“溶瘤病毒”知多少

2022-11-16

免疫疗法疫苗临床研究

12月21-22日，上海大咖带队，新秀集结！以创新利刃，破内卷之局溶瘤病毒（OVs）作为时下科学家研究的热点，具有潜在抗肿瘤价值。1999年，Rabkin及其同事发现了一种具有溶瘤作用的单纯疱疹病毒（oHSV），发挥了原位肿瘤疫苗功能，可以激活抗肿瘤免疫。该研究发现OV递送和肿瘤细胞杀灭使肿瘤细胞特异性CD8+ T细胞产生。随后多项研究证明：肿瘤抗原特异性适应性免疫在OV介导的肿瘤治疗中具有重要作用。基于以上数据，科学家认为OVs作为治疗型肿瘤疫苗或新型免疫疗法具有潜在开发价值。图1 溶瘤病毒疗法作者 | Betty01溶瘤病毒特点OVs是一大类具有抗肿瘤作用病毒的总称。OVs选择性感染肿瘤及其基质细胞，在其内复制，病毒复制完成后，裂解该细胞。OVs不会对正常细胞或组织造成感染或破坏，基于如下原因：1）病毒特异性受体介导病毒特异性进入肿瘤及其基质细胞；2）与静止期正常细胞相比，肿瘤细胞具有高代谢及复制活性，利于病毒复制；3）肿瘤驱动的突变是病毒复制所需，形成天然选择优势。肿瘤及其基质细胞被OVs裂解后，新复制的病毒继续感染其他肿瘤及其基质细胞。02溶瘤病毒分类OVs病毒可分为天然OVs和基因工程改造OVs两种。工程化改造后的OVs细胞毒性和免疫激活活性增强。呼肠孤病毒和牛痘病毒依赖Ras信号转导途径天然靶向肿瘤细胞。呼肠孤病毒选择性在Ras活化细胞内复制，而牛痘病毒则倾向于EGFR过表达细胞，因为它需要EGFR-Ras信号复制。工程化改造牛痘病毒——Pexa-Vec（JX-594），通过多种机制靶向肿瘤细胞——EGFR/KRAS信号通路、细胞胸苷激酶（TK）水平以及肿瘤细胞对1型干扰素的抗性可激活病毒复制。溶瘤性水疱口炎病毒（VSV）能够感染并破坏肿瘤血管系统（不会破坏正常组织血管系统），这在实体瘤的治疗中非常关键。03溶瘤病毒杀灭肿瘤细胞机制OVs通过四种机制杀灭肿瘤细胞，抑制肿瘤进展：1）裂解。OVs在肿瘤细胞内复制，最终实现肿瘤细胞裂解；2）抗肿瘤免疫。病毒、肿瘤抗原及裂解释放的细胞碎片经过树突细胞（DCs）提呈，活化局部和系统免疫；3）破坏肿瘤组织血管。在实体瘤治疗中可发挥重要作用；4）转基因产物表达。基因工程改造OVs加载目的基因，转基因产物的表达，增强OVs杀灭肿瘤细胞功能。OVs还具有肿瘤微环境（TME）调节功能，可将“冷肿瘤”转换为“热肿瘤”。这得益于OVs感染过程中，损伤相关分子模式（DAMPs）和病原相关分子模式（PAMPs）的释放，细胞因子的产生，免疫细胞的浸润，肿瘤细胞免疫原性细胞死亡（ICD）的诱导，浸润免疫细胞的活化，以及抗肿瘤免疫的产生。为了进一步加强OVs免疫活化功能，可考虑如下几种方法：1）将免疫活化基因（如Th1细胞因子编码基因）整合入病毒载体。Th1细胞因子代表有GM-CSF和IL-2。IL-10既可作为Th2细胞因子，也可以作为Th1细胞因子，提高抗肿瘤免疫。IL-24是IL-10家族成员，在OVs表达具有潜在抗肿瘤活性。Zhu等研究表明表达IL-2、IL-12、IL-15、IL-21、IL-23、IL-36γ的牛痘病毒（OVs的一种）在多个肿瘤模型中，具有安全和有效性。表达IL-7和IL-12的OVs，也具有抗肿瘤免疫活化功能；2）整合ICOS配基，增强TME中免疫细胞共刺激作用。OVs可以上调T细胞ICOS受体表达，理论上可以放大抗肿瘤免疫；3）整合免疫检测点抑制剂（ICI）, 活化抗肿瘤免疫；4）加载CD24和CD47抗体。CD24和CD47是肿瘤细胞“不要吃我”信号，肿瘤细胞以此逃避免疫检查和清除。CD24和CD47抗体结合OVs，可提高固有免疫水平，增强裂解功能，进一步促进免疫调节作用；5）加载肿瘤抗原，诱导抗原特异性CD8+CTL反应；6）加载信号通路阻断剂，避免肿瘤细胞和TME作用。CXCR4/ CXCR12信号被CXCR4拮抗剂阻断，破坏肿瘤血管组织，诱导ICD，逆转免疫抑制TME，提高抗肿瘤免疫，同时抑制肿瘤转移。7）加载T细胞“衔接器（engager）”，连结初始T细胞与肿瘤细胞，无需借助MHC即可实现T细胞活化，进而消灭肿瘤细胞。图2 溶瘤病毒杀伤机制04临床获批产品及临床研究现状截止目前，已有3款OVs获批用于人类肿瘤治疗：2005年在中国获批的H101（腺病毒）；2015年在美国获批的T-VEC（HSV）；2021年在日本获批的Delytact（G47 ∆, HSV）。近期一篇综述文章对OVs临床试验现状进行总结：已完成97个临床试验，纳入3233例肿瘤患者，发表研究报告119篇。这些研究中，仅9%患者出现客观临床反应，21%患者获得疾病控制，OVs治疗效果亟待加强。然而三个搭载GM-CSF CSF的OVs（HSV-1[T-VEC]、人腺病毒[CG0070]和牛痘病毒[Pexa-Vec]）获得了不错的效果。T-VEC可诱导局部和远端抗肿瘤免疫。在一项IIIc和 IV期黑色素瘤患者研究中，通过病灶内接种病毒，T-VEC以其总客观临床反应结果被FDA批准用于进展期黑色素瘤治疗。近期一项针对IIIB-IVM1a期可注射但不可切除的转移性黑色素瘤患者的真实世界研究表明，T-VEC治疗患者获得了较高的总缓解率（64%），且其中大部分（43%）实现长期完全缓解。然而，在一项随机、双盲III期临床试验（NCT02263508）中，与单独使用pembrolizumab相比，T-VEC联合pembrolizumab并未在晚期黑色素瘤患者治疗中显出优势。在一项针对BCG无反应的非肌肉浸润性膀胱癌患者II期临床试验中，膀胱内注射CG0070， 6个月后，47%患者实现完全缓解（CR），对原位癌患者进行亚组分析，CR为50%，并且毒性为可接受水平。目前正在进行III期BOND-003试验（NCT04452591）和一项与pembrolizumab联合的II期试验。II期临床试验初步报告显示，3个月评估中点，CR为88%（14/16）。Pexa-Vec在一项2期临床试验中证实了肝细胞癌（HCC）患者中溶瘤反应和免疫介导的作用机制、肿瘤反应，以及剂量生存关系。在III期PHOCUS临床试验（NCT02562755）中， Pexa-Vec联合Nexavar未能达到预期终点。然而，另外10项I/II期临床研究正在评估Pexa-Vec在其他实体瘤中的作用。一项Pexa-Vec联合ICI治疗难治性结直肠癌患者的I/II期（NCT0320206073）临床研究可能证明该疗法有效。安全性方面，截至目前，未有临床试验报道OVs具有明显毒性和安全性问题。流感样症状（如寒战和发烧）在局部或全身静脉输注时出现，但症状很轻微。图3 T-VEC作用机制05生物标志物临床研究表明仅部分患者从OVs治疗中获益，生物标志物的识别能够有效指导OVs疗法的应用，从而改善该疗法治疗效果。一般来说，生物标志物分为预测性和反应性两类。对于甲病毒M1，目前已鉴定出4种用于评价其OV活性增加的预测性生物标记物：锌指抗病毒蛋白（ZAP），肌醇激酶1α，Ras同源物家族成员Q，KRAS突变与激活。血清HMGB1可能是溶瘤腺病毒免疫治疗的预测性生物标志物。当前，对OV介导的反应性生物标记物认识有限。免疫球蛋白样转录本2（ILT2）可能是牛痘病毒的反应性生物标志物。实验室研究发现肿瘤中ILT2的表达与临床反应负相关。进一步研究表明：ILT2为调节性CD4+（Treg）和抑制性CD8+ T细胞反应标志物， ILT2的下调可以预测患者的治疗反应。科学家认为一些生物标志物是肿瘤类型特异性和/或OVs特异性的，然而每个OV都是独一无二的，因此应该对它们分别展开研究。06溶瘤病毒联合疗法展望鉴于OVs单用疗效有限，目前一般倾向于与其他抗肿瘤疗法联用。肿瘤细胞通过改变信号转导途径增强细胞增殖，肿瘤进展和转移。这些细胞和分子层面的变化，已被用于小分子靶向药设计。信号转导途径小分子靶向药在肿瘤药物治疗领域具有重要地位，该疗法揭示了TME中肿瘤和免疫细胞间的相互作用。1、靶向肿瘤细胞生存和增殖的关键细胞信号转导调节剂能够诱导肿瘤细胞ICD，增强肿瘤免疫原性和随后的抗肿瘤免疫。2、除了诱导肿瘤细胞死亡，靶向肿瘤激酶抑制剂还能逆转免疫抑制TME。3、TME中肿瘤细胞和免疫细胞代谢和表观遗传学发生改变，与该过程中起关键作用的酶对应的调节剂，能够抑制肿瘤生长、增殖，恢复免疫细胞正常功能。图4 小分子抑制剂基于如上肿瘤调节和治疗特点，信号转导调节剂成为OVs联用的理想选择。EGFR-KRAS、PI3K-AKT-mTOR、ERK-MEK、JAK-STAT、p53、PD-1/PD-L1以及表观遗传学或免疫途径（cGAS-STING）均为时下OV联用的研究热点。图5 联合疗法结语OVs作为新型抗肿瘤疗法，极具开发价值。其主要作用机制为抗肿瘤免疫，此外破坏肿瘤组织血管和调节TME在实体瘤治疗中具有重要作用，是OVs疗法的应用优势。OVs生物标致物研究任重而道远，在患者选择与药效评价方面具有重要意义。OVs与信号转导小分子抑制剂的联用可能成为未来OVs研究的焦点，仅靠单一疗法，很难应对复杂而又充满挑战的肿瘤组织。参考文献1. Bommareddy PK, Shettigar M, Kaufman HL. Integrating oncolytic viruses in combination cancer immunotherapy. Nature reviews Immunology.2018;18(8):498-513.2. Ottolino-Perry K, Diallo JS, Lichty BD, Bell JC, McCart JA. Intelligent design: combination therapy with oncolytic viruses. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. 2010;18(2):251-263.3. Martin NT, Bell JC. Oncolytic Virus Combination Therapy: Killing One Bird with Two Stones. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. 2018;26(6):1414-1422.4. Twumasi-Boateng K, Pettigrew JL, Kwok YYE, Bell JC, Nelson BH. Oncolytic viruses as engineering platforms for combination immunotherapy. Nature reviews Cancer. 2018;18(7):419-432.5. Guo ZS, Bartlett DL. Oncolytic viruses as platform for multimodal cancer therapeutics: a promising land. Cancer gene therapy. 2014;21(7):261-263.6. Zhu Z, McGray AJR, Jiang W, Lu B, Kalinski P, Guo ZS. Improving cancer immunotherapy by rationally combining oncolytic virus with modulators targeting key signaling pathways. Mol Cancer. 2022;21(1):196.BiG近期活动11月18-19日，苏州BiG New Modality闭门会，创新正当时！扫码加入BiG生物创新社读者交流群，分享、交流纯粹的行业知识，非诚勿扰！BiGScientific Driven, Making Impact!创新生态丨医药论坛丨行业分析媒体公关丨BiG Webinar联系我们商务：Max 18662346610媒体：Kathy 17621909690