Войти
Онколитический вирус - это вирус, который преимущественно заражает и убивает рак ячейки. Когда инфицированные раковые клетки уничтожаются онколизом, они высвобождают новые инфекционные вирусные частицы или вирионы, чтобы помочь уничтожить оставшуюся опухоль. Считается, что онколитические вирусы не только вызывают прямое разрушение опухолевых клеток, но также стимулируют противоопухолевые иммунные реакции хозяина.
Потенциал вирусов как противораковые агенты были впервые реализованы в начале двадцатого века, хотя скоординированные исследовательские усилия начались только в 1960-х годах. Ряд вирусов, включая аденовирус, реовирус, кори, простой герпес, вирус болезни Ньюкасла и коровьей оспы прошли клинические испытания как онколитические агенты. Большинство современных онколитических вирусов разработаны для селективности опухолей, хотя существуют естественные примеры, такие как реовирус и сенекавирус, что привело к клиническим испытаниям.
Первый онколитический вирус, который быть одобренным национальным регулирующим органом был генетически немодифицированный штамм ECHO-7 энтеровирус RIGVIR, который был одобрен в Латвии в 2004 году для лечения кожи меланома ; одобрение было отозвано в 2019 году. онколитический аденовирус, генетически модифицированный аденовирус под названием H101, был одобрен в Китае в 2005 году для лечения рака головы и шеи. В 2015 году талимоген laherparepvec (OncoVex, T-VEC), онколитический вирус герпеса, который представляет собой модифицированный вирус простого герпеса, стал первым онколитическим вирусом, который был обнаружен. одобрен для использования в США и Европейском Союзе для лечения запущенной неоперабельной меланомы.
Связь между раком регрессией и вирусами давно теоретизировалась, и сообщения о случаях регресса отмечены в раке шейки матки, лимфоме Беркитта и лимфома Ходжкина после иммунизации или заражения неродственным вирусом появилась в начале 20 века. Усилия по лечению рака с помощью иммунизации или виротерапии (преднамеренное заражение вирусом) начались в середине 20 века. Поскольку технологии для создания собственного вируса не существовало, все первые усилия были сосредоточены на поиске естественных онколитических вирусов. В 1960-х годах многообещающие исследования включали использование полиовируса, аденовируса, вируса Коксаки, энтеровируса ECHO RIGVIR и другие. Ранними осложнениями были случайные случаи неконтролируемого инфицирования, приводящие к значительной заболеваемости и смертности; очень частое развитие иммунного ответа, хотя и безвредного для пациента, уничтожало вирус и, таким образом, не позволяло ему уничтожить рак. Лишь некоторые виды рака можно лечить с помощью виротерапии также было обнаружено очень рано. Даже когда был замечен ответ, эти ответы не были ни полными, ни прочными. Область виротерапии была почти заброшена на какое-то время, поскольку технологии, необходимой для модификации вирусов, не существовало, а химиотерапия и технологии лучевой терапии быстро достигли успеха. Однако теперь эти технологии были тщательно разработаны, рак по-прежнему является основной причиной смертности, и все еще существует потребность в новых методах лечения рака, эта второстепенная терапия теперь вызывает новый интерес.
Вирус простого герпеса (HSV) был одним из первых вирусов, которые были адаптированы для избирательной атаки на раковые клетки, поскольку он хорошо изучен, прост в обращении и относительно безвреден в своем естественном состоянии (просто вызывает герпес ), так что риск меньше. В мутанте 1716 вируса простого герпеса типа 1 (HSV-1) отсутствуют обе копии гена ICP34.5, и в результате он больше не может реплицироваться в терминально дифференцированных и не- делящихся клетках., но будет очень эффективно инфицировать и вызывать лизис раковых клеток, и это оказалось эффективной стратегией нацеливания на опухоль. В широком диапазоне моделей рака in vivo вирус HSV1716 вызвал регрессию опухоли и увеличил время выживания.
В 1996 г. Первое одобрение было получено в Европе на клиническое испытание с использованием онколитического вируса HSV1716. С 1997 по 2003 год штамм HSV1716 вводили в опухоли пациентов с мультиформной глиобластомой, высоко злокачественной опухолью головного мозга, без признаков токсичности или побочных эффектов, а также у некоторых выживших в течение длительного периода времени.. В других испытаниях безопасности HSV1716 использовался для лечения пациентов с меланомой и плоскоклеточной карциномой головы и шеи. С тех пор другие исследования показали, что внешняя оболочка вариантов HSV1716 может быть нацелена на определенные типы раковых клеток и может использоваться для доставки множества дополнительных генов в раковые клетки, таких как гены для расщепления безвредного пролекарства внутри раковых клеток, чтобы высвободить токсичную химиотерапию, или гены, которые заставляют инфицированные раковые клетки концентрировать белок, помеченный с радиоактивным йодом, так что отдельные раковые клетки уничтожаются микродозовым излучением, как а также путем лизиса клеток, индуцированного вирусом.
Другие онколитические вирусы, основанные на HSV, также были разработаны и проходят клинические испытания. Тот, который был одобрен FDA для лечения прогрессирующей меланомы, - это талимоген laherparepvec.
компании Amgen. Первым онколитическим вирусом, одобренным регулирующим органом, был генетически модифицированный аденовирус, названный H101 от Shanghai Sunway Biotech. В 2005 году он получил одобрение от Государственного управления по контролю за продуктами и лекарствами Китая (SFDA) для лечения рака головы и шеи. H101 Sunway и очень похожий Onyx-15 (dl1520) были разработаны для устранения механизма защиты от вирусов, который взаимодействует с нормальным человеческим геном p53, который является очень часто нарушается регуляция в раковых клетках. Несмотря на обещания ранней лабораторной работы in vivo, эти вирусы не заражают конкретно раковые клетки, но они все равно преимущественно убивают раковые клетки. Хотя общая выживаемость неизвестна, краткосрочные показатели ответа примерно вдвое выше для H101 плюс химиотерапия по сравнению с одной химиотерапией. Похоже, что он работает лучше всего, когда вводится непосредственно в опухоль, и когда возникающая температура не подавляется. Системная терапия (например, путем инфузии через внутривенную линию) желательна для лечения метастатического заболевания. В настоящее время он продается под торговой маркой Онкорин.
С достижениями иммунотерапии рака, такими как иммунная контрольная точка ингибиторы, повышенное внимание уделяется использованию онколитических вирусов для повышения противоопухолевого иммунитета. Есть два основных аспекта взаимодействия между онколитическими вирусами и иммунной системой.
Основным препятствием на пути к успеху онколитических вирусов является иммунная система пациента, которая естественным образом пытается дезактивировать любой вирус. Это может быть особой проблемой при внутривенной инъекции, когда вирус должен сначала пережить взаимодействия с комплементом крови и нейтрализующими антителами. Было показано, что подавление иммунитета химиотерапией и ингибирование системы комплемента может усилить терапию онколитическими вирусами.
Ранее существующий иммунитет можно частично избежать, используя вирусы, которые не являются обычными патогенами человека. Однако это не позволяет избежать последующего образования антитела. Тем не менее, некоторые исследования показали, что предиммунитет к онколитическим вирусам не вызывает значительного снижения эффективности.
В качестве альтернативы вирусный вектор может быть покрыт полимером, например полиэтиленгликоль, защищающий его от антител, но также предотвращающий прилипание белков вирусной оболочки к клеткам-хозяевам.
Еще один способ помочь онколитическим вирусам достичь раковых опухолей после внутривенной инъекции - спрятать их внутри макрофаги (тип лейкоцитов ). Макрофаги автоматически мигрируют в области разрушения тканей, особенно там, где уровень кислорода низкий, что характерно для опухолевых опухолей, и успешно использовались для доставки онколитических вирусов к раку простаты у животных.
Хотя это создает препятствие из-за инактивации вирусов, иммунная система пациента также может действовать как союзник против опухолей; инфекция привлекает внимание иммунной системы к опухоли и может способствовать выработке полезного и длительного противоопухолевого иммунитета. По сути, это позволяет получить персонализированную противораковую вакцину.
. Было зарегистрировано множество случаев спонтанной ремиссии рака, хотя они и не до конца изучены, они, как полагают, могут быть результатом внезапного иммунного ответа или инфекции. В попытках вызвать это явление использовались противораковые вакцины (полученные из раковых клеток или отобранных раковых антигенов ) или прямое лечение рака кожи иммуностимулирующими факторами. Некоторые онколитические вирусы очень иммуногенны и могут при инфицировании опухоли вызывать противоопухолевый иммунный ответ, особенно вирусы, доставляющие цитокины или другие иммуностимулирующие факторы.
Вирусы избирательно заражают опухолевые клетки, потому что их дефектного противовирусного ответа. Imlygic, аттенуированный вирус простого герпеса, был генетически сконструирован для репликации преимущественно в опухолевых клетках и генерации антигенов, вызывающих иммунный ответ.
Вирус осповакцины (VACV), возможно, является наиболее успешным живым биотерапевтическим агентом из-за его решающей роли в искоренении оспа, одна из самых смертоносных болезней в истории человечества. Задолго до того, как началась кампания по искоренению оспы, VACV использовался как терапевтическое средство для лечения рака. В 1922 году Левадити и Николау сообщили, что VACV способен подавлять рост различных опухолей у мышей и крыс. Это была первая демонстрация вирусного онколиза в лаборатории. Впоследствии было показано, что этот вирус избирательно заражает и разрушает опухолевые клетки с большой эффективностью, сохраняя при этом нормальные клетки как в культурах клеток, так и в моделях на животных. Поскольку вирус осповакцины уже давно признан идеальной основой для вакцин из-за его мощной способности к презентации антигена, он хорошо сочетается с его естественной онколитической активностью как онколитический вирус для рака иммунотерапия.
Везикулярный стоматит вирус (VSV) представляет собой рабдовирус, состоящий из 5 генов, кодируемых геномом одноцепочечной РНК с отрицательным смыслом. В природе VSV поражает как насекомых, так и домашний скот, где он вызывает относительно локализованное и несмертельное заболевание. Низкая патогенность этого вируса во многом обусловлена его чувствительностью к интерферонам - классу белков, которые попадают в ткани и кровоток во время инфекции. Эти молекулы активируют генетические программы противовирусной защиты, которые защищают клетки от инфекции и предотвращают распространение вируса. Однако в 2000 г. Stojdl, Lichty et al. продемонстрировали, что дефекты этих путей делают раковые клетки невосприимчивыми к защитным эффектам интерферонов и, следовательно, очень чувствительны к инфекции VSV. Поскольку VSV подвергается быстрому циклу цитолитической репликации, инфекция приводит к гибели злокачественной клетки и примерно 1000-кратной амплификации вируса в течение 24 часов. Таким образом, VSV очень подходит для терапевтического применения, и несколько групп продемонстрировали, что системно вводимый VSV может быть доставлен к месту опухоли, где он реплицируется и вызывает регресс заболевания, что часто приводит к длительному излечению. Ослабление вируса путем создания делеции Met-51 матричного белка устраняет практически все инфекции нормальных тканей, в то время как репликация в опухолевых клетках не затрагивается.
Недавние исследования показали, что этот вирус может излечивать опухоли головного мозга благодаря своим онколитическим свойствам.
Полиовирус - это естественный инвазивный нейротропный вирус, что делает его очевидным выбором для селективной репликации в опухолях, происходящих из нервных клеток. Полиовирус имеет геном с положительной цепью РНК, трансляция которой зависит от тканеспецифического внутреннего сайта входа в рибосому (IRES) в 5'-нетранслируемой области вирусного генома, которая активен в клетках нейронального происхождения и допускает трансляцию вирусного генома без 5'-кэпа. Громейер и др. (2000) заменили нормальный полиовирус IRES на риновирус IRES, изменив тканевую специфичность. Полученный в результате вирус PV1 (RIPO) был способен избирательно разрушать клетки злокачественной глиомы, оставляя нетронутыми нормальные нейрональные клетки.
Реовирусы, аббревиатура от респираторно-кишечного сирота вирус, как правило, поражает дыхательную и кишечную системы млекопитающих. Большинство людей подверглись реовирусу в зрелом возрасте; однако инфекция обычно не вызывает симптомов. Связь с онколитической способностью реовируса была установлена после того, как было обнаружено, что он хорошо воспроизводится в различных линиях раковых клеток и лизирует эти клетки.
Реолизин представляет собой состав реовируса, который в настоящее время проходит клинические испытания для лечения различных
Сенекавирус, также известный как вирус долины Сенека, представляет собой встречающийся в природе онколитический пикорнавирус дикого типа, обнаруженный в 2001 году в качестве контаминации культур тканей в компании Genetic Therapy, Inc. Первоначальный изолят, SVV-001, разрабатывается компанией Neotropix, Inc. в качестве противоракового терапевтического средства под названием NTX-010 для рака с нейроэндокринными особенностями, включая мелкоклеточный рак легкого и различные твердые опухоли у детей.
РИГВИР - препарат, одобренный Государственным агентством по лекарствам ЛР в 2004 году. Он также был одобрен в Грузии и Армения. Это дикий тип ECHO-7, член группы эховирусов. Потенциальное использование эховируса в качестве онколитического вируса для лечения рака было обнаружено латвийским ученым Айной Муцениеце в 1960-х и 1970-х годах. Данных, используемых для регистрации препарата в Латвии, недостаточно для получения разрешения на его использование в США, Европе или Японии. По состоянию на 2017 год не было убедительных доказательств того, что RIGVIR является эффективным лечением рака. 19 марта 2019 года производитель ECHO-7, SIA LATIMA, объявил о снятии препарата с продажи в Латвии, сославшись на финансовые и стратегические причины и недостаточную прибыльность. Однако несколько дней спустя телешоу-расследование показало, что Государственное агентство по лекарствам провело лабораторные испытания флаконов и обнаружило, что количество вируса ECHO-7 намного меньше, чем заявляет производитель. По словам директора лаборатории агентства, «это все равно, что покупать то, что вы думаете, это лимонный сок, но обнаруживать, что у вас есть вода со вкусом лимона». В марте 2019 года распространение ECHO-7 в Латвии было прекращено. По просьбе некоторых пациентов медицинским учреждениям и врачам, несмотря на приостановление действия регистрационного удостоверения, было разрешено продолжить использование.
Вирус леса Семлики (SFV) является вирус, который естественным образом поражает клетки центральной нервной системы и вызывает энцефалит. Генно-инженерная форма была предклинически протестирована как онколитический вирус против тяжелой опухоли головного мозга глиобластомы. SFV был генетически модифицирован последовательностями-мишенями микроРНК, так что он реплицировался только в опухолевых клетках головного мозга, а не в нормальных клетках головного мозга. Модифицированный вирус уменьшал рост опухоли и увеличивал выживаемость мышей с опухолями мозга. Также было обнаружено, что модифицированный вирус эффективно убивает линии опухолевых клеток глиобластомы человека.
вирус мараба, впервые обнаруженный у бразильских москитов, проходит клинические испытания. 320>Вирус Коксаки A21 разрабатывается Viralytics под торговой маркой Cavatak. Вирус Коксаки A21 принадлежит к видам энтеровируса C.
Инновационный подход к разработке лекарств, названный «направленной эволюцией "включает создание новых вирусных вариантов или серотипов, специфически направленных против опухолевых клеток, посредством раундов направленной селекции с использованием больших популяций случайно сгенерированных рекомбинантных вирусов-предшественников. Повышенное биоразнообразие, вызванное начальной стадией гомологичной рекомбинации, обеспечивает большой случайный пул вирусных кандидатов, который затем можно пройти через серию шагов отбора, разработанных для достижения заранее заданного результата (например, более высокой специфической активности опухоли), не требуя каких-либо предварительных знаний о результирующих вирусных механизмах, ответственных за этот результат. Затем пул полученных онколитических вирусов может быть подвергнут дополнительному скринингу на доклинических моделях для выбора онколитического вируса с желаемыми терапевтическими характеристиками.
Направленная эволюция была применена к аденовирусу человека, одному из многих вирусы, которые разрабатываются как онколитические агенты, для создания высокоселективной и в то же время мощной онколитической вакцины. В результате этого процесса был получен ColoAd1 (новый химерный член аденовирусов группы B). Этот гибрид аденовирусов серотипов Ad11p и Ad3 показывает гораздо более высокую активность и селективность к опухоли, чем контрольные вирусы (включая Ad5, Ad11p и Ad3), и было подтверждено, что он генерирует примерно на два логарифма больше вирусного потомства на свежевыделенной ткани опухоли толстой кишки человека, чем на соответствующей нормальной ткани..
Аттенуация включает удаление вирусных генов или областей генов для устранения вирусных функций, которые расходуются в опухолевых клетках, но не в нормальных клетках, что делает вирус более безопасным и более опухолевым. конкретный. Раковые клетки и инфицированные вирусом клетки имеют аналогичные изменения в своих клеточных сигнальных путях, особенно в тех, которые управляют прохождением через клеточный цикл. Вирусный ген, функция которого заключается в изменении пути, незаменим в клетках, где этот путь является дефектным, но не в клетках, где этот путь активен.
Ферменты тимидинкиназа и рибонуклеотидредуктаза в клетках отвечают за синтез ДНК и экспрессируются только в клетках, которые активно реплицируются. Эти ферменты также существуют в геномах некоторых вирусов (например, HSV, коровьей оспы) и позволяют репликацию вируса в покоящихся (не реплицирующихся) клетках, поэтому, если они инактивированы мутацией, вирус сможет реплицироваться только в пролиферирующих клетках, таких как раковые клетки.
Существует два основных подхода к созданию селективности опухоли: трансдукционное и нетрансдукционное нацеливание.
Двойное нацеливание с использованием как трансдукционных, так и нетрансдукционных методов нацеливания более эффективно, чем любая одна форма
Экспрессия вирусной люциферазы в опухоли мыши Как в лаборатории, так и в клинике полезно иметь простые средства идентификации клеток, инфицированных экспериментальным вирусом. Это можно сделать, снабдив вирус «репортерными генами », которые обычно не присутствуют в вирусных геномах, которые кодируют легко идентифицируемые белковые маркеры. Одним из примеров таких белков является GFP (зеленый флуоресцентный белок ), который, когда присутствует в инфицированных клетках, вызывает излучение флуоресцентного зеленого света при стимуляции синим светом. Преимущество этого метода заключается в том, что его можно использовать на живых клетках и у пациентов с поверхностными инфицированными поражениями, он позволяет быстро неинвазивно подтвердить вирусную инфекцию. Другим примером визуального маркера, применимого в живых клетках, является люцифераза, фермент светлячка, который в присутствии люциферина излучает свет, обнаруживаемый специализированными камерами.
Зараженный вирусом осповакцины клетки, экспрессирующие бета-глюкуронидазу (синий цвет) E. coli ферменты бета-глюкуронидаза и бета-галактозидаза также могут кодироваться некоторыми вирусами. Эти ферменты в присутствии определенных субстратов могут продуцировать ярко окрашенные соединения, полезные для визуализации инфицированных клеток, а также для количественной оценки экспрессии генов.
Онколитические вирусы можно использовать против рака способами, которые являются дополнительными к лизису инфицированных клеток.
Вирусы могут использоваться в качестве векторов для доставки суицидных генов, кодирующих ферменты, которые могут метаболизировать отдельно введенное нетоксичное пролекарство в сильнодействующее цитотоксин, который может диффундировать и убивать соседние клетки. Один вирус простого герпеса, кодирующий суицидный ген тимидинкиназы, прошел III фазу клинических испытаний. Тимидинкиназа вируса простого герпеса фосфорилирует пролекарство, ганцикловир, который затем включается в ДНК, блокируя синтез ДНК. Селективность онколитических вирусов в отношении опухолей гарантирует, что гены-самоубийцы экспрессируются только в раковых клетках, однако для нескольких систем генов-самоубийц был описан «эффект свидетеля» на окружающие опухолевые клетки.
Ангиогенез. (образование кровеносных сосудов) является важной частью образования больших опухолевых масс. Ангиогенез может быть ингибирован экспрессией нескольких генов, которые могут быть доставлены в раковые клетки в вирусных векторах, что приводит к подавлению ангиогенеза и кислородному голоданию в опухоли. Инфицирование клеток вирусами, содержащими гены синтеза ангиостатина и эндостатина, подавляло рост опухоли у мышей. Повышенная противоопухолевая активность была продемонстрирована в рекомбинантном вирусе осповакцины, кодирующем антиангиогенное терапевтическое антитело, и в варианте HSV1716, экспрессирующем ингибитор ангиогенеза.
Экспрессия гена NIS аденовируса в опухоли мыши (расположена в перекрестие) после внутривенной доставки вируса (слева) по сравнению с неинфицированной контрольной мышью (справа) Добавление гена симпортер йодида натрия (NIS) к вирусному геному заставляет инфицированные опухолевые клетки экспрессировать NIS и накапливают йод. В сочетании с терапией радиойодом он позволяет проводить местную лучевую терапию опухоли, как это используется для лечения рака щитовидной железы. Радиоактивный йод также можно использовать для визуализации репликации вируса в организме с помощью гамма-камеры. Этот подход успешно использовался доклинически с аденовирусом, вирусом кори и вирусом осповакцины.
Именно в сочетании с традиционными методами лечения рака онколитические вирусы часто оказываются наиболее перспективными, поскольку комбинированные методы лечения действуют синергетически без видимых отрицательных эффектов.
Onyx-015 (dl1520) проходили испытания в сочетании с химиотерапией, прежде чем от него отказались в начале 2000-х годов. Комбинированное лечение дало больший ответ, чем любое лечение по отдельности, но результаты не были полностью убедительными. Вирус осповакцины GL-ONC1 изучался в испытании в сочетании с химио- и лучевой терапией в качестве стандарта лечения для пациентов с впервые диагностированным раком головы и шеи. Вирус простого герпеса, аденовирус, реовирус и вирус лейкемии мышей также проходят клинические испытания в рамках комбинированной терапии.
Chen et al. (2001) использовали CV706, аденовирус, специфичный для простаты, в сочетании с лучевой терапией рака простаты у мышей. Комбинированное лечение привело к синергетическому увеличению гибели клеток, а также к значительному увеличению размера вирусного всплеска (количества вирусных частиц, высвобождаемых в результате каждого лизиса клеток). Изменения вирусной специфичности не наблюдалось.
СЕПРЕХВИР (HSV-1716) также продемонстрировал синергизм в доклинических исследованиях при использовании в сочетании с несколькими химиотерапевтическими методами лечения рака.
Препарат против ангиогенеза Было показано, что бевацизумаб (анти- VEGF антитело) снижает воспалительную реакцию на онколитический HSV и улучшает виротерапию у мышей. Было показано, что модифицированный онколитический вирус осповакцины, кодирующий одноцепочечное антитело против VEGF (имитирующий бевацизумаб ), на животных моделях обладал значительно большей противоопухолевой активностью, чем исходный вирус.
В научной фантастике концепция онколитического вируса впервые была представлена публике в романе Джека Уильямсона «Остров дракона», опубликованном в 1951 году, хотя воображаемый вирус Уильямсона был основан на бактериофаге., а не вирус млекопитающего. Остров Дракона также известен как источник термина «генная инженерия ".
. Сюжет голливудского фильма Я - легенда основан на предположении, что мировая эпидемия была вызвана вирусным лекарство от рака.
В телесериале Fox Broadcasting Company House Season 2 Episode 19 показано, что штамм вируса простого герпеса уменьшили опухоль печени.
