新城疫病毒特异性杀伤肿瘤细胞的机制

庞敏红，卢志红，刘开扬

(1张家口市第二医院，河北张家口075000;2张家口市第五医院;3河北北方学院生命科学研究中心)

新城疫病毒(NDV)属副黏病毒科副黏病毒亚科的副黏病毒属，为不分节段的单股负链RNA病毒。其可以感染禽类，主要表现为呼吸道炎症，也可出现脑部和胃肠道炎症;同时也能感染人，但仅引起人流感样症状、结膜炎或喉炎［1］。NDV在癌细胞中的复制效率显著高于正常细胞，NDV对肿瘤细胞的选择性杀伤作用使其成为潜在的抗癌因子［2］。现将NDV对肿瘤细胞的杀伤特性及其机制综述如下。

1 NDV对肿瘤细胞的特异性杀伤作用

1994年 Lorence 等［3］将73－T 株用于 IMR－32 神经母细胞瘤荷瘤无胸腺鼠瘤内及肌肉内注射后，在不同观察时间内处死小鼠，分别测其瘤内和肌肉内感染病毒的数量，结果显示，注射5～24 h后，瘤内病毒浓度显著增加，而肌肉内却未产生病毒感染现象。Krishnamurthy 等［4］发现，NDV 可以在 HT－1080瘤细胞中大量增殖扩散而将其杀死，但NDV的增殖活动却在CCD－1122Sk正常细胞内受到抑制。另有研究显示，一些NDV株能够杀伤人的肿瘤细胞使肿瘤消退，而不会损伤肿瘤周围的正常组织［5～8］。

2 细胞Ⅰ型IFN抗病毒的基本应答途径

大量研究表明，NDV可以诱导宿主细胞分泌IFN，即使无复制活性的NDV也可以使人外周血单核细胞分泌IFN－α增加［9］。干扰素具有广谱抗病毒作用，它能诱生抗病毒白蛋白来阻断新病毒产生，阻止病毒的增殖和扩散。Ⅰ型IFN－α和IFN－β是固有免疫系统对抗病毒感染的主要细胞因子，IFN结合到细胞表面特异性受体后，会导致细胞内部受体亚基的聚簇和相关受体激酶JAK1和TYK2活化，这些激酶依次磷酸化，然后激活信号传导蛋白和转录激活物(STAT1、STAT2)，这些STAT蛋白异二聚体化并且与干扰素调节因子9形成一个复合体，这个复合体通过结合到IFN激活的靶基因的反应元件上来完成对靶基因的DNA识别和反式激活，IFN激活的靶基因的表达产物会使病毒感染的靶细胞处于一个抗病毒的状态，抑制病毒复制，从而保护其他未受感染的细胞。

3 NDV对肿瘤细胞的特异性杀伤作用的机制

3.1 IFN－β及其应答途径与特异性杀伤作用 研究证明，一些哺乳动物的细胞在NDV感染后可分泌大量IFN，然而IFN在感染肿瘤细胞后，肿瘤细胞是否也继发上述反应来抑制病毒在肿瘤细胞的复制及扩散?已有研究证明，一些肿瘤细胞确实在IFN应答途径方面存在缺陷。Pansky等［10］研究了9种人黑色素瘤细胞系与INF－α介导的生长抑制的关系以及JAK－STAT途径的细胞内信号转导的缺陷，发现其中3种黑色素瘤细胞系完全失去了由INF－α介导的生长抑制的控制，且它们在JAK－STAT途径中分别有不同成分的丢失:S7细胞系缺失 TYK2、STAT2、p48(IRF9)以及酪氨酸磷酸化形式的STAT1、STAT3，D10细胞系缺失酪氨酸磷酸化形式的 STAT3，A375－6d 细胞系缺失 STAT1。

IFN应答途径的缺陷虽然使IFN失去了对肿瘤细胞恶性增殖的控制，但IFN应答途径的缺陷也使IFN失去了对病毒的抵抗作用，从而使病毒在肿瘤细胞复制及扩散而选择性杀伤肿瘤细胞。Krishnamurthy等［4］研究了 NDV 特异性杀伤 HT－1080 瘤细胞的机制，发现NDV在感染CCD－1122Sk正常细胞和HT－1080瘤细胞后，两种细胞均能分泌IFN，保护CCD－1122Sk正常细胞使其免受NDV的感染;之后研究者又在NDV感染这两种细胞之前分别给予它们一定量的外源性IFN－β，结果显示，只有CCD－1122Sk正常细胞对细胞自然分泌的及外源性的IFN－β所诱发的抗病毒反应是高度敏感的，而HT－1080瘤细胞是相对抵抗的。表明HT－1080瘤细胞分泌的或外源性的IFN－β在该肿瘤细胞内并没有发挥抗病毒作用，才使得NDV在瘤细胞内大量复制而杀死瘤细胞。

既然HT－1080瘤细胞内并不缺乏 IFN－β，那究竟缺乏IFN－β所诱发的JAK－STAT信号途径中的哪些成分使其不能发挥抗病毒作用?研究发现，HT－1080瘤细胞内缺乏酪氨酸磷酸化形式STAT1和STAT2，而STAT蛋白对于二聚化、核转运及DNA结合又是不可或缺的，磷酸化形式的STAT1和 STAT2的缺少就必然导致瘤细胞内ISGF3复合体的不足;ISGF3复合体主要是进行DNA识别并反式激活ISG，而ISG的表达产物则具有抗病毒、生长抑制、诱导调亡及免疫应答等生物学功能，因此HT－1080瘤细胞内因缺乏ISGF3而不能使IFN充分调动ISG使其表达出抗病毒蛋白来发挥其抗病毒作用。

3.2 IFN－α及其应答途径与特异性杀伤作用Krishnamurthy等的研究主要针对IFN－β，而Elankumaran等［11］主要针对 IFN－α 进行研究，他们在实验中使用的是同源性重组新城疫病毒(rNDV)，它们仅仅在对IFN的拮抗性方面有所不同。研究发现，感染rNDV后，正常细胞均分泌IFN－α和IFN－β，而除了人前列腺癌细胞系(PC3)和肠上皮肿瘤细胞(HuTu80细胞)可产生 IFN－α和 IFN－β外，其他肿瘤细胞仅分泌IFN－β;一方面，尽管正常细胞和肿瘤细胞均在病毒侵袭后迅速产生IFN－β，但只有正常细胞产生了有效的IFN－β抗病毒应答途径，因为即使HuTu80细胞在病毒感染早期就产生了IFN－β，但rNDV在这些细胞内的复制及细胞间的扩散并没有受到损害;另一方面，尽管HuTu80细胞分泌了IFN－α或再用IFN－α预处理肿瘤细胞时，病毒在瘤细胞内的复制并没有受到显著抑制。经进一步实验得出，IFN－α诱导的下游抗病毒基因表达下调成为病毒复制的有利条件。Ⅰ型主要是IFN－α和IFN－β，可见IFN－β应答途径的缺陷、IFN－α的缺乏及IFN－α诱导的抗病毒基因表达下调可使NDV在肿瘤细胞内相对自由地复制、扩散，但IFN－α为何缺乏及其诱导的抗病毒基因表达降低的具体机制尚未见相关报道。

3.3 其他相关机制与特异性杀伤作用 研究者在一些对病毒敏感的肿瘤细胞和抵抗病毒的正常细胞之间，并没有发现显著的干扰素抗病毒信号途径方面的差异［12］。Puhlmann 等［13］认为，导致细胞发生癌性转化的某些因素与细胞对溶瘤病毒的敏感性有一定关系，他们在HaCaT多级式的皮肤癌症形成模型中，通过小干扰筛分技术研究了致细胞癌变的病毒敏感因素，发现致瘤蛋白GTPase Rac1对于NDV在肿瘤形成细胞内的复制和不依赖支持物的生长尤其重要，而且Rac1的表达足够使非致瘤细胞对NDV的复制和细胞毒性敏感，因此Rac1将肿瘤发生和细胞对溶瘤病毒的敏感性联系在一起。也有研究认为，NDV的溶瘤特性依赖肿瘤细胞对凋亡的抵抗作用，因为许多肿瘤细胞可过度表达抗凋亡蛋白或在凋亡信号途径上存在某些缺陷，在病毒感染细胞的开始，非癌性细胞迅速凋亡而使病毒在细胞内不能复制，而肿瘤细胞因抗凋亡为病毒的复制和扩散提供了一定的生理环境［14］。总之，肿瘤细胞对溶瘤病毒的易感性的确切机制尚未完全清楚，仍需进一步研究。

4 结语

NDV对肿瘤细胞特异的毒性作用及较好的治疗效果使其成为抗肿瘤药物的研究热点，而它的特异毒性作用可由多重因素决定，如细胞的IFN抗病毒作用、肿瘤细胞的抗凋亡作用等，这些因素也会因细胞类型的不同而发挥不同的作用。随着反向遗传技术的发展，我们可以充分利用这些因素来优化NDV及其他溶瘤病毒的特异性杀伤能力，从而优化它们的抗瘤效果。

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