文丨白露
自免疫檢查點抑制劑首次成功應用於黑色素瘤患者以來，抗癌免疫療法已經變得多樣化，並聯合放療、化療成為多種惡性腫瘤適應症的治療標準。目前批准的免疫療法包括針對免疫檢查點和腫瘤相關抗原的單克隆抗體、免疫刺激細胞因子、CAR-T細胞、基於樹突狀細胞的癌症疫苗，以及局部應用的溶瘤病毒療法。
越來越多的臨床前證據支持這樣一種觀點：不僅局部病毒療法，其他物理或化學溶瘤的非病毒療法（雷射、微波、射頻或光熱療法；高強度聚焦超聲；冷凍療法；光動力療法；以及腫瘤內應用的細胞毒素）也可促進全身抗腫瘤免疫，其原因是誘導了免疫原性細胞死亡（immunogenic cell death,ICD），從而導致經治療的病灶持久破壞以及遠端抗腫瘤效果。儘管如此，這些 「無病毒溶瘤」的方法在臨床上的成功是有限的，這促使人們呼籲採用新的、更有效的方法將腫瘤轉化為自己的「疫苗」。
協同刺激ICD、炎症和免疫激活是癌症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，來自麻省理工學院的科學家們在Nature Cancer雜誌發表論文，提出了一個假病毒平臺，可通過同時激活多個免疫刺激通路來激發局部和全身抗癌反應。
圖片來源：Nature cancer
具體來說，他們設計出模擬病毒某些特徵但不具感染風險的合成脂質納米顆粒（lipid nanoparticle, LNP）假病毒平臺——LNP-Rep-(IL-12)，它結合了3個關鍵元素：① 一種有效促進ICD的LNP成分；② 在轉染細胞中刺激危險傳感器的RNA；③ 調節免疫細胞的RNA編碼的IL-12。
LNP-Rep-(IL-12)攜帶自我複製的RNA，通過Toll樣受體3感應病毒RNA促進先天免疫刺激，並誘導腫瘤細胞的ICD。在ICD過程中，死亡的癌細胞釋放出損傷相關的分子模式（DAMP），如ATP、高遷移率族蛋白B1（HMGB1）和鈣網蛋白。DAMP是重要的輔助信號，作用於由樹突狀細胞表達的模式識別受體，以促進其募集和激活，然後由樹突狀細胞攝取腫瘤抗原，並在腫瘤微環境內構建的三級淋巴結構中將抗原交叉呈遞給細胞毒性淋巴細胞（下圖）。
這種旨在殺死癌細胞，同時通過DAMP刺激模式識別受體的組合方法，構成了一種「點燃」抗癌免疫的巧妙策略。
圖片來源：Nature cancer
在這項新研究中，小鼠黑色素瘤模型實驗顯示，LNP-Rep-(IL-12)的治療可使小鼠腫瘤消退並提高其生存率，而用空白LNP治療則不能。科學家們還進一步找到了癌細胞攝取螢光標記LNP-Rep-(IL-12)的證據。此外，瘤內注射LNP-Rep-(IL-12)後DAMP鈣網蛋白的呈現和I型幹擾素的表達，導致腫瘤微環境中免疫浸潤的重塑。這共同支持LNP-Rep-(IL-12) 在體內誘導ICD的結論。
給假病毒裝備RNA編碼免疫刺激細胞因子的可能性將有助於它們不斷朝著更高的效力優化。麻省理工學院的科學家們選擇通過使用融合到膠原結合蛋白lumican的單鏈變體將IL-12與癌細胞表面結合（而非使用IL-12的天然可溶性形式），這種方法避免了細胞因子的全身性促炎副作用，並確保了其局部免疫刺激作用。
該研究使用的LNP-Rep-(IL-12)平臺還進一步促進包括IFN-γ在內的炎症細胞因子在腫瘤微環境中的表達，並放大抗腫瘤T細胞反應，從而使黑色素瘤和結腸癌模型小鼠完全緩解並提高生存率。
有趣的是，當與PD-1抑制劑聯用時，合成的假病毒介導的腫瘤根除能夠有效地誘導離注射部位較遠處的腫瘤消退（遠位效應）。這表明，LNP-Rep-(IL-12)平臺通過瘤內注射誘導的免疫調節超越了局部環境，激發了T細胞的全身性應答。
通過瘤內注射將LNP-Rep-(IL-12)注入多個同系移植小鼠模型中，可導致腫瘤消退，並對遠端未注射腫瘤產生遠位效應，同時產生免疫記憶，保護小鼠免受腫瘤再攻擊。（圖片來源：Nature cancer）
值得注意的是，臨床上唯一被批准用於治療黑色素瘤的溶瘤病毒T-VEC（talimogene laherparepvec；一種表達細胞因子GM-CSF的基因修飾的單純皰疹病毒1型），可以誘導抗腫瘤免疫反應，導致對同時接受全身免疫檢查點抑制劑的患者的遠端轉移產生遠位效應。儘管如此，溶瘤病毒在癌症治療中的應用受到其製造過程複雜性、對潛在傳染源監管限制管理以及對其臨床用藥物流保障的限制。
假病毒平臺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基於癌症生物學的限制，即腫瘤轉移時常常丟失主要組織相容複合體class I（MHC1）的表達，使其不能被細胞毒性T淋巴細胞識別。
由於宿主-病原體共同進化的結果，免疫系統與自然病毒之間的關係非常複雜。免疫系統進化成能夠識別和消滅傳染性微生物，但病毒只有在不被宿主防禦系統識別的情況下才能存在。例如，對病毒感染最原始的細胞自主應答包括阻斷病毒蛋白合成，以及動員自噬機制來隔離和摧毀細胞內的病原體。這兩個事件都依賴於「整合應激反應」的激活，真核翻譯起始因子eIF2α被特定激酶磷酸化是其關鍵。
不足為奇的是，病毒已經進化出抑制整合應激反應的策略，從而逃避細胞自主應答和免疫識別。溶瘤病毒T-VEC已經被設計成不能抑制eIF2α磷酸化。相比之下，假病毒的另一個優點是它們沒有「刻」進病毒基因的自然發展歷程的負擔，這可以避免由於整合應激反應、幹擾素反應或其他迴路的破壞而導致的不必要的免疫抑制。
總之，溶瘤假病毒平臺對可瘤內注射的實體瘤產生治療效果將是一個誘人的推測。
在未來臨床中，該方法可能被用於可瘤內注射實體瘤的治療應用。（圖片來源：Nature cancer）
展望未來，探索利用假病毒對抗抗原異質性致癌物誘導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表明，誘導ICD的化療與免疫檢查點抑制劑聯合應用，其抗癌效果優於這些單藥療法。因此，麻省理工學院科學家們提出的這個平臺，也為與局部或全身免疫檢查點抑制劑的結合策略提供了機會。例如，編碼免疫檢查點抑制劑的RNA可能被引入LNP中，以前所未有的方式釋放局部免疫應答。
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)