癌癥免疫療法新技術(shù)：溶瘤假病毒
自免疫檢查點(diǎn)抑制劑首次成功應(yīng)用于黑色素瘤患者以來，抗癌免疫療法已經(jīng)變得多樣化，并聯(lián)合放療、化療成為多種惡性腫瘤適應(yīng)癥的治療標(biāo)準(zhǔn)。目前批準(zhǔn)的免疫療法包括針對(duì)免疫檢查點(diǎn)和腫瘤相關(guān)抗原的單克隆抗體、免疫刺激細(xì)胞因子、CAR-T細(xì)胞、基于樹突狀細(xì)胞的癌癥疫苗，以及局部應(yīng)用的溶瘤病毒療法。
越來越多的臨床前證據(jù)支持這樣一種觀點(diǎn)：不僅局部病毒療法，其他物理或化學(xué)溶瘤的非病毒療法（激光、微波、射頻或光熱療法；高強(qiáng)度聚焦超聲；冷凍療法；光動(dòng)力療法；以及腫瘤內(nèi)應(yīng)用的細(xì)胞毒素）也可促進(jìn)全身抗腫瘤免疫，其原因是誘導(dǎo)了免疫原性細(xì)胞死亡（immunogenic cell death,ICD），從而導(dǎo)致經(jīng)治療的病灶持久破壞以及遠(yuǎn)端抗腫瘤效果。盡管如此，這些 “無病毒溶瘤”的方法在臨床上的成功是有限的，這促使人們呼吁采用新的、更有效的方法將腫瘤轉(zhuǎn)化為自己的“疫苗”。
協(xié)同刺激ICD、炎癥和免疫激活是癌癥免疫療法的重要研究方向。然而，即使是多藥療法也常常無法觸發(fā)自我維持的抗腫瘤免疫所需的所有步驟。8月10日，來自麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們?cè)贜ature Cancer雜志發(fā)表論文，提出了一個(gè)假病毒平臺(tái)，可通過同時(shí)激活多個(gè)免疫刺激通路來激發(fā)局部和全身抗癌反應(yīng)。
圖片來源：Nature cancer
具體來說，他們?cè)O(shè)計(jì)出模擬病毒某些特征但不具感染風(fēng)險(xiǎn)的合成脂質(zhì)納米顆粒（lipid nanoparticle, LNP）假病毒平臺(tái)——LNP-Rep-(IL-12)，它結(jié)合了3個(gè)關(guān)鍵元素：① 一種有效促進(jìn)ICD的LNP成分；② 在轉(zhuǎn)染細(xì)胞中刺激危險(xiǎn)傳感器的RNA；③ 調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的RNA編碼的IL-12。
LNP-Rep-(IL-12)攜帶自我復(fù)制的RNA，通過Toll樣受體3感應(yīng)病毒RNA促進(jìn)先天免疫刺激，并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的ICD。在ICD過程中，死亡的癌細(xì)胞釋放出損傷相關(guān)的分子模式（DAMP），如ATP、高遷移率族蛋白B1（HMGB1）和鈣網(wǎng)蛋白。DAMP是重要的輔助信號(hào)，作用于由樹突狀細(xì)胞表達(dá)的模式識(shí)別受體，以促進(jìn)其募集和激活，然后由樹突狀細(xì)胞攝取腫瘤抗原，并在腫瘤微環(huán)境內(nèi)構(gòu)建的三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)中將抗原交叉呈遞給細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞（下圖）。
這種旨在殺死癌細(xì)胞，同時(shí)通過DAMP刺激模式識(shí)別受體的組合方法，構(gòu)成了一種“點(diǎn)燃”抗癌免疫的巧妙策略。
圖片來源：Nature cancer
在這項(xiàng)新研究中，小鼠黑色素瘤模型實(shí)驗(yàn)顯示，LNP-Rep-(IL-12)的治療可使小鼠腫瘤消退并提高其生存率，而用空白LNP治療則不能?？茖W(xué)家們還進(jìn)一步找到了癌細(xì)胞攝取熒光標(biāo)記LNP-Rep-(IL-12)的證據(jù)。此外，瘤內(nèi)注射LNP-Rep-(IL-12)后DAMP鈣網(wǎng)蛋白的呈現(xiàn)和I型干擾素的表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境中免疫浸潤的重塑。這共同支持LNP-Rep-(IL-12) 在體內(nèi)誘導(dǎo)ICD的結(jié)論。
給假病毒裝備RNA編碼免疫刺激細(xì)胞因子的可能性將有助于它們不斷朝著更高的效力優(yōu)化。麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們選擇通過使用融合到膠原結(jié)合蛋白lumican的單鏈變體將IL-12與癌細(xì)胞表面結(jié)合（而非使用IL-12的天然可溶性形式），這種方法避免了細(xì)胞因子的全身性促炎副作用，并確保了其局部免疫刺激作用。
該研究使用的LNP-Rep-(IL-12)平臺(tái)還進(jìn)一步促進(jìn)包括IFN-γ在內(nèi)的炎癥細(xì)胞因子在腫瘤微環(huán)境中的表達(dá)，并放大抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)，從而使黑色素瘤和結(jié)腸癌模型小鼠完全緩解并提高生存率。
有趣的是，當(dāng)與PD-1抑制劑聯(lián)用時(shí)，合成的假病毒介導(dǎo)的腫瘤根除能夠有效地誘導(dǎo)離注射部位較遠(yuǎn)處的腫瘤消退（遠(yuǎn)位效應(yīng)）。這表明，LNP-Rep-(IL-12)平臺(tái)通過瘤內(nèi)注射誘導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)超越了局部環(huán)境，激發(fā)了T細(xì)胞的全身性應(yīng)答。
通過瘤內(nèi)注射將LNP-Rep-(IL-12)注入多個(gè)同系移植小鼠模型中，可導(dǎo)致腫瘤消退，并對(duì)遠(yuǎn)端未注射腫瘤產(chǎn)生遠(yuǎn)位效應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生免疫記憶，保護(hù)小鼠免受腫瘤再攻擊。（圖片來源：Nature cancer）
值得注意的是，臨床上少有被批準(zhǔn)用于治療黑色素瘤的溶瘤病毒T-VEC（talimogene laherparepvec；一種表達(dá)細(xì)胞因子GM-CSF的基因修飾的單純皰疹病毒1型），可以誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)，導(dǎo)致對(duì)同時(shí)接受全身免疫檢查點(diǎn)抑制劑的患者的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移產(chǎn)生遠(yuǎn)位效應(yīng)。盡管如此，溶瘤病毒在癌癥治療中的應(yīng)用受到其制造過程復(fù)雜性、對(duì)潛在傳染源監(jiān)管限制管理以及對(duì)其臨床用藥物流保障的限制。
假病毒平臺(tái)解決了溶瘤病毒治療的某些問題。然而，局部免疫治療必須考慮另一個(gè)基于癌癥生物學(xué)的限制，即腫瘤轉(zhuǎn)移時(shí)常常丟失主要組織相容復(fù)合體class I（MHC1）的表達(dá)，使其不能被細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞識(shí)別。
由于宿主-病原體共同進(jìn)化的結(jié)果，免疫系統(tǒng)與自然病毒之間的關(guān)系非常復(fù)雜。免疫系統(tǒng)進(jìn)化成能夠識(shí)別和消滅傳染性微生物，但病毒只有在不被宿主防御系統(tǒng)識(shí)別的情況下才能存在。例如，對(duì)病毒感染原始的細(xì)胞自主應(yīng)答包括阻斷病毒蛋白合成，以及動(dòng)員自噬機(jī)制來隔離和摧毀細(xì)胞內(nèi)的病原體。這兩個(gè)事件都依賴于“整合應(yīng)激反應(yīng)”的激活，真核翻譯起始因子eIF2α被特定激酶磷酸化是其關(guān)鍵。
不足為奇的是，病毒已經(jīng)進(jìn)化出抑制整合應(yīng)激反應(yīng)的策略，從而逃避細(xì)胞自主應(yīng)答和免疫識(shí)別。溶瘤病毒T-VEC已經(jīng)被設(shè)計(jì)成不能抑制eIF2α磷酸化。相比之下，假病毒的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們沒有“刻”進(jìn)病毒基因的自然發(fā)展歷程的負(fù)擔(dān)，這可以避免由于整合應(yīng)激反應(yīng)、干擾素反應(yīng)或其他回路的破壞而導(dǎo)致的不必要的免疫抑制。
總之，溶瘤假病毒平臺(tái)對(duì)可瘤內(nèi)注射的實(shí)體瘤產(chǎn)生治療效果將是一個(gè)誘人的推測(cè)。
在未來臨床中，該方法可能被用于可瘤內(nèi)注射實(shí)體瘤的治療應(yīng)用。（圖片來源：Nature cancer）
展望未來，探索利用假病毒對(duì)抗抗原異質(zhì)性致癌物誘導(dǎo)的而非移植的腫瘤模型臨床前研究將是重要的。此外，越來越多的臨床前和臨床證據(jù)表明，誘導(dǎo)ICD的化療與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合應(yīng)用，其抗癌效果優(yōu)于這些單藥療法。因此，麻省理工學(xué)院科學(xué)家們提出的這個(gè)平臺(tái)，也為與局部或全身免疫檢查點(diǎn)抑制劑的結(jié)合策略提供了機(jī)會(huì)。例如，編碼免疫檢查點(diǎn)抑制劑的RNA可能被引入LNP中，以優(yōu)異的方式釋放局部免疫應(yīng)答。
參考資料：
1#Yingzhong Liet al. Multifunctional oncolytic nanoparticles deliver self-replicating IL-12 RNA to eliminate established tumors and prime systemic immunity.Nature Cancer(2020)
2#Oliver Kepp et al. Pseudovirus for immunotherapy.Nature Cancer(2020)
3#Cong Luo et al. Chemotherapy and tumor immunogenic cell death.Journal of International Oncology(2017)
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