溶瘤病毒能怎樣協(xié)助免疫療法?
腫瘤免疫療法近年來取得顯著進(jìn)步,改觀了多種腫瘤的治療,不過免疫療法應(yīng)用受有效人群不夠廣泛等瓶頸限制。為了讓免疫療法發(fā)揮出更大潛力,學(xué)界一直致力于尋找免疫療法的得力幫手,組成有效的組合治療,諸多候選幫手中,溶瘤病毒最為引人注目。一篇綜述對溶瘤病毒在免疫組合療法中的應(yīng)用前景等進(jìn)行了闡釋。(Nat Rev Cancer. 2018 Jul;18(7):419-432. doi: 10.1038/s41568-018-0009-4)
溶瘤病毒與常見靶向機(jī)理
溶瘤病毒是一類能有效感染并消滅腫瘤細(xì)胞的病毒?;诓《镜奶匦裕芰霾《警煼瓤梢匀響?yīng)用也可局部應(yīng)用,針對原發(fā)病灶和轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行治療。當(dāng)腫瘤細(xì)胞在病毒的感染下破裂死亡時,新生成的病毒顆粒被釋放,進(jìn)一步感染周圍的腫瘤細(xì)胞。不僅能對腫瘤進(jìn)行直接殺傷,還有望刺激人體免疫反應(yīng),增強(qiáng)抗腫瘤治療效果。
對腫瘤的特異性靶向是研發(fā)中的一大重點,目的是讓溶瘤病毒有效地針對腫瘤細(xì)胞。有趣的是,腫瘤天生就很適合成為溶瘤病毒的攻擊對象——當(dāng)諸如RAS、TP53、RB1以及PTEN等基因變異后,腫瘤細(xì)胞的抗病毒感染能力變?nèi)?,這給了溶瘤病毒以可乘之機(jī)。
針對腫瘤細(xì)胞的這些弱點,研究者已經(jīng)開發(fā)出多種能有效靶向腫瘤的病毒。譬如,水皰性口炎病毒(VSV)和馬拉巴病毒(Maraba virus, MG1)等。經(jīng)過改造的彈狀病毒(rhabdoviruses)能依賴干擾素信號通路的缺陷,特異性地靶向腫瘤細(xì)胞。而首款獲得美國FDA批準(zhǔn)治療黑色素瘤的溶瘤病毒,是由單純皰疹病毒(HSV-1)改造而來。這些病毒的設(shè)計均與免疫反應(yīng)有關(guān)。
另一些溶瘤病毒則能額外針對惡性腫瘤的代謝異常。比如pexastimogene devacirepvec(Pexa-Vec)自身帶有一個缺陷的胸苷激酶基因,只能在具有過量胸苷激酶活性的腫瘤細(xì)胞中復(fù)制。此外,這款病毒中的B18R基因帶有一個提前的終止密碼子,讓它的編碼蛋白不容易被干擾素識別和結(jié)合。這些特性讓此類病毒能有效地針對腫瘤細(xì)胞,而對正常細(xì)胞的影響被降至最低。
溶瘤病毒與免疫療法
綜述作者指出,T細(xì)胞想要觸發(fā)成功的抗腫瘤反應(yīng),必須經(jīng)歷四個關(guān)鍵步驟。而溶瘤病毒能在這四個步驟中對T細(xì)胞進(jìn)行協(xié)助。
T細(xì)胞致敏(T cell priming)
T細(xì)胞反應(yīng)的啟動,離不開對特定抗原表位的識別,而這一復(fù)雜過程離不開抗原呈遞細(xì)胞。在腫瘤中,抗原呈遞的過程往往受到負(fù)面影響。而溶瘤病毒可實現(xiàn)類似“疫苗”的作用,促進(jìn)腫瘤相關(guān)抗原的呈遞與識別。
局部的溶瘤病毒治療,可通過裂解腫瘤細(xì)胞,釋放大量腫瘤相關(guān)抗原,并創(chuàng)造一個親免疫的細(xì)胞因子環(huán)境,便于抗原呈遞細(xì)胞實現(xiàn)功能。這一設(shè)想已在不少實驗中得到驗證。一些研究者發(fā)現(xiàn),脊髓灰質(zhì)炎病毒(poliovirus)與彈狀病毒的嵌合能導(dǎo)致腫瘤抗原的釋放,并催生I類干擾素反應(yīng)。這些刺激最終會誘導(dǎo)腫瘤特異的T細(xì)胞群體增生。
溶瘤病毒的多種作用機(jī)制(圖片來源:《Nature Reviews I Cancer》)
研究者指出,這一方法的優(yōu)點在于,我們不需要對腫瘤相關(guān)抗原有事先的了解,不失為一種簡便的個體化疫苗開發(fā)手段。但也要注意,此類方法未必能誘導(dǎo)足夠的T細(xì)胞反應(yīng)。研究者認(rèn)為,在溶瘤病毒中加入腫瘤相關(guān)病毒載體,或能提高效果。
移動與浸潤(trafficking and infiltration)
循環(huán)中的T細(xì)胞能移動到腫瘤位點進(jìn)行浸潤,對患者的預(yù)后有重要作用。溶瘤病毒的使用,有望增強(qiáng)T細(xì)胞對腫瘤的浸潤,背后有多種潛在機(jī)制。
首先,病毒感染能激發(fā)潛在的I類干擾素反應(yīng),刺激趨化因子生成,從而募集T細(xì)胞。在動物模型中,無論是腺病毒、HSV-1、牛痘病毒、還是新城疫病毒(Newcastle disease virus),均能有效地增加T細(xì)胞的浸潤。
此外,在臨床試驗中,也證實溶瘤病毒能在黑色素瘤與其他晚期腫瘤中,提高T細(xì)胞的浸潤。而對于腦部腫瘤,也在一些研究中觀察到有積極成效。
其次,溶瘤病毒能誘發(fā)TNF、IL-1β以及補(bǔ)體反應(yīng),上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞上選擇素表達(dá),為T細(xì)胞的浸潤提供關(guān)鍵信號。
第三,溶瘤病毒通過改造,有望針對特定的致癌信號通路。WNT-β-catenin通路具有免疫抑制的效果,且能抑制細(xì)胞的抗病毒反應(yīng)。通過改造,不少溶瘤病毒能被β-catenin信號通路激活,促進(jìn)腫瘤特異的病毒復(fù)制與抗腫瘤效果。
第四,溶瘤病毒能編碼T細(xì)胞趨化劑,有望直接招募T細(xì)胞,而不必?fù)?dān)心腫瘤環(huán)境中的趨化因子表達(dá)缺陷。
研究者指出,溶瘤病毒也能協(xié)助克服組織結(jié)構(gòu)上的障礙,進(jìn)一步幫助T細(xì)胞浸潤。比如能吸引嗜中性粒細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中釋放炎癥介質(zhì)(inflammatory mediators)以及帶有細(xì)胞毒性和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解屬性的蛋白酶。
規(guī)避免疫抑制(circumventing immune suppression)
即便T細(xì)胞成功在溶瘤內(nèi)取得了浸潤,依舊不代表它們就能有效對腫瘤展開攻擊。研究者指出,在進(jìn)入到腫瘤后,T細(xì)胞依然需要克服環(huán)境中具有免疫抑制性的分子,如IL-10、TGF β、以及IDO。
在這方面,溶瘤病毒有望誘導(dǎo)促炎性輔助T細(xì)胞1(pro-inflammatory T helper 1),從而改變抑制性的腫瘤微環(huán)境。此外,它也有望直接殺死免疫抑制性的細(xì)胞。
其中,最受人關(guān)注的一點可能就是溶瘤病毒可將“冷腫瘤”變成“熱腫瘤”。在一項研究中,研究者先移除了三陰性乳腺癌患者的腫瘤,并在原位植入了次代腫瘤。后續(xù)發(fā)現(xiàn),溶瘤病毒的使用讓T細(xì)胞對腫瘤抗原產(chǎn)生了反應(yīng),且能防止腫瘤復(fù)發(fā)。免疫檢查點抑制劑的使用,還能進(jìn)一步增強(qiáng)治療的效果。其他的一些臨床前試驗也證實了溶瘤病毒與免疫檢查點抑制劑聯(lián)用的潛力。
在臨床試驗中,這一潛力再次得到驗證。無論是PD-1抑制劑,還是CTLA4抑制劑,在與talimogene laherparepvec聯(lián)用的情況下,均能提高患者CD8與CD4陽性T細(xì)胞的數(shù)量,提示可能帶來了全身性的免疫效應(yīng)。
盡管這項試驗尚處于Ⅰ期,但針對晚期黑色素瘤的總體緩解率達(dá)到62%,完全緩解率達(dá)到33%。此外,免疫細(xì)胞浸潤性低的患者,也同樣取得了良好的效果,表明在溶瘤病毒的作用下,“冷腫瘤”對免疫檢查點抑制劑產(chǎn)生了響應(yīng)。這篇發(fā)表在《細(xì)胞》上的研究因此引起廣泛關(guān)注。
除了讓腫瘤從“冷”變“熱”外,現(xiàn)有的一些研究也在嘗試用溶瘤病毒遞送免疫檢查點抑制劑的做法。這一做法需要在溶瘤病毒中編碼免疫檢查點抑制劑,從而避免聯(lián)合療法帶來的毒性。另外,溶瘤病毒對腫瘤細(xì)胞的特異性,能更有的放矢地在正確的地點釋放藥物。目前,已經(jīng)有兩項研究進(jìn)行了初步嘗試。不過,這一想法在技術(shù)與機(jī)制上還有不少問題有待解決。
腫瘤細(xì)胞參與(engagement of tumour cells)
成功的免疫療法最后一步,在于T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別、結(jié)合、以及攻擊。為了躲避T細(xì)胞的識別,腫瘤細(xì)胞下調(diào)參與抗原呈遞的通路和I類MHC。而溶瘤病毒有望對其進(jìn)行一定程度的逆轉(zhuǎn)。如呼腸孤病毒(reovirus)可增加Ⅰ類MHC與/或Ⅱ類MHC在腫瘤細(xì)胞與抗原呈遞細(xì)胞上的表達(dá)。被HSV感染的腫瘤細(xì)胞能促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的成熟與Ⅱ類MHC的表達(dá)。
研究者指出,溶瘤病毒有望用一種全新的方法,促進(jìn)T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的結(jié)合。目前,有一類叫做雙特異性T細(xì)胞結(jié)合子(BiTE)的分子,能結(jié)合CD3等激活T細(xì)胞的分子,可結(jié)合腫瘤細(xì)胞表面的抗原靶點。這類創(chuàng)新療法在血液系統(tǒng)腫瘤的治療中取得積極成果,但在實體瘤中的應(yīng)用卻可能受腫瘤微環(huán)境和/或脫靶副作用的限制。編碼BiTE的溶瘤病毒有望解決這些瓶頸。
在一項早期研究中,一款能直接結(jié)合EPHA2與CD3的BiTE被整合進(jìn)溶瘤病毒,能在腫瘤細(xì)胞處釋放BiTE,對未被病毒感染的腫瘤細(xì)胞也產(chǎn)生殺傷作用。另一項研究里,結(jié)合EpCAM與CD3的BiTE也能在組織活檢樣本中激活T細(xì)胞。
溶瘤病毒的新嘗試(圖片來源:《Nature Reviews I Cancer》)
溶瘤病毒療法的未來
該綜述最后指出了溶瘤病毒的兩個潛在發(fā)展方向。其一是與T細(xì)胞療法結(jié)合,協(xié)助T細(xì)胞在局部腫瘤微環(huán)境中的增殖、移動、實現(xiàn)療效。其二是通過對免疫機(jī)制的進(jìn)一步了解,開發(fā)出更好的溶瘤病毒,進(jìn)一步拓展其潛力。
溶瘤病毒的發(fā)展充滿機(jī)遇。應(yīng)將其與現(xiàn)有療法進(jìn)行結(jié)合,利用前者對免疫反應(yīng)的影響,對腫瘤殘余病灶進(jìn)行有效的清除。隨著免疫系統(tǒng)抗腫瘤機(jī)制的不斷闡明,溶瘤病毒有望為免疫療法提供一個重要的推動。
(編譯 孫軼男)
