5月2日制藥巨頭強生宣布，斥資10億美元收購致力于溶瘤病毒免疫療法研究的BeneVir Biopharm公司，讓溶瘤病毒再次高調引起公眾關注。在此我們結合4月25日Nature Review - cancer上發表的《Oncolytic viruses as engineering platforms for combinationimmunotherapy》研究綜述，小編帶你窺探溶瘤病毒現今的重要地位以及未來可發揮出的無限潛力。
近期，免疫檢查點抑制劑，T細胞治療和癌癥疫苗在臨床上均取得了巨大的成功；目前，設計合理的聯合治療策略顯得尤為重要，這可以提高療效，使更多的病人受益。如在轉移性黑色素瘤中，聯合用藥PD1和CTLA4，患者響應率提升了兩倍。但一方面由于腫瘤的異質性，需要設計多種聯合用藥方案，這也使藥物毒性和治療費用翻倍。
溶瘤病毒（OVs）為此類問題提供了很好的解決方案，其可以被設計只在腫瘤中復制并殺死腫瘤細胞，同時激活自身的抗腫瘤免疫系統。在這篇綜述中，作者綜合分析并討論了溶瘤病毒作為“免疫修飾平臺”的前景，使病毒自身表達免疫檢查點抑制劑、腫瘤抗原、細胞因子和T細胞銜接器；克服T細胞免疫腫瘤細胞的屏障，作為抗癌過程中的新協同機制。
溶瘤病毒（OVs）
OVs可以被改造或篩選，使其選擇性的在癌細胞中擴增并殺死癌細胞。Ovs可在人體系統內或原位感染、轉移，因此其可以在原位和遷移腫瘤位點發揮作用。目前多種OV靶向策略已被深入的研究，一個普遍的設計原則是刪除病毒的毒性因子基因，通過應用癌細胞中畸變的信號通路，使其不能在正常細胞中復制，而在癌細胞中保持復制和殺傷活力。目前，已經被很好建立起來的是WNT信號通路基因，如RAS，TP53，RB1，PTEN等；還與一些其它的腫瘤相關基因和信號通路，如哺乳動物細胞中的關鍵性病毒防御，是由干擾素和細胞因子介導，但癌細胞使這一通路失效，這就給病毒在癌細胞中復制繁殖提供了自由的空間。被修飾的彈狀病毒VSV、Maraba就是依賴這類通路的典型代表。FDA批準的第一個溶瘤病毒藥物Imlygic，來源于HSV-1病毒，其被改造刪除了ICP34.5和ICP47兩個基因，前者會抑制細胞蛋白的翻譯，后者會抑制抗原遞呈。目前處于臨床3期的Pexa-Vec，刪除了胸腺甘酸激酶基因，使其只能在高激酶活性的細胞中復制，如肝癌。
作為免疫療法的溶瘤病毒
OVs可以進行單劑治療，也可聯合其他免疫療法，使機體免疫偏向于抗腫瘤而非抗病毒自身。因為與腫瘤抗原相比，MHC與病毒抗原的親和力更高，而且在OVs治療方案中，彈狀病毒引發的免疫更傾向于免疫病毒而非癌細胞，但是研究發現，使用表達TAAs（腫瘤抗原相關蛋白）的復制缺陷型溶瘤病毒進行預處理，可以很好的解決這一問題，使免疫系統傾向于抗腫瘤。
溶瘤病毒發揮免疫作用可通過4步來闡述，1、T細胞裝填；2、T細胞運輸和浸潤；3、規避免疫抑制；4、交戰腫瘤細胞。
第一步：T細胞裝填
任何的T細胞應答，首先需要將腫瘤特意性抗原遞呈到含有同源TCR的T細胞，這一過程需要APCs（抗原遞呈細胞）的參與。在癌癥位點APC功能常常被破壞，無法遞呈TAAs。如腫瘤固有的β-catenin致癌信號通路，就會抑制APCs的在腫瘤部位的募集。
使用OVs作為原位疫苗，OVs可以殺死腫瘤細胞，釋放細胞內的TAAs、PAMPs和DAMPs。而且OV可以感染APCs，促進其功能成熟，并導致1型干擾素應答反應。這些炎癥和抗原刺激物導致了腫瘤特異性免疫應答。
第二步：T細胞運輸和浸潤
一旦被募集，T細胞必須運輸和浸潤到腫瘤位點。在人類腫瘤中與T細胞浸潤相關的趨化因子有CXCL9、CXCL10、CXCL11。有研究表明，這些因子的表達水平與瘤內T細胞數量和病人的生存期有著強相關性。使用OVs促使瘤內浸潤，OVs可以通過多種方式促進T細胞在腫瘤中的浸潤。
首先，它可以引起1型干擾素應答，刺激T細胞募集趨化因子的產生。最近Samson等人發現了使溶瘤病毒遞送到腦瘤的“窗口期”，突破了血腦屏障，上調了免疫細胞趨化因子并促進了T細胞在腦瘤中的浸潤。
第二，溶瘤病毒可以誘導炎癥刺激因子如TNF、IL-1β等，反過來上調內皮細胞的選擇素表達，促進T細胞浸潤。
第三，OVs可以被設計，在具有免疫抑制性信號通路的腫瘤細胞中生長，反轉信號通路成為促炎媒介。如在腫瘤固有的WNT-β-catenin信號通路有免疫抑制效應，多種OVs已經被設計出來去激活β-catenin信號通路，調節轉錄，且這一通路不會促發抗病毒免疫。
第四：OVs可以被設計編碼T細胞趨化因子，提供了一個直接的方案解決腫瘤細胞中基因和表觀層面上的相關基因的缺陷。
一旦免疫細胞到達TME（腫瘤微環境），他們必須要克服機體細胞和細胞外基質（ECM）組成的復雜網絡。OVs可以吸引中性粒細胞，后者可通過炎癥因子和宿主激酶導致腫瘤微環境的改變。為了增強這個效果，OVs可以被設計表達ECM編輯器。Ilkow等人的研究表明，在癌癥驅使的TGF-β影響下，腫瘤抗病毒基因表達受損，VSV可以選擇性的在癌癥相關纖母細胞（CAFs）中復制并殺死細胞。由于CAFs是腫瘤結締組織，腫瘤免疫抑制的基質成分，所以這表明通過OVs可以促進T細胞的浸潤。
第三步：規避免疫抑制
浸潤到腫瘤中的T細胞仍然需要和腫瘤微環境中（TME）的免疫抑制細胞及其他抑制因子戰斗。典型的抑制包括腫瘤相關的巨噬細胞（TAMs）和MDSCs，兩者可以分泌強有力的免疫抑制因子，如IL-10，TGF-β，IDO和精氨酸酶。這些因子抑制了大多重要的免疫過程，包括樹突狀細胞成熟，抗原遞呈，炎癥因子合成與細胞溶解因子功能。OVs可以中和免疫抑制效果，通過誘導強力的促炎T helper 1（TH1）細胞極化免疫應答，顯著的改變TME。這種由OV感染引起的TME重置，包含了許多促炎因子的誘導。而且據前人總結，OV可以復制并殺死免疫抑制細胞，如上述提到的VSV摧毀CAF。OVs也可以反轉免疫抑制細胞成為促炎細胞狀態（如使用小兒麻痹細胞感染巨噬細胞）。
利用OVS讓惰性腫瘤再次對免疫檢查點敏感
人類演化出免疫檢查點網絡來限制免疫誘導的病理反應，可能尤其針對病毒感染。因此，在OV介導的溶瘤過程中，干擾素產物和募集的T細胞最終會靶向免疫檢查點抑制劑，限制炎癥反應。因此在OVs的使用過程中引入免疫檢查點抑制劑（ICIs，如PD1、CTLA4）能夠顯著的提升效果，延長病人的生存期。之前的研究表明，即使病人在治療前有著低水平的免疫細胞浸潤和陰性IFNγ信號，也能很好的對OVs聯合ICIs治療產生很好的應答，這表明OV治療使免疫惰性細胞對免疫檢查點敏感。同時，聯合治療的毒性較低，與單試劑治療方案相當。
使用OVs遞送免疫檢查點抑制劑
在遷移性黑色素瘤中，聯合PD1和CTLA4可以增加療效，但毒性也倍增。解決這一問題的一個策略是在OVs中編碼ICIs，減少了聯合治療的需求。利用牛痘病毒骨架，Kleinpeter及同事發現，腫瘤細胞和微環境中的其他組分被感染后，可以復制生產經改造后表達PD1的病毒，療效好于兩者的單獨治療。目前的挑戰是確定OV可以到達每個解剖學意義上的位點，行使功能。
第四步：交戰腫瘤細胞
免疫治療成功的最后一步是T細胞識別、交戰并溶解腫瘤細胞。為了避免被識別，腫瘤細胞會下調一些組分，包括下調抗原形成和遞呈通路，如TAP1、LMP2、LMP7和tap相關蛋白。腫瘤細胞也會通過β2微管蛋白或單個MHC等位基因的缺失，下調1型MHC。而OV可以反轉這些效果。如通過誘導1型白介素，reovirus可以增加1、2型MHC在腫瘤細胞和APCs中的表達。即使是在抗原遞呈基因缺陷型細胞中，OVs也可以增加NK細胞和中性粒細胞的浸潤，兩者可分別通過抗原和MHC機制來殺死腫瘤細胞。
未來展望
OVs和T細胞免疫治療
目前，市面上有多種過繼性免疫T細胞治療（ACT）產品，治療過程為從患者體內取出T細胞進行改造擴增，回輸到病人體內。低分化的細胞使最理想的選擇，但是在體外擴增時往往會導致T細胞的終端分化，目前有團隊在研究可保護T細胞不分化的方式。然而，比較現實的方案應該是想辦法攻克T細胞發揮作用時遇到的各種屏障。OVs可以調節免疫系統和腫瘤微環境，使ACT療法中的T細胞能夠更好增值，持續的在體內運輸并發揮作用。在一些臨床前和臨床研究中，OVs聯合ACT治療，只需要更少的T細胞卻能更有效的發揮作用。同時OVs不僅可作為輔劑，同時可以導致TAAs的釋放，引起更全面的T細胞應答。
構建更好的OVS
為了更好的實現上述潛在的OVs策略，需要提高目前OVs的系統遞送能力，以及增加其在TME的傳播和持久性。另一方面，更好的理解我們的免疫系統與病毒病原和腫瘤的反應機制，可以讓我們更好的設計多種抗腫瘤OV載體。另外，我們需要評估實現不同免疫治療效果的最適OV平臺。如溶瘤病毒疫苗策略中，選用基因組簡單能夠促炎反應的病毒更好，能夠迅速的在TME和第二淋巴組織中傳播并發揮作用；但相反的，如果將OV作為載體來遞送免疫分子到TME，更復雜和低復制水平的病毒更好。為更好的實現OVs潛在的潛在功能，OVs也需要設計去調節轉錄基因的時空表達。如當大量的OV感染和傳播過程完成后再表達ICIs、BiTEs、MiTes，可以避免不成熟的免疫應答我們相信隨著基因改造技術的發展，溶瘤病毒的靶向性和特異性將進一步提高，安全性也將更有保證，其必將給腫瘤的治療帶來新的希望！
參考文獻：
1. Oncolytic viruses as engineering platforms for combination immunotherapy，Nature Reviews Cancer (2018)doi:10.1038/s41568-018-0009-4
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