文章題目:Oncolytic viruses as engineering platforms for combination immunotherapy
研究人員:Brad H. Nelson 團隊
發(fā)表時間:2018. 07
期刊名稱:Nature Nat Rev Cancer.
影響因子:37.9研究亮點
在腫瘤治療中,理性設(shè)計組合策略至關(guān)重要。將最新的免疫檢查點抑制劑,T細胞治療和癌癥疫苗的最新成果有機結(jié)合起來,這些組合將大大增加治療功效并且更加具有治療普適性。例如,抗細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA4)和抗程序性細胞死亡蛋白1(PD1)的組合作為免疫檢查點抑制劑在某些轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者中的應(yīng)答率提高了一倍。然而,鑒于癌癥的異質(zhì)性,為了獲得癌癥治療的普適性和持久性,似乎需要更復(fù)雜的免疫調(diào)節(jié)劑組合。其他影響因素例如治療毒性,護理人員的可行性和醫(yī)療保健系統(tǒng)的成本也必須考慮在內(nèi)。在這里,溶瘤病毒(OVs)的應(yīng)用為患者提供了一種引人注目的解決方案,它可以被設(shè)計為在腫瘤細胞中選擇性復(fù)制并破壞腫瘤組織,同時增強T細胞抗腫瘤的免疫力。研究人員認為,免疫治療的未來將包括多種免疫調(diào)節(jié)平臺的聯(lián)合使用,如免疫檢查點抑制劑,腫瘤抗原,細胞因子和參與的T細胞。研究人員強調(diào)OVs有助于克服T細胞免疫過程中的4重關(guān)鍵障礙,從而在抗癌斗爭中形成新的協(xié)同機制。
研究背景
哺乳動物的免疫系統(tǒng)可以區(qū)分自身與非自身物質(zhì),后者包括病毒,細菌,寄生蟲和腫瘤。病毒與我們的免疫系統(tǒng)持續(xù)共同進化,并且已經(jīng)形成了復(fù)雜的機制來拮抗宿主免疫。隨著我們更全面地了解病毒與免疫系統(tǒng)之間的相互作用,相關(guān)設(shè)計治療策略變得越來越可行。溶瘤病毒(Oncolytic viruses,OVs)近年來被應(yīng)用于增殖并選擇性殺死癌細胞的治療方案中。由于OVs可以全身或局部遞送,因此在原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤中都有廣泛應(yīng)用。雖然開發(fā)了多種OV治療策略,其常見的設(shè)計原則是減弱或刪除病毒毒力因子,使OV不能在正常組織中復(fù)制,但仍保留在癌細胞內(nèi)復(fù)制并殺死癌細胞的能力。 OVs的腫瘤選擇性很大程度上取決于腫瘤特異性畸變?,F(xiàn)在已經(jīng)明確RAS,TP53,RB1,PTEN中的癌癥特異性畸變,編碼WNT信號傳導(dǎo)途徑中涉及的基因和其他癌癥相關(guān)基因可使癌細胞易于被病毒感染。這是由于致癌信號和抗病毒途徑之間的串擾,為病毒復(fù)制創(chuàng)造了一個寬松的環(huán)境。此外,哺乳動物細胞中的關(guān)鍵抗病毒防御機制是由干擾素介導(dǎo),細胞因子涉及調(diào)節(jié)的細胞代謝,細胞凋亡和抗原呈遞等數(shù)千種基因產(chǎn)物表達而決定的。因此,由于干擾素信號傳導(dǎo)中出現(xiàn)的缺陷而變得惡性的細胞往往在不知不覺中對病毒感染產(chǎn)生了敏感性。
研究思路
OVs在免疫治療中有著很廣泛的應(yīng)用,OVs即可以用作單藥治療,也可以與其他免疫療法聯(lián)合使用。研究人員針對于T細胞必須進行的四個主要步驟,強調(diào)OVs如何幫助T細胞克服所有這些障礙。這些步驟可以有效的呈遞腫瘤相關(guān)抗原(TAA),運輸和浸潤腫瘤,規(guī)避腫瘤微環(huán)境(TME)中的免疫抑制以及識別,接合和溶解腫瘤細胞。
研究成果
OVs刺激抗腫瘤免疫的機制包括以下四個方面(圖)
1. T細胞致敏(T cell priming)
T細胞致敏是一個復(fù)雜的過程,需要特異的抗原呈遞細胞(APC)經(jīng)歷足夠的抗原負載才能功能成熟。 APC功能常常在癌細胞中受損,這促使人們需要疫苗接種或其他策略來促進TAA的呈現(xiàn)和識別。例如,腫瘤內(nèi)在致癌信號,如β-catenin途徑,可抑制體內(nèi)APCs向腫瘤的募集,導(dǎo)致出現(xiàn)“冷”腫瘤。使用OVs作為原位疫苗,通過殺死腫瘤細胞,局部OV治療可導(dǎo)致TAA的釋放,同時產(chǎn)生促進APC功能的促免疫細胞因子環(huán)境,導(dǎo)致引流淋巴結(jié)中腫瘤特異性T細胞應(yīng)答。 Brown等最近的一項研究通過使用嵌合脊髓灰質(zhì)炎病毒-鼻病毒來闡明這一原理。他們發(fā)現(xiàn)OV感染引起腫瘤抗原的釋放。而且,OV感染的APC誘導(dǎo)I型干擾素應(yīng)答。最終,這些炎癥和抗原刺激誘導(dǎo)腫瘤特異性T細胞免疫應(yīng)答。
2. 移動與浸潤(trafficking and infiltration)
T細胞必須通過并滲入腫瘤部位才能發(fā)揮作用。人類腫瘤的T細胞浸潤相關(guān)的趨化因子包括CXC趨化因子配體9(CXCL9),CXCL10和CXCL11。研究人員已經(jīng)證明這些趨化因子的表達,腫瘤內(nèi)T細胞數(shù)量和患者存活率之間存在密切的關(guān)聯(lián)。另外,腫瘤浸潤需要血管外滲,由血管內(nèi)皮細胞上的選擇蛋白粘附分子和血細胞上的整聯(lián)蛋白的表達介導(dǎo)。癌癥中免疫細胞浸潤受損的機制正在深入研究之中,包括抑制炎性信號的細胞(例如,骨髓衍生的抑制細胞(MDSC))的募集和編碼趨化因子和其他化學引誘物的基因的沉默或突變。OVs能以多種方式增強對腫瘤的T細胞浸潤。首先,已經(jīng)明確病毒感染引發(fā)有效的I型干擾素應(yīng)答,可以刺激T細胞募集趨化因子的產(chǎn)生。在使用多種OVs(包括腺病毒,HSV-1,牛痘病毒)處理后的動物模型里觀察到增加的T細胞浸潤。最近,Samson等人發(fā)現(xiàn)通過靜脈輸注可將溶瘤性呼腸孤病毒傳遞給腦腫瘤,因此避免了直接顱內(nèi)注射的挑戰(zhàn)。其次,OV可誘導(dǎo)炎癥刺激因子如腫瘤壞死因子(TNF),白細胞介素-1β(IL-1β)和補體,反過來可以上調(diào)內(nèi)皮細胞中選擇素的表達,為T細胞浸潤提供關(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。例如,腫瘤固有的WNT–β-catenin途徑具有免疫抑制特性,通過改造,不少溶瘤病毒能被β-catenin信號通路激活,從而有利于在腫瘤中選擇性病毒復(fù)制和抗腫瘤免疫。第四,OV可以編碼T細胞化學趨化劑,有望直接招募T細胞。
3. 規(guī)避免疫抑制(circumventing immune suppression)
在浸潤腫瘤后,T細胞仍然需要與TME中的免疫抑制細胞和其他抑制因子相抗衡。OV可以解除免疫抑制,將冷腫瘤變成熱腫瘤。另外現(xiàn)有研究還將OV作為一種特異性遞質(zhì),將免疫檢查點抑制劑遞送給特定的癌細胞。
4. 結(jié)合腫瘤細胞(engagement of tumour cells)
成功免疫療法的最后一步,在于T細胞對腫瘤的識別,參與和溶解腫瘤細胞。為了避免被免疫細胞識別,腫瘤細胞可以下調(diào)參與抗原加工和呈遞的組分。然而,OVs能夠扭轉(zhuǎn)這些效應(yīng)。例如,呼腸孤病毒可以通過誘導(dǎo)I型干擾素產(chǎn)生來增加腫瘤細胞和APC上的MHC I和/或MHC II表達。同樣,被HSV感染的腫瘤細胞能促進樹突細胞的成熟和MHC II表達。即使在抗原呈遞中具有遺傳缺陷的腫瘤,OVs也可以發(fā)揮增加天然殺傷細胞和嗜中性粒細胞浸潤的有益作用,通過抗原非依賴性和MHC非依賴性機制殺死腫瘤細胞。
文章總結(jié)
本篇綜述指明了OV的兩個發(fā)展方向。其一通過助力于T細胞并增強其功能,實現(xiàn)治療的效果;其二開發(fā)出更適合免疫系統(tǒng)的OV,使其發(fā)揮出更大的潛力。隨著抗腫瘤反應(yīng)的關(guān)鍵控制點不斷被破譯,OVs將在抗腫瘤免疫中發(fā)揮越來越重要的作用。
小編評論
近年來,免疫治療由于其副作用小,靶向性強,一直是腫瘤治療領(lǐng)域的研究熱點。目前溶瘤病毒的使用,已經(jīng)在某些腫瘤的治療中發(fā)揮了極大的作用。相信在不久的將來,溶瘤病毒,免疫檢查點抑制劑,T細胞治療和癌癥疫苗的協(xié)同使用將會為腫瘤患者帶來更大的福音。
參考文獻:
[1] Twumasi-Boateng K, Pettigrew J L, Kwok Y Y E, et al. Oncolytic viruses as engineering platforms for combination immunotherapy[J]. Nature Reviews Cancer, 2018: 1.