综述丨恶性胶质瘤溶瘤疗法的临床应用

2022-07-07

基因疗法放射疗法抗体细胞疗法免疫疗法

胶质母细胞瘤是成人患者中最常见的原发性恶性脑肿瘤，在中枢神经系统恶性肿瘤病中发病率为48.3%。针对胶质母细胞瘤的常规治疗策略包括手术切除肿瘤、放化疗和服用替莫唑胺，其预后效果较差，中位总生存期(mOS)约为15-21个月。几乎所有的胶质母细胞瘤患者都会复发且无复发后标准治疗方法。由此溶瘤病毒疗法作为一种治疗胶质母细胞瘤的新型治疗方式受到了广泛关注。近日，Madison L. Shoaf等在Neurotherapeutics期刊上发表的综述文章，详细阐述了恶性胶质瘤溶瘤疗法的给药技术及最新临床试验进展，讨论了未来的挑战和发展方向。胶质母细胞瘤的治疗难点1、肿瘤具有高侵染性，无法在细胞层面完全切除，手术方法只能暂缓病情。2、“冷”肿瘤微环境使胶质母细胞瘤细胞存活，通过上调免疫抑制细胞因子、髓源性抑制细胞（MDSCs）和调节性T细胞（Tregs），细胞介导的免疫反应和体液免疫反应都被抑制，同时诱导的T细胞凋亡和有效肿瘤抗原的缺乏进一步增强了肿瘤免疫逃避的能力。3、肿瘤微环境中胶质瘤干细胞有助于促进肿瘤的异质性，这种异质性在瘤内和瘤间均存在，限制了靶向制剂的有效性，导致治疗耐药性。4、血脑屏障只允许亲脂小分子紧密连接进入脑部，全身给药疗法无法充分渗透大脑。通过瘤内注射或对流增强输送(CED)等方法将药物直接输送到肿瘤区域，或试图改变血脑屏障以允许药物通过，如使用渗透剂、聚焦超声或电磁辐射。然而，由于胶质母细胞瘤细胞内药物外排泵作用，此种方法依旧很难维持治疗药物水平。溶瘤病毒疗法作用机制：目前针对溶瘤病毒功能分为两大类：①具有选择性复制能力的病毒，作为病毒载体将特定基因，如自杀基因、肿瘤抑制基因或免疫刺激基因导入肿瘤细胞，表达时产生抗肿瘤反应。②具有复制能力的病毒，感染肿瘤细胞并复制，直接裂解恶性细胞，刺激肿瘤微环境中的免疫反应，使肿瘤由“冷”变“热”。在细胞裂解后，树突状细胞被吸引到肿瘤微环境中，并分别识别溶瘤病毒和肿瘤细胞上的病原体相关分子模式（PAMPs）和损伤相关分子模式（DAMPs）。肿瘤相关抗原(TAAs)随后呈递至淋巴结中的CD4 + T细胞，使TAA特异性细胞毒性CD8 + T细胞成熟后迁移到肿瘤部位发挥毒性作用。给药方式：全身给药：通过静脉注射给药不需要进行神经外科手术，但药物受到血脑屏障阻碍，疗效受到直接影响，增加了全身毒性的发生率。瘤内注射：依赖于给药药物的浓度梯度扩散，该扩散过程可能会被药物分子大小所影响，导致神经毒性。对流增强给药（CED）：利用“体积流动”正压梯度原理，使药物能避开血脑屏障，直接输送到大脑。药物体积分布较广，浓度均一，但有药物清除速度快的缺点。考虑到肿瘤内给药药物的分布动态、手术中相关水肿以及神经系统疾病的风险，对患者进行溶瘤病毒治疗之前，应优先考虑肿瘤的大小和位置。肿瘤位于后颅窝或其他多灶，双向尺寸大于4 × 4cm，不符合临床试验要求。溶瘤疗法临床试验目前临床上运用了各类溶瘤病毒治疗高级别胶质瘤患者。以下总结了已完成和正在进行的一些临床试验。（图1：使用溶瘤病毒完成的临床试验）（图2：正在进行的溶瘤病毒临床试验）单纯疱疹病毒（HSV-1）：双链DNA病毒，疱疹病毒科。（1）HSV1716：第一代HSV-1溶瘤病毒，缺失了两个γ134.5位点以确保靶细胞内的选择性复制。已完成试验：英国三级I期临床试验证明，在新诊断或复发的高级别胶质瘤中，单独或切除后瘤内注射的总体安全性较好。（2）G207：第二代HSV-1溶瘤病毒，HSV G207缺失了γ134.5位点，插入了大肠杆菌lacZ位点，UL39基因失效，使其无法在非分裂细胞中复制。已完成试验：①在切除复发性胶质母细胞瘤之前和之后进行瘤内注射的初始I期和Ib期研究表明其安全性及免疫反应诱导。②I期试验(NCT00157703)中，瘤内注射HSV G207与单剂量放疗联合，证明了其耐受性。③I期临床试验(NCT02457845)对12例复发性幕上脑肿瘤的儿童和青少年进行了HSV G207的研究，报告了G207不存在限制剂量毒性或严重不良事件，且观察到G207治疗后与输注前相比，肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)数量增加。正在进行中：①I期试验(NCT03911388)研究G207联合单剂量放疗治疗复发性小脑肿瘤；② II期试验(NCT04482933)研究儿童复发性高级别胶质瘤。（3）G47Δ ：第三代HSV-1溶瘤病毒，通过额外删除G207的α47基因，上调MHC I类表达来增强病毒复制和免疫应答反应。已完成试验：日本一项I/II期试验(UMIN000002661)证实了瘤内注射对复发性高级别脑胶质瘤患者的安全性，随后的II期研究(UMIN000015995)中，13例患者接受了6次连续注射治疗，1年生存率为92.3%。目前DELYTACT (Teserpaturev/G47Δ) 已获得日本厚生劳动省批准正式上市，是首个获批用于治疗恶性胶质瘤的溶瘤病毒。（4）rQNestin：缺失两个γ134.5位点，在合成的巢蛋白启动子控制下重新插入γ134.5拷贝，该启动子在胶质瘤细胞中高度表达，以增强病毒的选择性复制和繁殖。正在进行中：I期试验(NCT03152318)中，对复发性高级别胶质瘤患者进行活检时使用或不使用术前环磷酰胺。（5）M032：在具有直接溶瘤活性同时，也可作为基因治疗载体，诱导肿瘤细胞合成和分泌白细胞介素-12 (IL-12)，增强对周围肿瘤细胞的免疫应答，起到抗血管生成的作用。正在进行中：I期试验(NCT02062827)研究了对复发性高级别胶质瘤患者进行单次瘤内注射。（6）C134：缺失γ134.5位点，表达人巨细胞病毒IRS1基因，通过恢复晚期病毒蛋白合成来增强病毒复制。正在进行中：I期试验(NCT03657576)，用于复发性高级别胶质瘤患者的瘤内注射。腺病毒：双链DNA病毒，腺病毒科。（1）ONYX-015：第一代嵌合2/5型腺病毒，E1B基因缺失，使其无法在p53缺陷的肿瘤细胞中复制。已完成试验：针对复发性高级别胶质瘤患者的I期研究中，虽没有观察到明确的抗肿瘤活性，但无严重不良事件。（2）DNX‑2401 (Delta‑24‑RGD)：第二代5型溶瘤腺病毒，E1A基因部分缺失，Fiber区插入Arg-Gly-Asp (RGD)序列，限制了在Rb缺陷肿瘤细胞中的复制，同时增强了感染性。已完成试验：①I期研究(NCT00805376)中，复发的高级别胶质瘤患者接受单次瘤内注射或经CED、切除、然后注入切除腔的治疗，表明细胞毒性T细胞向肿瘤浸润增加。②I期研究(NCT01956734)中，瘤内注射后再给药替莫唑胺4个周期没有出现安全问题。③Ib期试验(NCT02197169, TARGET-1)中，患者接受瘤内注射干扰素或不注射干扰素γ，结果表明联合方案的耐受性较差。④II期研究(NCT02798406)中，单次瘤内注射，反复注射派姆单抗，中期报告显示，mOS为12.5个月，4名患者>为21个月。正在进行中：① I期试验(NCT03896568)研究了在复发性胶质母细胞瘤患者携带DNX-2401的同种异体骨髓来源间充质干细胞；② I期 (NCT03178032)评估新诊断的弥漫内源性脑桥胶质瘤儿童使用DNX-2401情况。（3）DNX-2440(Delta-4-GDOX)：表达免疫刺激性OX40配体，增强肿瘤细胞中的抗原递呈，提高肿瘤特异性免疫。正在进行中：I期试验(NCT03714334) 在复发性胶质母细胞瘤中通过瘤内注射研究这种改良菌株。（4）Adv-tk：一种含有单纯疱疹胸苷激酶基因的非复制型腺病毒载体。联合伐昔洛韦或更昔洛韦后感染恶性细胞，Adv-tk进入胶质瘤细胞基因组，抑制DNA合成和修复，使细胞凋亡，联合放化疗效果增强。已完成试验：① I期试验(NCT00002824)中，AdV-tk tk通过单次瘤内注射治疗复发的高级别胶质瘤患者，mOS为4.0个月。随后的II期研究(NCT00870181)中，通过动脉灌注AdV-tk, mOS和mPFS分别为45.4周和29.6周，未观察到严重不良事件。②两项单独的试验(Ib期，NCT00751270和IIa期，NCT00589875)中，对新诊断的高级别胶质瘤患者在切除肿瘤后进行放化疗时使用Adv-tk tk，mOS分别为12.4个月和17.1个月。③ I期研究(NCT01811992)中，AdV-tk与AdV-Flt3L(一种免疫刺激细胞因子，可导致树突细胞的增殖)联合使用，用于新诊断的高级别胶质瘤或室管膜瘤患者，随后进行放化疗，初期结果表明安全耐受，炎症浸润增加。④ I期试验(NCT00634231)中，Adv-tk tk治疗复发性高级别胶质瘤或室管膜瘤的儿童，瘤内注射，放疗，联合替莫唑胺。结果表明其安全耐受，mOS和mPFS分别为25.3个月和8.9个月。正在进行中：① I/II期(NCT03603405)联合AdV-tk tk和标准放化疗治疗新诊断的高级别胶质瘤②I/II期(NCT03596086)联合AdV-tk tk和放疗治疗复发的高级别胶质瘤。（5）Adv-p53：一种表达肿瘤抑制基因p53的腺病毒载体。已完成试验：I期试验(NCT00004041和NCT00004080)（6）Ad-RTS-IL-12：一种修饰表达白介素-12，受基因开关rheswitch Therapeutic System调控的腺病毒载体，该基因开关由口服激活剂配体veledimex控制。已完成试验：I期临床试验(NCT02026271)中，Ad-RTS-IL-12通过切除后腔内注射和剂量逐步递增的veledimex治疗复发性高级别胶质瘤患者，对于使用最佳veledimex剂量治疗的患者，mOS为12.7个月，当类固醇剂量最小化时，mOS增加到17.8个月。（7）CRAd-S-pk7：一种5型腺病毒，整合S启动子以驱动E1A基因表达，多赖氨酸序列(pk7)修饰Fiber区，以选择性提高肿瘤细胞的增殖能力和复制能力。正在进行中：I期试验(NCT03072134)评估在新诊断的高级别胶质瘤患者中，通过瘤内注射结合标准放化疗将CRAd-S-pk7导入神经干细胞后的安全性。呼肠孤病毒：双链RNA病毒，可从人类的呼吸道和胃肠道分离。REOLYSIN：一种对人类无致病性的野生型血清3型毒株，靶向Ras通路。已完成试验：①I期临床试验中，首次对复发性高级别胶质瘤患者使用单次瘤内注射，没有观察到显著的安全问题。②一项Ib期研究中，评估静脉注射REOLYSIN对复发性高级别胶质瘤或脑转移患者的免疫效果，证实有肿瘤细胞感染，干扰素调节的基因表达和PD-1/PD-L1轴上调，T细胞肿瘤浸润增加。临床前模型显示，与单药治疗相比，REOLYSIN给药后PD-1免疫检查点抑制可提高生存率，表明联合治疗方案具有潜在的协同效益。正在进行中：I期试验(NCT02444546)，REOLYSIN与GM-CSF CSF联合治疗复发性高级别脑肿瘤的儿童患者，可刺激肿瘤抗原呈递和树突状细胞成熟，增强免疫应答。脊髓灰质炎病毒：单链RNA病毒，属小核糖核酸科。Lerapolturev（PVSRIPO），是一种减毒病毒，经人鼻病毒2型调控序列修饰，消除了非恶性细胞中的神经毒性，对CD155(一种在实体肿瘤细胞上异常表达的免疫检查点分子)的趋向性促进了选择性感染。已完成试验：在一项用于复发性胶质母细胞瘤患者的一期试验(NCT01491893)中，经CED给药，结果显示mOS为12.5个月。正在进行中：①II期试验(NCT02986178)，Lerapolturev用于复发性胶质母细胞瘤患者评估单次肿瘤内注射疗效。② Ib期试验(NCT03043391)治疗复发性恶性胶质瘤儿童。逆转录病毒（小鼠白血病病毒）：单链RNA病毒，其RNA基因组被逆转录为DNA并整合到宿主细胞的基因组中。Toca 511：是一种非溶性小鼠白血病病毒载体，经修饰后加入酵母胞嘧啶脱氨酶基因，一旦被恶性细胞选择性感染，将插入到恶性细胞基因组中。当联合用药时，前药5-氟胞嘧啶(Toca FC，一种研究性缓释版本)在这些细胞内转化为化疗用5-FU，通过同时消耗肿瘤微环境中髓系源抑制细胞，从而产生细胞毒性效应和促炎状态。已完成试验：在复发性高级别胶质瘤患者中进行三期I期研究，其中Toca 511单独接受瘤内注射(NCT01156584)、切除后瘤内注射(NCT01470794)或静脉注射(NCT01985256)，结果表明安全性和耐受性。随后的III期研究(NCT02414165, Toca 5)中，Toca 511切除术后Toca FC注射，mOS为11.1个月。牛痘病毒：包膜双链DNA病毒，痘病毒科。TG6002：表达酵母自杀基因FCU1，编码一种结合胞嘧啶脱氨酶和尿嘧啶磷酸核糖转移酶的融合蛋白，与前药氟胞嘧啶(5-FC)结合可产生化疗药物5-FU。正在进行中：I期试验(NCT03294486)，研究TG6002/氟胞嘧啶联合治疗复发性胶质母细胞瘤的疗效。麻疹病毒：负义单链RNA病毒，副粘病毒科。MV-CEA：是一种用于人麻疹疫苗接种的减毒毒株，表达癌胚抗原(CEA)，通过融合蛋白和血凝素蛋白的相互作用发挥抗肿瘤活性，与胶质母细胞瘤细胞上过表达的CD46受体具有高亲和力。已完成试验：一项单期试验(NCT00390299)中，两个亚组在切除前、切除后或仅切除后经瘤内注射进行安全治疗;两组的mOS分别为11.8和11.4个月。新城疫病毒：负义单链RNA病毒，副粘病毒科。（1）NDV-HUJ，一种弱毒的慢毒毒株。已完成试验：一项I期试验中，该毒株在静脉给药时对复发性胶质母细胞瘤患者是安全的。（2）MTH-68/H，一种强毒毒株。已完成试验：一项I/II期研究中，该毒株安全地应用于复发性胶质母细胞瘤患者，一些患者经反复静脉注射治疗后存活了5-9年。细小病毒：单链DNA病毒，细小病毒科。H-1PV：是一种大鼠原病毒，对人无致病性，通过诱导DNA损伤和细胞周期阻滞发挥细胞毒性作用。已完成试验：一项单期I/IIa试验(NCT01301430, ParvOryx01)中，复发性胶质母细胞瘤患者经静脉注射或瘤内注射H-1PV，然后切除肿瘤并再注射至切除腔，未观察到安全性问题，结果表明病毒能够在肿瘤中扩散，激活相关免疫反应。溶瘤疗法相关毒副作用瘤周水肿：一种预期副作用，部分与脑内给药方式以及治疗产生的二次免疫反应直接相关。患者可能会出现局部神经功能缺损，会增加癫痫发作风险。治疗方法：脑成像评估水肿程度。给予类固醇，如贝伐珠单抗（人源化抗血管内皮生长因子VEFG抗体，一种类固醇保留剂）。贝伐珠单抗通过减少血管通透性来减少水肿，完成溶瘤病毒治疗输注后至少2周安全使用。脑水肿：脑水肿可能导致头痛、精神状态变差、恶心/呕吐等症状。治疗方法：采用与瘤周水肿类似方法。对于难治性的、危及生命的脑水肿病例，考虑使用渗透性药物治疗或手术切除肿瘤。脑内出血：常在切除肿瘤、瘤内注射、放置和取出CED导管后可观察到脑出血。治疗方法：为了限制导管沿线出血风险，使用CED的临床试验要求在插入导管前血小板计数至少为125,000。脑积水：可能与颅内压升高有关。在脑水肿情况下，免疫治疗可能导致梗阻性脑积水。肿瘤破裂后的蛋白气管炎可能导致非梗阻性脑积水。治疗方法：通过脑成像诊断。非手术治疗方案包括碳酸酐酶抑制剂，如乙酰唑胺或低剂量贝伐珠单抗控制脑水肿。如需手术可进行脑室腹腔分流术或内镜下第三脑室造瘘术。无菌性脑膜炎：不常见，通常在侵入性给药方法(包括直接瘤内注射或CED)下可观察到。如有任何裂口进入脑脊液腔，风险进一步增加。治疗方法：评估脑脊液排查出感染原因。无菌性脑膜炎通常是自限性的，不需要特殊干预即可治愈。发热：临床试验中常出现短暂发热，可自发消退，可能与病毒复制和相关的免疫激活机制有关。溶瘤疗法的临床挑战1、无法判断影像学变化。需考虑溶瘤病毒治疗后免疫反应的延迟来调整进展性疾病的影像学标准。2、对于维持最佳的抗肿瘤炎症反应而不限制病毒传播，平衡安全性和病毒毒性以显示持久的临床效益，仍需进一步探究。3、目前大多临床试验在复发性疾病中进行，需探究前期复合治疗设置的有效性。未来发展方向1、溶瘤疗法与放化疗联合治疗。利用化疗诱导的免疫调节增加病毒复制和扩散。2、溶瘤病毒改造为放射增敏剂，如Ad-p53和表达碘化钠同向体(NIS)的病毒可提高辐射的凋亡效应。3、溶瘤病毒与免疫疗法协同治疗，如检查点抑制剂、嵌合抗原受体T (CAR-T)细胞、癌症疫苗，增强促炎抗肿瘤反应。溶瘤病毒疗法对胶质母细胞瘤患者来说是一种安全且有前景的治疗方式，未来需进一步优化药物输送，考虑患者选择，探究多模式方案，充分发挥其治疗潜力。