严家新
如何用病毒来治疗癌症?
2021-10-24 13:12
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如何用病毒来治疗癌症? 

在不久前的一篇博文我们应当仇恨还是赞赏病毒?中,曾提到病毒已被广泛用于遗传疾病和癌症的靶向基因治疗》。今天我们就举出具体的实例来说明如何用病毒来治疗癌症。 

尽管近年来癌症治疗有了显著的进步,但治疗癌症的主要选择仍然包括手术、化疗和放疗。这种限制对于侵袭性癌症是一个问题,比如多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiformeGBM),这种脑癌通常对传统疗法有耐药性。

脑癌GBM是一种高度恶性的胶质瘤glioma,是一种中枢神经系统的侵袭性癌症,免疫原性差,这意味着它不能引起良好的宿主抗肿瘤反应。由于GBM肿瘤细胞可转移侵入正常脑组织,治疗后复发率高,诊断后平均生存时间12-16个月。

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图:单纯疱疹病毒1型(HSV1)的模式图。

溶瘤病毒治疗Oncolytic virotherapy是一种利用具有在复制能力的病毒感染和破坏癌细胞的治疗策略。单纯疱疹病毒1型(HSV,如)是一种有吸引力的可用于癌症治疗的候选溶瘤病毒。该病毒能用于癌症治疗是因为它有以下这几个优点:

1. 它是一种不与宿主DNA整合的广泛存在的人类病原体;

2. 它有一个非常大的基因组,里面有许多可有可无的基因,可以用外来序列替换;

3. 它感染多种类型的细胞,并具有天然的细胞溶解性,即能够杀死它感染的细胞;

4. 它有融合糖蛋白,可以被改造成专门针对癌细胞;

5. 它具有神经性,特别适合治疗GBM这类脑癌

意大利热那亚Genoa大学的一个研究小组设计了一种名为R-LM113的具有复制能力的溶瘤HSV单纯疱疹病毒,以人类表皮生长因子受体2 (hHER2)为靶点。这种受体在脑癌GBM肿瘤细胞中特异性表达,而在健康的脑细胞中几乎不存在。因此,R-LM113只能在表达hHER2的细胞中复制,而不能进入表达HSV自然受体的细胞。在最近的一份报告中,研究小组进一步修改了R-LM113,使其包含小鼠ILinterleukin白细胞介素-12的基因。IL-12是一种细胞因子,通过招募T淋巴细胞启动细胞毒性反应来增加溶瘤病毒的有效性。研究人员随后测试了这种表达IL-12的病毒(命名为R-115)在对大多数癌症治疗都有耐药性的GBM小鼠模型中的有效性。

为了建立小鼠模型,作者用编码PDGF-B的逆转录病毒感染BALB/c小鼠的神经前体细胞,PDGF-B是一种生长因子,已知其在这些细胞中过表达可诱导胶质瘤gliomas。这些细胞随后被移植到成年老鼠的大脑中。在大约100天内,移植细胞产生了胶质瘤,这些胶质瘤表达组织学上类似于人类高度恶性胶质瘤且具有同样低免疫原性志物(markers。作者收集了这些胶质瘤,然后对它们进行显微解剖和培养,以产生他们指定为母细胞的细胞。这些亲代肿瘤细胞的一部分被设计成表达hHER2,生成hHER2肿瘤细胞,然后将这些细胞移植到小鼠的头盖骨,在那里它们持续产生高度恶性的胶质瘤。

hHER2肿瘤细胞植入三周后,不同组小鼠分别注射HSV构建物R-LM113R-115γ辐射过的R-LM113组成的阴性对照治疗。对照组患病鼠在接受治疗后平均只存活了13天。有趣的是,虽然R-LM113R-115治疗小鼠的中位生存期相似(分别为33天和35天),但这两组小鼠的长期生存期有显著差异。用R-LM113治疗的小鼠全部在治疗48天内死亡,而用R-115治疗的小鼠中有27%在治疗100天后仍存活。其中两长期存活的患病鼠被安乐死,发现没有肿瘤。

为了观察R-115是否会诱发癌症特异性免疫记忆,另外两名接受R-115治疗的长期幸存接受了第二次hHER2肿瘤细胞植入,尽管他们没有接受进一步治疗,但他们在220天后仍然活着。然后,作者第三次植入这些小鼠,这次植入的是缺乏hHER2受体的母代肿瘤细胞。值得注意的是,小鼠仍然没有发生胶质瘤,这表明最初用R-115治疗引起了很强的免疫原性,导致了对肿瘤细胞的长期抵抗,即使肿瘤细胞不表达hHER2受体

因为他们观察到感染R-LM113R-115后小鼠血液中的T淋巴细胞数量增加,作者分析了小鼠大脑中CD4和CD8阳性T细胞的存在。该分析显示,在接受R-LM113治疗的小鼠中,T细胞倾向于在肿瘤边缘聚集。相比之下,CD4和CD8阳性T细胞在用表达mIL-12的R-115治疗的小鼠肿瘤中深度渗透。这表明mIL-12可能使肿瘤微环境更易于接受细胞毒性淋巴细胞浸润。

应该指出的是,根据先前确定的生存数据,治疗是在疾病症状出现前不久进行的。如果在症状全面发作时开始治疗,那么观察治疗是否仍然有效将是一件有趣的事情。沿着这些思路,我们可以合理地假设,在治疗反应中观察到的异质性可归因于治疗时肿瘤大小的差异。大肿瘤中受感染细胞的百分比可能小于小肿瘤,这也是影响免疫反应强度的一个因素。

虽然这些结果令人鼓舞,但我们必须记住,小鼠模型并不能体现人类癌症的所有复杂性。美国国家癌症研究所前任所长理查德•克劳斯纳Richard Klausner曾说过:“癌症研究的历史就是在老鼠身上治愈癌症的历史。数十年来,我们一直在治疗老鼠的癌症,但在人类身上却没有效果”尽管如此,小鼠研究已经提供了丰富的人类分子生物学信息,并仍然为临床前研究提供了一个不可或缺的平台

参考文献:

1. Alessandrini F, et al., Eradication of glioblastoma by immuno-virotherapy with a retargeted oncolytic HSV in a preclinical model. Oncogene. 2019 Jun;38(23):4467-4479. doi: 10.1038/s41388-019-0737-2. Epub 2019 Feb 12. PMID: 30755732.

2. City of Hope has developed a cancer-killing virus that activates immune system, helps eliminate colon cancer,  https://www.cityofhope.org/news/cancer-killing-virus-helps-eliminate-colon-cancer 


相关博文:我们应当仇恨还是赞赏病毒? 2021-10-11

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