荷載溶瘤病毒細胞載體的研究進展

方敬敬，唐 慧

(1.昆明理工大學 醫(yī)學院，云南 昆明 650504；2.云南省第一人民醫(yī)院 昆明理工大學附屬醫(yī)院 臨床基礎(chǔ)醫(yī)學研究所云南省臨床病毒學重點實驗室 昆明市腫瘤分子與免疫防治重點實驗室，云南 昆明 650032)

近年來，腫瘤免疫治療取得飛速發(fā)展，引領(lǐng)了腫瘤治療領(lǐng)域的重大突破。2015—2018年，腫瘤的免疫治療已連續(xù)4年蟬聯(lián)美國臨床腫瘤學會(American Society of Clinical Oncology, ASCO)年度報告的“臨床腫瘤年度進展”[1-4]。

溶瘤病毒(oncolytic virus)是指將某些嗜人病毒通過基因工程改造后，成為能有效感染腫瘤細胞并在其中大量復(fù)制、導致腫瘤細胞溶解的基因工程病毒。自2015 年 10 月美國FDA批準了首個溶瘤病毒療法ImlygicTM(talimogenelaherparepvec, T-VEC)用于治療黑色素瘤以來，溶瘤病毒的研究和應(yīng)用邁入了全新的發(fā)展階段，愈來愈受到人們的重視和關(guān)注。溶瘤病毒可經(jīng)瘤內(nèi)注射和靜脈注射，瘤內(nèi)注射可治療實體瘤或部位局限的腫瘤，而靜脈注射可治療轉(zhuǎn)移性腫瘤，但靜脈給藥易被循環(huán)系統(tǒng)稀釋，療效降低[5]。因此，研究開發(fā)以細胞為運載工具的新型給藥方式，利用某些細胞具有靶向腫瘤部位這一特性，通過系統(tǒng)給藥將其所攜帶的溶瘤病毒運輸?shù)侥[瘤部位是現(xiàn)今溶瘤病毒研究的一大熱點。

1 細胞載體的優(yōu)勢

用細胞作為溶瘤病毒運輸載體的優(yōu)勢在于：溶瘤病毒裝載于細胞載體中，可以減少溶瘤病毒與體液環(huán)境直接接觸，避免抗體中和作用。并且，用于溶瘤病毒運輸?shù)募毎d體，可同時作為病毒增殖的宿主，通過溶瘤病毒在載體細胞中的增殖作用，最終在腫瘤病灶釋放的溶瘤病毒滴度可獲得大幅提高。用細胞作為載體裝載溶瘤病毒，將其高效輸送至腫瘤病灶，高效發(fā)揮免疫/溶瘤雙重抗腫瘤作用[5]。目前已報道用于荷載溶瘤病毒的細胞載體主要有3類：具有淋巴細胞特性的細胞載體；具有干細胞特性的細胞載體；具有腫瘤細胞特性的細胞載體等(表1)。

2 具有淋巴細胞特性的細胞載體

具有淋巴細胞特性的細胞載體主要是一些自身免疫細胞或過繼免疫細胞，最常用的如細胞因子誘導的殺傷細胞(cytokine induced killer, CIK)、外周血淋巴細胞(peripheral blood lymphocytes, PBLs)和樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)等。這類細胞在荷載了溶瘤病毒后，可通過趨化作用進入腫瘤組織，避免了病毒通過脈管運輸被非特異性結(jié)合或清除，而且引發(fā)急性炎性反應(yīng)，進一步增強抗腫瘤效應(yīng)，最終實現(xiàn)協(xié)同抗腫瘤效果。

2.1 CIK細胞

利用CIK細胞作為病毒載體的運載工具，通過CIK細胞的腫瘤歸巢特性，將病毒攜帶至腫瘤位點，解決患者腫瘤生長轉(zhuǎn)移的給藥難題。早期，用CIK細胞作為載體，成功的將痘病毒運輸?shù)侥[瘤部位，證明了其作為載體的可行性[6]。近來，一些研究以CIK細胞為載體成功的將麻疹病毒運載到小鼠皮下骨髓瘤部位或是將溶瘤腺病毒成功的靶向到了小鼠肝癌部位[7]。這些研究結(jié)果均提示CIK是一種具有廣闊臨床應(yīng)用前景的體內(nèi)病毒運輸載體細胞。

2.2 PBLs和DCs

PBLs和DCs作為荷載溶瘤病毒的細胞載體，可以利用腫瘤的轉(zhuǎn)移將溶瘤病毒輸送至淋巴結(jié)，并清除腫瘤轉(zhuǎn)移病灶，兩者通過初級T細胞應(yīng)答清除轉(zhuǎn)移瘤的機制基本相同。由于PBLs和DCs細胞載體能夠高效靶向至腫瘤浸潤部位，并且它的分離技術(shù)相對簡單，被廣泛應(yīng)用于臨床。用未成熟的DCs、淋巴因子激活的殺傷細胞、淋巴因子激活的DCs荷載呼腸孤病毒(reoviridae)在腹水存在的條件下來治療卵巢癌， 發(fā)現(xiàn)淋巴因子激活的DCs作為細胞載體荷載呼腸孤病毒對腫瘤的殺傷力最強，并且能夠最大限度地發(fā)揮免疫/溶瘤雙重抗腫瘤作用，該研究結(jié)果提示DCs作為病毒療法的細胞載體具有良好的臨床應(yīng)用前景，為在臨床上治療卵巢癌提供了一種新的方法[8]。

表1 荷載溶瘤病毒的細胞載體Table 1 Cell carries for oncolytic virus

3 具有干細胞特性的細胞載體

具有干細胞特性的細胞載體的靶向性與腫瘤微環(huán)境有關(guān)，主要包括間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells, MSCs)和內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells, EPCs)等。具有干細胞特性的細胞載體可以在腫瘤病灶局部表達那些無法進行全身給藥的藥物，同時其自身具備的趨化歸巢能力使其可自行遷移至無法進行手術(shù)切除、甚至影像學無法發(fā)現(xiàn)的微小腫瘤轉(zhuǎn)移灶發(fā)揮作用。

3.1 MSCs

MSCs對腫瘤細胞有天然的靶向性同時可荷載溶瘤腺病毒(adenovirus)提高抗腫瘤效果。目前通過干細胞荷載病毒的腫瘤靶向療法正在成為一個廣泛使用的癌試驗性治療手段。在轉(zhuǎn)移性乳腺癌、卵巢癌的研究表明，新城疫病毒(newcastle disease virus)感染的骨髓間充質(zhì)干細胞具有協(xié)同抗腫瘤作用，并在惡性膠質(zhì)瘤的小鼠模型中證實了間充質(zhì)干細胞荷載溶瘤腺病毒的可行性。應(yīng)用干細胞荷載溶瘤性單純皰疹病毒(oncolytic herpes simplex virus)治療黑色素瘤腦轉(zhuǎn)移患者的研究結(jié)果證實了干細胞及其所荷載的溶瘤病毒在腫瘤治療中發(fā)揮了協(xié)同效應(yīng)[9]。骨髓間充質(zhì)干細胞荷載的新城疫病毒所引起的膠質(zhì)瘤細胞的凋亡率遠高于直接用新城疫病毒感染膠質(zhì)瘤細胞時的凋亡率，并且應(yīng)用骨髓間充質(zhì)干細胞荷載的新城疫病毒可以增強膠質(zhì)瘤細胞對γ輻射的敏感性，因此間充質(zhì)干細胞荷載的新城疫病毒聯(lián)合放療有望成為治療膠質(zhì)母細胞瘤的新方法[10]。

3.2 EPCs

EPCs是從人體外周血中分離出來的，在正常情況下，EPCs在外周血中數(shù)量極少，而在骨髓中僅有的少量EPCs，且通常處于休眠狀態(tài)，但是在機體處于病理狀態(tài)時，EPCs會大量的進入機體血液循環(huán)，特異性地定植于腫瘤部位，參與腫瘤血管的再生，大多數(shù)腫瘤患者外周血中EPCs的增多與腫瘤的分期及大小呈正相關(guān)，并且與患者的生存率呈負相關(guān)，而且腫瘤的生長、浸潤和轉(zhuǎn)移都依賴于腫瘤血管的新生[11]。溶瘤病毒與EPCs都可阻滯血管新生，由于其無自身免疫原性，無排斥反應(yīng)，并且有很高的傳導效率，可以抑制卵巢癌、前列腺癌和乳腺癌等腫瘤的生長。因此應(yīng)用內(nèi)皮祖細胞作為載體荷載溶瘤病毒應(yīng)用于腫瘤治療將成為今后腫瘤免疫治療的一個嶄新策略。

4 具有腫瘤細胞特性的細胞載體

具有腫瘤細胞特性的細胞載體包括腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associated macrophages, TAMs)和腫瘤細胞囊泡(tumor cell-derived MPs, T-MP)等。M1型TAMs可促進Th1和Th2反應(yīng)，具有抗原呈遞功能，且可促進組織再生和炎性反應(yīng)的消退，因此具有強大的抗菌和抗腫瘤活性。由于目前尚缺乏用于研究人免疫反應(yīng)的臨床前實驗動物[12]，因此TAMs與溶瘤病毒的相關(guān)研究報道很少，研究僅局限于單純皰疹病毒(herpes simplex virus)、腺病毒(adenovirus)、水泡性口炎病毒(vesicular stomatitis virus)。T-MP作為一種全新載體，其本身的親源性和其從腫瘤細胞分泌等特性，不僅可以逃避機體對病毒的免疫消除，而且還可以跨越細胞膜，將病毒傳遞到細胞核進行病毒復(fù)制和組裝，從而導致腫瘤細胞特別是致瘤性癌細胞的自身瓦解，從而展現(xiàn)出很強的體內(nèi)治療效果[13]。T-MP攜帶腺病毒在體內(nèi)和體外試驗中均能有效地靶向和殺傷癌細胞，作為一種新型的腺病毒載體系統(tǒng)，其具有很好的臨床應(yīng)用前景。

5 細胞荷載溶瘤病毒的臨床應(yīng)用

截至目前，在美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的臨床試驗注冊中心(https://clinicaltrials.gov/ct2/home)可檢索到的，基于細胞荷載的溶瘤病毒治療腫瘤的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗共有10項 (表2)。其中，GL-ONC1在對實體瘤患者Ⅰ期臨床試驗正在研究中，分別對實體瘤患者給予單劑量和多劑量靜脈注射，劑量范圍為1×109pfu/kg～5×109pfu/kg，評估GL-ONC1在體內(nèi)的藥代動力學和藥效學特征，預(yù)計2019年得出臨床實驗結(jié)果。目前，在NIH臨床試驗注冊中心可檢索到用伊匹單抗結(jié)合Pexa-Vec治療轉(zhuǎn)移性/晚期實體瘤正在進行中，以確定腹腔內(nèi)注射伊匹單抗聯(lián)合溶瘤病毒Pexa-Vec的可行性、 安全性和抗腫瘤作用。Ⅰ型單純皰疹病毒的溶瘤突變體HF10[14]是一種安全有效的抗原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移腫瘤的生物制劑，其與伊匹單抗(商品名Yervoy，藥品名ipilimumab)[15]聯(lián)合治療轉(zhuǎn)移性黑素瘤的Ⅱ期臨床試驗，其主要目的是確定HF10聯(lián)合ipilimumab是否對ⅢB，ⅢC或Ⅳ期不可切除或轉(zhuǎn)移性黑素瘤患者有效，但目前該臨床試驗還在進行中，尚無結(jié)果公布。

表2 應(yīng)用各類細胞荷載溶瘤病毒的臨床試驗Table 2 Summary of oncolytic viruses loading by cell carries virotherapy clinical trials

數(shù)據(jù)來源于美國國立衛(wèi)生研究中心(NIH)的臨床試驗注冊中心().

6 細胞荷載的溶瘤病毒存在的問題和解決方法

目前，體外/體內(nèi)實驗和部分臨床研究結(jié)果均已證實細胞荷載溶瘤病毒在抗腫瘤治療中發(fā)揮良好效果，該療法具有潛在的臨床應(yīng)用價值[16-17]。但是，細胞荷載的溶瘤病毒仍存在許多亟待解決的問題：細胞載體的腫瘤靶向性有待提高；細胞荷載的溶瘤病毒對腫瘤的治療效果有限，可以與免疫治療相結(jié)合，來增強其抗腫瘤效應(yīng)。當其與目前腫瘤免疫治療領(lǐng)域的熱門方法——免疫檢查點抑制劑(如PD-1/L1抗體、CTLA-4抗體等)聯(lián)合時，其效力得到極大提高[18]。其中溶瘤病毒M1[19]與纈酪肽的蛋白(valosincontaining protein,VCP)抑制劑[20]聯(lián)合應(yīng)用使其抗癌活性增強3 600倍，預(yù)計2018年進行臨床試驗[21-22]。但應(yīng)引起關(guān)注的是，在這些臨床前研究中，細胞荷載的溶瘤病毒仍較多采用瘤內(nèi)注射的方式，其臨床使用方法和療效的提高還需要時間與經(jīng)驗的積累，尤其是與其他現(xiàn)有藥物的最佳聯(lián)合使用方法還需要長期的摸索，但它的應(yīng)用前景仍值得期待。

7 展望

細胞荷載溶瘤病毒治療腫瘤具有廣闊的應(yīng)用前景，它不僅克服了靜脈注射溶瘤病毒易被機體免疫系統(tǒng)清除的問題，又能實現(xiàn)將溶瘤病毒高效運輸至腫瘤部位發(fā)揮抗腫瘤作用。目前，細胞荷載的溶瘤病毒除了作為單藥，溶瘤病毒聯(lián)合化療、放療和其他免疫療法的組合用藥策略正在進一步探索和研究中。相信隨著腫瘤免疫學和基因編輯技術(shù)快速發(fā)展的推動下，細胞荷載溶瘤病毒用于治療腫瘤溶瘤病毒能夠成為未來腫瘤治療中不可或缺的新興發(fā)展方向。