Wiroterapia onkolityczna wirusem odry – nowoczesna metoda leczenia nowotworów

Autorzy

Dominika Kaczyńska - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Adam Mitręga - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Aleksandra Wocław - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Piotr Dudek - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Michał Bielówka - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Błażej Pilarski - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Słowa kluczowe:

wirus odry, immunoterapia onkolityczna

Streszczenie

Nowotwory stanowią jedną z głównych przyczyn śmierci na całym świecie, a potrzeba opracowania skutecznych i mniej toksycznych terapii przeciwnowotworowych jest nieustannie obecna. W ostatnich latach zainteresowanie immunoterapią, zwłaszcza wykorzystaniem wirusów onkolitycznych, wzrosło ze względu na ich zdolność do selektywnego infekowania i niszczenia komórek nowotworowych, przy minialnym efekcie cytopatycznym na zdrowe tkanki. W tym kontekście wirus odry (ang. measles virus MV) stał się obiektem intensywnych badań jako potencjalne narzędzie w immunoterapii nowotworów. 

W badaniach przedklinicznych i klinicznych wykorzystuje się różne strategie terapeutyczne, takie jak bezpośrednie wstrzykiwanie MV do guza lub dootrzewnowo w celu osiągnięcia selektywnej infekcji i destrukcji komórek nowotworowych. Istnieją również badania nad inżynierią genetyczną wirusa odry w celu zwiększenia jego onkolitycznej aktywności. 

Wyniki badań klinicznych wykazują obiecujące odpowiedzi terapeutyczne, w tym częściową lub całkowitą remisję nowotworów. Wirus odry wykazuje zdolność do aktywacji układu odpornościowego, indukowania odpowiedzi immunologicznej oraz zwiększania skuteczności terapii przeciwnowotworowych. 

W niniejszym artykule przedstawiamy przegląd postępów w badaniach zastosowania wirusa odry w immunoterapii nowotworów oraz omawiamy jego mechanizmy działania i wyniki badań klinicznych. W tym celu przeanalizowano związaną z tematem literaturę dostępną w medycznych bazach danych, w tym: PubMed, Scopus, Google Scholar.   

Bibliografia

Lippman SM, Hawk ET. Cancer prevention: from 1727 to milestones of the past 100 years. Cancer Res. 2009 Jul 1;69(13):5269-84. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-09-1750. Epub 2009 Jun 2. PMID: 19491253.

Bray F, Ferlay J, Soerjomataram I, Siegel RL, Torre LA, Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018 Nov;68(6):394-424. doi: 10.3322/caac.21492. Epub 2018 Sep 12. Erratum in: CA Cancer J Clin. 2020 Jul;70(4):313. PMID: 30207593.

DiMaio D, Emu B, Goodman AL, Mothes W, Justice A. Cancer Microbiology. J Natl Cancer Inst. 2022 May 9;114(5):651-663. doi: 10.1093/jnci/djab212. PMID: 34850062; PMCID: PMC9086797.

Thorsson V, Gibbs DL, Brown SD, Wolf D, Bortone DS, Ou Yang TH, Porta-Pardo E, Gao GF, Plaisier CL, Eddy JA, Ziv E, Culhane AC, Paull EO, Sivakumar IKA, Gentles AJ, Malhotra R, Farshidfar F, Colaprico A, Parker JS, Mose LE, Vo NS, Liu J, Liu Y, Rader J, Dhankani V, Reynolds SM, Bowlby R, Califano A, Cherniack AD, Anastassiou D, Bedognetti D, Mokrab Y, Newman AM, Rao A, Chen K, Krasnitz A, Hu H, Malta TM, Noushmehr H, Pedamallu CS, Bullman S, Ojesina AI, Lamb A, Zhou W, Shen H, Choueiri TK, Weinstein JN, Guinney J, Saltz J, Holt RA, Rabkin CS; Cancer Genome Atlas Research Network; Lazar AJ, Serody JS, Demicco EG, Disis ML, Vincent BG, Shmulevich I. The Immune Landscape of Cancer. Immunity. 2018 Apr 17;48(4):812-830.e14. doi: 10.1016/j.immuni.2018.03.023. Epub 2018 Apr 5. Erratum in: Immunity. 2019 Aug 20;51(2):411-412. PMID: 29628290; PMCID: PMC5982584.

Vinay DS, Ryan EP, Pawelec G, Talib WH, Stagg J, Elkord E, Lichtor T, Decker WK, Whelan RL, Kumara HMCS, Signori E, Honoki K, Georgakilas AG, Amin A, Helferich WG, Boosani CS, Guha G, Ciriolo MR, Chen S, Mohammed SI, Azmi AS, Keith WN, Bilsland A, Bhakta D, Halicka D, Fujii H, Aquilano K, Ashraf SS, Nowsheen S, Yang X, Choi BK, Kwon BS. Immune evasion in cancer: Mechanistic basis and therapeutic strategies. Semin Cancer Biol. 2015 Dec;35 Suppl:S185-S198. doi: 10.1016/j.semcancer.2015.03.004. Epub 2015 Mar 25. PMID: 25818339.

Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011 Mar 4;144(5):646-74. doi: 10.1016/j.cell.2011.02.013. PMID: 21376230.

Fukuhara H, Ino Y, Todo T. Oncolytic virus therapy: A new era of cancer treatment at dawn. Cancer Sci. 2016 Oct;107(10):1373-1379. doi: 10.1111/cas.13027. Epub 2016 Sep 9. PMID: 27486853; PMCID: PMC5084676.

Liu TC, Galanis E, Kirn D. Clinical trial results with oncolytic virotherapy: a century of promise, a decade of progress. Nat Clin Pract Oncol. 2007 Feb;4(2):101-17. doi: 10.1038/ncponc0736. PMID: 17259931.

Bell J, McFadden G. Viruses for tumor therapy. Cell Host Microbe. 2014 Mar 12;15(3):260-5. doi: 10.1016/j.chom.2014.01.002. PMID: 24629333; PMCID: PMC3963258.

Msaouel P, Opyrchal M, Domingo Musibay E, Galanis E. Oncolytic measles virus strains as novel anticancer agents. Expert Opin Biol Ther. 2013 Apr;13(4):483-502. doi: 10.1517/14712598.2013.749851. Epub 2013 Jan 6. PMID: 23289598; PMCID: PMC3810368.

Msaouel P, Iankov ID, Dispenzieri A, Galanis E. Attenuated oncolytic measles virus strains as cancer therapeutics. Curr Pharm Biotechnol. 2012 Jul;13(9):1732-41. doi: 10.2174/138920112800958896. PMID: 21740361; PMCID: PMC3298624.

Sasso E, D'Alise AM, Zambrano N, Scarselli E, Folgori A, Nicosia A. New viral vectors for infectious diseases and cancer. Semin Immunol. 2020 Aug;50:101430. doi: 10.1016/j.smim.2020.101430. Epub 2020 Nov 29. PMID: 33262065.

Raja J, Ludwig JM, Gettinger SN, Schalper KA, Kim HS. Oncolytic virus immunotherapy: future prospects for oncology. J Immunother Cancer. 2018 Dec 4;6(1):140. doi: 10.1186/s40425-018-0458-z. PMID: 30514385; PMCID: PMC6280382.

Hemminki O, Dos Santos JM, Hemminki A. Oncolytic viruses for cancer immunotherapy. J Hematol Oncol. 2020 Jun 29;13(1):84. doi: 10.1186/s13045-020-00922-1. PMID: 32600470; PMCID: PMC7325106.

Baker JP. The first measles vaccine. Pediatrics. 2011 Sep;128(3):435-7. doi: 10.1542/peds.2011-1430. Epub 2011 Aug 28. PMID: 21873696.

Yanagi Y, Takeda M, Ohno S. Measles virus: cellular receptors, tropism and pathogenesis. J Gen Virol. 2006 Oct;87(Pt 10):2767-2779. doi: 10.1099/vir.0.82221-0. PMID: 16963735.

Navaratnarajah CK, Oezguen N, Rupp L, Kay L, Leonard VH, Braun W, Cattaneo R. The heads of the measles virus attachment protein move to transmit the fusion-triggering signal. Nat Struct Mol Biol. 2011 Feb;18(2):128-34. doi: 10.1038/nsmb.1967. Epub 2011 Jan 9. PMID: 21217701; PMCID: PMC3059746.

Wild TF, Malvoisin E, Buckland R. Measles virus: both the haemagglutinin and fusion glycoproteins are required for fusion. J Gen Virol. 1991 Feb;72 ( Pt 2):439-42. doi: 10.1099/0022-1317-72-2-439. PMID: 1993882.

Long MA, Rossi FM. Targeted cell fusion facilitates stable heterokaryon generation in vitro and in vivo. PLoS One. 2011;6(10):e26381. doi: 10.1371/journal.pone.0026381. Epub 2011 Oct 24. PMID: 22039476; PMCID: PMC3200330.

Galanis E, Bateman A, Johnson K, Diaz RM, James CD, Vile R, Russell SJ. Use of viral fusogenic membrane glycoproteins as novel therapeutic transgenes in gliomas. Hum Gene Ther. 2001 May 1;12(7):811-21. doi: 10.1089/104303401750148766. PMID: 11339897.

Leonard VH, Sinn PL, Hodge G, Miest T, Devaux P, Oezguen N, Braun W, McCray PB Jr, McChesney MB, Cattaneo R. Measles virus blind to its epithelial cell receptor remains virulent in rhesus monkeys but cannot cross the airway epithelium and is not shed. J Clin Invest. 2008 Jul;118(7):2448-58. doi: 10.1172/JCI35454. PMID: 18568079; PMCID: PMC2430500.

Tatsuo H, Ono N, Tanaka K, Yanagi Y. SLAM (CDw150) is a cellular receptor for measles virus. Nature. 2000 Aug 24;406(6798):893-7. doi: 10.1038/35022579. PMID: 10972291.

Ono N, Tatsuo H, Hidaka Y, Aoki T, Minagawa H, Yanagi Y. Measles viruses on throat swabs from measles patients use signaling lymphocytic activation molecule (CDw150) but not CD46 as a cellular receptor. J Virol. 2001 May;75(9):4399-401. doi: 10.1128/JVI.75.9.4399-4401.2001. PMID: 11287589; PMCID: PMC114185.

Navaratnarajah CK, Leonard VH, Cattaneo R. Measles virus glycoprotein complex assembly, receptor attachment, and cell entry. Curr Top Microbiol Immunol. 2009;329:59-76. doi: 10.1007/978-3-540-70523-9_4. PMID: 19198562; PMCID: PMC7121846.

Jurianz K, Ziegler S, Garcia-Schüler H, Kraus S, Bohana-Kashtan O, Fishelson Z, Kirschfink M. Complement resistance of tumor cells: basal and induced mechanisms. Mol Immunol. 1999 Sep-Oct;36(13-14):929-39. doi: 10.1016/s0161-5890(99)00115-7. PMID: 10698347.

Vongpunsawad S, Oezgun N, Braun W, Cattaneo R. Selectively receptor-blind measles viruses: Identification of residues necessary for SLAM- or CD46-induced fusion and their localization on a new hemagglutinin structural model. J Virol. 2004 Jan;78(1):302-13. doi: 10.1128/jvi.78.1.302-313.2004. PMID: 14671112; PMCID: PMC303414.

Fabre-Lafay S, Garrido-Urbani S, Reymond N, Gonçalves A, Dubreuil P, Lopez M. Nectin-4, a new serological breast cancer marker, is a substrate for tumor necrosis factor-alpha-converting enzyme (TACE)/ADAM-17. J Biol Chem. 2005 May 20;280(20):19543-50. doi: 10.1074/jbc.M410943200. Epub 2005 Mar 22. PMID: 15784625.

Derycke MS, Pambuccian SE, Gilks CB, Kalloger SE, Ghidouche A, Lopez M, Bliss RL, Geller MA, Argenta PA, Harrington KM, Skubitz AP. Nectin 4 overexpression in ovarian cancer tissues and serum: potential role as a serum biomarker. Am J Clin Pathol. 2010 Nov;134(5):835-45. doi: 10.1309/AJCPGXK0FR4MHIHB. PMID: 20959669; PMCID: PMC3042138.

Awano M, Fujiyuki T, Shoji K, Amagai Y, Murakami Y, Furukawa Y, Sato H, Yoneda M, Kai C. Measles virus selectively blind to signaling lymphocyte activity molecule has oncolytic efficacy against nectin-4-expressing pancreatic cancer cells. Cancer Sci. 2016 Nov;107(11):1647-1652. doi: 10.1111/cas.13064. PMID: 27561180; PMCID: PMC5132336.

Naik S, Russell SJ. Engineering oncolytic viruses to exploit tumor specific defects in innate immune signaling pathways. Expert Opin Biol Ther. 2009 Sep;9(9):1163-76. doi: 10.1517/14712590903170653. PMID: 19637971.

Takaoka A, Tamura T, Taniguchi T. Interferon regulatory factor family of transcription factors and regulation of oncogenesis. Cancer Sci. 2008 Mar;99(3):467-78. doi: 10.1111/j.1349-7006.2007.00720.x. Epub 2008 Jan 9. PMID: 18190617.

Berchtold S, Lampe J, Weiland T, Smirnow I, Schleicher S, Handgretinger R, Kopp HG, Reiser J, Stubenrauch F, Mayer N, Malek NP, Bitzer M, Lauer UM. Innate immune defense defines susceptibility of sarcoma cells to measles vaccine virus-based oncolysis. J Virol. 2013 Mar;87(6):3484-501. doi: 10.1128/JVI.02106-12. Epub 2013 Jan 9. PMID: 23302892; PMCID: PMC3592150.

Griffin DE, Pan CH. Measles: old vaccines, new vaccines. Curr Top Microbiol Immunol. 2009;330:191-212. doi: 10.1007/978-3-540-70617-5_10. PMID: 19203111.

McQuillan GM, Kruszon-Moran D, Hyde TB, Forghani B, Bellini W, Dayan GH. Seroprevalence of measles antibody in the US population, 1999-2004. J Infect Dis. 2007 Nov 15;196(10):1459-64. doi: 10.1086/522866. Epub 2007 Nov 1. PMID: 18008224.

Grote D, Cattaneo R, Fielding AK. Neutrophils contribute to the measles virus-induced antitumor effect: enhancement by granulocyte macrophage colony-stimulating factor expression. Cancer Res. 2003 Oct 1;63(19):6463-8. PMID: 14559838.

Grossardt C, Engeland CE, Bossow S, Halama N, Zaoui K, Leber MF, Springfeld C, Jaeger D, von Kalle C, Ungerechts G. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor-armed oncolytic measles virus is an effective therapeutic cancer vaccine. Hum Gene Ther. 2013 Jul;24(7):644-54. doi: 10.1089/hum.2012.205. PMID: 23642239; PMCID: PMC3719441.

Liu Z, Ravindranathan R, Kalinski P, Guo ZS, Bartlett DL. Rational combination of oncolytic vaccinia virus and PD-L1 blockade works synergistically to enhance therapeutic efficacy. Nat Commun. 2017 Mar 27;8:14754. doi: 10.1038/ncomms14754. PMID: 28345650; PMCID: PMC5378974.

Engeland CE, Grossardt C, Veinalde R, Bossow S, Lutz D, Kaufmann JK, Shevchenko I, Umansky V, Nettelbeck DM, Weichert W, Jäger D, von Kalle C, Ungerechts G. CTLA-4 and PD-L1 checkpoint blockade enhances oncolytic measles virus therapy. Mol Ther. 2014 Nov;22(11):1949-59. doi: 10.1038/mt.2014.160. Epub 2014 Aug 26. PMID: 25156126; PMCID: PMC4429737.

Dietz L, Engeland CE. Immunomodulation in Oncolytic Measles Virotherapy. Methods Mol Biol. 2020;2058:111-126. doi: 10.1007/978-1-4939-9794-7_7. PMID: 31486034.

Speck T, Heidbuechel JPW, Veinalde R, Jaeger D, von Kalle C, Ball CR, Ungerechts G, Engeland CE. Targeted BiTE Expression by an Oncolytic Vector Augments Therapeutic Efficacy Against Solid Tumors. Clin Cancer Res. 2018 May 1;24(9):2128-2137. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-17-2651. Epub 2018 Feb 6. PMID: 29437789.

Donnelly OG, Errington-Mais F, Steele L, Hadac E, Jennings V, Scott K, Peach H, Phillips RM, Bond J, Pandha H, Harrington K, Vile R, Russell S, Selby P, Melcher AA. Measles virus causes immunogenic cell death in human melanoma. Gene Ther. 2013 Jan;20(1):7-15. doi: 10.1038/gt.2011.205. Epub 2011 Dec 15. PMID: 22170342; PMCID: PMC3378495.

Heinzerling L, Künzi V, Oberholzer PA, Kündig T, Naim H, Dummer R. Oncolytic measles virus in cutaneous T-cell lymphomas mounts antitumor immune responses in vivo and targets interferon-resistant tumor cells. Blood. 2005 Oct 1;106(7):2287-94. doi: 10.1182/blood-2004-11-4558. Epub 2005 Jun 16. PMID: 15961518.

Galanis E, Hartmann LC, Cliby WA, Long HJ, Peethambaram PP, Barrette BA, Kaur JS, Haluska PJ Jr, Aderca I, Zollman PJ, Sloan JA, Keeney G, Atherton PJ, Podratz KC, Dowdy SC, Stanhope CR, Wilson TO, Federspiel MJ, Peng KW, Russell SJ. Phase I trial of intraperitoneal administration of an oncolytic measles virus strain engineered to express carcinoembryonic antigen for recurrent ovarian cancer. Cancer Res. 2010 Feb 1;70(3):875-82. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-09-2762. Epub 2010 Jan 26. PMID: 20103634; PMCID: PMC2890216.

Markman M, Webster K, Zanotti K, Peterson G, Kulp B, Belinson J. Survival following the documentation of platinum and taxane resistance in ovarian cancer: a single institution experience involving multiple phase 2 clinical trials. Gynecol Oncol. 2004 Jun;93(3):699-701. doi: 10.1016/j.ygyno.2004.03.023. PMID: 15196867.

Gauvrit A, Brandler S, Sapede-Peroz C, Boisgerault N, Tangy F, Gregoire M. Measles virus induces oncolysis of mesothelioma cells and allows dendritic cells to cross-prime tumor-specific CD8 response. Cancer Res. 2008 Jun 15;68(12):4882-92. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-07-6265. PMID: 18559536.

Lakshmi Narendra B, Eshvendar Reddy K, Shantikumar S, Ramakrishna S. Immune system: a double-edged sword in cancer. Inflamm Res. 2013 Sep;62(9):823-34. doi: 10.1007/s00011-013-0645-9. Epub 2013 Jul 19. PMID: 23868500.

Galanis E, Atherton PJ, Maurer MJ, Knutson KL, Dowdy SC, Cliby WA, Haluska P Jr, Long HJ, Oberg A, Aderca I, Block MS, Bakkum-Gamez J, Federspiel MJ, Russell SJ, Kalli KR, Keeney G, Peng KW, Hartmann LC. Oncolytic measles virus expressing the sodium iodide symporter to treat drug-resistant ovarian cancer. Cancer Res. 2015 Jan 1;75(1):22-30. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-14-2533. Epub 2014 Nov 14. PMID: 25398436; PMCID: PMC4377302

Opublikowane

18 czerwca 2023
Prawa autorskie (c) 2023 Dominika Kaczyńska, Adam Mitręga, Aleksandra Wocław, Piotr Dudek, Michał Bielówka, Błażej Pilarski

Licencja

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Użycie niekomercyjne – Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe.