石墨烯纳米“木马”携载溶瘤麻疹病毒疫苗株抗肿瘤的策略研究

Replication-competent oncolytic viruses selectively infect and kill malignant cells, which have been proved as potent anticancer weapon in clinical therapy (oncolytic virotherapy). However, pre-existing neutralizing antibodies against viruses in patients largely limit their oncolytic efficacy in cancer therapy. Cell carriers have been used to protect oncolytic viruses from immune clearance and, these carriers can also deliver viruses to tumor loci. Nevertheless, individually designed cell carriers would be specifically effective for one person rather than for general population. Graphene oxide nanoparticles (GO) have been found to be potential biological therapy carriers for their excellent biological compatibility and evident targeting movement after decoration. In this study，we invent a novel strategy to achieve both virus protection and targeted release in situ of tumor. For the first time, we try to load oncolytic measles virus Edmonston vaccine strain (MV-Edm) with GO (GO-MV), so that the viral particles can be protected from neutralization of anti-virus antibody in human blood and, can be efficiently delivered to tumor mass. Using genetically modified MV-Edm encoding biomarker, e.g. GFP, luciferase or carcinoembryonic antigen (CEA), we systemically evaluate the possibilities, effectiveness and the mechanisms of “nano trojan horses” both in vitro and in vivo. We will determine the optimal loading strategy of GO-MV, figure out its infection pathway, evaluate its tumor-targeting efficacy and bio-distribution in vivo. This study would provide a theoretical basis and a novel strategy for oncolytic viral therapy against malignancies.

具有自我复制、选择性杀伤肿瘤的溶瘤病毒是抗肿瘤治疗的有效武器之一，但机体对溶瘤病毒的免疫清除常限制其抗瘤作用。以细胞为载体的递送策略能帮助病毒在体内不被免疫识别地输送到肿瘤局部，然而细胞载体存在个体差异和制备困难的瓶颈，限制了该治疗策略的临床应用和产业化进程。纳米石墨烯具有良好的生物相容性，柔软易贴合，且易于进行靶向修饰，被证实是一种潜在的生物治疗载体。本研究将创新性使用功能化氧化石墨烯纳米片对溶瘤麻疹病毒进行包裹装载，旨在探索既能保护溶瘤麻疹病毒不被免疫清除，又能够靶向治疗肿瘤，即“纳米木马”的新策略。我们拟用基因重组的麻疹病毒表达如绿色荧光蛋白、荧光素酶或人癌胚抗原等生物标记物，分别在细胞和活体水平探究石墨烯“纳米木马”携载溶瘤病毒的有效性，最佳装载策略、感染机制、活体内肿瘤的靶向性、生物分布及疗效，为溶瘤病毒抗瘤治疗提供一种全新的思路和有效的策略，并推动该策略的标准化和临床转化。

在肿瘤细胞内大量自我复制并选择性杀伤肿瘤细胞的溶瘤病毒是抗肿瘤治疗的有效策略之一，但机体内存在的溶瘤病毒抗体常限制其抗瘤作用。纳米石墨烯具有良好的生物相容性，柔软易贴合，且易于进行靶向修饰，被证实是一种潜在的生物治疗载体。本研究创新性地使用了功能化氧化石墨烯纳米片（PEI-GOS-PEG-FA）对溶瘤麻疹病毒（MV-Edm）进行包裹装载GOS/MV-Edm携载复合体，其可以有效感染并杀伤肿瘤细胞，而MV-Edm疫苗株是通过细胞膜受体CD46感染细胞，而该受体仅在灵长类细胞有表达，在鼠源细胞不表达，因此，我们进一步验证了GO-MV是否能够感染表达FA受体而不表达CD46受体的鼠源性细胞。在不表达CD46受体的小鼠细胞系中，GO-MV 仍能够有效感染小鼠细胞株，而未包裹GO的病毒颗粒则没有感染能力。此结果再次提示GO携载MV可通过FA靶向感染高表达FA受体的肿瘤细胞。通过在含有效抗麻疹病毒血清的培养基中将GO-MV感染肿瘤细胞，与单独感染MV组相比，石墨烯携载溶瘤麻疹病毒组溶瘤效果显著增强，病毒复制也明显增加。结果证实石墨烯携载溶瘤麻疹病毒能够有效地抵抗抗病毒血清的中和作用。从而证实其既能保护溶瘤麻疹病毒不被免疫清除，又能够靶向治疗肿瘤，即“纳米木马”的新策略。我们还验证了GO-MV-Edm的感染以及胞内释放机制以及通过荷瘤动物模型进行体内GO-MV-Edm靶向肿瘤，GO-MV-Edm可以不被免疫识别的递送MV-Edm，具有更优异的抗肿瘤疗效。本课题创新性地使用功能化氧化石墨烯携载溶瘤麻疹病毒（GO-MV），首次将石墨烯作为一种病毒载体用于保护其不被机体免疫中和的肿瘤靶向治疗。为溶瘤病毒抗瘤治疗提供一种极具潜力的抗瘤治疗新策略。