Potencjalne zastosowanie SARS-CoV-2 w immunoterapii nowotworów - perspektywy i ograniczenia

Dominika Kaczyńska; Michał Bielówka; Kinga Kwiatkowska; Oliwia Wydmańska; Alicja Pluta; Jakub Staniszewski

Potencjalne zastosowanie SARS-CoV-2 w immunoterapii nowotworów - perspektywy i ograniczenia

Autorzy

Dominika Kaczyńska - Studenckie Koło Naukowe Analiz Komputerowych i Sztucznej Inteligencji przy Katedrze Radiologii i Medycyny Nuklearnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach; Michał Bielówka - Studenckie Koło Naukowe Analiz Komputerowych i Sztucznej Inteligencji przy Katedrze Radiologii i Medycyny Nuklearnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach; Kinga Kwiatkowska - Studenckie Koło Naukowe im. Zbigniewa Religi przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Oliwia Wydmańska - Studenckie Koło Naukowe im. Zbigniewa Religi przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Alicja Pluta - Collegium Medicum im. dr. Władysława Biegańskiego Uniwersytetu Jana Długosza w Częstochowie; Jakub Staniszewski - Studenckie Koło Naukowe im. Zbigniewa Religi przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Słowa kluczowe:

nowotwory, SARS-CoV-2, immunoterapia

Streszczenie

Nowotwory stanowią jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie, a ich leczenie często wiąże się z poważnymi skutkami ubocznymi. W ostatnich latach zainteresowanie naukowe skupiło się na immunoterapii nowotworów, w tym na zastosowaniu wirusów onkolitycznych, które selektywnie niszczą komórki nowotworowe. W kontekście pandemii COVID-19, wirus SARS-CoV-2, wykazał zdolność do modulacji układu odpornościowego i efektywnego wnikania do komórek. Badania nad wykorzystaniem SARS-CoV-2 w immunoterapii nowotworów są wstępne, jednak wyniki sugerują zarówno potencjalne korzyści, jak i wyzwania. Mechanizmy molekularne wskazują, że SARS-CoV-2 może mieć działanie onkolityczne poprzez indukcję odpowiedzi immunologicznej i bezpośrednią cytotoksyczność wobec komórek nowotworowych, zwłaszcza w przypadku chłoniaków. Jednak istnieją również obawy dotyczące jego onkogennego potencjału oraz ryzyka infekcji zdrowych komórek. Przykłady kliniczne pokazują spontaniczne remisje nowotworów u pacjentów zakażonych SARS-CoV-2, co sugeruje, że wirus może stymulować przeciwnowotworową odpowiedź immunologiczną. Zastosowanie tego wirusa w terapii nowotworów wymaga dalszych badań, aby zrozumieć pełny zakres jego działania oraz potencjalnie w przyszłości opracować bezpieczne i skuteczne strategie terapeutyczne.

Rozdziały

Potencjalne zastosowanie SARS-CoV-2 w immunoterapii nowotworów - perspektywy i ograniczenia

Bibliografia

Hausman DM. What Is Cancer?. Perspect Biol Med. 2019;62(4):778-784. doi:10.1353/pbm.2019.0046

de Martel C, Georges D, Bray F, Ferlay J, Clifford GM. Global burden of cancer attributable to infections in 2018: a worldwide incidence analysis. Lancet Glob Health. 2020;8(2):e180-e190. doi:10.1016/S2214-109X(19)30488-7

Assessing national capacity for the prevention and control of noncommunicable diseases:

report of the 2019 global survey. Geneva: World Health Organization; 2020. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.

Sung H, Ferlay J, Siegel RL, et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209-249. doi:10.3322/caac.21660

Murphy CC, Paskett ED, Pruitt SL. The Influence of Place and Geography on Outcomes Across the Cancer Continuum. Gastroenterology. 2022;163(2):369-371. doi:10.1053/j.gastro.2022.06.009

Peters JM, Gonzalez FJ. The Evolution of Carcinogenesis. Toxicol Sci. 2018;165(2):272-276. doi:10.1093/toxsci/kfy184

Yıldırım-Kahrıman S. Non-intrinsic cancer risk factors. Exp Oncol. 2021;43(4):290-297. doi:10.32471/exp-oncology.2312-8852.vol-43-no-4.16804

Kaur R, Bhardwaj A, Gupta S. Cancer treatment therapies: traditional to modern approaches to combat cancers. Mol Biol Rep. 2023;50(11):9663-9676. doi:10.1007/s11033-023-08809-3

Merlo S. Modern treatment of vulvar cancer. Radiol Oncol. 2020;54(4):371-376. Published 2020 Sep 22. doi:10.2478/raon-2020-0053

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;4(2):101-117. doi:10.1038/ncponc0736

Ferrucci PF, Pala L, Conforti F, Cocorocchio E. Talimogene Laherparepvec (T-VEC): An Intralesional Cancer Immunotherapy for Advanced Melanoma. Cancers (Basel). 2021;13(6):1383. Published 2021 Mar 18. doi:10.3390/cancers13061383

Tedcastle A, Cawood R, Di Y, Fisher KD, Seymour LW. Virotherapy--cancer targeted pharmacology. Drug Discov Today. 2012;17(5-6):215-220. doi:10.1016/j.drudis.2011.12.011

Barh D, Tiwari S, Gabriel Rodrigues Gomes L, et al. Potential Molecular Mechanisms of Rare Anti-Tumor Immune Response by SARS-CoV-2 in Isolated Cases of Lymphomas. Viruses. 2021;13(10):1927. Published 2021 Sep 25. doi:10.3390/v13101927

Majumder J, Minko T. Recent Developments on Therapeutic and Diagnostic Approaches for COVID-19. AAPS J. 2021;23(1):14. Published 2021 Jan 5. doi:10.1208/s12248-020-00532-2

Mohamadian M, Chiti H, Shoghli A, Biglari S, Parsamanesh N, Esmaeilzadeh A. COVID-19: Virology, biology and novel laboratory diagnosis. J Gene Med. 2021;23(2):e3303. doi:10.1002/jgm.3303

Huang Y, Yang C, Xu XF, Xu W, Liu SW. Structural and functional properties of SARS-CoV-2 spike protein: potential antivirus drug development for COVID-19. Acta Pharmacol Sin. 2020;41(9):1141-1149. doi:10.1038/s41401-020-0485-4

Wrobel AG, Benton DJ, Xu P, et al. SARS-CoV-2 and bat RaTG13 spike glycoprotein structures inform on virus evolution and furin-cleavage effects [published correction appears in Nat Struct Mol Biol. 2020 Oct;27(10):1001]. Nat Struct Mol Biol. 2020;27(8):763-767. doi:10.1038/s41594-020-0468-7

Schoeman D, Fielding BC. Coronavirus envelope protein: current knowledge. Virol J. 2019;16(1):69. Published 2019 May 27. doi:10.1186/s12985-019-1182-0

Fu YZ, Wang SY, Zheng ZQ, et al. SARS-CoV-2 membrane glycoprotein M antagonizes the MAVS-mediated innate antiviral response. Cell Mol Immunol. 2021;18(3):613-620. doi:10.1038/s41423-020-00571-x

Zeng W, Liu G, Ma H, et al. Biochemical characterization of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein [published correction appears in Biochem Biophys Res Commun. 2022 Jul 23;614:225]. Biochem Biophys Res Commun. 2020;527(3):618-623. doi:10.1016/j.bbrc.2020.04.136

Moeller NH, Shi K, Demir Ö, et al. Structure and dynamics of SARS-CoV-2 proofreading exoribonuclease ExoN. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022;119(9):e2106379119. doi:10.1073/pnas.2106379119

Flores-Vega VR, Monroy-Molina JV, Jiménez-Hernández LE, Torres AG, Santos-Preciado JI, Rosales-Reyes R. SARS-CoV-2: Evolution and Emergence of New Viral Variants. Viruses. 2022;14(4):653. Published 2022 Mar 22. doi:10.3390/v14040653

Rashid F, Xie Z, Suleman M, Shah A, Khan S, Luo S. Roles and functions of SARS-CoV-2 proteins in host immune evasion. Front Immunol. 2022;13:940756. Published 2022 Aug 8. doi:10.3389/fimmu.2022.940756

Meselson M. Droplets and Aerosols in the Transmission of SARS-CoV-2. N Engl J Med. 2020;382(21):2063. doi:10.1056/NEJMc2009324

Sommerstein R, Fux CA, Vuichard-Gysin D, et al. Risk of SARS-CoV-2 transmission by aerosols, the rational use of masks, and protection of healthcare workers from COVID-19. Antimicrob Resist Infect Control. 2020;9(1):100. Published 2020 Jul 6. doi:10.1186/s13756-020-00763-0

Wang L, Sun Y, Yuan Y, Mei Q, Yuan X. Clinical challenges in cancer patients with COVID-19: Aging, immunosuppression, and comorbidities. Aging (Albany NY). 2020;12(23):24462-24474. doi:10.18632/aging.104205

Seneviratne SL, Wijerathne W, Yasawardene P, Somawardana B. COVID-19 in cancer patients. Trans R Soc Trop Med Hyg. 2022;116(9):767-797. doi:10.1093/trstmh/trac015

Bakouny Z, Labaki C, Grover P, et al. Interplay of Immunosuppression and Immunotherapy Among Patients With Cancer and COVID-19. JAMA Oncol. 2023;9(1):128-134. doi:10.1001/jamaoncol.2022.5357

Laing AG, Lorenc A, Del Molino Del Barrio I, et al. A dynamic COVID-19 immune signature includes associations with poor prognosis [published correction appears in Nat Med. 2020 Sep 9;:] [published correction appears in Nat Med. 2020 Dec;26(12):1951]. Nat Med. 2020;26(10):1623-1635. doi:10.1038/s41591-020-1038-6

Leisman DE, Ronner L, Pinotti R, et al. Cytokine elevation in severe and critical COVID-19: a rapid systematic review, meta-analysis, and comparison with other inflammatory syndromes. Lancet Respir Med. 2020;8(12):1233-1244. doi:10.1016/S2213-2600(20)30404-5

Tan HW, Xu YM, Lau ATY. Angiotensin-converting enzyme 2: The old door for new severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 infection. Rev Med Virol. 2020;30(5):e2122. doi:10.1002/rmv.2122

Li X, Xu S, Yu M, et al. Risk factors for severity and mortality in adult COVID-19 inpatients in Wuhan. J Allergy Clin Immunol. 2020;146(1):110-118. doi:10.1016/j.jaci.2020.04.006

Kuderer NM, Choueiri TK, Shah DP, et al. Clinical impact of COVID-19 on patients with cancer (CCC19): a cohort study [published correction appears in Lancet. 2020 Sep 12;396(10253):758]. Lancet. 2020;395(10241):1907-1918. doi:10.1016/S0140-6736(20)31187-9

Raymond E, Thieblemont C, Alran S, Faivre S. Impact of the COVID-19 Outbreak on the Management of Patients with Cancer. Target Oncol. 2020;15(3):249-259. doi:10.1007/s11523-020-00721-1

Muthukutty P, Yoo SY. Oncolytic Virus Engineering and Utilizations: Cancer Immunotherapy Perspective. Viruses. 2023;15(8):1645. Published 2023 Jul 28. doi:10.3390/v15081645

Ma R, Li Z, Chiocca EA, Caligiuri MA, Yu J. The emerging field of oncolytic virus-based cancer immunotherapy. Trends Cancer. 2023;9(2):122-139. doi:10.1016/j.trecan.2022.10.003

Shakiba Y, Vorobyev PO, Mahmoud M, et al. Recombinant Strains of Oncolytic Vaccinia Virus for Cancer Immunotherapy. Biochemistry (Mosc). 2023;88(6):823-841. doi:10.1134/S000629792306010X

Li YS, Ren HC, Cao JH. Correlation of SARS‑CoV‑2 to cancer: Carcinogenic or anticancer? (Review). Int J Oncol. 2022;60(4):42. doi:10.3892/ijo.2022.5332

Kim JM, Kim HM, Lee EJ, et al. Detection and Isolation of SARS-CoV-2 in Serum, Urine, and Stool Specimens of COVID-19 Patients from the Republic of Korea. Osong Public Health Res Perspect. 2020;11(3):112-117. doi:10.24171/j.phrp.2020.11.3.02

Icard P, Lincet H, Wu Z, et al. The key role of Warburg effect in SARS-CoV-2 replication and associated inflammatory response. Biochimie. 2021;180:169-177. doi:10.1016/j.biochi.2020.11.010

Codo AC, Davanzo GG, Monteiro LB, et al. Elevated Glucose Levels Favor SARS-CoV-2 Infection and Monocyte Response through a HIF-1α/Glycolysis-Dependent Axis. Cell Metab. 2020;32(3):498-499. doi:10.1016/j.cmet.2020.07.015

Saini G, Aneja R. Cancer as a prospective sequela of long COVID-19. Bioessays. 2021;43(6):e2000331. doi:10.1002/bies.202000331

Policard M, Jain S, Rego S, Dakshanamurthy S. Immune characterization and profiles of SARS-CoV-2 infected patients reveals potential host therapeutic targets and SARS-CoV-2 oncogenesis mechanism. Virus Res. 2021;301:198464. doi:10.1016/j.virusres.2021.198464

Bhardwaj K, Liu P, Leibowitz JL, Kao CC. The coronavirus endoribonuclease Nsp15 interacts with retinoblastoma tumor suppressor protein. J Virol. 2012;86(8):4294-4304. doi:10.1128/JVI.07012-11

Ma-Lauer Y, Carbajo-Lozoya J, Hein MY, et al. p53 down-regulates SARS coronavirus replication and is targeted by the SARS-unique domain and PLpro via E3 ubiquitin ligase RCHY1. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113(35):E5192-E5201. doi:10.1073/pnas.1603435113

Leng RP, Lin Y, Ma W, et al. Pirh2, a p53-induced ubiquitin-protein ligase, promotes p53 degradation. Cell. 2003;112(6):779-791. doi:10.1016/s0092-8674(03)00193-4

Tan X, Cai K, Li J, et al. Coronavirus subverts ER-phagy by hijacking FAM134B and ATL3 into p62 condensates to facilitate viral replication. Cell Rep. 2023;42(4):112286. doi:10.1016/j.celrep.2023.112286

White MC, Wu X, Damania B. Oncogenic viruses, cancer biology, and innate immunity. Curr Opin Immunol. 2022;78:102253. doi:10.1016/j.coi.2022.102253

Krump NA, You J. Molecular mechanisms of viral oncogenesis in humans. Nat Rev Microbiol. 2018;16(11):684-698. doi:10.1038/s41579-018-0064-6

Ren Y, Shu T, Wu D, et al. The ORF3a protein of SARS-CoV-2 induces apoptosis in cells. Cell Mol Immunol. 2020;17(8):881-883. doi:10.1038/s41423-020-0485-9

Pasin F, Mascalchi Calveri M, Calabrese A, et al. Oncolytic effect of SARS-CoV2 in a patient with NK lymphoma. Acta Biomed. 2020;91(3):e2020047. Published 2020 Jul 13. doi:10.23750/abm.v91i3.10141

Wang G, Kang X, Chen KS, et al. An engineered oncolytic virus expressing PD-L1 inhibitors activates tumor neoantigen-specific T cell responses. Nat Commun. 2020;11(1):1395. Published 2020 Mar 13. doi:10.1038/s41467-020-15229-5

Domingo E, Escarmís C, Sevilla N, et al. Basic concepts in RNA virus evolution. FASEB J. 1996;10(8):859-864. doi:10.1096/fasebj.10.8.8666162

Combe M, Sanjuán R. Variation in RNA virus mutation rates across host cells. PLoS Pathog. 2014;10(1):e1003855. doi:10.1371/journal.ppat.1003855

Zhang L, Richards A, Barrasa MI, Hughes SH, Young RA, Jaenisch R. Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021;118(21):e2105968118. doi:10.1073/pnas.2105968118

Challenor S, Tucker D. SARS-CoV-2-induced remission of Hodgkin lymphoma. Br J Haematol. 2021;192(3):415. doi:10.1111/bjh.17116

Pasin F, Mascalchi Calveri M, Calabrese A, et al. Oncolytic effect of SARS-CoV2 in a patient with NK lymphoma. Acta Biomed. 2020;91(3):e2020047. Published 2020 Jul 13. doi:10.23750/abm.v91i3.10141

Sollini M, Gelardi F, Carlo-Stella C, Chiti A. Complete remission of follicular lymphoma after SARS-CoV-2 infection: from the "flare phenomenon" to the "abscopal effect". Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2021;48(8):2652-2654. doi:10.1007/s00259-021-05275-6

Antwi-Amoabeng D, Ulanja MB, Beutler BD, Reddy SV. Multiple myeloma remission following COVID-19: an observation in search of a mechanism (a case report). Pan Afr Med J. 2021;39:117. Published 2021 Jun 10. doi:10.11604/pamj.2021.39.117.30000