Wirusy onkolityczne (OV) są opracowywane jako terapie przeciwnowotworowe, które specyficznie replikują się w komórkach nowotworowych i zabijają je, pozostawiając zdrowe tkanki nienaruszone. Obecnie powszechnie wiadomo, że wirusoterapia onkolityczna (OVT) w większości przypadków nie opiera się wyłącznie na całkowitej lizie guza poprzez efektywną replikację i rozprzestrzenianie się wirusa, ale wymaga dodatkowych mechanizmów działania dla powodzenia leczenia, w tym celowania naczyniowego i zrębowego oraz, co ważne, stymulacji immunologicznej1,2,3,4. Podczas gdy wiele wczesnych badań nad OV wykorzystywało niezmodyfikowane wirusy, obecne badania skorzystały z lepszego zrozumienia biologii, biobanków wirusów, które potencjalnie zawierają nowe OV, oraz możliwości oferowanych przez inżynierię genetyczną w celu stworzenia zaawansowanych platform OV5,6,7.
Biorąc pod uwagę niedawny sukces immunoterapii, immunomodulujące transgeny są szczególnie interesujące w odniesieniu do inżynierii genetycznej OV. Ukierunkowana ekspresja takich produktów genowych przez komórki nowotworowe zakażone OV zmniejsza toksyczność w porównaniu z podawaniem ogólnoustrojowym. Celowanie osiąga się albo za pomocą wirusów z wrodzoną onkoselektywnością, albo przez modyfikację tropizmu wirusowego8. Miejscowa immunomodulacja wzmacnia wieloaspektowe mechanizmy przeciwnowotworowe OVT. Co więcej, strategia ta odgrywa zasadniczą rolę w badaniu wzajemnych oddziaływań między wirusami, komórkami nowotworowymi i układem odpornościowym gospodarza. W tym celu protokół ten zapewnia odpowiedni i regulowany przepływ pracy do projektowania, klonowania, ratowania, propagacji i walidacji wektorów paramyksowirusa onkolitycznego (w szczególności wirusa odry) kodujących takie transgeny.
Modulacja odpowiedzi immunologicznej może być osiągnięta za pomocą szerokiej gamy produktów transgenicznych ukierunkowanych na różne etapy cyklu odporności nowotworowej9, w tym zwiększenie rozpoznawania antygenów nowotworowych [np. antygenów związanych z nowotworem (TAA) lub induktorów cząsteczek głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) klasy I] poprzez wspieranie dojrzewania komórek dendrytycznych w celu efektywnej prezentacji antygenu (cytokiny); rekrutacja i aktywacja pożądanych komórek odpornościowych, takich jak cytotoksyczne i pomocnicze limfocyty T [chemokiny, bispecyficzne zazębiacze limfocytów T (BTE)]; ukierunkowane na komórki supresyjne, takie jak limfocyty T regulatorowe, komórki supresorowe pochodzące z mieloidu, makrofagi związane z nowotworem i fibroblasty związane z rakiem (przeciwciała, aparaty zauszne, cytokiny); oraz zapobieganie hamowaniu i wyczerpaniu komórek efektorowych (inhibitory punktów kontrolnych). W ten sposób dostępnych jest mnóstwo czynników biologicznych. Ocena takich kodowanych przez wirusa immunomodulatorów pod kątem skuteczności terapeutycznej i możliwych synergii, a także zrozumienie odpowiednich mechanizmów jest niezbędna do poprawy terapii przeciwnowotworowej.
Jednoniciowe wirusy RNA z rodziny Paramyxoviridae charakteryzują się kilkoma cechami sprzyjającymi ich wykorzystaniu jako wektorów onkolitycznych. Należą do nich naturalny onkotropizm, duża zdolność genomowa dla transgenów (ponad 5 kb)10,11, efektywne rozprzestrzenianie się, w tym tworzenie syncytii, oraz wysoka immunogenność12. W związku z tym stworzono platformy OV oparte na wirusie nosówki psów13, wirus świnki14, wirus rzekomego pomoru drobiu15, Sendai virus16,17, małpi wirus 518 oraz paramyksowirus Tupaia19. Przede wszystkim żywe atenuowane szczepy szczepionki przeciwko wirusowi odry (MV) poczyniły postępy w rozwoju przedklinicznym i klinicznym20,21. Te szczepy wirusa są używane od dziesięcioleci do rutynowych szczepień z doskonałymi wynikami bezpieczeństwa22. Ponadto nie ma ryzyka mutagenezy insercyjnej ze względu na ściśle cytozolową replikację paramyksowirusów. Dostępny jest wszechstronny system genetyki odwrotnej oparty na antygenomowym cDNA, który pozwala na wprowadzanie transgenów do dodatkowych jednostek transkrypcyjnych (ATU)11,23,24. Wektory MV kodujące symporter jodku sodu (MV-NIS) do obrazowania i radioterapii lub rozpuszczalny antygen rakowo-embrionalny (MV-CEA) jako marker zastępczy ekspresji genów wirusa są obecnie oceniane w badaniach klinicznych (NCT02962167, NCT02068794, NCT02192775, NCT01846091, NCT02364713, NCT00450814, NCT02700230, NCT03456908, NCT00408590 i NCT00408590). Potwierdzono bezpieczne podawanie, a przypadki skuteczności przeciwnowotworowej zostały zgłoszone w poprzednich badaniach25,26,27,28,29,30 (recenzja Msaouel et al.31), torując drogę dla dodatkowych onkolitycznych wirusów odry, które zostały opracowane i przebadane przedklinicznie. Wykazano, że cząsteczki immunomodulujące kodujące MV ukierunkowane na różne etapy cyklu rak-odporność opóźniają wzrost guza i / lub przedłużają przeżycie u myszy, z dowodami na skuteczność o podłożu immunologicznym i długotrwałą ochronną pamięć immunologiczną w syngenicznych modelach myszy. Transgeny kodowane wektorowo obejmują czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów (GM-CSF)32,33, białko aktywujące neutrofile H. pylori34, inhibitory immunologicznych punktów kontrolnych35, interleukina-12 (IL-12)36, TAAs37 oraz BTEs38, które sieciują antygen powierzchniowy guza z CD3, a tym samym indukują aktywność przeciwnowotworową przez poliklonalne limfocyty T, niezależnie od swoistości receptora limfocytów T i kostymulacji (Figura 1). Obiecujące wyniki przedkliniczne uzyskane dla tych konstruktów wymagają dalszych wysiłków translacyjnych.
Talimogene laherparepvec (T-VEC), wirus opryszczki pospolitej typu typu kodujący GM-CSF, jest jedynym onkolitycznym środkiem terapeutycznym zatwierdzonym przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) oraz Europejską Agencję Leków (EMA). Badanie III fazy, które doprowadziło do zatwierdzenia pod koniec 2015 r., wykazało nie tylko skuteczność w miejscu wstrzyknięcia do guza, ale także efekty abskopijne (tj. remisje zmian bez wstrzyknięć) w zaawansowanym czerniaku39. Od tego czasu T-VEC rozpoczął dodatkowe badania kliniczne w celu zastosowania w innych jednostkach nowotworowych (np. nieczerniakowy rak skóry, NCT03458117 rak trzustki NCT03086642) oraz do oceny terapii skojarzonych, zwłaszcza z inhibitorami immunologicznych punktów kontrolnych (NCT02978625, NCT03256344, NCT02509507, NCT02263508, NCT02965716, NCT02626000, NCT03069378, NCT01740297 i Ribas et al.40).
To pokazuje nie tylko potencjał immunoterapii onkolitycznej, ale także potrzebę dalszych badań w celu zidentyfikowania lepszych kombinacji OVT i immunomodulacji. Kluczowe dla tego przedsięwzięcia jest racjonalne zaprojektowanie dodatkowych wektorów i ich opracowanie do badań przedklinicznych. Pozwoli to również na lepsze zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw choroby nowotworowej i będzie miało wpływ na postęp w kierunku bardziej spersonalizowanego leczenia raka. W tym celu w niniejszej publikacji przedstawiono metodologię modyfikacji i rozwoju paramyksowirusów do celowanej immunoterapii nowotworów, a dokładniej onkolitycznych wirusów odry kodujących przeciwciała angażujące limfocyty T (Rysunek 2).