凝集素基因在溶瘤痘苗病毒为载体的癌症基因治疗中的应用及分子机制研究

Our previous studies showed that lectin genes could become a novel family of anticancer therapeutic genes. As a promising cancer gene therapy vector, oncolytic vaccinia virus (oncoVV) further harboring with lectin genes, forming oncoVV-Lectin strategy, may elicit stronger therapeutic effects. Furthermore, preliminary studies showed that the expression of sarcolemmal membrane-associated protein (SLMAP) in mouse breast cancer exnografts led to resistance to oncoVV therapy, which was reversed by oncoVV-Lectin, suggesting that SLMAP-positive cancer may be one of the indications for the oncoVV-Lectin therapy. We plan to generate a variety of oncoVV-Lectin with multiple lectin genes, evaluate their therapeutic effects, and investigate the underlying molecular mechanism of the impact of oncoVV-Lectin on SLMAP through studies on cells, exnograft tumors, as well as mammary gland specific SLMAP transgenic mice. The targets of lectins will be further searched and analyzed. Lectins widely exist in the natural world. Our studies may reveal a large pool of anticancer therapeutic genes. Elucidating the molecular mechanism of anticancer lectin gene therapy may provide useful experimental evidences for further clinical studies.

我们的前期研究显示凝集素(Lectin)基因有望成为一类新的癌症治疗基因。溶瘤痘苗病毒(oncoVV)作为一种理想的癌症基因治疗载体，进一步携带凝集素基因有望形成更具疗效的oncoVV-Lectin治疗策略。预实验还显示，肌纤维膜伴随蛋白SLMAP的表达使小鼠乳腺癌移植瘤对oncoVV产生耐受，但oncoVV-Lectin却能逆转这种耐受，提示SLMAP阳性肿瘤可能是oncoVV-Lectin治疗的适应症之一。本项目拟以多种来源的凝集素构建oncoVV-Lectin，评估其疗效，并在细胞、移植瘤及乳腺特异SLMAP转基因鼠模型上研究oncoVV-Lectin以SLMAP为靶点的作用机制。我们还将对凝集素的作用靶点作更大范围的筛选与检测。自然界的凝集素种类庞大，本项目的研究有望揭示一个新的癌症治疗基因库，而阐明凝集素基因治疗的作用机制则可为将来的临床研究提供实验依据。

基因治疗是一种利用基因工程技术将具有治疗或抑制作用的外源基因导入靶细胞，以此来纠正或补偿因基因缺陷或异常而引起的病症，从而达到治愈的效果。病毒载体是最常用的一种携带外源基因的载体，目前最为常用的病毒载体有腺病毒载体、疱疹病毒载体、痘病毒载体等。研究人员对这些载体进行一定的修饰或改造，再导入外源治疗基因，以构建新型的抗肿瘤药物。凝集素在海洋生物中广泛存在，这是一类能够与单糖或多糖特异性结合的蛋白质，没有酶活性，也不具有抗体作用，因此凝集素是具有识别功能的糖蛋白。.我们据此能够开发出用于诊断和治疗疾病的各种产品，在研究中，我们致力于利用凝集素治疗癌症。痘苗病毒具有高效的增殖能力，感染宿主细胞后8小时就能够在细胞的胞浆内完成新一轮的复制与包装。而且痘苗病毒是通过与细胞膜融合而感染靶细胞的，不需要识别膜受体，因此痘苗病毒具有广泛的肿瘤侵染性。在本研究中，我们删除了野生型痘苗病毒的TK区，后者是痘苗病毒复制所必须的元件，而TK元件只在正常细胞的S期合成，在肿瘤细胞则是持续合成的。因此缺失TK区的痘苗病毒可以在肿瘤细胞中大量复制。同时我们删除的TK区可以用来插入外源基因，并且包含有一段药筛基因，可以利用药筛基因把含有目的基因的重组溶瘤痘苗病毒与野生型痘苗病毒区分出来。在本项目中，基于溶瘤痘苗病毒系统，我们分别构建了含有中华鲎凝集素基因（Tachypleus tridentatus lectin，TTL）的重组溶瘤痘苗病毒oncoVV-TTL，含有云海绵凝集素基因（Aphrocallistes vastus lectin， AVL）的重组溶瘤痘苗病毒oncoVV-AVL，以及携带唾液酸结合型凝集素（Sialic acid-binding lectins，HddSBL）的oncoVV-HddSBL，并进行了体内体外实验来检测它们对多种肿瘤的作用效果以及作用机制。本研究采用经过改造的痘苗病毒载体和腺病毒载体携带外源凝集素基因去杀伤肿瘤细胞。这从一定水平上为溶瘤痘苗病毒和腺病毒抗肿瘤提供新证据，同时为抗肿瘤的新药研发提供科学依据，也为寻找肿瘤治疗基因开辟了新的领域。