法解决，那就不用谈研发什么疫苗了。据周健遗孀孙小依回忆：“我永远都记得见证合成HPV病毒的那一刻，对我来说那是一个偶然，也是一个必然。”那是1990年年底的一个夜晚，周健在和孙小依散步时突然说：“已经有表达和纯化了的L1、L2（HPV晚期蛋白、病毒壳膜的主要构成）蛋白，何不把这两个蛋白放在组织液里，看看它们能否合成病毒样颗粒？”当时孙小依还笑话丈夫的异想天开，觉得如果这么简单那应该早就有其他人发现了，哪轮得到他们。图为周健夫妇在1998年圣诞节晚会上，布里斯本（来源：《英才济苍生》）但周健却对于这个想法异常认真，并一再催促妻子进行实验尝试。大约两个星期后，当夫妻俩在电子显微镜下看到一颗完整的、体外合成的病毒颗粒时，都“呆住”了。是的，世界上第一个宫颈癌病毒颗粒就是在这种“异想天开”的想法和认真的尝试中，诞生在了澳大利亚昆士兰大学，彼时周健33岁。HPV研究有了重大突破后，三人都沉浸于病毒制成的喜悦当中，并未意识到接下来三人中会有一个人永远的离开......一直以来，周健都致力于世界各地HPV疫苗的临床试验，而每年的3月，是他例行回母校温州医学院看那里的临床试验的日子，这一年也不例外。只是这一次，是一场没有归途的旅程。1999年3月8日晚，刚到杭州不久的周健立刻给家里打电话，当时还听着儿子在电话里说：“爸爸，这次回来你给我买什么礼物？给我买一个最新的lego（乐高拼装玩具）吧！”周健在电话中承诺一定给儿子买回来。然而次日，就传来了周健因感染性休克病重的消息；到3月10日，周健永远的闭上了眼睛，与世长辞，年仅42岁。“他可能太累了吧。”据孙小依回忆，周健的身体一直很好，出国十来年从未请过病假，他经常一周工作7天，日夜操劳。在回国的前一个月，周健还整天坐着写基金申请书，写完后还说自己怎么感觉这么累。孙小依劝丈夫休息一下，就先不要回国了，但他还是坚持回去了。而这一走，便是天人永隔。可以说，周健是用自己的生命在做研发。我们也应该要记住这位为了全世界妇女的健康苦心研究20载，并作出了杰出贡献的中国科学家，他不该一直籍籍无名。03/ 从此，世界有了预防宫颈癌的“武器”当然，HPV疫苗的研究也未因此停止。在周健去世后，弗雷泽选择了和默沙东一起合作开发HPV疫苗。他们首先选择了HPV-16作为研发目标，采用周健发明的实验技术，研究人员成功地在酵母细胞中重组和表达了衣壳蛋白L1，并使其聚集成病毒样颗粒。目前已经鉴定出的HPV型别超过200种，且其各自产生的抗体并不一定相互兼容，及一种抗体可能只能预防对应型别的HPV。HPV型别可分为高危型和低危型，其中至少有18种高危型HPV是与99%的宫颈癌的发生相关。而默沙东选择了HPV-6、HPV-11、HPV-16和HPV-18这四个型别同时作为抗原，研发四价的HPV疫苗。在经过不断优化，通过遗传工程，在酵母细胞中将上述四个HPV型别的衣壳蛋白L1重组表达出来，纯化后自动组装成各自的病毒样颗粒后，默沙东成功研制出了世界上首个四价HPV疫苗。历经25年的共同研究，这支全球首款HPV疫苗终于在2006年问世。澳大利亚免疫学家弗雷泽和已故中国科学家周健在这其中起着关键性作用，这是他们的共同成果。当然，这一成果亦离不开已故的豪森教授在前的铺路。可以说，这是一支用生命换来的癌症疫苗。图为2006年8月28日，在澳大利亚昆士兰州，世界第一支宫颈癌疫苗接种时的周健之子周子晞和伊恩·弗雷泽教授（来源：《英才济苍生》）也是在这一年，弗雷泽教授获得了“年度澳大利亚人”称号，但在随后的采访中，他哽咽地提到周健，称他一生中最遗憾的事，就是没能与伙伴一起见证他们的研究成果真正造福世人。同时，弗雷泽也肩负起了一份特殊的使命：将HPV疫苗推广到伙伴的祖国——中国。癌症向来让人绝望，宫颈癌就是其中一种，它每年带走全球30万人的生命。根据国家癌症中心发布数据显示，我国每年新发宫颈癌病例10万人，因宫颈癌死亡病例超过3万人。但从2006年起，世界有了预防宫颈癌的“武器”。纵观人类历史，我们从来未像现在这样幸运，拥有消除一种癌症的工具、能力和决心。截至今日，已经有一百多个国家的人民受益于宫颈癌疫苗。WHO在2020年发布的《加速消除宫颈癌全球战略》中也表示，到2030年要实现下列目标，将使所有国家走上消除宫颈癌的道路：（1）90%的女孩在15岁之前完成人乳头状瘤病毒疫苗接种；（2）70%的妇女在35岁和45岁之前接受高效检测方法筛查；（3）90%确诊宫颈疾病的妇女得到治疗（90%癌前病变阳性妇女得到治疗，90%浸润性癌病例得到管理）。到2050年，若是成功实施了“疫苗接种、筛查和治疗”这三项关键措施，可以减40%以上的新病例和500万相关死亡。但是，当我们在为医学的进步、为加速消除宫颈癌而欢呼时，也请不要忘记了宫颈癌疫苗的开路者以及共同发明人。感谢他们对科学的不懈追求以及为人类健康事业所做出的巨大贡献，让全球妇女免受宫颈癌病患的痛苦。希望他们的精神能一直被传承和发扬下去，他们的使命也被一代代年轻的科学家们所继承。最后，谨以此文纪念并致敬这些医学英雄，也愿逝者安息！参考资料1、HPV疫苗之父逝世：研究曾遭同行讥笑，他用10年逆天翻盘，拯救全球女性（生物学霸）2、纪念HPV疫苗之父：因为他，人类首次有底气“彻底消灭”一类癌症3、一苗难求的HPV疫苗，是怎么发明出来的？（学术经纬）4、《新药的故事》,梁贵柏,译林出版社,2019-07.5、《张文宏说传染》,张文宏,中信出版集团,2020-08.6、《英才济苍生——宫颈癌疫苗发明者周健博士(第2版) 》,粟明鲜/瞿佳,人民卫生出版社出版时间,2019-12.7、“无名英雄”周健：用命换来第一支癌症疫苗，不要忘了这位中国人8、请记住中国科学家周健：宫颈癌疫苗共同发明人9、中国科学家周健：宫颈癌疫苗背后的“英雄”10、宫颈癌疫苗的发明是一个温暖的故事丨遇见科学家11、中国人周健——用生命换来了世界上第一支HPV疫苗12、他发明了全人类第一个癌症疫苗，还没等到世界的欢呼却已永眠13、WHO：没有人患宫颈癌的未来：全球首次承诺消除一种癌症