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靶向肿瘤微环境的秘密武器:针对性溶瘤病毒

 生物_医药_科研 2018-12-10

彻底攻克癌症一直是医疗科研界在努力的方向。而肿瘤的复发一直是科研人员所头疼的问题,像一道深沟,横亘在彻底治愈癌症的希望前。针对这个问题,一系列研究思路横空出世,目前,一种新型溶瘤病毒免疫疗法有望彻底杜绝癌症复发!具体如何,让我们一一道来。 

肿瘤细胞及其周围环境

说到肿瘤复发,不得不先介绍一下肿瘤微环境(TME),应该说,肿瘤的发生、进展及转移除了受到肿瘤细胞自身的影响,与肿瘤微环境的相互作用同样不容忽视。


实体瘤包含着大部分我们耳熟能详的瘤种,是一个大类。实体瘤由肿瘤实质和肿瘤间质组成,实质即为肿瘤细胞本身,而肿瘤间质是肿瘤组织中除肿瘤细胞外其他成分的统称。其中癌相关成纤维细胞(Cancer associated fibroblasts, CAF)是肿瘤间质中主要的细胞类型。它是一种激活形式的成纤维细胞。肿瘤相关成纤维细胞与细胞外基质交互调控,协同发挥功能,CAF不仅影响肿瘤的发生与肿瘤干细胞,而且影响肿瘤的发展、预转移微环境的建立与肿瘤转移;CAF可以直接调控肿瘤细胞的增殖、迁移与侵袭,而且通过影响肿瘤血管新生、炎性微环境间接调控肿瘤的发展与转移。CAF还是癌症复发的罪魁祸首,理论上大部分疗法在治疗之初都可以杀灭绝大部分癌细胞,而CAF会为“漏网之鱼”创造出了一个免疫抑制性肿瘤微环境,大多数抗肿瘤疗法专门针对癌细胞,但肿瘤基质可以促使癌细胞对于这些疗法耐药,这也就是为什么在接受了各种癌症治疗后,即使患者对于治疗反应良好,癌症也经常会复发的原因。因此靶向CAF应对肿瘤的微环境,是目前肿瘤治疗亟需解决的问题。


溶瘤病毒杀死肿瘤及其微环境细胞

11月19日,美国癌症研究协会(AACR)旗下的《Cancer Research》期刊在线发表了一篇引起广泛关注的论文。由英国牛津大学领导的一支科研团队改造出了一种溶瘤病毒,为新型癌症疗法带来希望。该项研究正是针对实体瘤及其微环境进行。



溶瘤病毒(oncolytic virus),顾名思义,是一种可以特异性感染并杀死癌细胞的病毒。而这种叫做enadenotucirev的溶瘤病毒能表达一类特殊的蛋白质,一端能结合癌症相关成纤维细胞表面的FAP蛋白,另一端能结合免疫T细胞表面的CD3ε。这类蛋白质被命名为双特异性T细胞接头(bispecific T-cell engager,BiTE)。也就是说,该病毒可以让受感染的癌细胞能表达这种T细胞接头,随着受感染癌细胞的溶瘤裂解过程,它们体内的BiTE也会释放出来,让免疫T细胞靠近,并杀死肿瘤相关的成纤维细胞。一举两得,CAF和癌细胞一起被击溃了,也不用再担心癌症复发的问题了。


BiTE识别FAP并活化免疫T细胞


BiTE诱导免疫T细胞毒性

 

因为成纤维细胞的存在感实在是太强了,不仅肿瘤组织,还有皮肤、骨组织等,只要是疏松结缔组织,主要细胞成分都是成纤维细胞!新型溶瘤病毒能不能做到避免误伤呢?若在消灭肿瘤的同时,其他组织也差不多罢工了,这也失去了治疗的意义。


因此针对这种病毒的安全问题,研究人员做了相关测试。在健康人的骨髓样本中,这种溶瘤病毒并不会激活T细胞,展现了良好的安全性前景。也就是说,enadenotucirev是一种特异性非常好的新型免疫疗法,我们不用害怕在消灭CAF的同时伤及自身组织。


健康人的骨髓样本中,enadenotucirev不激活T细胞

低糖环境给溶瘤病毒提供帮助

11月28日,美国癌症研究协会(AACR)旗下的《Cancer Research》期刊又发表另一篇溶瘤病毒相关论文,进一步提出,限制癌细胞的葡萄糖供应,改变其代谢能力,可以增强溶瘤病毒的能力。英国牛津大学的研究小组使用来自卵巢,肺和结肠肿瘤的小鼠模型和细胞证明了其效果。

 

肿瘤细胞具有生长速度快、生存能力强的代谢特征。这个特性,很大一部分来源于肿瘤细胞的Warburg效应。我们知道,正常细胞氧化葡萄糖以提供ATP,而肿瘤细胞则使用大部分葡萄糖来产生用于细胞增殖的分子。为此,它们增加葡萄糖的消耗,并将其大部分转化为维持核苷酸和甘油三酯生物合成的各种分子。也就是说,肿瘤细胞的葡萄糖代谢主要以糖酵解为主,这与肿瘤微环境是否缺氧无关,即便不缺氧,肿瘤细胞也会用这种看似“浪费”的葡萄糖消耗方式,为自己产生大量的代谢中间产物。而癌细胞之所以能够抢食大量的葡萄糖,是因为癌细胞表面的胰岛素受体远多于正常细胞,癌细胞不仅“爱吃糖”,而且吸收的糖量远大于正常细胞。确认癌症是否转移的检测〝PET-CT〞正是利用此发现,看身体哪个部位消耗的葡萄糖最多,就说明该处可能有癌症侵犯。


而研究人员发现,若能减少癌症的葡萄糖供应,可以使溶瘤病毒的复制速度更快,从而更见效。


不过,科学家们也指出,减少饮食中的糖摄入并不会导致他们在研究中发现的抗癌作用。没有证据表明,降低癌症患者的糖摄入量可以有效提高他们的生存机会。可以证明的是,高摄入量的膳食糖会增加肥胖的风险,从而增加患癌症的风险。


所以,接下来可以聚焦开发出靶向和禁用癌细胞中葡萄糖代谢的药物,而不会阻止健康细胞产生能量。目前,旨在实现这一目标的实验药物的试验已在进行中。

 

总之,新型溶瘤病毒的出现治愈癌症带来了新的希望。实体瘤实质和环境的双重攻击,是一个很好的新思路。有了好的武器,再研究提升武器效力的辅助装备,如靶向禁用癌细胞中葡萄糖代谢的药物,治愈实体瘤,未来可期!


参考文献

1. Arthur Dyer, Benjamin Schoeps etc. Antagonism of glycolysis and reductive carboxylation of glutamine potentiates activity of oncolytic adenoviruses in cancer cells.

DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-18-1326

2. Joshua D. Freedman, Margaret R. Duffy etc. An Oncolytic Virus Expressing a T-cell Engager Simultaneously Targets Cancer and Immunosuppressive Stromal Cells. 

DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-18-1750

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