综述:溶瘤病毒疗法:从基础研究到临床应用

时间:2026年2月6日
来源:Signal Transduction and Targeted Therapy

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这篇综述全面阐述了溶瘤病毒(OV)作为一种新兴癌症免疫疗法的机制、进展与挑战。文章系统梳理了各类OV(如HSV-1、Ad、VV、Reovirus等)的溶瘤机制,包括直接裂解肿瘤细胞、诱导免疫原性细胞死亡(ICD)及重塑肿瘤微环境(TME),并深入探讨了其与免疫检查点抑制剂(ICIs)、过继性细胞治疗(ACT)、放化疗等联合策略的协同效应。同时,文章也指出了OV疗法在临床转化中面临的病毒递送、抗病毒免疫及个性化治疗等关键问题,为未来研究方向提供了重要见解。

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溶瘤病毒的分类与特性

溶瘤病毒(Oncolytic Viruses, OVs)是一类能够选择性感染并在肿瘤细胞内复制,最终导致肿瘤细胞裂解的病毒。它们不仅是直接的溶瘤剂,更是有效的免疫激活剂。根据遗传物质的不同,OVs可分为DNA病毒和RNA病毒。常见的DNA病毒包括疱疹 simplex 病毒(HSV-1)腺病毒(Ad)痘苗病毒(VV),而RNA病毒则包括呼肠孤病毒(Reovirus)新城疫病毒(NDV)麻疹病毒(MV) 等。
疱疹 simplex 病毒(HSV-1) 是研究最深入的OV平台之一。其基因组庞大(约152 kb),便于进行广泛的基因工程改造以增强安全性和疗效。例如,删除与神经毒性和免疫逃逸相关的基因(如ICP34.5和ICP47),可以使其特异性在肿瘤细胞中复制。T-VEC(Talimogene laherparepvec) 是首个获FDA批准的OV,它是一款经过改造的HSV-1,删除了ICP34.5和ICP47基因,并插入了粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF) 基因,从而在裂解肿瘤的同时激发强大的抗肿瘤免疫反应。
腺病毒(Ad) 是一种无包膜的双链DNA病毒,以其高效的基因递送能力著称。通过删除病毒复制所必需的早期基因(如E1A、E1B),可以使其复制依赖于肿瘤细胞中异常活化的信号通路(如p53缺陷、Rb信号失调),从而实现肿瘤特异性。例如,ONYX-015 和中国的 H101(Oncorine) 都是基于E1B缺失的溶瘤腺病毒。此外,对腺病毒衣壳进行改造(如插入RGD肽段)可以增强其与肿瘤细胞表面高表达的整合素(如αvβ3)结合,提高感染效率。
痘苗病毒(VV) 作为历史上成功根除天花的疫苗,其安全性得到广泛验证。VV基因组巨大,可容纳多个外源治疗基因。例如,JX-594(Pexa-Vec) 是一款经过改造的VV,其胸苷激酶(TK)基因被删除,并插入了GM-CSF基因,在肝癌等临床试验中显示出良好前景。
呼肠孤病毒(Reovirus) 是一种天然具有肿瘤趋向性的RNA病毒,它倾向于在Ras信号通路异常活化的肿瘤细胞中复制。Pelareorep 是其在临床试验中的代表,研究表明其与化疗或免疫检查点抑制剂联用可增强疗效。
这些病毒各具特色,但其核心优势在于能够利用肿瘤细胞的固有缺陷(如抗病毒信号缺陷、高速增殖)进行选择性复制,并通过裂解细胞释放肿瘤相关抗原(TAAs)和危险信号分子(DAMPs),进而激活宿主体内先天性和适应性免疫系统,产生“原位疫苗”效应。

溶瘤病毒的抗肿瘤机制

溶瘤病毒的抗肿瘤作用是一个多步骤、多机制的复杂过程,主要包括直接溶瘤作用、激活抗肿瘤免疫以及重塑肿瘤微环境。

直接溶瘤活性

OVs通过识别肿瘤细胞表面过度表达的特定受体进入细胞。例如,腺病毒通过柯萨奇-腺病毒受体(CAR)进入细胞,而许多肿瘤细胞会高表达此类受体。进入细胞后,病毒利用肿瘤细胞旺盛的代谢 machinery 进行大量复制,最终导致细胞裂解死亡,并释放出新的病毒颗粒感染邻近的肿瘤细胞,形成链式反应。这种直接的细胞毒作用是OVs清除肿瘤的基础。

激活抗肿瘤免疫

这是OVs发挥持久抗肿瘤效果的关键。当肿瘤细胞被病毒裂解时,会释放出大量的肿瘤相关抗原(TAAs)、损伤相关分子模式(DAMPs,如HMGB1、ATP)和病毒病原相关分子模式(PAMPs)。这些信号被称为“免疫原性细胞死亡(ICD)”的标志。它们像警报一样,吸引并激活抗原呈递细胞,主要是树突状细胞(DCs)。被激活的DCs会迁移至淋巴结,将处理后的肿瘤抗原呈递给T细胞,从而激活肿瘤特异性的细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)。这些CTLs随后进入血液循环,归巢至肿瘤部位,识别并杀死表达相应抗原的肿瘤细胞。此外,OVs感染还会在肿瘤局部创造一个促炎性环境,分泌多种细胞因子(如I型干扰素、IL-12)和趋化因子,进一步招募和激活NK细胞等天然免疫细胞,共同攻击肿瘤。这个过程能将免疫学上“冷”的肿瘤(缺乏T细胞浸润)转变为“热”的肿瘤(富含免疫细胞),为免疫治疗创造了有利条件。

重塑肿瘤微环境(TME)

TME是一个免疫抑制性的环境,富含调节性T细胞(Tregs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和M2型肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等免疫抑制细胞,并表达高水平的免疫检查点分子(如PD-L1)。OVs可以通过多种方式逆转这种免疫抑制状态。例如,病毒复制可直接杀死这些免疫抑制细胞。更重要的是,OVs可被改造为表达免疫刺激因子(如GM-CSF、IL-12)或免疫检查点抑制剂(如抗PD-1 scFv),从而在局部解除免疫抑制,增强T细胞的功能。此外,一些OVs还被设计表达能够降解细胞外基质(ECM)(如透明质酸)的酶,降低肿瘤间质压力,改善药物和免疫细胞向肿瘤深处的浸润。

溶瘤病毒的联合治疗策略

尽管OVs单药治疗在部分患者中显示出疗效,但其效果仍有限。将OVs与其他抗癌疗法联合应用,已成为提高疗效的主流策略。这种联合能够产生协同效应,克服单一疗法的耐药性。

OVs与免疫检查点抑制剂(ICIs)联合

ICIs(如抗PD-1/PD-L1、抗CTLA-4抗体)能够解除T细胞的功能抑制,但其疗效依赖于肿瘤内已有T细胞存在。OVs恰好可以通过上述机制将“冷”肿瘤变为“热”肿瘤,为ICIs发挥作用创造条件。临床前和临床研究均证实,OVs(如T-VEC)与ICIs(如帕博利珠单抗)联用,在黑色素瘤等肿瘤中取得了优于单药的治疗效果。OVs感染有时会导致肿瘤细胞PD-L1表达上调,这反而增加了肿瘤对ICIs的敏感性。

OVs与过继性细胞治疗(ACT)联合

ACT(如CAR-T细胞疗法)在血液肿瘤中取得成功,但在实体瘤中面临肿瘤归巢困难、免疫抑制微环境等挑战。OVs可以通过表达趋化因子(如CXCL11)来吸引CAR-T细胞到达肿瘤部位。此外,武装型OVs可在肿瘤局部表达BiTEs(双特异性T细胞衔接器),一端结合肿瘤抗原,另一端结合T细胞表面的CD3,从而将T细胞重定向到肿瘤细胞,即便该T细胞本身不识别该肿瘤抗原。这种“导引”作用可以帮助克服肿瘤的抗原异质性,扩大ACT的杀伤范围。

OVs与放疗、化疗联合

放疗和某些化疗药物(如吉西他滨、环磷酰胺)本身也能诱导ICD,与OVs联用可放大免疫激活效应。此外,放疗可增加肿瘤血管通透性,促进OVs的分布。一些化疗药物(如环磷酰胺)还具有短暂的免疫抑制效果,可在给药初期抑制机体对病毒的清除,为病毒复制赢得时间。

OVs与表观遗传靶向药物联合

组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi,如伏立诺他)或DNA甲基转移酶抑制剂(DNMTi)等表观遗传药物可以改变肿瘤细胞的基因表达状态,使其对病毒复制更敏感。例如,它们可以抑制肿瘤细胞的I型干扰素应答,从而为病毒复制创造更有利的条件。

临床挑战与未来展望

尽管OVs前景广阔,但其临床转化仍面临诸多挑战。
病毒递送:全身给药(静脉注射)是治疗转移瘤的理想方式,但病毒在血液中易被中和抗体和补体系统清除,难以有效到达肿瘤。局部瘤内注射虽能提高肿瘤局部病毒浓度,但不适用于深部或弥漫性肿瘤。开发新型递送系统,如利用细胞(间充质干细胞、免疫细胞)或生物材料(脂质体、纳米颗粒)作为病毒载体,保护病毒免受免疫攻击并增强其肿瘤靶向性,是当前的研究热点。
抗病毒免疫:人体预存的中和抗体以及病毒感染后迅速激发的先天和适应性免疫应答,会加速病毒的清除,限制其复制和扩散。如何平衡抗病毒免疫和抗肿瘤免疫,是OVs治疗的核心矛盾。策略包括病毒衣壳改造以逃避免疫识别、使用免疫抑制剂短暂压制免疫系统,或采用多次给药方案等。
个性化治疗:不同患者、不同肿瘤类型对OVs的反应存在差异。未来趋势是利用多组学数据(基因组、转录组、蛋白组等)和人工智能(AI)分析,筛选出最可能从特定OV疗法中获益的患者群体,实现真正的精准医疗。患者来源的类器官(PDOs)和异种移植模型(PDXs)为在体外预测OVs疗效提供了有力工具。
监管与生产:作为活的生物制品,OVs的生产、质控、储存和运输要求远高于传统化学药物。建立稳定、高效、符合GMP标准的生产工艺,并制定与之相适应的临床评价标准和监管路径,是推动OVs广泛应用的必要条件。
展望未来,溶瘤病毒疗法正处于一个快速发展的阶段。通过更精巧的病毒工程、更合理的联合策略以及更精准的患者筛选,OVs有望在癌症免疫治疗领域扮演越来越重要的角色,为更多患者带来希望。

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