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基因编辑型溶瘤病毒的应用2021-10-11 08:57:27

临床试验网站的统计数据显示腺病毒、单纯疱疹病毒、痘病毒等可通过基因改造而广泛应用于溶瘤病毒的抗肿瘤治疗。

腺病毒作为溶瘤病毒药物具有十分显著的优势:①易于制备和纯化产生较高的病毒滴度,最高可达到 1010 ~ 1012 pfu;②基因组长度为 36 kb,易于进行基因改造;③腺病毒 DNA 不会整合到感染的细胞基因组中,安全性比较高;④可以感染除血细胞外的多数哺乳动物细胞。但腺病毒自身免疫原性比较高,人体内存在腺病毒的中和抗体,溶瘤腺病毒只能通过瘤内注射方式治疗肿瘤,限制了其在临床上的应用。
 
目前溶瘤腺病毒主要有以下几种调控方式:
①删除 E1A CR2 区或 E1B55K 基因,通过互补肿瘤细胞的 P53 基因表达缺陷,调控腺病毒在肿瘤细胞中特异表达;②利用肿瘤特异性启动子调控 E1A 基因在肿瘤细胞中特异表达;③通过基因编辑改造腺病毒衣壳蛋白结构,特异性识别肿瘤细胞表面受体实现对肿瘤细胞的特异性感染 。1987年Barker等构建基因重组溶瘤腺病毒 ONYX-015(d11520),并且通过瘤内注射的方式尝试治疗头颈癌、胰腺癌和再发性肉芽肿瘤等,临床试验中患者表现出感冒样症状和局部注射疼痛,但没有发现严重的不良反应。在头颈癌的临床试验中,注射部位在注射后 10 d 内可检测到腺病毒 DNA,但并未在周围组织中观测到病毒增殖。单用 ONYX-015(d11520)治疗客观缓解率并不理想(< 20%),而联用顺铂等化疗药物后客观缓解率提高到 63%。
 
安柯瑞是在中国获批上市的人 5 型基因重组腺病毒,结构类似于ONYX-015(d11520),主要用于头颈癌的治疗。CG7060和CG7870利用前列腺特异性抗原(prostate specific antigen, PSA)启动子调控腺病毒 E1A 基因在前列腺癌细胞中特异性表达。在局部再发性前列腺癌的 I 期临床试验中,未发现受试者有严重的不良反应。联用多西他赛,36%的患者PSA水平下降,27% 的患者 6 个月内观测到无肿瘤进展,但之后的研究并没有提供更好的结果。由于腺病毒复制速度有限,并且人体内存在大量腺病毒中和抗体,单独依赖腺病毒的溶瘤作用治疗肿瘤效果十分有限。大量研究尝试通过利用溶瘤腺病毒表达免疫效应因子来提高抗癌效果,部分研究在小鼠实验水平已经取得了不错的进展,目前处于临床试验的不同阶段。但由于目前溶瘤腺病毒的主要调控机制仍然以单一机制为主,在临床可以观测到病毒在正常组织泄露的现象。因此如何实现溶瘤腺病毒在临床水平的严谨控制仍然是一个值得研究的重大课题。
 
2015 年美国 FDA 批准 T-VEC 用于黑色素瘤的治疗。T-VEC 去除了 HSV-1 型的感染细胞蛋白34.5 和 ICP47,并可在肿瘤细胞内特异表达集落刺激因子,进而特异性杀伤肿瘤细胞。HSV-1 作为溶瘤病毒有以下几个特征:①可以感染包括血细胞在内的大多数细胞;②不需要很高的感染复数就可以有效杀死肿瘤细胞;③基因组长 152 kb,可携带较大片段外源基因。HSV-1 的 ICP34.5 可以与宿主的蛋白磷酸酶 1 结合,解除蛋白激酶 R的抗病毒作用。在正常细胞中,缺失ICP34.5的HSV-1不能阻止磷酸化PKR的抗病毒作用,无法复制;而在肿瘤细胞中由于 PKR 含量低,病毒仍可复制 [27]。除了去除 ICP34.5 因子,T-VEC 还删除了 ICP47 基因。ICP47 特异结合与抗原加工相关的转运蛋白,使外源肽无法与主要组织相容性复合物I 类分子结合,因此去除 HSV-1 的 ICP47 后,可以提高宿主免疫反应,增强对肿瘤的杀伤作用。另外,T-VEC 还表达了 GM-CSF,吸引树突状细胞提高机体的抗肿瘤免疫反应。除 T-VEC 外,处于不同阶段临床试验的多种溶瘤 HSV 被广泛应用于肿瘤治疗中,如恶性脑胶质肿瘤、乳腺癌、大肠癌、直肠癌、前列腺癌、头颈癌、膀胱癌、胃癌、卵巢癌、肝癌及恶性黑色素瘤等 。
 
JX-594(也称为 Pexa-Vec)是由托马斯杰斐逊大学的 Edmund Lattime 博士实验室构建的溶瘤痘病毒,由 SillaJen 公司进一步开发,随后在黑色素瘤患者中进行临床研究 。由于缺失胸苷激酶基因,JX-594 可以在高水平表达胸苷激酶如具有RAS 或 P53 基因突变的癌细胞中表达复制,但不会对正常细胞产生影响。同时,JX-594 可在肿瘤细胞中表达 GM-CSF,引发机体抗肿瘤免疫反应。
 
在一项针对转移性黑色素瘤的临床试验中,7 例瘤内注射 JX-594 病毒的患者中未被观察到严重的不良反应。2 号和 6 号患者因为肿瘤过大未响应病毒治疗。另外 5 例(71%)肿瘤出现明显反应,其中 1、4、5 号患者的病毒注射部位肿瘤和远端肿瘤都有响应;3 号通过联合外科手术切除肿瘤后完全治愈;7 号患者完全响应,注射部位肿瘤和远端肿瘤完全消失。所有患者的肿瘤组织中都可以检测到 GM-CSF表达,T 细胞和 B 细胞浸润。3 号患者 7 个月后仍能在肿瘤组织中检测出病毒。

 
Cripe等在 5 例儿科患者中进行了多达3个肿瘤部位的一次性注射 JX594(每千克肿瘤重量对应106 ~ 107pfu 的病毒)的临床试验,入组患者的年龄为 4 ~ 21 岁,他们的癌症诊断包括神经母细胞瘤,肝细胞癌和尤文肉瘤等,所有患者毒性反应均≤ 3 级,最常见的不良反应是鼻窦发热和窦性心动过速;高剂量组共 3 例患者,均出现无症状的1 级治疗相关皮肤脓疱,并在 3 ~ 4 周内消退,1 例患者的影像学检测数据证实了病毒抗肿瘤生物活性:磁共振成像显示注射病毒后肿瘤组织出现坏死变化,以及在首次注射病毒后第 22 d 正电子发射断层扫描的标准摄取值下降。这项研究证实JX594 通过肿瘤内给药对儿科患者的安全性,并且可以在该患者群体中展开进一步研究。截至2018年6月 JX594 已有多项单独或联合治疗临床试验在肝细胞癌、实体瘤、肾癌和结直肠癌的治疗试验中进行。
 
出自《溶瘤病毒在肿瘤治疗中的研究进展》作者黄慧雅,陆荫英,谢震。