溶瘤病毒及免疫疗法治疗肝癌研究进展

杜晨阳，徐红彦，张 洁，秦 川，张俊河

(新乡医学院健康中原研究院,河南 新乡 453003)

原发性肝癌简称肝癌,是常见的恶性肿瘤之一,主要包括肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)和肝内胆管癌,其中HCC占原发性肝癌的75%～85%[1]。肝癌发生的主要危险因素包括慢性乙型肝炎病毒或丙型肝炎病毒感染、过度饮酒、吸烟等[2]。肝癌患者的临床预后较差,早期可手术切除,晚期的治疗主要包括动脉化疗栓塞和口服索拉非尼等[3]。目前,临床上肝癌的治疗效果均不够理想,且肝癌患者长期使用索拉非尼等化学治疗药物会产生耐药性[4],此外,还有药物不良反应及疗效不佳等问题。近年来,溶瘤病毒靶向疗法受到了生物医学领域的广泛关注,其中腺病毒是常用的病毒载体之一。免疫功能障碍是肝癌发展和转移的重要因素[5]。免疫疗法可以通过调节特定的免疫反应增强对肿瘤的免疫排斥,抑制和(或)杀死肿瘤细胞,从而降低肿瘤复发和转移能力。本文就溶瘤病毒及免疫疗法治疗肝癌的进展进行综述,以期为肝癌的临床治疗提供参考。

1 溶瘤病毒

腺病毒是一种具有对称20面体结构的非包膜双链DNA病毒[6]。腺病毒基因组长度约为36 kb,可编码40多种的基因产物[7]。腺病毒不具有肿瘤靶向性,但具有较强的免疫原性。溶瘤病毒也称为条件复制型腺病毒,是由腺病毒改造而成,具有较强复制能力和高靶向性,可选择性感染和杀伤肿瘤细胞,而对正常细胞无影响。溶瘤病毒具备许多优势,在肝癌治疗领域受到广泛关注[8]。目前,全球已有至少4种溶瘤病毒获批上市,其中有3种溶瘤病毒较常使用,分别为Rigvir(ECHO-7病毒)、Oncorine(H101)、T-Vec(单纯疱疹病毒)。Rigvir是一种具有先天性肿瘤选择性的溶瘤小核糖病毒[9],主要用于肿瘤治疗。Oncorine (H101) 是一种重组人5型腺病毒[10],于2005年11月在我国被批准用于鼻咽癌的联合化学治疗(顺铂和5-氟尿嘧啶),并于2006年上市。T-Vec是一种基因修饰的单纯疱疹病毒,无论是作为单一疗法还是与其他免疫疗法联合使用,在治疗晚期黑色素瘤方面均显示出良好的治疗效果[11]。

2 溶瘤病毒治疗肿瘤的机制

在肝癌进展过程中,癌细胞以不受控制的方式生长[12]。溶瘤病毒感染肿瘤细胞后,首先识别肿瘤细胞表面的特异性受体,并通过病毒内化进入肿瘤细胞,病毒基因组通过微管迁移到肿瘤细胞核,E1区的早期基因立即启动转录并翻译, E1A蛋白与Rb蛋白结合,使磷酸化的Rb蛋白释放转录因子E2F,并激活细胞周期,使肿瘤细胞进入S期,从而增加溶瘤病毒的复制[13-14]。同时,E1A蛋白通过p53依赖途径维持p53的稳定性并抑制肿瘤细胞生长。此外,E2F的释放也会触发病毒基因的协同激活,从而产生新的病毒粒子,分解受感染的肿瘤细胞,并传播给其他肿瘤细胞[15]。

2.1 激活免疫系统

溶瘤病毒可通过机体免疫系统发挥抗肿瘤作用,可能成为治疗肝癌的一种策略。溶瘤病毒进入肿瘤部位后会刺激机体发生免疫反应,将具有少量免疫细胞的“冷”肿瘤微环境转化为具有较多免疫细胞和细胞因子的“热”肿瘤微环境[16]。有研究发现,将携带粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子基因整合到溶瘤病毒的基因组中,溶瘤病毒的复制可促进粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子的表达,进而促进树突状细胞的募集和成熟,激活免疫系统,发挥抗肿瘤作用[17]。

2.2 改善肿瘤微环境

肿瘤细胞具有较强的增殖、侵袭和迁移能力,肿瘤微环境是肿瘤生长的内部环境。肿瘤微环境是由肿瘤细胞、细胞因子、细胞外基质和免疫细胞亚群等组成的动态系统[18]。传统的化学治疗方式在杀死肿瘤细胞的同时,可刺激肿瘤微环境中的其他细胞因子释放,并促进肿瘤生长,最终导致药物耐受。溶瘤病毒可通过破坏肿瘤微环境中的免疫抑制从而发挥抗肿瘤作用。但由于肿瘤微环境的复杂性,使得传统的溶瘤病毒在靶向肿瘤细胞时,很难逆转肿瘤微环境,只能在一定程度上抑制肿瘤细胞的生长。通过对溶瘤病毒进行基因改造或修饰可实现对肿瘤微环境的改变。

3 溶瘤病毒在肝癌靶向治疗中的作用

目前,关于溶瘤病毒对肝癌的治疗作用已有大量的临床前研究[19]。BAI等[20]用溶瘤病毒、高尔基体蛋白、短发夹RNA构建重组载体,转染至人肝癌细胞Huh7及人正常肝细胞HL7702中,结果显示,转染溶瘤病毒重组载体可显著上调Huh7细胞中腺病毒E1A 蛋白表达,下调鞘氨醇激酶水平,显著降低细胞活力、增加细胞凋亡率,但对HL7702细胞没有影响;此外,将转染重组载体Huh7细胞皮下注射到BALB/C裸鼠体内后发现,BALB/C小鼠的肿瘤体积和体质量显著小于对照组小鼠(皮下注射未转染重组载体Huh7细胞),生存时间长于对照组小鼠;这提示,该重组溶瘤病毒能够以高特异性和有效性抑制HCC的发展。 ZHANG等[21]将表达双特异性融合蛋白细胞程序性死亡受体-1(programmed cell death protein-1,PD-1)/CD137L的溶瘤病毒腹腔注射到伴有腹水的HCC小鼠,结果发现,HCC小鼠的治愈率达到70%;其机制可能为:Ad5-PC通过CD137信号通路激活肿瘤特异性T淋巴细胞,并阻断T淋巴细胞中的细胞程序性死亡配体-1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)/PD-1通路,从而减少T细胞凋亡,即重组溶瘤病毒通过介导抗肿瘤免疫反应发挥对HCC的治疗作用。LI等[22]研究发现,在肝移植后接受辅助性溶瘤病毒表达单纯疱疹病毒胸苷激酶基因治疗的晚期肝癌患者未复发,生存率和总体生存率均显著高于仅接受肝移植患者。

4 肝癌免疫疗法

免疫系统在肿瘤发生发展过程中发挥着重要作用[23]。在免疫细胞中表达并调节免疫激活程度的共刺激/共抑制分子称为免疫检查点,免疫检查点利用免疫系统自身对抗癌症的能力协同T细胞对抗肿瘤细胞。目前,主要以PD-1和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(cytotoxic T lymphocyte- associated antigen-4,CTLA-4)为肝癌免疫治疗靶点[24]。

4.1 PD-1/PD-L1抑制剂

靶向 PD-1 及其配体PD-L1的免疫检查点抑制剂对某些晚期 HCC 患者具有非常重要的治疗作用。PD-1主要表达于活化的T细胞、B细胞和巨噬细胞表面[25]。PD-1通过与其配体PD-L1结合,抑制抗原特异性T细胞活化,从而降低T细胞对肿瘤细胞的免疫反应。 PD-1/PD-L1抑制剂能抑制PD-1和PD-L1的结合,从而产生免疫应答反应,进而消灭肿瘤细胞。PD-L1抑制剂有阿替利珠单抗和度伐利尤单抗,两者均可用于治疗肝癌[26-29]。目前,度伐利尤单抗联合伊匹单抗治疗HCC已获得美国食品药品监督管理局批准,可作为HCC的二线疗法[29]。贝伐单抗也是一种PD-1/PD-L1抑制剂,可靶向血管内皮生长因子的单克隆抗体[30],抑制血管生成和肿瘤生长[31],在单药Ⅱ期临床试验中,晚期肝癌患者的缓解率为13%～14%[32-35]。

4.2 CTLA-4抑制剂

CTLA-4是一种干扰T细胞激活和增殖的抑制性辅助受体,可在调节性 T 细胞膜上持续表达,在抑制免疫系统方面起着重要作用。CTLA-4可通过免疫抑制减少T细胞的活化,从而降低肿瘤发展初期的免疫反应[36]。抑制CTLA-4表达可使依赖辅助T细胞的免疫反应广泛增强[37],并阻止调节性 T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应抑制[38]。Tremelimumab是一种CTLA-4抗体,有研究发现,Tremelimumab在晚期HCC患者的治疗中具有较高的安全性和有效性,部分缓解率为17.6%,疾病控制率为76.4%[39]。有研究表明,CTLA-4和PD-1或PD-L1双重阻断具有较高的免疫刺激作用[40]。 HAGE等[41]研究表明,抗PD-1和抗CTLA-4抗体联合治疗HCC 小鼠比抗PD-1或抗CTLA-4抗体单独治疗疗效更强,其机制为:抗PD-1和抗CTLA-4抗体联合治疗可产生更高的CD4+和CD8+T细胞肿瘤浸润,同时减少调节性 T 细胞浸润。

5 其他

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有良好的肿瘤归巢特性[42],溶瘤病毒可在MSCs中高效复制,将溶瘤病毒装载到MSCs也可用于治疗HCC。此外,MSCs的免疫原性较低,不会刺激淋巴细胞的增殖,从而可以避免免疫排斥反应[43]。YOON等[44]将编码抑制Wnt信号通路的受体序列插入到靶向HCC细胞的溶瘤病毒中,并将该病毒负载到MSCs中,结果发现,与普通溶瘤病毒比较,MSCs介导的肿瘤特异性溶瘤病毒可更有效地减少HCC小鼠肿瘤负荷相关的肝损伤;此外,该负载溶瘤病毒的MSCs能够克服溶瘤病毒免疫原性强、血液循环时间短等局限性,能够更有效地靶向原位HCC细胞,从而增强对HCC的治疗作用。

6 结论

随着生物技术的不断发展,应用于肝癌的治疗策略逐渐增多,并取得一些进展。溶瘤病毒具有复制快、杀伤肿瘤细胞而不破坏其他正常细胞等优点,可通过激活免疫系统、改善肿瘤微环境等机制靶向治疗肝癌。免疫疗法可降低肿瘤复发和转移的能力,PD-1/PD-L1抑制剂和CTLA-4抑制剂作为肝癌免疫治疗靶点,在HCC的治疗中发挥重要作用。虽然对于HCC的治疗已经取得了一定进展,但仍有许多挑战,如促进T细胞活化、提高免疫细胞对肿瘤的杀伤力和增殖效率、控制免疫检查点抑制剂的药物剂量、减少药物对肝脏的不良反应、实现溶瘤病毒与免疫抑制剂联合治疗的最佳疗效等,需要在未来的肝癌治疗中进一步探究。