溶瘤病毒(oncolytic virus,OV)是一类通过不同的调控机制在肿瘤细胞内复制进而裂解肿瘤细胞,但不影响正常细胞生长状况的病毒,因其能特异性感染并杀伤肿瘤细胞已成为新近肿瘤治疗研究的方向。随着肿瘤免疫治疗的发展,溶瘤病毒类药物在恶性肿瘤等多种疾病中的治疗潜力得到越来越多的关注,已成为生物制药的研发热点。为规范和指导溶瘤病毒产品的研究、开发和临床评价,NMPA也相继发布了《溶瘤病毒类药物临床试验设计指导原则(试行)》和《溶瘤病毒产品药学研究与评价技术指导原则(试行)》。
本文针对溶瘤病毒类药物研发进展进行概述,下一期将围绕其临床生物分析注意事项进一步展开介绍。
溶瘤病毒作用机制
溶瘤病毒产品包括野生的、减毒的或经过基因修饰的具有复制能力的病毒产品,可选择性地感染肿瘤细胞和/或选择性地在肿瘤细胞中复制以裂解肿瘤细胞,也可同时表达外源基因以提高相应功能,还可通过刺激机体产生免疫反应达到治疗目的。溶瘤病毒包括 RNA 和 DNA 病毒,可以针对多种类型的肿瘤,其治疗肿瘤的机制在不断研究中,目前比较公认的几种主要机制为:
1)病毒在肿瘤细胞中通过自身增殖直接裂解细胞;
2)通过溶瘤病毒本身调控肿瘤细胞诱导肿瘤细胞凋亡及死亡;
3)通过溶瘤病毒携带的相应药物或分子杀伤肿瘤细胞;
4)通过裂解的肿瘤细胞释放的肿瘤特异性抗原,激活机体特异性免疫反应,增强全身抗肿瘤效应;
5)通过感染肿瘤细胞在肿瘤细胞内激发抗病毒免疫机制,释放多种抗病毒因子和炎性因子,促进该肿瘤细胞或周边肿瘤细胞死亡等。
图1. 溶瘤病毒作用机制
1.溶瘤病毒分类
目前临床研究较多的大部分是经过基因改造的溶瘤病毒,如腺病毒、单纯疱疹病毒、痘病毒、柯萨奇病毒,也有少数天然未经改造的溶瘤病毒,如呼肠孤病毒。其中以基因改造后的腺病毒和单纯疱疹病毒研究最广。这些溶瘤病毒在病毒结构、大小、基因组、复制机制和宿主相互作用方面均存在差异和多样性,而这些多样性也更进一步为研究者们提供了对溶瘤病毒进行改造的机会。
图2.溶瘤病毒分类
腺病毒
AdV 是一种无包膜的双链DNA 病毒,进入细胞后在细胞核中表达病毒复制所必需的基因E1A 和E1B。E1A 和E1B 能调节视网膜母细胞瘤相关蛋白(retinoblastoma-associated protein,pRb) 和p53 信号转导通路,促进宿主细胞的分裂和增殖,从而实现在细胞内大量复制。因此,缺失E1A 和E1B 基因可构建特异性感染pRb/p53 突变型肿瘤的OVs。
单纯疱疹病毒
HSV是一种有包膜的嗜神经性双链DNA病毒,具有HSV-1 和HSV-2 这2 种血清型,是研究最广泛的DNA 病毒之一。HSV 有很大的基因组(约150kb),其中部分基因对病毒复制不是必需的,这为在不限制病毒的包装效率的前提下插入外源功能性基因提供了足够的空间,使其成为OVs 治疗领域的一个极具吸引力的候选载体。
痘苗病毒
痘苗病毒(VV) 是一种双链DNA病毒,基因组为180-200 kb,可在宿主细胞的细胞质中复制,具有感染细胞范围广、对肿瘤细胞的趋向性强、可携带大量外源DNA序列的能力等优势,可作为OV的研究候选。为了提高痘苗病毒的选择性复制和裂解能力,已经进行了的外源修饰包括病毒胸苷激酶(TK)、痘苗Ⅰ型干扰素结合蛋白(B18R)或痘苗生长因子(VGF)的缺失。
呼肠孤病毒
RV 是一种无包膜的双链RNA 病毒,天然存在于哺乳动物呼吸系统和肠道系统中,无明显致病性,但对大鼠肉瘤病毒同源癌基因(rat sarcoma viral oncogene homologue,RAS)通路激活的细胞具有靶向裂解作用。由于80% 以上恶性胶质瘤RAS 信号通路异常,恶性胶质瘤常作为RV治疗的理想适应证。
2.已上市溶瘤病毒药物
图3. 溶瘤病毒发展历程
早在上世纪中期,溶瘤病毒开始被尝试用于肿瘤治疗,随着肿瘤免疫治疗的发展,溶瘤病毒类药物在多种恶性肿瘤等中的治疗潜力得到越来越多的关注。迄今为止已有多个溶瘤病毒药物获得不同国家的药品监管部门的上市批准,应用于肿瘤的临床治疗中,这也进一步推动了溶瘤病毒类药物的研发。
2004 年,拉脱维亚批准一款非致病性的人肠道细胞病变孤儿病毒(enteric cytopathic human orphan virus)RIGVIR,用于黑色素瘤的临床治疗,成为第一款获得监管机构批准的用于肿瘤治疗的溶瘤病毒。
2005 年, 经改造的腺病毒H101(Oncorine,重组人5 型腺病毒注射液,安柯瑞) 在中国获批上市,用于治疗原发灶、临床晚期、复发的头颈部肿瘤,对治疗晚期鼻咽癌、膀胱癌等表现出非常好的疗效。
2015 年10 月, FDA 批准T-VEC (Talimogene laherparepvec,Imlygic) 上市,T-VEC 是一种经过基因修饰的1 型单纯疱疹病毒(HSV-1),用于治疗晚期黑色素瘤,它可以在肿瘤细胞内复制并表达粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF),这是首个获得FDA批准的溶瘤病毒类治疗药物。
2021 年11 月,日本第一三共宣布第三代HSV-1溶瘤病毒产品Delytact(Teserpaturev/G47Δ)被批准上市,这是首个获批上市用于治疗恶性胶质瘤的溶瘤病毒产品,也是目前全球获批上市的第4 款溶瘤病毒产品。溶瘤病毒疗法发展至今,已成为临床上最有希望的癌症免疫治疗手段,受到国内外的广泛关注。
图4. 溶瘤病毒上市药物
随着系列溶瘤病毒药物的上市以及在更多的临床试验中取得的积极结果,近年来,越来越多的研究者开始探索将一些新的病毒载体用于肿瘤治疗,并不断尝试新的基因修饰以平衡抗肿瘤免疫应答和免疫原性,以及探索不同的给药途径、新的病毒递送方式、与化疗药或免疫检查点抑制剂的联合用药等。相信随着溶瘤病毒研究的不断深入,以及溶瘤病毒临床生物分析领域研究经验的不断积累,溶瘤病毒疗法在治疗人类疾病中将会发挥更广泛、更深入的作用。
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