oncolytic adenovirus溶瘤腺病毒

概述

溶瘤病毒是指能够选择性在肿瘤细胞中复制并使其裂解而不伤害正常细胞的病毒。有些为天然病毒,如: New castle disease virus.、myxoma viruses、Seneca Valley virus和 coxsackie virus等,这些病毒通常具有干扰素敏感性。另外一类则是通过基因修饰使其具有肿瘤选择性:如:腺病毒、单纯疱疹病毒、麻疹病毒、脊髓灰质炎病毒和水泡性口炎病毒等。病毒感染复制破坏肿瘤细胞产生直接抗肿瘤作用,在这种情况下,病毒的释放和危险相关联的分子模式( PAMPs和 DAMPs)的启动,有助于启动免疫系统对肿瘤的监视。溶瘤病毒可在肿瘤及全身诱导多种免疫效应,克服当前过继性T细胞疗法和免疫检查点疗法的局限性,能有效增强肿瘤的治疗效果。

溶瘤腺病毒靶向设计

增强腺病毒对肿瘤细胞靶向选择性的策略之一是使用在肿瘤细胞中过度表达蛋白的启动子。E1A是腺病毒复制周期中第一个表达的蛋白,正常情况下,E1A在与pRb蛋白相互作用将复制引导至S期。pRb的功能是避免过度复制,这是通过与E2F家族的DNA转录因子结合形成复合物来实现的。而E1A蛋白可释放E2F的复合物中被劫持pRb蛋白。胂瘤细胞中p16/pRb通路缺陷普遍存在,导致游离E2F的数量增加(这时E1A就显得不重要了),使细胞处于复制状态,这是癌症的重要特征之一。通过敲除E1A基因,不能表达E1A蛋白的腺病毒无法在正常细胞中复制,但可以在肿瘤细胞中复制。另一种用作启动子的相关蛋白是人类端粒酶逆转录酶( hTERT),它通常在不同类型的癌症中过度表达。腺病毒的肿瘤细胞选择性也可以通过p53蛋白建立。与p16/Rb一样,p53/p14ARF途径的缺陷在肿瘤中普遍存在。野生型腺病毒表达的E1B蛋白与p53结台,使其失去活性。当E1B基因被敲除时,正常细胞的复制功能就会受损。

溶瘤腺病毒设计策略

通过基因工程手段以腺病毒为载体表达外源细胞因子(如IL-2、GM-CSF等),可显者提高溶瘤疗效。溶瘤病毒表达外源细胞因子有两方面优势:A.可在肿瘤病灶处局部表达;B.可连续表达。以白细胞介素-2(IL-2)为例,其通常是静脉或皮下注射后被稀释运送到全身及肿瘤部位,肿瘤细胞中IL-2浓度与正常器官相同。相反,当病毒在肿瘤细胞内局部表达IL-2时,肿瘤内IL-2浓度会高出1000倍以上,随着IL-2浓度的升高,疗效也会提高。IL-2局部表达也有助于降低外源细胞因子的毒性。另外,一些细胞因子半衰期较短,如IL-2半衰期只有5-7分钟,缓释是提高其持久疗效的理想方法,携带外源基因的溶瘤病毒是外源因子缓释的理想装置。除IL-2外,腺病毒还用于表达其它细胞因子,如TNF-a、 GM-CSF、IL-12、IL-15、IL-18、CCL20、可溶性免疫配体CD40L、CD80、4-1BBL、OⅩ-40L、cTLA-4抗体,PD-L1抗体, EPCAM/CD3双特异性T细胞受体,抗血管生成化合物VEGI等,部分已开展了临床研究。

溶瘤病毒除了表达外源治疗性细胞因子外,还可以当做基因载体以替换肿瘤细胞中癌变基因,或在肿瘤细胞中插入自杀基因。

联合用药治疗

1.CART疗法

CAR-T疗法是一种精准靶向新型肿瘤免疫治疗方法,它是通过基因工程技术,把T细胞“组装”上定位导航的肿瘤嵌合抗原受体(CAR),能专门识别体内肿瘤细胞,并通过免疫作用释放大量的效应因子,高效地杀灭肿瘤细胞。近几年血液瘤治疗上取得很好的治疗效果。但目前CAR-T尚无法有效应用于实体瘤治疗,其中的主要障碍包括:缺乏肿瘤特异性抗原或抗原表达下调;免疫抑制性肿瘤微环境缺乏必要的促炎刺激分子,并且含有丰富的抑制性检查点分子。这意味着,作为单一疗法,CAR-T细胞不足以克服这些限制,因此需要额外的治疗手段以增强其抗肿瘤作用。然而,溶瘤病毒能够潜在地减少CAR-T细胞治疗的局限性,例如,解除肿瘤微环境免疫抑制,并使用不同的抗肿瘤机制来应对抗原丢失,溶瘤病毒和CAR-T的联合用药是最近研究的一个热点。

2.免疫检查点抑制剂

CPLs能阻断免疫细胞某些通路,释放某些制动机制,从而产生抗肿瘤活性。CPLs通常是阻断CTLA-4、PD-1、PD-L1、PD-L2、TIM-3、LAG-3和BTLA等检查点的抗体。在小鼠黑色素瘤模型中,当PD-1抗体与表达TNF-α和IL-2的腺病毒一起使用时,发现两种疗法之间存在协同效应。Capuccini等人结果表明,腺病毒和改良的痘苗安卡拉病毒与抗PD-1结合能够提高肿瘤控制和总体生存率。在单独PD-L1时,对肿瘤的控制作用很小。

3.免疫检查点激动剂

与CPLs类似,也有检查点激动剂(CPS)。CPS是激活免疫细胞某些途径的药物,其目的是触发免疫激活,从而赋予抗肿瘤活性。CPS通常是激活免疫检查点的抗体,如OⅩ-40、OⅩ-40L、GITR、41BB和ICOS。CPS在临床上使用不多,目前用于临床的一种表达CD40L和4-1BBL的腺病毒LOAd703(NCT02705196,NCT032225989)。在临床前的胰腺癌小鼠模型中,病毒治疗抑制肿瘤生长并向免疫刺激状态深度转移。