免疫调节因子武装化新型重组溶瘤病毒M1的靶向抗癌效应及其机制研究

Oncolytic immunotherapy is an innovative targeted cancer therapy, utilizing viruses that replicate selectively in tumor cells to help induce immune response. With advantages of precision, low toxicity, high efficiency and low drug resistance, these agents present promising therapeutic effect as well as safety during clinical trials. Previously, we identified and characterized a novel oncolytic virus M1 that targets ZAP-defective human cancers, suggesting the potential of M1 to be applied in precision cancer medicine (Cell Cycle, 2009. PNAS, 2014. Mol Ther, 2016). However, some cancer cell lines and clinical explants showed low sensitivity to M1, even with small molecule enhancers. Arming oncolytic virus M1 via genetic modification to potentiate its therapeutic efficacy and broaden the scope of its indications is desirable. Preliminary results indicate that recombinant oncolytic virus M1 is able to efficiently and stably express exogenous GFP, while maintaining the intrinsic tumor tropism. In this project, we plan to arm M1 with immune modulators, test the effectiveness and safety of recombinant oncolytic virus in vitro and in vivo, and investigate the underlying mechanism. Above may provide candidates for next-generation oncolytic immunotherapy and scientific basis for combination of oncolytic virus and anticancer immunity.

溶瘤免疫疗法是一种利用可复制病毒激活免疫应答进行肿瘤靶向治疗的新策略，在临床试验中展现出精准、低毒、高效和不易耐药等优点。我们发现一种天然的新型溶瘤病毒M1能靶向ZAP异常低表达的肿瘤而对正常细胞无害，并具体阐明其溶瘤作用、肿瘤靶向及选择性增效的分子机制，提示其精准抗肿瘤的潜力（Cell Cycle，2009；PNAS，2014；Mol Ther，2016）。然而，部分肿瘤细胞株和临床肿瘤离体活组织对M1病毒的敏感度较低且小分子药物无法增敏。基因工程武装化是增强M1病毒抗癌活性并拓宽其适应症范围的新思路。预实验结果表明，重组M1病毒能保持原有的靶向溶瘤活性并稳定高效表达外源GFP。在此基础上，本项目拟利用免疫调节因子武装化M1病毒，在体内外模型评估重组病毒的溶瘤免疫活性和安全性，并阐明其作用机制。本项目有望为新一代溶瘤免疫疗法提供候选方案，也将为溶瘤病毒和抗肿瘤免疫的有机结合提供科学依据。

溶瘤免疫疗法是一种利用可复制病毒激活免疫应答进行肿瘤靶向治疗的新策略，在全球多中心临床试验中展现出精准、低毒、高效和不易耐药等优点，因而成为近年来抗肿瘤治疗的一股新生力量。我们前期发现并鉴定了一种天然的新型溶瘤病毒——M1，能靶向感染和杀伤ZAP异常低表达的肿瘤，而对正常细胞无害，并进一步阐明其溶瘤作用和肿瘤靶向的分子机制，提示其精准抗肿瘤的潜力（Cell Cycle，2009；PNAS，2014）。然而，部分肿瘤细胞株和临床肿瘤离体活组织对M1病毒的敏感度较低。本研究采用基因工程武装化以及小分子增效剂联用这两种策略增强M1病毒的抗癌活性并拓宽其适应症范围。..我们在本研究中主要完成了：①在测序获得溶瘤病毒M1全基因组序列的基础上，通过基因合成和分子克隆构建M1病毒全基因组DNA载体，并通过基因工程改造将多种荧光蛋白插入到上述载体的特定位点，从而获得一系列重组的M1病毒；②验证这一系列重组M1病毒的生物学特性，包括：病毒的复制曲线、肿瘤靶向性、肿瘤杀伤效应和连续传代稳定性，证明重组M1病毒能正常复制并保持野生型M1病毒靶向溶瘤的特点，同时能稳定而高效地表达外源基因；③构建了携带系列免疫调节因子基因的重组溶瘤病毒M1，其感染肿瘤细胞后能有效表达分泌型免疫调节因子；④在B16-F10黑色素瘤模型进行体内外实验，证明武装化的M1病毒能显著激活免疫系统，从而抑制肿瘤生长并延长小鼠生存期；⑤以荧光M1病毒作为工具实时观察病毒感染和复制，成功筛选获得一系列小分子增效剂（IRE1α抑制剂、SMAC类似物、DNA-PK抑制剂和Bcl-xL抑制剂），能通过增加病毒复制、放大凋亡诱导效应并强化肿瘤免疫等机制显著增强溶瘤病毒M1的体内外抗肿瘤效应。..以上研究成果有望为新一代溶瘤免疫疗法提供候选方案，也将为溶瘤病毒和抗肿瘤免疫的有机结合提供科学依据。