深度好文!萬物相生相剋,談癌不色變—溶瘤病毒

撰文：華中農業大學 奔跑的蝸牛 轉載留言即可 更多信息關注 公眾號 生命科學前沿

一騎鯨落，萬物俱生。作為學習者，在我們探索生命進程的過程中，不禁要想一下：無論是腫瘤細胞還是溶瘤病毒都是預先存在於人類之前，所以我們不是在創造生命，而是在學習生命。

1.溶瘤病毒

溶瘤病毒的開發已經經歷了一百年的歷史，最早可追溯到19世紀晚期或20世紀早期1912年的義大利一位宮頸癌患者感染狂犬病毒後腫瘤不斷消退開始(Fukuhara et al 2016)。

1991年，Martuza 等人在《Science》發表文章，稱HSV（herpes simplex virus，單純皰疹病毒）在惡性膠質瘤治療中有一定的效果以後，採用HSV進行的溶瘤病毒治療就日益受到關注並且溶瘤病毒這一概念深入人心(Martuza. L Robert 1991)。

然而，1950至1980年間的溶瘤病毒臨床實驗是在曲折中成長，人們先後嘗試將野生型病毒或者某些毒力自然降低的野生病毒包括肝炎病毒（hepatitis）、西尼羅河熱病毒（West Nile fever）、黃熱病毒（yellow fever）、登革熱病毒（dengue fever）和腺病毒（adenoviruses）。

由於那些年代人類無法控制病毒的毒力和在腫瘤細胞中的病毒複製能力，使得這些病毒不適宜於當時的溶瘤病毒臨床開發(Kelly and Russell 2007)。逐漸的人類才認識到，溶瘤病毒的就是通過對自然界存在的一些致病力較弱的病毒基因進行改造製成特殊的溶瘤病毒，利用靶細胞中抑癌基因的失活或缺陷從而選擇性地感染腫瘤細胞，在其內大量複製並最終摧毀腫瘤細胞。簡單的來說就是使用病毒殺死腫瘤細胞！

適用於腫瘤治療的幾種溶瘤病毒示意圖(Lan et al 2020)

2.溶瘤原理

2019年美國癌症研究協會（American Association for Cancer Research, AACR）在其年度抗癌報告中將溶瘤病毒歸類為繼手術、放療、化療和靶向治療後，新的免疫治療方法。它摒棄了傳統手術治療容易造成患者創口大、易感染，及放射治療過程中殺敵一千、自損八百的敵我不分和化學藥物治療過程中極易產生耐藥性，副作用明顯等治療短板，將個性化靶向治療方法真正的應用到臨床。

目前大多數溶瘤病毒的開發都是基於野生型病毒的改造，當然包括應用最大的腺病毒或腺相關病毒的重塑。但無論如何改變，溶瘤病毒對腫瘤細胞的殺傷機制都基本概括為以下三點：

（1）溶瘤病毒通過病毒特異性受體介導的機制進入細胞。通常，在腫瘤細胞上高度表達特定的病毒進入受體；另外，還有通過重新靶向溶瘤病毒以通過腫瘤特異性受體進入細胞來改善腫瘤選擇性的努力。

（2）與正常靜止細胞相比，腫瘤細胞具有高代謝和複製活性，快速的細胞分裂增加了病毒複製。此外，腫瘤驅動突變特異性地增加了腫瘤細胞中病毒複製的選擇性，且許多腫瘤細胞具有抗病毒I型幹擾素信號傳導的缺陷，因此支持選擇性病毒複製。

（3）腫瘤微環境中病毒複製會促使先天免疫和適應性免疫激活，這種激活限制了病毒在正常細胞中的傳播。重要的是，病毒的存在以及細胞裂解、腫瘤抗原的釋放和危險相關的分子模式，可以克服腫瘤微環境中的免疫抑制並促進抗腫瘤免疫(Fukuhara et al 2016; Coffin 2015)。

溶瘤病毒療法的發展及作用機制(Fukuhar

3.「冷腫瘤」與「熱腫瘤」

眾所周知，腫瘤不只是一大團癌細胞無規則的聚集在一起，而是一個複雜的系統。裡面不僅僅有癌變的細胞，還有很多共生的正常細胞，比如血管細胞，免疫細胞等，正常細胞和癌細胞之間相互作用，相互影響。

免疫細胞是最常見的、與癌細胞共生的正常細胞類型。如果癌細胞周圍的免疫細胞多，那麼這個腫瘤就是「熱腫瘤（hot tumor）」，反之則是「冷腫瘤（cold tumor）」。大家之所以這麼關心癌細胞的冷熱，是因為現在很受追捧的「免疫檢查點抑制劑療法」對「熱腫瘤」有用，而對「冷腫瘤」基本無效。因為熱腫瘤中已經存在免疫細胞，尤其是T淋巴細胞，但是這些T細胞已經被腫瘤細胞結合併束縛，而免疫檢查點抑制劑能夠解除腫瘤對T細胞的「剎車」效應，這些被釋放的T細胞能夠迅速動員，快速殺傷腫瘤細胞。

而對於「冷腫瘤」來說，免疫細胞很難識別並殺傷，免疫檢查點阻斷劑也就很難發揮功效。從這一點出發，對於有極少腫瘤浸潤性T淋巴細胞（TIL）附著的「冷腫瘤」來講，通過抗原暴露的方式激活全身免疫，招募高水平的腫瘤浸潤性T淋巴細胞包圍腫瘤細胞，使「冷腫瘤變熱」，無疑是溶瘤病毒最好的抗腫瘤方式。

免疫性冷腫瘤的治療方式概述圖

4.表位擴張效應與良好預後

在細胞免疫過程中，依據抗原表位刺激機體免疫應答的強弱，可將其分為兩類：（1）優勢表位（dominant epitope），其具有強免疫原性，在剛開始接觸免疫細胞時，可首先激發免疫反應；（2）隱蔽表位（cryptic epitope），其隱藏於抗原大分子內部或密度較低，在後續應答過程中，才可激活免疫細胞。

已發現，特定抗原刺激機體後，免疫系統首先針對優勢抗原表位產生應答，但往往尚不足以清除該抗原，隨著免疫應答過程的持續，機體可相繼針對更多抗原表位（包括隱蔽表位）產生應答，而整個免疫反應也隨之增大，此現象稱為表位擴張（epitope spreading）。

良好的預後是臨床實驗期望的結果。腫瘤組織經溶瘤病毒處理後，能夠激發局部的甚至是全身性的免疫反應，進一步攻擊腫瘤殘存碎片，通過表位擴張現象清除隱藏或發生轉移的腫瘤細胞，使患者預後良好，達到不再復發或者惡化轉移的目的。

當然，表位擴展的過程中更多的需要我們臨床醫生依據臨床表現做出適當的藥物或人為幹預，以防誘發自身免疫疾病。Kaufman等人於2016年綜述了目前已知的溶瘤病毒在人體腫瘤細胞中複製並激活局部及全身免疫反應的分子細節。即溶瘤病毒的治療功效取決於直接的細胞裂解作用和間接的抗腫瘤免疫反應激活這兩者的結合。

腫瘤細胞一旦感染溶瘤病毒後會啟動由內質網（endoplasmic, ER）應激和遺傳毒性應激組成的抗病毒反應。這種反應導致活性氧（reactive oxygen species, ROS）的上調和抗病毒細胞因子產物的啟動。ROS和細胞因子，特別是（I型幹擾素（type I interferons, IFNs）會從被感染的癌細胞中釋放出來並激活抗原遞呈細胞antigen presenting cells, APC）、CD8+ T細胞和自然殺傷性（natural killer, NK）細胞等免疫細胞。

緊接著，溶瘤病毒積累到一定量後，產生溶瘤效應，釋放病毒後代，進一步釋放病源相關分子模式，危險相關分子模式信號以及包括新抗原在內的腫瘤相關抗原。其中，釋放的病毒後代通過傳播繼續感染其他腫瘤細胞。

由病毒顆粒組成的PAMPs和由宿主細胞蛋白組成的DAMPs通過觸發激活受體來刺激免疫系統6。在這樣產生的免疫刺激環境中，TAAs和新抗原被不斷釋放並不斷的被抗原遞呈細胞所轉運。總的來說，這些事件導致產生對病毒感染的腫瘤細胞的免疫反應，以及對未被病毒感染的腫瘤細胞上展示的TAAs或新抗原的新的免疫反應，既表位擴展現象激發的由局部到全身的抗腫瘤免疫反應，實現良好預後。

溶瘤病毒誘導局部和全身抗腫瘤免疫

5.免疫檢查點抑制劑（ICIs）-- PD-1 / PD-L1

2018年的諾貝爾生理學或醫學獎授予日本科學家本庶佑（譯）和美國科學家 James P Allison 開創的「免疫檢查點癌症療法」提醒我們免疫抑制重要的作用--在免疫監視下的免疫逃逸也是腫瘤進展過程中一個關鍵的因素。

免疫檢查點阻斷性抗體（anti-immune checkpoint blockade, anti-ICB）的免疫治療手段，像抗細胞程序性死亡蛋白1抗體（anti-programmed cell death protein 1, anti-PD-1）和抗細胞程序性死亡蛋白受體1（anti-programmed cell death receptor ligand 1, anti-PD-L1），歸功於其改善免疫抑制腫瘤微環境（tumor microenvironment, TME）的優點，對提高臨床結果提供了無與倫比的前景。

例如，在腫瘤細胞上過表達的PD-L1，與免疫細胞上正常表達的受體PD-1結合，進而阻斷細胞毒性T淋巴細胞CD8發揮細胞毒性免疫殺傷腫瘤細胞的功能便於腫瘤發生疫逃逸。相反的，經免疫檢查點抑制劑（ICB）封鎖了的PD-1 / PD-L1信號通路可以增加CD8+腫瘤浸潤性淋巴細胞（tumor-infiltrating lymphocytes, TILs）的浸潤，使「冷腫瘤變熱」，這一舉措在多種類型人類腫瘤的治療過程中不斷的被證明可獲得良好的臨床療效。近年來，隨著在多種實體瘤病例中取得顯著效果的免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors, ICIs）療法也逐漸被公眾所認可。

癌症中的PD-1 / PD-L1軸阻斷

6.溶瘤病毒HSV-1的迭代更次

1998年美國基於HSV-1再次深度開發為G207試用於惡性神經膠質瘤I期臨床試驗(Whisenhunt et al 2015)，再到2009年日本基於HSV-1開發的第三代溶瘤病毒G47Delta開展針對膠質母細胞瘤的I 期臨床試驗(Fukuhara et al 2005)。

2015年被美國食品藥品監督局（U.S. Food and Drug Administration, U.S. FDA）批准美國安進(Amgen)公司上市的基於HSV-1（1型單純皰疹）病毒基因改造產品 T-VEC（talimogene laherparepvec）（隨後被歐盟批准上市），是第一個獲批應用於臨床的靶向黑色素實體瘤治療的溶瘤病毒，可明顯延長患者的總生存期，這標誌著溶瘤病毒治療已經走向成熟。

T-VEC 的開發是基於皮膚和淋巴結有轉移性黑色素瘤損傷患者的三期臨床試驗，通過可致唇皰疹的1型單純皰疹病毒（HSV-1）共表達免疫激活蛋白粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）經瘤體內注射，感染腫瘤細胞並在其內複製、裂解癌組織，並激活全身免疫反應的過程，主要用於治療轉移性，經手術無法祛除的黑色素瘤，屬第二代HSV-1產品。

7.中國創造--安柯瑞（全球第一、中國唯一）

溶瘤病毒的發展過程中不得不提的是中國在溶瘤病毒開發過程中的大膽嘗試—H101（Uncorine / Oncorine，中文名安柯瑞），由俞德超博士（現信達生物製藥（蘇州）有限公司董事長兼總裁）研製。

它是2005年經中國食品藥品監督管理局（China Food and Drug Administration, CFDA）批准上市的全球首個用於治療經常規放療或化療加放療無效，並以5-FU、順鉑化療方案進行姑息治療的晚期鼻咽癌患者的溶瘤病毒製劑，在重組5型腺病毒顆粒的基礎上刪除E1B-55 KD和E3區基因片段78.3 – 85.8 mu而得(Ken 2006)。

除此之外，還可以治療肝癌、胰腺癌、惡性胸腹腔積液和宮頸癌等(Liang 2018)。安柯瑞是中國醫療市場唯一的溶瘤病毒產品，被評為國家I類抗腫瘤新藥，具有自主智慧財產權。儘管在後續的推廣應用中暴露出了各種各樣的問題（主要在於臨床試驗過程中忽略總生存期的評估而備受質疑），但它仍是中國溶瘤病毒製劑開發中非常重要的一筆。

值得高興的是，2009年上藥天普集團已經重啟了安柯瑞的再上市計劃，希望攻克難關，造福更多飽受腫瘤之苦的患者。

8.國內ICIs進程（K / O 藥）

我國於2018年7月引進了PD-1抗體Keytruda首次用於治療晚期黑色素瘤，俗稱「K藥」。雖然國外已經將K藥批准治療的癌症多達20多種，但考慮到藥物給病人帶來的不良反應、毒副作用以及耐藥性等問題，2019年中國僅擴大了一種K藥的治療適應症，即K藥聯合化療藥被用於治療非小細胞肺癌中的非鱗癌。

同樣針對PD-1的單抗—Opdivo是首個引入國內的免疫檢查點抑制劑，俗稱「O藥」。它通過強大的結合力與免疫細胞上的PD-1結合，「擠掉」原本與PD-1結合的腫瘤細胞上的PD-L1，解除腫瘤細胞對免疫細胞的「控制」，幫助機體恢復抗腫瘤的免疫反應。

雖然「O藥」最初的適應症為無法切除的或轉移性黑色素瘤，但隨著研究的深入，FDA很快批准「O藥」的適應症達7種之多，包括黑色素瘤、腎細胞癌、非小細胞肺癌、經典霍奇金淋巴瘤、尿路上皮癌、結直腸癌以及肝癌。國家食品藥品監督管理局（CFDA）批准的適應症為：用於治療表皮生長因子受體（EGFR）基因突變陰性和漸變性淋巴瘤激酶（ALK）陰性，既往接受過含鉑類方案化療後疾病進展或不可耐受的局部晚期或轉移性非小細胞肺癌成人患者，且僅用於非小細胞肺癌的二線治療。

本應在癌症免疫治療中取得輝煌戰果的PD-1/PD-L1通路抑制劑，也因應答效率問題而不得不放慢臨床推廣的腳步（American Association for Cancer Research, 2016）。

機體實體瘤誘因及其對PD-1的響應率（摘

參考文獻存儲於石墨https://shimo.im/docs/jvdvJvxyD3xktrDY