HPV的简介及致病机制
1 HPV 结构
HPV导致宫颈病变的过程图示：
在CIN I期，HPV主要以游离状态存在于宿主细胞中，在病变进一步发展的过程中，HPV基因组会整合到宿主细胞基因组，随着病变程度的增加，HPV最终以整合状态存在.HPV 感染宿主后以两种状态存在于宿主细胞中，一种是游离状态，另一种是整合状态。低危型 HPV-DNA 总是保持游离状态，而大部分高危型 HPV 感染宿主细胞后其 DNA 可整合到宿主细胞基因组中，常导致宿主细胞出现基因缺失或突变，且有报道称其能干扰宿主细胞中诸多癌基因与抑癌基因的表达。
HPV 是一种双链环状 DNA 病毒，长度约 8000 碱基对，含有 8 或 9 个开放阅读框（ORFs），包裹在无包膜衣壳蛋白内。
病毒基因可分为三个主要区域：
- 早期区域（E）：编码病毒周期所必需的基因，并在细胞转化中起重要作用（E1、E2、E4、E5、E6 和 E7）；
2.晚期区域（L）：编码病毒颗粒的主要外壳蛋白 L1 和次要外壳蛋白 L2；
3.上游调控区（URR）：也称为长控制区（LCR），是含有复制起点和转录因子结合位点的非编码区，通过控制病毒基因转录调节 DNA 复制。
尽管不同 HPV 分子 ORF 的大小和数量存在差异，但所有 HPV 都含有保守的核心基因参与复制（即 E1 和 E2）和包装（即 L1 和 L2），其余基因（即 E4、E5、E6 和 E7）在驱动细胞周期、免疫逃逸和病毒释放方面发挥作用。
2 HPV 各水平分类
HPV 是一种常见的小 DNA 双链病毒，目前已知的HPV 型别有 200 多种，约 40 种型别可引起女性生殖道感染，其中，HPV16 和 18 型是世界范围内宫颈癌感染的主要型别，感染率分别约为 50%和 20%。HPV有五个进化分支,即α,β,γ,μ,ν乳头状瘤病毒。最大的人乳头状瘤病毒群体为α-HPV，它包含包括64种HPV类型，能够感染子宫颈、口腔、肛门和阴茎粘膜[13]。α-HPVs可以分为两个主要的类型,即低风险的人类乳头瘤病毒(例如HPV6 、11、 5、8)主要是与疣的发展和良性病变有关，
高风险的人类乳头瘤病毒(例如HPV16、18、31、33)也被认为是宫颈高级别病变和癌症的主要因素[14]。
3 HPV DNA 与宿主基因组的整合
HPV 感染宿主后以两种状态存在于宿主细胞中，一种是游离状态，另一种是整合状态。低危型 HPV-DNA 总是保持游离状态，而大部分高危型 HPV 感染宿主细胞后其 DNA 可整合到宿主细胞基因组中，常导致宿主细胞出现基因缺失或突变，且有报道称其能干扰宿主细胞中诸多癌基因与抑癌基因的表达。也有报道 HPV 常整合在重要的癌相关基因的附近
4 HPV E6 / E7 蛋白的作用
E6 蛋白通过 E6 相关蛋白 ( E6-AP) 的介导与 P53 抑癌基因蛋白结合，E6AP( E6assiociated protein) 是细胞编码的一种泛素蛋白连接酶，能与人乳头瘤病毒 E6 癌蛋白相结合形成 E6-E6AP复合体，可导致 P53 的降解，P53 的降解还导致抑癌基因的功能降低，同时启动细胞周期，抑制细胞凋亡。E7 蛋白则可与细胞 Ｒb 基因蛋白及其相关蛋白的相互作用，随即从 Ｒb 基因复合物中释放出 EF2 转录激活因子，EF2 可与 DNA 结合，促进细胞增殖相关基因的表达，从而使细胞过度增殖，最终导致细胞的永生化或肿瘤的发生。
阴道免疫：
注：阴道粘膜的固有防御系统。II型上皮覆盖阴道和外子宫颈。宫颈腺体和局部上皮细胞分泌的粘液为入侵的病原体提供了屏障。乳酸菌是内源菌群的主要种类，提供对病原体有毒的低pH和活性氧。在上皮细胞层及其下面，有许多天然免疫细胞，包括朗格汉斯细胞、γδ T细胞、树突状细胞(DCs)和巨噬细胞，它们调查入侵微生物的环境。b |病毒感染后，炎症反应引起中性粒细胞、自然杀伤细胞(NK)、单核细胞和浆细胞样DCs (pDCs)的招募。这些细胞类型表达各种模式识别受体(PRRs)，它们检测病毒并启动I型干扰素(IFN)应答，以防止病毒进一步传播。
图5:阴道粘膜的适应性免疫系统。a |原发性病毒感染后，病毒 在淋巴结中产生的特异性T和B细胞响应趋化因子信号迁移到感染部位。CD4+T细胞迁移到受感染的阴道组织，分泌干扰素- γ (ifn - γ)并阻止病毒复制。IFNγ也诱导CD8+必需的趋化因子的表达 T细胞迁移。在组织中，CD8+T细胞迁移到受感染的上皮细胞并诱导凋亡，阻止病毒合成。B细胞分泌IgG并阻断扩散
图1 |人乳头瘤病毒的生命周期。人乳头瘤病毒(hpv)感染上皮基底层的角质形成细胞，并通过微伤口暴露出来。左侧为未感染的上皮，右侧为hpv感染的上皮。在感染时，病毒基因组作为低拷贝集在细胞核中建立，并表达早期病毒基因。病毒基因组的复制与细胞DNA的复制同步。细胞分裂后，一个子细胞从基底层迁移并发生分化。hpv阳性细胞的分化诱导病毒生命周期的生产阶段，这需要细胞DNA合成机制。E6和E7的表达解除了细胞周期控制，将分化细胞推向S期，允许病毒基因组在正常情况下会退出细胞周期的细胞中扩增。晚期L1和L2蛋白包裹着新合成的病毒基因组，病毒粒子从上皮的最上层脱落(红色六边形)。
cornified:角质化
granular：颗粒层
spinous：有刺层
basal：基底层
dermis：真皮层
图2 |人乳头瘤病毒癌蛋白协同诱导宫颈癌发生的分子机制。E7蛋白诱导细胞增殖引起细胞凋亡，而细胞凋亡被E6蛋白的作用所阻断。E6和E7的协同作用有效地使细胞不朽，而E5蛋白的作用增强了这一过程。E6和E7靶向增殖、凋亡、永生和基因组稳定性的关键调控因子的能力，共同促进了具有生长优势的无性系细胞群的出现，并增加了转化和恶性进展的倾向。
参考文献：Human papillomavirus oncoproteins: pathways to transformation
图3 |人乳头瘤病毒e7癌蛋白通过相互作用影响许多细胞过程
有多种宿主细胞蛋白质。高危人类乳头瘤病毒(HPV) E7蛋白破坏G1-S抑制和诱导通过抑制视网膜母细胞瘤(RB)家族成员和e2f应答的组成性激活的增殖基因。E7还通过与组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases, HDACs)和E2F6的相互作用影响细胞基因表达。E7
进一步通过抑制周期蛋白依赖的激酶抑制剂(如p21和p27)来解除细胞周期控制，通过直接激活细胞周期蛋白依赖性激酶2 (CDK2)来刺激细胞周期蛋白。E7刺激异常中心体的合成通过增加CDK2活性和与γ微管蛋白的相互作用，导致风险增加基因组不稳定。E7诱导DNA损伤和ATM-ATR通路(共济失调毛细血管扩张突变-ATM和rad3相关DNA损伤反应)，这可能有助于染色体改变的积累。hpve6与E7共表达可消除p53依赖的细胞凋亡，以响应E7的活性，允许在DNA损伤和染色体不稳定性增加的情况下进行复制。E7与p600的相互作用防止失禁，允许锚定独立的生长，促进恶性进展。E7与干扰素(IFN)应答的组成部分(IFN调节因子1 (IRF1)和p48)，有助于逃避免疫监测和建立持续性感染。
参考文献：Human papillomavirus oncoproteins: pathways to transformation
图4 |受人乳头瘤病毒e6肿瘤蛋白影响的细胞蛋白和信号通路。高危E6蛋白通过多种机制抑制p53依赖的生长阻滞和细胞凋亡，以响应异常增殖，导致基因组不稳定性的诱导和细胞突变的积累。E6- E6相关蛋白(E6AP) -p53三聚体复合物的形成导致p53降解，E6与组蛋白乙酰转移酶p300、CREB结合蛋白(CBP)和ADA3相互作用抑制p53乙酰化(Ac)，抑制p53应答基因的转录。E6还通过与肿瘤坏死因子(TNF)-α受体TNFR1、fas死亡域相关蛋白(FADD)和caspase 8的相互作用，以及通过降解促凋亡的BAX和BAK，抑制生长抑制因子对凋亡信号的响应。E6与SP1、MYC、核转录因子、X box-binding protein-123 (NFX123)和E6AP的相互作用激活端粒酶逆转录酶(TERT)和端粒酶，防止端粒在持续增殖反应中缩短，进而促进永生。e6介导的PDZ蛋白降解导致细胞极性丧失，诱导细胞增生。E6与局灶粘附蛋白帕罗西林和细胞外基质蛋白纤维蛋白的相互作用防止了anoikis，并允许细胞在没有粘附细胞外基质的情况下生长。E6通过与IFN调节因子3 (IRF3)的相互作用和抑制p53的活性来破坏IFN的反应。FAK:局灶粘连激酶;乌兰巴托,泛素。
HPV疫苗
HPV疫苗的研发：HPV疫苗是由澳大利亚昆士兰大学的伊恩·弗雷泽（Ian Frazer）和华人科学家周健（Jian Zhou）。2006年，美国批准了默克公司的四价重组人乳头瘤病毒疫苗（human papillomavirus，HPV，产品名：佳达修GARDASIL），这是除乙型肝炎疫苗意外的第二个能预防人类肿瘤的疫苗。这种亚单位疫苗是由酵母表达的HPV主要衣壳蛋白L1包裹能够自体组装的病毒性颗粒（virus-like particle，VLP），该疫苗包括HPV6、11、16、18型VLP。在默克的佳达修的被获批之后不久，英国GSK公司也很快跟进推出了相关二价疫苗（价的多少相当于覆盖预防人乳头瘤病毒的种类）。目前这两款HPV疫苗在我国均通过了三期临床试验，正处于上市前最后的审评报批冲刺阶段。除了这两家外资公司，基于癌症市场的诱人前景，国内也有3家公司正积极推进这方面的研究，分别是：沃森生物通过子公司泽润安珂获得了该疫苗澳洲地区的专利，目前已进入了二期临床试验阶段，而另两家临床期企业厦门万泰沧海生物技术有限公司、浙江普康生物技术股份有限公司则尚处于临床前阶段。
HPV 组装
