溶瘤麻疹病毒的臨床研究與轉(zhuǎn)化進展

夏 茂， 陳軍浩

(南京鼓樓醫(yī)院 檢驗科，江蘇 南京 210007)

溶瘤病毒(Oncolytic virus)是一類具有自我復(fù)制能力并可以選擇性地在腫瘤細胞內(nèi)大量復(fù)制導(dǎo)致腫瘤細胞裂解或死亡的病毒[1-2]。溶瘤病毒可利用多種機制選擇性地在靶細胞內(nèi)復(fù)制致使腫瘤細胞溶解和死亡，從而發(fā)揮其優(yōu)良的腫瘤選擇性抑殺功能，對正常細胞無毒副作用[3]。近幾十年來溶瘤病毒治療腫瘤的研究快速發(fā)展，目前有至少12種溶瘤病毒進入臨床試驗階段，如新城疫病毒(Newcastle disease virus)治療復(fù)發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)瘤(I/II期)；腺病毒(Adenovirus)治療膀胱癌(II/III期)；單純皰疹病毒(Herpes simplex virus)治療胰腺癌(I期)；水皰性口炎病毒(Vesicular stomatitis virus)治療肝癌(I期)；痘苗病毒(Vaccinia)治療結(jié)直腸癌(I/II期)及柯薩奇病毒(Coxsackie virus)治療頭頸部腫瘤(I期)等臨床試驗[4]，均顯示出在治療過程中良好的安全性及療效，是一種非常有前景的腫瘤治療手段[5]。2015年底，美國食品和藥物管理局(FDA)批準了一種基因工程改造的皰疹病毒talimogene laherparepvec(Imlygic，T-Vec)作為首次手術(shù)后復(fù)發(fā)的黑色素瘤患者不可切除病灶的局部治療方案[6]。T-Vec是首個獲得FDA批準的溶瘤病毒類抗腫瘤藥物，是極具里程碑意義的溶瘤病毒治療策略，為后續(xù)溶瘤病毒策略的研究及臨床應(yīng)用樹立了標(biāo)桿并提供了有力借鑒。

1 麻疹病毒減毒疫苗株及其溶瘤機制簡介

麻疹病毒減毒疫苗株(如Measles virus Edmonston strain, MV-Edm)因為擁有極好的安全記錄，并且能選擇性殺傷多種腫瘤細胞，對正常細胞幾乎無損傷，被證實是一種安全有效的溶瘤病毒，易于通過基因工程改造，使其成為更加優(yōu)秀的腫瘤殺手[5,7-8]。溶瘤麻疹病毒與放化療聯(lián)合使用治療腫瘤的研究也取得了理想的結(jié)果[9-10]。溶瘤麻疹病毒最開始被認為是治療白血病的理想選擇[11-14]，但后來發(fā)現(xiàn)它還能有效治療包括上皮源性惡性腫瘤和實體瘤等多種腫瘤類型[15]。

MV-Edm主要是以跨膜糖蛋白CD46分子作為細胞受體，細胞表面CD46分子可以與活化的補體成分結(jié)合，保護自身細胞免受補體系統(tǒng)的裂解作用[16]。而腫瘤細胞在長期的發(fā)生發(fā)展過程中為了保護自身不被補體系統(tǒng)介導(dǎo)的通路所裂解，常伴隨著高水平的CD46分子表達[17-19]。正常情況下，所有的人有核細胞都低水平表達CD46分子。CD46不僅調(diào)控溶瘤麻疹病毒黏附和進入細胞，還影響病毒感染所致的細胞融合等過程。因此，在低表達CD46分子的正常細胞中，即使少量的MV-Edm感染細胞也不會介導(dǎo)細胞間的融合。在CD46分子高密度表達的腫瘤細胞內(nèi)，感染的細胞能導(dǎo)致廣泛的細胞聚集成合胞體(麻疹病毒經(jīng)典的細胞病變效應(yīng))，最終發(fā)揮極強的殺瘤作用[20]。除了CD46受體的密度差異外，溶瘤麻疹病毒的腫瘤靶向性還存在其他原因。腫瘤細胞感染溶瘤麻疹病毒時常表現(xiàn)為較高的膜融合傾向性，和/或是腫瘤細胞抗病毒固有免疫通路的缺陷也使得它們更易被病毒感染。例如，與正常細胞相比，腫瘤細胞內(nèi)RNA介導(dǎo)的蛋白激酶反應(yīng)、固有免疫應(yīng)答，以及細胞凋亡等信號通路存在缺陷，這些都可能是溶瘤麻疹病毒能夠選擇性抑殺腫瘤細胞的機制之一[21]。溶瘤病毒不僅自身能在腫瘤細胞內(nèi)增殖從而達到殺傷腫瘤的作用，還可以通過感染、溶解或者死亡的腫瘤細胞釋放出的病毒顆粒以及腫瘤相關(guān)抗原等，產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)(旁觀者效應(yīng))，放大溶瘤效果，直至腫瘤細胞被清除[22]。目前，MV-Edm用于人卵巢癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、多發(fā)性骨髓瘤、晚期卵巢癌、胸膜間皮瘤和頭頸部鱗狀細胞癌等研究已經(jīng)進入臨床試驗階段[4-5,23]。

2 溶瘤麻疹病毒的臨床研究與轉(zhuǎn)化

隨著基因工程學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及對病毒認識的不斷加深，基因工程已經(jīng)成為構(gòu)建溶瘤效果更加卓越的溶瘤麻疹病毒的重要手段。到目前為止，研究者主要針對以下幾方面對麻疹病毒進行基因工程改造，主要包括使其在體內(nèi)的分布以及復(fù)制擴散情況可以被非侵襲性監(jiān)測，使其可抵抗宿主的固有免疫清除從而發(fā)揮更強大的溶瘤作用，使其具備更加優(yōu)異的腫瘤靶向性或者具有新的靶點從而能夠更加準確地識別和清除腫瘤等。目前應(yīng)用MV-EZ(一種未經(jīng)任何改造的MV-Edm亞株(MV-Edm-Zagreb))、MV-CEA和MV-NIS治療腫瘤以及PD1抗體修飾的MV-NIS治療進展期非小細胞肺癌(試驗結(jié)果還未有具體報道)已進入臨床試驗階段[5,7-8,24]。

2.1 基于MV-EZ的臨床研究與轉(zhuǎn)化

在開展MV-EZ治療皮膚T細胞淋巴瘤病人的一期臨床試驗前，在異種移植人淋巴瘤的SCID小鼠模型上進行研究。動物模型研究發(fā)現(xiàn)，單次靜脈注射平均劑量為1×106TCID50/只小鼠，共注射10次，與對照組相比，病毒治療能夠顯著抑制腫瘤的生長，且病毒治療組小鼠的生存時間顯著延長[24]。在臨床試驗中，瘤內(nèi)注射MV-EZ治療5名耐藥性或復(fù)發(fā)性淋巴瘤患者，且治療前血清中都能檢測到抗麻疹病毒抗體。由于皮膚T細胞淋巴瘤細胞的干擾素免疫信號通路存在缺陷，在瘤內(nèi)注射MV-EZ的24和72 h前預(yù)先給予病人皮下IFN-α注射。臨床試驗中，一共瘤內(nèi)注射4次MV-EZ，單次注射病毒劑量為102～103TCID50/病人。臨床試驗結(jié)果顯示，在溶瘤病毒治療后，5名病人血清中的抗麻疹病毒抗體滴度都明顯升高，沒有觀察到任何毒副作用；其中1位腫瘤患者經(jīng)MV-EZ治療后完全好轉(zhuǎn)，其他病人未見明顯好轉(zhuǎn)[8,15,24]。提示MV-EZ的安全性良好，對部分病人治療效果很好，需要繼續(xù)探究個體差異性的原因。

2.2 基于MV-CEA的臨床研究與轉(zhuǎn)化

在開展MV-CEA治療復(fù)發(fā)性卵巢癌病人的I期臨床試驗前，首先進行動物模型的生物分布和毒理學(xué)研究。在毒理學(xué)研究中，將MV-CEA對動物模型進行腹腔注射后，監(jiān)測動物的精神狀況、生化和血液指標(biāo)，以及血清中的CEA水平等[25]。并在注射病毒后的不同時間點，解剖動物模型并對其各組織器官進行組織病理學(xué)分析。研究發(fā)現(xiàn)，一定范圍內(nèi)高劑量的溶瘤麻疹病毒在感染初期可以殺傷更多的腫瘤細胞[26]。在I期臨床試驗中，腹腔注射MV-CEA治療21位晚期難治性卵巢癌患者，注射劑量為103～109TCID50/病人[27]。通過檢測血清中的CEA濃度監(jiān)測病人體內(nèi)病毒的復(fù)制情況。在溶瘤病毒治療的277 d后，有12位腫瘤患者的病情較穩(wěn)定，其中有5位注射高病毒劑量的病人(107～109TCID50/病人)癌抗原125(CA-125)顯著降低，提示MV-CEA的治療效果具有一定程度的劑量依賴性，而且接受溶瘤麻疹病毒臨床試驗的12位腫瘤患者的平均生存時間(約12個月)是接受其他傳統(tǒng)治療手段的平均生存時間(約6個月)的2倍[27]，顯著延長了病人的生存時間。

在開展MV-CEA治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤病人的I期臨床試驗前，首先在恒河猴和IFNARkoxCD46-Ge小鼠兩種模型上進行毒理學(xué)研究。通過瘤內(nèi)注射MV-CEA，觀察發(fā)現(xiàn)動物模型的大腦以及其他器官無病理損傷和功能障礙，在注射MV-CEA后3個月內(nèi)的不同時間點通過腦切片組織學(xué)檢查等分析，也未發(fā)現(xiàn)病毒會誘發(fā)神經(jīng)毒性[28]。動物模型研究結(jié)果再次證實MV-CEA能夠顯著抑制腫瘤的生長并延長荷瘤小鼠的生存時間。在I期臨床試驗中，腫瘤局部注射MV-CEA治療復(fù)發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者，參與臨床試驗的腫瘤患者為復(fù)發(fā)性多形性神經(jīng)膠質(zhì)瘤，初次注射病毒劑量為1×105～2×107TCID50/病人[8]。在使用的病毒劑量范圍內(nèi)，沒有觀察到任何毒副作用，其他臨床試驗結(jié)果還未公開發(fā)表。

2.3 基于MV-NIS的臨床研究與轉(zhuǎn)化

在進行MV-NIS治療復(fù)發(fā)性骨髓瘤病人的I期臨床試驗前，首先在異種移植人骨髓瘤的SCID小鼠、沒有移植腫瘤的IFNARkoxCD46-Ge小鼠以及松鼠猴3種模型上進行藥理學(xué)和毒理學(xué)研究。動物模型研究發(fā)現(xiàn)，單次靜脈注射4×106TCID50/kg是有效抑殺骨髓瘤和延長生存時間的最小劑量；給IFNARkoxCD46-Ge小鼠單次靜脈注射4×108TCID50/kg是不誘發(fā)毒性反應(yīng)的最高劑量；而在松鼠猴模型中，并沒有發(fā)現(xiàn)和病毒相關(guān)的毒性反應(yīng)[29]。在臨床試驗中，如何確定病人的最適病毒劑量是一個非常關(guān)鍵的問題。在I期臨床試驗中，通過靜脈注射MV-NIS治療晚期難治性多發(fā)性骨髓瘤患者。臨床試驗方案如下：首先靜脈注射溶瘤麻疹病毒106～109TCID50/病人，得出MV-NIS的最大耐受劑量(maximally tolerated dose，MTD)；接下來選擇3位已經(jīng)達到最大耐受量的病人繼續(xù)治療，在第2次靜脈注射MV-NIS的2 d前預(yù)先給予病人環(huán)磷酰胺藥物治療，然后注射不等劑量的病毒1%～81% MTD/病人[30]。給予病人I123后SPECT/PET成像可以動態(tài)觀察MV-NIS的生物分布。MV-NIS治療骨髓瘤的I期臨床試驗結(jié)果非常理想，為接下來II/III期臨床試驗提供了良好的基礎(chǔ)[8]。

2.4 臨床研究的現(xiàn)狀

從2004年開展的第一例腹腔注射MV-CEA治療卵巢癌病人到目前用MV-NIS、MV-EZ以及MV-CEA或者重組免疫調(diào)節(jié)因子或與免疫檢查點抑制劑聯(lián)用等手段治療不同腫瘤類型的患者，每一個臨床實驗都在順利進行，病人腫瘤有不同程度縮小或消失，存活率有不同程度提高，所有病人耐受良好，無明顯毒副反應(yīng)。到目前為止，溶瘤麻疹病毒抗腫瘤治療已經(jīng)開展的臨床試驗包括： ①PD1抗體修飾的MV-NIS治療進展期非小細胞肺癌患者(NCT02919449，I期)；②瘤內(nèi)注射MV-EZ治療皮膚T細胞淋巴瘤患者(Switzerland，I期)；③腫瘤局部注射MV-CEA治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者(NCT00390299，I期)；④靜脈注射MV-NIS治療晚期難治性多發(fā)性骨髓瘤患者(NCT00450814，I/II期)；⑤腹腔注射MV-NIS治療卵巢癌患者(NCT02068794，I/II期)；⑥瘤內(nèi)注射MV-NIS治療頭頸部鱗狀細胞癌患者(NCT012846091，I期)；⑦腹腔注射MV-NIS治療惡性胸膜間皮瘤患者(NCT01503177，I期)；⑧瘤內(nèi)注射MV-NIS治療髓母細胞瘤或兒童桿狀瘤患者(NCT02962167，I期)；⑨腹腔注射MV-CEA治療晚期難治性卵巢癌患者(NCT00408590，I期)[5]。從上述已開展的臨床試驗結(jié)果可以看出，溶瘤麻疹病毒不僅能有效殺傷腫瘤，而且安全性高。特別對一些難治性、復(fù)發(fā)性、晚期腫瘤，是一種較為安全、有效及可行的治療手段。目前看來，MV-EZ的臨床使用劑量為102～103TCID50/病人[24]，MV-CEA和MV-NIS的有效使用劑量約為109～1011TCID50/病人。而現(xiàn)有的麻疹疫苗生產(chǎn)工藝還不適用于生產(chǎn)高滴度的適用于臨床的溶瘤麻疹病毒[31]，在美國的梅奧醫(yī)學(xué)中心已建立了一套規(guī)?；a(chǎn)高滴度溶瘤麻疹病毒的工序，可以生產(chǎn)臨床級別高滴度溶瘤麻疹病毒(主要是MV-CEA和MV-NIS)[32]。前期臨床試驗及相關(guān)研究的順利開展為以后溶瘤麻疹病毒廣泛應(yīng)用于臨床抗腫瘤治療打下了堅實的基礎(chǔ)。

3 展 望

溶瘤麻疹病毒抗瘤療法集免疫治療、基因治療、靶向治療于一體，已逐漸成為非常有前景且安全有效的抗腫瘤手段。目前臨床試驗還未全部完成，也許機體內(nèi)還存在其他未知的抗病毒機制阻礙其溶瘤治療效果的發(fā)揮，還有待進一步研究。針對機體存在的影響溶瘤麻疹病毒抗腫瘤效果的各種瓶頸，使溶瘤麻疹病毒成為更優(yōu)秀的抗腫瘤藥物而發(fā)揮更大的溶瘤效果，推動其最終的臨床轉(zhuǎn)化。目前研究人員正在努力尋找并探究更多優(yōu)化溶瘤效果的策略，如基因工程構(gòu)建重組的溶瘤麻疹病毒使其更易于被監(jiān)測或增強靶向性，細胞載體或者生物納米載體裝載溶瘤麻疹病毒使其免受免疫清除，與免疫抑制藥物或放化療聯(lián)用治療腫瘤使其有更為強大的溶瘤效果等。隨著人們對麻疹病毒認識的不斷深入，基因生物工程技術(shù)的不斷提高，以及腫瘤學(xué)研究的不斷發(fā)展，使溶瘤麻疹病毒具有易于研究，更高的安全性，更特異的靶向性以及更強的抗癌活性等優(yōu)勢。臨床前及臨床試驗已取得的理想結(jié)果為其最終進入臨床奠定了堅實有利的基礎(chǔ)。