IFNγ修饰的痘苗溶瘤病毒及联合抗PD疗法对口腔鳞癌的作用及机制研究

Anti-PD therapy has shown significant effects in clinical trials of oral squamous cell carcinoma (OSCC), however, the response rate is not satisfied. Therefore, the combination of oncolytic viruses (OVs) modulating the tumor microenvironment (TME) is currently an effective and economical strategy. However, improving the anti-tumor immune response of OVs is to be solved. The applicant has constructed interferon gamma (IFNγ), a key factor in anti-tumor immune response, in vaccinia virus that efficiently secretes proteins, to enhance the anti-tumor immune response by promoting the polarization of macrophages and the effects of CD8+T cells. Based on the applicant's previous research on the interferon and the inflammatory response induced by virus and melanoma differentiation-associated protein 5 (MDA5), and the correlation between MDA5 and the prognosis of the patients with OSCC, the project aims to explore the therapeutic effect and the modulation of TME of IFNγ-armed oncolytic vaccinia virus on OSCC, to elucidate the role of MDA5-mediated interferon and immune response in the process, to reveal its effect on macrophage metabolic reprogramming and polarization, and to explore the effects of combined anti-PD treatment. The project is designed to provide a theoretical foundation for the clinical application of IFNγ-armed oncolytic vaccinia virus in the treatment of OSCC.

抗PD疗法在口腔鳞癌的临床研究中显示出显著的治疗效果，但其治疗应答率却不高。因此，联合基于改建肿瘤微环境的溶瘤病毒是目前有效且经济的治疗策略。然而提高溶瘤病毒的抗肿瘤免疫反应是目前亟待解决的难题。申请人基于高效分泌蛋白的痘苗病毒，过表达抗肿瘤免疫反应的关键因子干扰素γ（IFNγ），拟通过促进M1型巨噬细胞极化和CD8+T细胞效应来增强抗肿瘤免疫反应。结合申请人前期对病毒和黑色素瘤分化相关蛋白5（MDA5）及其诱导的干扰素和炎性反应方面的研究基础，以及MDA5与口腔鳞癌患者预后相关性的发现，本项目拟探究IFNγ修饰的痘苗溶瘤病毒对口腔鳞癌的抑制作用和免疫微环境的改建，并阐明MDA5介导的干扰素和免疫反应在其中的作用，揭示其对巨噬细胞代谢重编和极化的影响，以及探索联合抗PD疗法的效果。为IFNγ修饰的痘苗溶瘤病毒治疗口腔鳞癌的临床应用奠定理论基础。

口腔癌（OCC）是最主要的头颈癌（HNC），其中90%是鳞状细胞癌。近20年来，尽管其治疗得到了改善，但头颈鳞癌（HNSCC）患者的5年总生存率提高却有限，因此亟需具有临床指导意义的预后预测模型和提高治疗疗效的策略。在研究中，我们发现表达IFNγ的溶瘤痘苗病毒可能会通过受到该分子刺激的强烈免疫反应而被迅速清除，从而无法发挥治疗效果。并且痘苗病毒的复制是在细胞质中完成，没有基因组整合，因此在病毒被清除后，其携带的细胞因子也无法继续发挥作用。因此，我们重新构建了表达IFNγ且能够基因组整合的溶瘤腺病毒。影响溶瘤病毒疗法疗效的关键因素之一是肿瘤局部微环境构成的异质性，包括炎性特征、HPV状态、局部细胞死亡状态及微生物组等因素，基于此，我们利用了头颈鳞癌TCGA 数据库，构建了新的基于死亡及免疫相关基因的预后预测指数CDI（cell death index）。我们发现CDI不仅是一个新的头颈鳞癌总生存率的独立预后指标，而且也具有预测HNSCC患者的放疗应答性及免疫治疗获益的价值。在本项目基金的支持下，我们建立了口腔鳞癌队列并进行了肿瘤组织的转录组及微生物组的测序及整合分析研究。我们发现CD68+巨噬细胞与HPV 阴性口腔鳞癌患者的放疗应敏感性相关性更高，并且首次发现MDA5激动剂poly (I:C)可以诱导HPV阴性的CAL27 细胞的细胞凋亡并增强放射敏感性，提示激动MDA5的治疗可能增强HPV阴性口腔鳞癌对射线的敏感性。此外，我们分析了129例头颈鳞癌患者队列研究，建立了炎性浸润分数（PTI），发现了OSCC炎性异质性与肿瘤微生物组的新的关系，以及二者对预后指导意义。以上研究为指导口腔癌预后预测提供了可能性，并为口腔癌患者的精确分层和预后预测及管理提供新的治疗策略。该项目研究发表SCI文章3篇，立项临床研究项目1项。