癌症免疫疗法新技术：溶瘤假病毒_癌症免疫疗法

自免疫检查点抑制剂首次成功应用于黑色素瘤患者以来，抗癌免疫疗法已经变得多样化，并联合放疗、化疗成为多种恶性肿瘤适应症的治疗标准。目前批准的免疫疗法包括针对免疫检查点和肿瘤相关抗原的单克隆抗体、免疫刺激细胞因子、CAR-T细胞、基于树突状细胞的癌症疫苗，以及局部应用的溶瘤病毒疗法。

越来越多的临床前证据支持这样一种观点：不仅局部病毒疗法，其他物理或化学溶瘤的非病毒疗法（激光、微波、射频或光热疗法；高强度聚焦超声；冷冻疗法；光动力疗法；以及肿瘤内应用的细胞毒素）也可促进全身抗肿瘤免疫，其原因是诱导了免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death,ICD），从而导致经治疗的病灶持久破坏以及远端抗肿瘤效果。尽管如此，这些 “无病毒溶瘤”的方法在临床上的成功是有限的，这促使人们呼吁采用新的、更有效的方法将肿瘤转化为自己的“疫苗”。

协同刺激ICD、炎症和免疫激活是癌症免疫疗法的重要研究方向。然而，即使是多药疗法也常常无法触发自我维持的抗肿瘤免疫所需的所有步骤。8月10日，来自麻省理工学院的科学家们在Nature Cancer杂志发表论文，提出了一个假病毒平台，可通过同时激活多个免疫刺激通路来激发局部和全身抗癌反应。

图片来源：Nature cancer

具体来说，他们设计出模拟病毒某些特征但不具感染风险的合成脂质纳米颗粒（lipid nanoparticle, LNP）假病毒平台——LNP-Rep-(IL-12)，它结合了3个关键元素：① 一种有效促进ICD的LNP成分；② 在转染细胞中刺激危险传感器的RNA；③ 调节免疫细胞的RNA编码的IL-12。

LNP-Rep-(IL-12)携带自我复制的RNA，通过Toll样受体3感应病毒RNA促进先天免疫刺激，并诱导肿瘤细胞的ICD。在ICD过程中，死亡的癌细胞释放出损伤相关的分子模式（DAMP），如ATP、高迁移率族蛋白B1（HMGB1）和钙网蛋白。DAMP是重要的辅助信号，作用于由树突状细胞表达的模式识别受体，以促进其募集和激活，然后由树突状细胞摄取肿瘤抗原，并在肿瘤微环境内构建的三级淋巴结构中将抗原交叉呈递给细胞毒性淋巴细胞（下图）。

这种旨在杀死癌细胞，同时通过DAMP刺激模式识别受体的组合方法，构成了一种“点燃”抗癌免疫的巧妙策略。

图片来源：Nature cancer

在这项新研究中，小鼠黑色素瘤模型实验显示，LNP-Rep-(IL-12)的治疗可使小鼠肿瘤消退并提高其生存率，而用空白LNP治疗则不能。科学家们还进一步找到了癌细胞摄取荧光标记LNP-Rep-(IL-12)的证据。此外，瘤内注射LNP-Rep-(IL-12)后DAMP钙网蛋白的呈现和I型干扰素的表达，导致肿瘤微环境中免疫浸润的重塑。这共同支持LNP-Rep-(IL-12) 在体内诱导ICD的结论。

给假病毒装备RNA编码免疫刺激细胞因子的可能性将有助于它们不断朝着更高的效力优化。麻省理工学院的科学家们选择通过使用融合到胶原结合蛋白lumican的单链变体将IL-12与癌细胞表面结合（而非使用IL-12的天然可溶性形式），这种方法避免了细胞因子的全身性促炎副作用，并确保了其局部免疫刺激作用。

该研究使用的LNP-Rep-(IL-12)平台还进一步促进包括IFN-γ在内的炎症细胞因子在肿瘤微环境中的表达，并放大抗肿瘤T细胞反应，从而使黑色素瘤和结肠癌模型小鼠完全缓解并提高生存率。

有趣的是，当与PD-1抑制剂联用时，合成的假病毒介导的肿瘤根除能够有效地诱导离注射部位较远处的肿瘤消退（远位效应）。这表明，LNP-Rep-(IL-12)平台通过瘤内注射诱导的免疫调节超越了局部环境，激发了T细胞的全身性应答。

通过瘤内注射将LNP-Rep-(IL-12)注入多个同系移植小鼠模型中，可导致肿瘤消退，并对远端未注射肿瘤产生远位效应，同时产生免疫记忆，保护小鼠免受肿瘤再攻击。（图片来源：Nature cancer）

值得注意的是，临床上少有被批准用于治疗黑色素瘤的溶瘤病毒T-VEC（talimogene laherparepvec；一种表达细胞因子GM-CSF的基因修饰的单纯疱疹病毒1型），可以诱导抗肿瘤免疫反应，导致对同时接受全身免疫检查点抑制剂的患者的远端转移产生远位效应。尽管如此，溶瘤病毒在癌症治疗中的应用受到其制造过程复杂性、对潜在传染源监管限制管理以及对其临床用药物流保障的限制。

假病毒平台解决了溶瘤病毒治疗的某些问题。然而，局部免疫治疗必须考虑另一个基于癌症生物学的限制，即肿瘤转移时常常丢失主要组织相容复合体class I（MHC1）的表达，使其不能被细胞毒性T淋巴细胞识别。

由于宿主-病原体共同进化的结果，免疫系统与自然病毒之间的关系非常复杂。免疫系统进化成能够识别和消灭传染性微生物，但病毒只有在不被宿主防御系统识别的情况下才能存在。例如，对病毒感染原始的细胞自主应答包括阻断病毒蛋白合成，以及动员自噬机制来隔离和摧毁细胞内的病原体。这两个事件都依赖于“整合应激反应”的激活，真核翻译起始因子eIF2α被特定激酶磷酸化是其关键。

不足为奇的是，病毒已经进化出抑制整合应激反应的策略，从而逃避细胞自主应答和免疫识别。溶瘤病毒T-VEC已经被设计成不能抑制eIF2α磷酸化。相比之下，假病毒的另一个优点是它们没有“刻”进病毒基因的自然发展历程的负担，这可以避免由于整合应激反应、干扰素反应或其他回路的破坏而导致的不必要的免疫抑制。

总之，溶瘤假病毒平台对可瘤内注射的实体瘤产生治疗效果将是一个诱人的推测。

在未来临床中，该方法可能被用于可瘤内注射实体瘤的治疗应用。（图片来源：Nature cancer）

展望未来，探索利用假病毒对抗抗原异质性致癌物诱导的而非移植的肿瘤模型临床前研究将是重要的。此外，越来越多的临床前和临床证据表明，诱导ICD的化疗与免疫检查点抑制剂联合应用，其抗癌效果优于这些单药疗法。因此，麻省理工学院科学家们提出的这个平台，也为与局部或全身免疫检查点抑制剂的结合策略提供了机会。例如，编码免疫检查点抑制剂的RNA可能被引入LNP中，以优异的方式释放局部免疫应答。

参考资料：

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)