[连载9] 溶瘤病毒溶瘤机制｜刘福生《脑胶质瘤基础与临床研究》

本文摘自人民卫生出版社出版的《脑胶质瘤基础与临床研究》，作者刘福生、金贵善；《神外前沿》发布此文，已获出版社书面授权及作者本人许可。上图来源于网络。

第二节 溶瘤病毒溶瘤机制 

无论是天然溶瘤病毒.还是经后天修饰或改造过的溶瘤病毒.都具有细胞毒性和对肿瘤组织的趋向 性.能选择性地感 肿瘤细胞并在其中进行复制.造成细胞病理效应和机体的免疫反应.最终导致肿瘤 细胞的裂解死亡.尽管不同溶瘤病毒其溶瘤作用机制各异.但概括而言.都具备以下特点和共性: 

1、病毒的直接溶瘤作用 

病毒感 后.在目的细胞内大量复制.从而导致目的细胞破裂.释放的病毒再次感 相邻细胞从而 达到连续的溶瘤作用.这一机制是病毒的直接杀伤作用.

2、激发免疫反应导致细胞死亡 

免疫原性细胞死亡是病毒治疗肿瘤过程中重要的杀伤肿瘤细胞机制之一.为主要的间接杀伤作用机 制.具体环节虽不十分明了.但研究表明可能与激发宿主的固有免疫及适应性免疫反应有关.肿瘤相关 抗原 (tumor¯associated antigens.TAA) 在其中可能扮演重要角色.病毒裂解细胞可能导致大量 TAA 的 释放以及炎性细胞的浸润.从而刺激机体抗肿瘤免疫的发生.TAA 是指既存在于肿瘤组织或细胞.也存 在于正常组织或细胞的抗原物质.只是其在肿瘤细胞的表达量远远超过正常细胞.无肿瘤特异性.虽然 由于 TAA 多为正常细胞的一部分.而且其抗原性较弱.难以刺激机体产生抗肿瘤性免疫应答.但在肿 瘤细胞遭受病毒攻击发生裂解时.释放出的大量各种 TAAs.可被树突状细胞 (dendritic cells.DCs) 摄 取、 加工处理.并通过 DC 的抗原提呈.激活细胞毒性淋巴细胞反应.从而产生抗肿瘤免疫反应.

Prestwich (2008) 等在利用呼肠孤病毒治疗黑色素瘤的体内外实验中发现: 体内.呼肠孤病毒静脉 内注射可显著减轻黑色素瘤免疫活性荷瘤鼠中淋巴结的肿瘤转移程度.淋巴结中肿瘤细胞数目明显减 少.用该黑色素瘤的限制性多肽酪氨酸酶相关蛋白¯2 (tyrosinase¯related protein¯2.TRP¯2.一种黑色素 瘤的 TAA) 刺激荷瘤鼠的脾细胞.可产生并释放大量干扰素 γ ( IFN¯ γ) .即发生了抗 TRP¯ 2 的免疫反 应.提示病毒的注入可打破机体对自身肿瘤抗原的耐受.激发机体的抗肿瘤免疫反应.淋巴结中 IL¯2 的水平显著增多.提示体内注射病毒可激发机体的抗肿瘤免疫反应.体外.利用感 有呼肠孤病毒的人 类黑色素瘤细胞与未成熟的树突状细胞 (dentritic cells.DCs) 共培养.结果显示.感 有病毒的肿瘤 细胞以剂量依赖方式诱导 DC 成熟.成熟的 DC 转而诱导细胞毒性淋巴细胞 (cytotoxic lymphocyte.CTL) 的激活并促进其增殖、 IFN¯ γ 分泌生成和分泌增多、 产生抗肿瘤细胞毒性.并交叉激活 CD8 阳性 T 细胞 的特异性抗肿瘤相关抗原 MART¯1 反应 (一种人类黑色素瘤的 TAA).上述体内外实验结果均提示.病 毒感 肿瘤可激发机体的抗肿瘤特异性免疫反应.且此反应与肿瘤细胞释放大量 TAAs、 促进 DC 成熟并 激活 CTL 等密切相关.

迄今为止.各种溶瘤病毒包括腺病毒、 单纯疱疹病毒、 水疱性口炎病毒、 细小病毒等的抗肿瘤作用 都牵涉到机体的抗肿瘤免疫反应机制的参与.如何改造病毒.使其能更有效激发机体抗肿瘤特异性反 应.也是研究策略和方向之一.如免疫刺激分子 GM¯ CSF 基因工程化的溶瘤性牛痘病毒在应用于原发性 及转移性肝癌的I/II期临床试验中.取得较好临床效果.GM¯CSF基因工程化的溶瘤性单纯疱疹病毒 在高级别 (III级和IV级) 黑色素瘤的III期临床治疗试验中也取得较好疗效.

3、放大抗肿瘤免疫反应 

病毒感 后可使肿瘤细胞对细胞因子的敏感性增强.同时肿瘤细胞表面的病毒抗原与I型 MHC 抗 原形成复合物后.易被 CTL 所识别.产生对肿瘤细胞的杀伤作用.这些机制均有助于放大机体的抗肿瘤 免疫效应.

4、提高肿瘤细胞对放化疗的敏感性 

多项研究证实.溶瘤病毒联合放疗或化疗.具有协同作用.可提高放化疗疗效.但具体机制还有待 进一步研究.

Heise 等 (1997) 将 ONYX¯015 溶瘤性腺病毒与化疗药物顺铂 (Cisplatin) 和 5¯氟尿嘧啶 (5¯Flu¯ orouracil) 联合应用于人类肿瘤异种移植鼠模型的治疗中发现联合用药要比病毒或化疗药的单独使用效 果显著.Ottolino¯Perry等 (2015) 利用溶瘤性牛痘病毒联合伊立替康 (结肠癌化疗药) 在体内外治疗 结肠癌的实验中也显示二者具有协同作用.McKenzie 等 (2015) 在筛选与溶瘤病毒起协同作用的小分 子药物时.将溶瘤性黏液瘤病毒与各种化疗药物联合用于治疗脑肿瘤起始细胞制备的胶质瘤模型.发现 了多种药物与黏液瘤病毒具有协同作用.其中以阿西替尼 (Axitinib.一种 VEGFR 抑制剂)、 罗非昔布 (Rofecoxib.一种环氧酶即 Cyclooxygenase¯2 抑制剂) 和培美曲塞 (Pemetrexed.一种抗叶酸类抗癌药) 这三种化疗药的协同作用最为显著.

溶瘤病毒联合放疗的治疗性实验中.Dai 等 (2014) 发现溶瘤性牛痘病毒 GLV¯1h151 (一种重组复 制缺陷型溶瘤性牛痘病毒.来源于 Lister 株) 与放疗联合应用在体内外对前列腺癌具有协同抵抗作用.体外通过细胞凋亡机制杀伤前列腺癌细胞.体内使荷瘤鼠肿瘤体积缩小.相比与任何一种单独方法的使 用.治疗效果显著提高.Kyula 等利用溶瘤性牛痘病毒 GLV¯1h68 (一种基因重组复制缺陷型牛痘病毒.来源于 Lister 株) 联合放疗治疗黑色素瘤.体内外实验结果显示.二者的联合应用仅对原癌基因 B¯ RAF 的 V600D 和 V600E 突变体黑色素瘤具有显著的协同抵抗作用.可明显提高细胞毒性并促进细胞凋亡.体内延缓肿瘤生长、 延长荷瘤鼠生存期.进一步的研究发现.放疗并没有增强病毒在肿瘤细胞中的复制 能力.协同抗肿瘤作用的原因可能在于联合治疗使 B¯RAF (为 MAPK 激酶激酶.即 MKKK 家族成员.可依次激活 MAP 激酶即 MKK.继而激活 MAPK) 发生变异的肿瘤细胞内 JNK、 p38 和 ERK (MAPK 家 族成员) 的磷酸化程度减弱、 活性受抑制.实验中观察到.JNK 通路的抑制可增强细胞对病毒介导的细 胞死亡的敏感性.病毒感 可激活 MAPK 信号通路.使 TNF¯ α 分泌增多.促进细胞增殖.而放疗可抑 制病毒感 所致的 MAPK 活性升高.从而减少 TNF¯ α 的分泌.抑制细胞增殖.MAPK 是指丝裂原活化 蛋白激酶 ( mitogen¯ activated protein kinase) .共四个亚族.JNK、 p38 和 ERK 包括其中.多项研究证实.MAPK 通过磷酸化激活.参与细胞增殖的调控.JNK 家族是对各种应激原诱导的信号转导的关键分子.参与细胞对辐射、 渗透压及温度等应激反应.p38 在介导炎症及细胞增殖、 分化和凋亡中起重要作用.该项研究提示.溶瘤性牛痘病毒与放疗的协同抗肿瘤作用机制涉及细胞内信号传导通路活性的改变.其 他机制还有待深入研究.

5、具有治疗作用的外源基因的表达 

基因工程改造过的溶瘤病毒可作为基因载体携带外源抗肿瘤基因.病毒感 细胞后.一方面.通过 溶瘤病毒直接的溶瘤作用.另一方面.外源基因的表达可参与调控细胞功能.实现抗肿瘤作用.如自杀 基因的表达结合前药系统可杀伤肿瘤细胞.p53 基因的表达促进细胞凋亡等.

6、破坏肿瘤微环境 

溶瘤病毒治疗可造成肿瘤内部的炎症性 “危险” 环境.如促炎症细胞因子、 Toll样受体 (Toll¯like receptor.TLR) 配体.以及固有免疫细胞的释放等.而且.病毒造成的细胞裂解.可释放大量的肿瘤相 关抗原 (tumor¯ associated antigens.TAA) 到肿瘤微环境.瘤内感 的溶瘤病毒不仅对肿瘤细胞产生巨 大影响.也破坏了肿瘤微环境的免疫稳态和内部结构.肿瘤的微环境中成纤维细胞的存在可能是病毒感 肿瘤细胞的障碍.通过溶瘤病毒表达胶原酶和基质修饰酶可以突破这些屏障.肿瘤微环境的破坏.有 助于提高病毒的扩散能力.增强溶瘤病毒疗效.

主要作者简介：刘福生，教授，主任医师，研究员，博士研究生导师。首都医科大学附属北京天坛医院神经外科、北京市神经外科研究所脑肿瘤研究中心，北京市卫生技术高层次人才——神经外科学科带头人。

往期连载：

▼注册会员点击“阅读原文”；网址vipyiyi.com