Nat Rev Cancer：溶瘤病毒能怎样协助免疫疗法？
2018-06-23 佚名 药明康德微信公众号
肿瘤免疫疗法在近年来取得了一系列进展，改变了许多癌症的治疗格局。但与此同时，肿瘤免疫疗法也暴露出了作用人群不够广泛等瓶颈，限制了它的应用。为了让其发挥出更大的潜力，研发人员们正在为它寻找帮手，形成更为有效的组合疗法。而在诸多潜在的好帮手中，溶瘤病毒是最为引人关注的新疗法之一。近日，《Nature Reviews | Cancer》刊登了一篇综述，介绍了溶瘤病毒在未来免疫组合疗法中的广阔应用前景。
肿瘤免疫疗法在近年来取得了一系列进展，改变了许多癌症的治疗格局。但与此同时，肿瘤免疫疗法也暴露出了作用人群不够广泛等瓶颈，限制了它的应用。为了让其发挥出更大的潜力，研发人员们正在为它寻找帮手，形成更为有效的组合疗法。而在诸多潜在的好帮手中，溶瘤病毒是最为引人关注的新疗法之一。近日，《Nature Reviews | Cancer》刊登了一篇综述，介绍了溶瘤病毒在未来免疫组合疗法中的广阔应用前景。在今天的这篇文章中，我们也将为各位读者整理其中的内容。
溶瘤病毒与常见靶向机理
顾名思义，溶瘤病毒指的是一类能够有效感染并消灭癌细胞的病毒。由于病毒的特性，这种疗法既可以系统施用，也可以局部施用，对原发和转移性肿瘤进行治疗。当癌细胞在病毒的感染下破裂死亡时，新生成的病毒颗粒会被释放，进一步感染周围的癌细胞。从机理上看，它不仅能对肿瘤进行直接杀伤，还有望刺激人体的免疫反应，增强抗肿瘤效果。
为了让溶瘤病毒有效地针对癌细胞，对肿瘤的特异性靶向是研发中的一大重点。有趣的是，肿瘤天生就很适合成为溶瘤病毒的攻击对象——当诸如RAS、TP53、RB1、以及PTEN等基因出现变异后，癌细胞的抗病毒感染能力会变弱，给了溶瘤病毒可乘之机。
针对癌细胞的这些弱点，我们已经开发出了多种能有效靶向肿瘤的病毒。譬如，水疱性口炎病毒（vesicular stomatitis virus，VSV）和马拉巴病毒（Maraba virus）等经过改造的弹状病毒（rhabdoviruses）能依赖干扰素信号通路的缺陷，特异性地靶向癌细胞。而首款得到美国FDA批准治疗黑色素瘤的溶瘤病毒，则是由单纯疱疹病毒（herpes simplex virus type 1，HSV-1）改造而来。这些病毒的设计都与免疫反应有关。
另一些溶瘤病毒则能额外针对恶性肿瘤的代谢异常。比如pexastimogene devacirepvec（Pexa-Vec）自身带有一个缺陷的胸苷激酶基因，因此它只能在具有过量胸苷激酶活性的癌细胞中复制。此外，这款病毒中的B18R基因带有一个提前的终止密码子，让它的编码蛋白不容易被干扰素识别与结合。这些特性让此类病毒能有效地针对肿瘤细胞，而将对正常细胞的影响降至最低。
溶瘤病毒与免疫疗法
在这篇综述中，作者们指出，T细胞想要触发成功的抗肿瘤反应，必须得经历四个关键步骤。而溶瘤病毒能在这四个步骤中对T细胞进行协助。
1. T细胞致敏（T cell priming）
T细胞反应的启动，离不开对特定抗原表位的识别，而这个复杂过程离不开抗原呈递细胞的工作。在癌症中，抗原呈递的过程往往会受到负面影响，让肿瘤在免疫学上“冷下来”。而溶瘤病毒可以实现类似于“疫苗”的作用，促进肿瘤相关抗原的呈递与识别。
正如上文中提到的那样，局部的溶瘤病毒治疗，可以通过裂解癌细胞，释放出大量肿瘤相关抗原，并创造一个亲免疫的细胞因子环境，便于抗原呈递细胞实现它们的功能。这一设想已经在不少实验中得到了验证。一些研究人员发现，脊髓灰质炎病毒（poliovirus）与弹状病毒的嵌合能导致肿瘤抗原的释放，并催生I类干扰素反应。这些刺激最终会诱导肿瘤特异的T细胞群体增生。
研究人员们指出，这一方法的优点在于，我们不需要对肿瘤相关抗原有事先的了解，因此是一种简便的个体化疫苗开发手段。但我们也要注意，此类方法未必能诱导足够的T细胞反应。为此，研究人员认为在溶瘤病毒中加入肿瘤相关病毒载体，或许能提高效果。
▲溶瘤病毒的多种作用机制（图片来源：《Nature Reviews | Cancer》）
2. 移动与浸润（trafficking and infiltration）
在循环中的T细胞能移动到肿瘤位点进行浸润，对患者的预后有举足轻重的作用。而溶瘤病毒的使用，有望增强T细胞对肿瘤的浸润。这背后有着多种潜在的机制。
首先，病毒感染能激发潜在的I类干扰素反应，刺激趋化因子的生成，从而募集T细胞。在动物模型中，无论是腺病毒、HSV-1、牛痘病毒、还是新城疫病毒（Newcastle disease virus），都能有效地提高T细胞的浸润。此外，溶瘤病毒在临床试验中，也证实能在黑色素瘤与其他晚期癌种里，提高T细胞的浸润。而对于大脑肿瘤，科学家们也同样在一些研究中观察到了积极的成效。
其次，溶瘤病毒能诱发TNF、IL-1β、以及补体的反应，上调内皮细胞上选择素的表达，为T细胞的浸润提供关键信号。
第三，溶瘤病毒通过改造，有望针对特定的致癌信号通路。举例来说，WNT–β-catenin通路具有免疫抑制的效果，且能抑制细胞的抗病毒反应。通过改造，不少溶瘤病毒能被β-catenin信号通路激活，促进肿瘤特异的病毒复制与抗肿瘤效果。
第四，溶瘤病毒能编码T细胞趋化剂，有望直接招募T细胞，而不必担心肿瘤环境中的趋化因子表达缺陷。
在这篇综述中，研究人员们也指出，肿瘤病毒也能协助克服组织结构上的障碍，进一步帮助T细胞浸润。比如它能够吸引嗜中性粒细胞在肿瘤微环境中释放炎性介质（inflammatory mediators）以及带有细胞毒性和细胞外基质（ECM）降解属性的蛋白酶。
3. 规避免疫抑制（circumventing immune suppression）
即便T细胞成功在溶瘤内取得了浸润，依旧不代表它们就能有效对肿瘤展开攻击。研究人员们指出，在进入到肿瘤后，T细胞依然需要克服环境中具有免疫抑制性的分子，如IL-10、TGF β、以及IDO。
在这方面，溶瘤病毒有望诱导亲炎性辅助T细胞1（pro-inflammatory T helper 1），从而改变抑制性的肿瘤微环境。此外，它也有望直接杀死免疫抑制性的细胞。
其中，最受人关注的一点可能就是溶瘤病毒将“冷肿瘤”变成“热肿瘤”的能力了。在一项研究中，研究人员们先移除了三阴性乳腺癌患者的肿瘤，并在原位植入了次代肿瘤。后续发现表明，溶瘤病毒的使用让T细胞对肿瘤抗原产生了反应，且能防止肿瘤复发。而且免疫检查点抑制剂的使用，还能进一步增强治疗的效果。其他的一些临床前试验也证明了溶瘤病毒与免疫检查点抑制剂联用的潜力。
在临床试验中，这一潜力再次得到了验证。无论是PD-1抑制剂，还是CTLA4抑制剂，在与talimogene laherparepvec联用的情况下，均能提高患者CD8与CD4阳性T细胞的数量，表明可能带来了系统性的免疫效应。尽管这项试验尚处于1期，但针对晚期黑色素瘤的总体缓解率达到了62%，完全缓解率达到了33%。此外，免疫细胞浸润性低的患者，也同样取得了良好的效果，表明在溶瘤病毒的作用下，“冷肿瘤”对免疫检查点抑制剂也产生了响应。这篇发表在《细胞》上的研究也因此引起了大量关注。
▲溶瘤病毒与免疫检查点抑制剂的组合疗法有着不俗的效果（图片来源：《细胞》）
除了让肿瘤从“冷”变“热”外，现有的一些研究也在尝试用溶瘤病毒递送免疫检查点抑制剂的做法。这一做法需要在溶瘤病毒中编码免疫检查点抑制剂，从而避免联合疗法带来的毒性。另外，溶瘤病毒对癌细胞的特异性，能更有的放矢地在正确的地点释放药物。目前，已经有两项研究进行了初步的尝试。但我们也要承认，这个想法在技术与机制上还有不少挑战有待解决。
4. 结合肿瘤细胞（engagement of tumour cells）
成功免疫疗法的最后一步，在于T细胞对肿瘤细胞的识别、结合、以及攻击。为了躲避T细胞的识别，肿瘤细胞能下调参与抗原呈递的通路和I类MHC。而溶瘤病毒有望对其进行一定程度的逆转。举例来说，呼肠孤病毒（reovirus）能增加I类MHC与/或II类MHC在肿瘤细胞与抗原呈递细胞上的表达。类似的，被HSV感染的肿瘤细胞能促进树突状细胞的成熟与II类MHC的表达。
本篇综述中，研究人员们还指出，溶瘤病毒有望用一种全新的方法去促进T细胞与肿瘤细胞的结合。目前，有一类叫做双特异性T细胞结合子（Bispecific T cell engagers，BiTE）的分子能结合CD3等激活T细胞的分子，且结合癌细胞表面的抗原靶点。这类创新疗法在血液癌症的治疗中取得了积极的成果，但在实体瘤中的应用却可能受到肿瘤微环境和/或脱靶副作用的限制。编码BiTE的溶瘤病毒有望解决这些瓶颈。
在一项早期研究中，一款能直接结合EPHA2与CD3的BiTE被整合进入了溶瘤病毒，并能在肿瘤细胞处释放BiTE，对未被病毒感染的癌细胞也产生杀伤。另一项研究里，结合EpCAM与CD3的BiTE也能在组织活检样本中激活T细胞。
▲溶瘤病毒的一些新尝试（图片来源：《Nature Reviews | Cancer》）
溶瘤病毒疗法的未来
本篇综述在最后为我们指出了溶瘤病毒的两个潜在发展方向。其一是与T细胞疗法结合，协助T细胞在局部肿瘤微环境中的增殖、移动、实现疗效。其二是通过对免疫机制的进一步了解，我们有望开发出更好的溶瘤病毒，进一步拓展它的潜力。
正如作者们在文章最后所言，毫无疑问，溶瘤病毒的前方充满机遇。我们应当将这一充满潜力的工具与现有疗法进行结合，利用前者对免疫反应的影响能力，对肿瘤残余病灶进行有效的清除。随着免疫系统抗肿瘤机制的不断阐明，溶瘤病毒有望为免疫疗法提供一个重要的平台。
原始出处：Kwame Twumasi-Boateng, Jessica L. Pettigrew, Y. Y. Eunice Kwok, et al. Oncolytic viruses as engineering platforms for combination immunotherapy. Nature Reviews Cancervolume 18, pages419–432 (2018)
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