文：曼話

溶瘤病毒（oncolytic viruses）是一類(lèi)能夠優(yōu)先感染和殺死癌細(xì)胞的病毒，有潛力改善對(duì)免疫療法或化療藥物沒(méi)有反應(yīng)或耐藥的患者的臨床結(jié)果。然而，盡管這類(lèi)抗癌療法已被研究數(shù)十年，迄今為止僅有一款基于單純皰疹病毒1型的溶瘤病毒（T-VEC）獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市。瘤內(nèi)注射的T-VEC在治療黑素色瘤局部病變的患者中顯示了療效，但轉(zhuǎn)移性黑色素瘤很大程度上對(duì)T-VEC耐藥。

在對(duì)抗轉(zhuǎn)移性癌癥方面，溶瘤病毒一直面臨著一個(gè)巨大的障礙，即人類(lèi)的免疫系統(tǒng)。當(dāng)溶瘤病毒經(jīng)系統(tǒng)給藥到達(dá)血液中后，免疫系統(tǒng)會(huì)快速捕獲它們。血液中的天然免疫球蛋白M (IgM)抗體和補(bǔ)體成分會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)、滅活和靶向血源性病毒，使其被先天免疫系統(tǒng)的吞噬細(xì)胞降解。

來(lái)源：Science Translational Medicine

11月25日，最新發(fā)表在Science Translational Medicine雜志上的一項(xiàng)研究中，來(lái)自美國(guó)埃默里大學(xué)和凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)稱(chēng)已經(jīng)找到了克服這一障礙的方法[1]。他們通過(guò)多重改造，成功使人類(lèi)腺病毒（human adenovirus, HAdv）不會(huì)輕易就被先天免疫系統(tǒng)捕獲，從而使通過(guò)系統(tǒng)遞送溶瘤病毒來(lái)治療轉(zhuǎn)移性癌癥成為可能。

人類(lèi)腺病毒(HAdv) 在感染和殺死各種類(lèi)型的癌細(xì)胞方面非常有效。盡管這些特性使HAdv在用于開(kāi)發(fā)溶瘤病毒候選療法方面極具吸引力，但系統(tǒng)遞送HAdv可引發(fā)強(qiáng)烈的全身炎癥反應(yīng)和肝毒性，因此限制了該病毒平臺(tái)的臨床應(yīng)用。研究表明，靜脈注射HAdv-C5血清型后，病毒顆粒會(huì)迅速被血液中的凝血因子X(jué) (coagulation factor X)調(diào)理。雖然凝血因子X(jué)與HAdv-C5結(jié)合可保護(hù)病毒免受補(bǔ)體介導(dǎo)的失活，但兩者的結(jié)合促進(jìn)了有效的肝細(xì)胞感染，引發(fā)了肝毒性。此外，凝血因子X(jué)與HAdv-C5的結(jié)合也增強(qiáng)了先天免疫細(xì)胞對(duì)病毒的識(shí)別，從而促進(jìn)了全身炎癥的激活。在靜脈輸注后，HAdv顆粒會(huì)迅速被吞噬細(xì)胞從血液中清除，尤其是肝臟中的Kupffer細(xì)胞（位于肝臟中的特殊巨噬細(xì)胞）。當(dāng)被吞噬細(xì)胞捕獲時(shí)，HAdv通過(guò)病毒五鄰體基質(zhì)蛋白（penton base protein）中的Arg-Gly-Asp (RGD)氨基酸基序與細(xì)胞中的β3整合素（β3-containing integrins）相互作用。在高劑量靜脈注射后，這種相互作用會(huì)觸發(fā)促炎IL-1α依賴(lài)性信號(hào)傳導(dǎo)的激活，引發(fā)急性細(xì)胞因子風(fēng)暴。因此，開(kāi)發(fā)一種安全有效的適合于系統(tǒng)給藥的溶瘤病毒需要多管齊下的方法來(lái)調(diào)節(jié)病毒與體液因子和組織吞噬細(xì)胞的相互作用。

埃默里大學(xué)的Dmitry Shayakhmetov博士與凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Phoebe Stewart博士已經(jīng)合作了15年，他們的研究重點(diǎn)就是“改造腺病毒”。2012年，他們的團(tuán)隊(duì)曾在Science雜志上發(fā)表了一篇論文，揭示腺病毒是如何與凝血因子X(jué)相互作用的[2]。

在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家們報(bào)道了一種經(jīng)過(guò)多重改造后依然能夠裝配，且保留著感染和殺傷腫瘤細(xì)胞功能的新型腺病毒——Ad5-3M。研究表明，在小鼠模型中，改造后的腺病毒能夠有效抑制腫瘤生長(zhǎng)，且未表現(xiàn)出毒性作用。

hexon HVR1和HVR7環(huán)以及五鄰體基質(zhì)（penton base）RGD環(huán)發(fā)生突變的Ad5-3M病毒的高分辨冷凍電鏡結(jié)構(gòu)（來(lái)源：Science Translational Medicine）

具體來(lái)說(shuō)，Shayakhmetov博士及其合作伙伴首先發(fā)現(xiàn)天然IgM抗體是與主要的人類(lèi)腺病毒HAdv-C5衣殼蛋白hexon的高變區(qū)1 (HVR1)結(jié)合?；诖?，利用靶向誘變，研究人員對(duì)腺病毒進(jìn)行了3處修改，獲得了一種改良版的腺病毒——Ad5-3M。Ad5-3M包含3個(gè)突變，1個(gè)在hexon HVR1環(huán)的突變可阻斷病毒與IgM結(jié)合；1個(gè)在hexon HVR7環(huán)的突變可使病毒無(wú)法與凝血因子X(jué)結(jié)合，抑制凝血因子X(jué)依賴(lài)性肝細(xì)胞感染；1個(gè)penton-整合素重定向突變，使病毒不與巨噬細(xì)胞中的β3整合素相互作用，而與存在于上皮腫瘤細(xì)胞上的含其它β亞基的整合素結(jié)合。

系統(tǒng)遞送后，Ad5-3M病毒能夠逃避肝臟巨噬細(xì)胞的捕獲，且不會(huì)觸發(fā)肝毒性和炎性細(xì)胞因子激活（來(lái)源：Science Translational Medicine）

研究首次證實(shí)，通過(guò)在病毒中的IgM結(jié)合位點(diǎn)引入突變能夠修改人類(lèi)腺病毒(HAdv)與天然IgM的結(jié)合。Ad5-3M不僅可抵抗由血液因子導(dǎo)致的失活，避免被捕獲到肝臟巨噬細(xì)胞中，且在靜脈給藥后未觸發(fā)肝毒性。此外，Ad5-3M系統(tǒng)給藥可導(dǎo)致病毒在腫瘤細(xì)胞中復(fù)制。

系統(tǒng)遞送后，Ad5-3M可抑制腫瘤生長(zhǎng)，延長(zhǎng)攜帶局部或擴(kuò)散性腫瘤的小鼠的生存（來(lái)源：Science Translational Medicine）

抗癌療效評(píng)估顯示，高劑量的標(biāo)準(zhǔn)腺病毒被注射到小鼠中會(huì)在觸發(fā)肝損傷，且小鼠會(huì)在幾天內(nèi)死亡。相比之下，改良版的腺病毒Ad5-3M能夠清除一些移植了人類(lèi)肺癌細(xì)胞的小鼠身上的擴(kuò)散性腫瘤。大約35%的動(dòng)物出現(xiàn)了完全緩解（不再能檢測(cè)到腫瘤），且生存期延長(zhǎng)。

科學(xué)家們認(rèn)為，以上結(jié)果表明，工程改造病毒使之能夠逃避先天免疫系統(tǒng)“攻擊”，有望為開(kāi)發(fā)對(duì)現(xiàn)有治療方式耐藥的人類(lèi)癌癥的系統(tǒng)遞送病毒療法提供了一種可推廣的方法。

“長(zhǎng)期以來(lái)，當(dāng)溶瘤病毒通過(guò)靜脈注射遞送時(shí)，先天免疫系統(tǒng)都會(huì)快速有效地將病毒送到肝臟中。這使得大多數(shù)溶瘤病毒通過(guò)瘤內(nèi)注射直接被遞送到腫瘤中，從而限制了其對(duì)轉(zhuǎn)移性腫瘤的作用。而我們的研究揭示，通過(guò)系統(tǒng)遞送足夠高劑量的改良版溶瘤病毒達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)，且不觸發(fā)危及生命的系統(tǒng)性毒性的效果是可能的。” Shayakhmetov博士總結(jié)道。

據(jù)悉，Shayakhmetov博士在2016年已經(jīng)創(chuàng)辦了一家名為AdCure Bio的公司，致力于開(kāi)發(fā)安全有效的實(shí)體瘤溶瘤病毒療法，接下來(lái)，其團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步探索如何提高修改版腺病毒療法的完全緩解率。

專(zhuān) 家 點(diǎn) 評(píng)

復(fù)諾健 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家

賈為國(guó)博士

研究亮點(diǎn)與不足

最新發(fā)表在Science Translational Medicine雜志上的這項(xiàng)研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是對(duì)于常用于溶瘤病毒的5型腺病毒的衣殼(capsid)上的Hexon 和penton蛋白同時(shí)做了3處改造，其目的是在3方面降低病毒的非特異性免疫原性：1）取消與IgM 的結(jié)合；2）取消與凝血因子X(jué)的結(jié)合；3）阻止與beta3 integrin結(jié)合并轉(zhuǎn)為與上皮腫瘤細(xì)胞高表達(dá)的其他integrin結(jié)合。這是因?yàn)镮gM 與腺病毒的結(jié)合可能促進(jìn)了病毒被肝內(nèi)的kupffer 細(xì)胞吞噬，而凝血因子X(jué)和beta3 integrin與腺病毒結(jié)合介導(dǎo)了該病毒的肝毒性。經(jīng)過(guò)上述改造后的腺病毒hAd5-3M在血液中的滅活率有明顯改善，并且顯示了靜脈注射在免疫缺陷小鼠上對(duì)腫瘤細(xì)胞株和PDX腫瘤的療效。這個(gè)研究似乎較好地解決了腺病毒系統(tǒng)給藥的肝毒性問(wèn)題。遺憾的是，對(duì)于腺病毒的靜脈給藥這些改造可能仍然不夠。首先血液中抗腺病毒抗體的中和作用仍然沒(méi)有解決，其次到達(dá)腫瘤的腺病毒復(fù)制活性是否能夠抵抗其他免疫因素造成的病毒清除（例如T細(xì)胞、NK細(xì)胞等）還不清楚。該研究用免疫缺陷的荷瘤小鼠證明hAd5-3M 系統(tǒng)給藥的溶瘤活性顯然是不足以說(shuō)明問(wèn)題的，他們需要在免疫健全的小鼠或者人源化小鼠的腫瘤模型上才能證明靜脈注射的真正有效性。當(dāng)然，該研究對(duì)腺病毒的衣殼蛋白進(jìn)行的基因改造，無(wú)論在病毒學(xué)的基礎(chǔ)研究方面還是溶瘤病毒的應(yīng)用前景方面都是有重大意義的。

扎根溶瘤病毒多年

溶瘤病毒這類(lèi)“以毒攻毒”的抗癌療法真正引起科學(xué)界的關(guān)注是在上世紀(jì)90年代初。我在加拿大UBC做博士后研究時(shí)，就開(kāi)始了溶瘤病毒的研究。自1994年發(fā)表了第一篇文章以來(lái)，我一直在大學(xué)從事溶瘤病毒的研究。基于這些研究基礎(chǔ)，2015年，我與合作伙伴在加拿大共同成立了專(zhuān)注于溶瘤病毒療法開(kāi)發(fā)的生物技術(shù)公司復(fù)諾?。╒iroGin），公司不久前剛剛完成了6000多萬(wàn)美金的C輪融資。目前，我們的第一個(gè)產(chǎn)品VG161在澳大利亞和中國(guó)均已進(jìn)入臨床I期試驗(yàn)。VG161是以減毒骨架為基礎(chǔ)的HSV-1病毒，攜帶IL12、IL15、IL15 alpha受體亞基，以及PD-L1 阻斷多肽四個(gè)基因。公司的第二代產(chǎn)品是基于不減毒的骨架，通過(guò)轉(zhuǎn)錄翻譯雙重調(diào)控的方法保障了病毒的腫瘤特異性，在高度安全性的同時(shí)，具有很強(qiáng)的溶瘤活性。在這個(gè)骨架上，我們的產(chǎn)品管線有攜帶各種外源因子的病毒，未來(lái)幾代的產(chǎn)品將在明年陸續(xù)進(jìn)入臨床階段。

新一代溶瘤病毒開(kāi)發(fā)

目前，在我看來(lái)，溶瘤病毒領(lǐng)域的關(guān)鍵障礙并不是靜脈注射。因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)有的腫瘤外科和介入影像學(xué)技術(shù)已經(jīng)使得瘤內(nèi)注射在臨床上不是一個(gè)主要的障礙了。更重要的是，T-VEC和其他一些正在開(kāi)展臨床試驗(yàn)的溶瘤病毒都已經(jīng)證明，局部病毒注射是可以產(chǎn)生全身效應(yīng)，造成遠(yuǎn)端腫瘤消失的。在此前提下，我認(rèn)為溶瘤病毒的最終目的是將病毒誘導(dǎo)的機(jī)體的抗病毒免疫反應(yīng)變?yōu)槌志玫目鼓[瘤免疫反應(yīng)。為了達(dá)到這個(gè)目的，新一代溶瘤病毒開(kāi)發(fā)的主要目標(biāo)是：1）在保證安全的前提下，具有足夠的溶瘤活性，從而能夠釋放足夠多的腫瘤抗原，實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)烈的免疫激活背景上的抗原擴(kuò)散（antigen spread），使得機(jī)體的免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤抗原產(chǎn)生免疫反應(yīng)；2）溶瘤病毒在瘤內(nèi)的生存時(shí)間不長(zhǎng)，因此必須在有限的時(shí)間內(nèi)，在腫瘤內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)“微型”的細(xì)胞因子風(fēng)暴，因此攜帶什么樣的外源因子能夠與病毒感染本身誘導(dǎo)產(chǎn)生的多個(gè)免疫相關(guān)因子起到協(xié)同的作用是需要認(rèn)真研究的；3）除了放療之外，目前常規(guī)的抗腫瘤方法都是系統(tǒng)給藥的，它們對(duì)全身免疫系統(tǒng)的影響是不一樣的。有的可能有助于溶瘤病毒所誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)，有的則可能會(huì)拮抗溶瘤病毒療法。如何將溶瘤病毒所改變的腫瘤微環(huán)境與這些療法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)達(dá)到最大的療效是一個(gè)需要摸索的方向。

未來(lái)3-5年展望

總體來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為，溶瘤病毒領(lǐng)域目前處于臨床突破的前夕。從1990年代開(kāi)始的第一波溶瘤病毒，目前除了T-VEC和中國(guó)的H101之外，其它候選療法都在臨床III期以?xún)?nèi)，少有單藥使用明顯有效的。因此這一代的溶瘤病毒的主要出路在于和其他免疫治療藥物的聯(lián)用。而T-VEC之后的新一代溶瘤病毒在病毒的溶瘤活性，刺激抗腫瘤免疫的能力方面都有了明顯的提高。這一代病毒目前大都剛剛在I期或者II期臨床階段，因此需要待以時(shí)日才能見(jiàn)分曉。我樂(lè)觀地估計(jì)在未來(lái)3-5年會(huì)有幾個(gè)單藥有效率高于T-VEC的新品種脫穎而出。與此同時(shí)，溶瘤病毒與其他藥物的聯(lián)用，特別是由于能夠大幅提高免疫哨卡抑制劑的療效，在此方面也將呈現(xiàn)一波熱潮。

參考資料：

1# Svetlana Atasheva et al. Systemic cancer therapy with engineered adenovirus that evades innate immunity. Science Translational Medicine (2020).

2# Konstantin Doronin et al. Coagulation Factor X Activates Innate Immunity to Human Species C Adenovirus. Science(2020).

3# Engineered 'stealth bomber' virus could be new weapon against metastatic cancer（來(lái)源：Emory University）

4# Cancer-killing virus escapes immune destruction and fights metastatic lung tumors in mice（來(lái)源：FierceBiotech）

來(lái)源：醫(yī)藥魔方Pro