溶瘤麻疹病毒的临床研究与转化进展

夏 茂， 陈军浩

(南京鼓楼医院 检验科，江苏 南京 210007)

溶瘤病毒(Oncolytic virus)是一类具有自我复制能力并可以选择性地在肿瘤细胞内大量复制导致肿瘤细胞裂解或死亡的病毒[1-2]。溶瘤病毒可利用多种机制选择性地在靶细胞内复制致使肿瘤细胞溶解和死亡，从而发挥其优良的肿瘤选择性抑杀功能，对正常细胞无毒副作用[3]。近几十年来溶瘤病毒治疗肿瘤的研究快速发展，目前有至少12种溶瘤病毒进入临床试验阶段，如新城疫病毒(Newcastle disease virus)治疗复发性神经胶质瘤(I/II期)；腺病毒(Adenovirus)治疗膀胱癌(II/III期)；单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus)治疗胰腺癌(I期)；水疱性口炎病毒(Vesicular stomatitis virus)治疗肝癌(I期)；痘苗病毒(Vaccinia)治疗结直肠癌(I/II期)及柯萨奇病毒(Coxsackie virus)治疗头颈部肿瘤(I期)等临床试验[4]，均显示出在治疗过程中良好的安全性及疗效，是一种非常有前景的肿瘤治疗手段[5]。2015年底，美国食品和药物管理局(FDA)批准了一种基因工程改造的疱疹病毒talimogene laherparepvec(Imlygic，T-Vec)作为首次手术后复发的黑色素瘤患者不可切除病灶的局部治疗方案[6]。T-Vec是首个获得FDA批准的溶瘤病毒类抗肿瘤药物，是极具里程碑意义的溶瘤病毒治疗策略，为后续溶瘤病毒策略的研究及临床应用树立了标杆并提供了有力借鉴。

1 麻疹病毒减毒疫苗株及其溶瘤机制简介

麻疹病毒减毒疫苗株(如Measles virus Edmonston strain, MV-Edm)因为拥有极好的安全记录，并且能选择性杀伤多种肿瘤细胞，对正常细胞几乎无损伤，被证实是一种安全有效的溶瘤病毒，易于通过基因工程改造，使其成为更加优秀的肿瘤杀手[5,7-8]。溶瘤麻疹病毒与放化疗联合使用治疗肿瘤的研究也取得了理想的结果[9-10]。溶瘤麻疹病毒最开始被认为是治疗白血病的理想选择[11-14]，但后来发现它还能有效治疗包括上皮源性恶性肿瘤和实体瘤等多种肿瘤类型[15]。

MV-Edm主要是以跨膜糖蛋白CD46分子作为细胞受体，细胞表面CD46分子可以与活化的补体成分结合，保护自身细胞免受补体系统的裂解作用[16]。而肿瘤细胞在长期的发生发展过程中为了保护自身不被补体系统介导的通路所裂解，常伴随着高水平的CD46分子表达[17-19]。正常情况下，所有的人有核细胞都低水平表达CD46分子。CD46不仅调控溶瘤麻疹病毒黏附和进入细胞，还影响病毒感染所致的细胞融合等过程。因此，在低表达CD46分子的正常细胞中，即使少量的MV-Edm感染细胞也不会介导细胞间的融合。在CD46分子高密度表达的肿瘤细胞内，感染的细胞能导致广泛的细胞聚集成合胞体(麻疹病毒经典的细胞病变效应)，最终发挥极强的杀瘤作用[20]。除了CD46受体的密度差异外，溶瘤麻疹病毒的肿瘤靶向性还存在其他原因。肿瘤细胞感染溶瘤麻疹病毒时常表现为较高的膜融合倾向性，和/或是肿瘤细胞抗病毒固有免疫通路的缺陷也使得它们更易被病毒感染。例如，与正常细胞相比，肿瘤细胞内RNA介导的蛋白激酶反应、固有免疫应答，以及细胞凋亡等信号通路存在缺陷，这些都可能是溶瘤麻疹病毒能够选择性抑杀肿瘤细胞的机制之一[21]。溶瘤病毒不仅自身能在肿瘤细胞内增殖从而达到杀伤肿瘤的作用，还可以通过感染、溶解或者死亡的肿瘤细胞释放出的病毒颗粒以及肿瘤相关抗原等，产生级联效应(旁观者效应)，放大溶瘤效果，直至肿瘤细胞被清除[22]。目前，MV-Edm用于人卵巢癌、神经胶质瘤、多发性骨髓瘤、晚期卵巢癌、胸膜间皮瘤和头颈部鳞状细胞癌等研究已经进入临床试验阶段[4-5,23]。

2 溶瘤麻疹病毒的临床研究与转化

随着基因工程学技术的不断发展以及对病毒认识的不断加深，基因工程已经成为构建溶瘤效果更加卓越的溶瘤麻疹病毒的重要手段。到目前为止，研究者主要针对以下几方面对麻疹病毒进行基因工程改造，主要包括使其在体内的分布以及复制扩散情况可以被非侵袭性监测，使其可抵抗宿主的固有免疫清除从而发挥更强大的溶瘤作用，使其具备更加优异的肿瘤靶向性或者具有新的靶点从而能够更加准确地识别和清除肿瘤等。目前应用MV-EZ(一种未经任何改造的MV-Edm亚株(MV-Edm-Zagreb))、MV-CEA和MV-NIS治疗肿瘤以及PD1抗体修饰的MV-NIS治疗进展期非小细胞肺癌(试验结果还未有具体报道)已进入临床试验阶段[5,7-8,24]。

2.1 基于MV-EZ的临床研究与转化

在开展MV-EZ治疗皮肤T细胞淋巴瘤病人的一期临床试验前，在异种移植人淋巴瘤的SCID小鼠模型上进行研究。动物模型研究发现，单次静脉注射平均剂量为1×106TCID50/只小鼠，共注射10次，与对照组相比，病毒治疗能够显著抑制肿瘤的生长，且病毒治疗组小鼠的生存时间显著延长[24]。在临床试验中，瘤内注射MV-EZ治疗5名耐药性或复发性淋巴瘤患者，且治疗前血清中都能检测到抗麻疹病毒抗体。由于皮肤T细胞淋巴瘤细胞的干扰素免疫信号通路存在缺陷，在瘤内注射MV-EZ的24和72 h前预先给予病人皮下IFN-α注射。临床试验中，一共瘤内注射4次MV-EZ，单次注射病毒剂量为102～103TCID50/病人。临床试验结果显示，在溶瘤病毒治疗后，5名病人血清中的抗麻疹病毒抗体滴度都明显升高，没有观察到任何毒副作用；其中1位肿瘤患者经MV-EZ治疗后完全好转，其他病人未见明显好转[8,15,24]。提示MV-EZ的安全性良好，对部分病人治疗效果很好，需要继续探究个体差异性的原因。

2.2 基于MV-CEA的临床研究与转化

在开展MV-CEA治疗复发性卵巢癌病人的I期临床试验前，首先进行动物模型的生物分布和毒理学研究。在毒理学研究中，将MV-CEA对动物模型进行腹腔注射后，监测动物的精神状况、生化和血液指标，以及血清中的CEA水平等[25]。并在注射病毒后的不同时间点，解剖动物模型并对其各组织器官进行组织病理学分析。研究发现，一定范围内高剂量的溶瘤麻疹病毒在感染初期可以杀伤更多的肿瘤细胞[26]。在I期临床试验中，腹腔注射MV-CEA治疗21位晚期难治性卵巢癌患者，注射剂量为103～109TCID50/病人[27]。通过检测血清中的CEA浓度监测病人体内病毒的复制情况。在溶瘤病毒治疗的277 d后，有12位肿瘤患者的病情较稳定，其中有5位注射高病毒剂量的病人(107～109TCID50/病人)癌抗原125(CA-125)显著降低，提示MV-CEA的治疗效果具有一定程度的剂量依赖性，而且接受溶瘤麻疹病毒临床试验的12位肿瘤患者的平均生存时间(约12个月)是接受其他传统治疗手段的平均生存时间(约6个月)的2倍[27]，显著延长了病人的生存时间。

在开展MV-CEA治疗神经胶质瘤病人的I期临床试验前，首先在恒河猴和IFNARkoxCD46-Ge小鼠两种模型上进行毒理学研究。通过瘤内注射MV-CEA，观察发现动物模型的大脑以及其他器官无病理损伤和功能障碍，在注射MV-CEA后3个月内的不同时间点通过脑切片组织学检查等分析，也未发现病毒会诱发神经毒性[28]。动物模型研究结果再次证实MV-CEA能够显著抑制肿瘤的生长并延长荷瘤小鼠的生存时间。在I期临床试验中，肿瘤局部注射MV-CEA治疗复发性神经胶质瘤患者，参与临床试验的肿瘤患者为复发性多形性神经胶质瘤，初次注射病毒剂量为1×105～2×107TCID50/病人[8]。在使用的病毒剂量范围内，没有观察到任何毒副作用，其他临床试验结果还未公开发表。

2.3 基于MV-NIS的临床研究与转化

在进行MV-NIS治疗复发性骨髓瘤病人的I期临床试验前，首先在异种移植人骨髓瘤的SCID小鼠、没有移植肿瘤的IFNARkoxCD46-Ge小鼠以及松鼠猴3种模型上进行药理学和毒理学研究。动物模型研究发现，单次静脉注射4×106TCID50/kg是有效抑杀骨髓瘤和延长生存时间的最小剂量；给IFNARkoxCD46-Ge小鼠单次静脉注射4×108TCID50/kg是不诱发毒性反应的最高剂量；而在松鼠猴模型中，并没有发现和病毒相关的毒性反应[29]。在临床试验中，如何确定病人的最适病毒剂量是一个非常关键的问题。在I期临床试验中，通过静脉注射MV-NIS治疗晚期难治性多发性骨髓瘤患者。临床试验方案如下：首先静脉注射溶瘤麻疹病毒106～109TCID50/病人，得出MV-NIS的最大耐受剂量(maximally tolerated dose，MTD)；接下来选择3位已经达到最大耐受量的病人继续治疗，在第2次静脉注射MV-NIS的2 d前预先给予病人环磷酰胺药物治疗，然后注射不等剂量的病毒1%～81% MTD/病人[30]。给予病人I123后SPECT/PET成像可以动态观察MV-NIS的生物分布。MV-NIS治疗骨髓瘤的I期临床试验结果非常理想，为接下来II/III期临床试验提供了良好的基础[8]。

2.4 临床研究的现状

从2004年开展的第一例腹腔注射MV-CEA治疗卵巢癌病人到目前用MV-NIS、MV-EZ以及MV-CEA或者重组免疫调节因子或与免疫检查点抑制剂联用等手段治疗不同肿瘤类型的患者，每一个临床实验都在顺利进行，病人肿瘤有不同程度缩小或消失，存活率有不同程度提高，所有病人耐受良好，无明显毒副反应。到目前为止，溶瘤麻疹病毒抗肿瘤治疗已经开展的临床试验包括： ①PD1抗体修饰的MV-NIS治疗进展期非小细胞肺癌患者(NCT02919449，I期)；②瘤内注射MV-EZ治疗皮肤T细胞淋巴瘤患者(Switzerland，I期)；③肿瘤局部注射MV-CEA治疗神经胶质瘤患者(NCT00390299，I期)；④静脉注射MV-NIS治疗晚期难治性多发性骨髓瘤患者(NCT00450814，I/II期)；⑤腹腔注射MV-NIS治疗卵巢癌患者(NCT02068794，I/II期)；⑥瘤内注射MV-NIS治疗头颈部鳞状细胞癌患者(NCT012846091，I期)；⑦腹腔注射MV-NIS治疗恶性胸膜间皮瘤患者(NCT01503177，I期)；⑧瘤内注射MV-NIS治疗髓母细胞瘤或儿童杆状瘤患者(NCT02962167，I期)；⑨腹腔注射MV-CEA治疗晚期难治性卵巢癌患者(NCT00408590，I期)[5]。从上述已开展的临床试验结果可以看出，溶瘤麻疹病毒不仅能有效杀伤肿瘤，而且安全性高。特别对一些难治性、复发性、晚期肿瘤，是一种较为安全、有效及可行的治疗手段。目前看来，MV-EZ的临床使用剂量为102～103TCID50/病人[24]，MV-CEA和MV-NIS的有效使用剂量约为109～1011TCID50/病人。而现有的麻疹疫苗生产工艺还不适用于生产高滴度的适用于临床的溶瘤麻疹病毒[31]，在美国的梅奥医学中心已建立了一套规模化生产高滴度溶瘤麻疹病毒的工序，可以生产临床级别高滴度溶瘤麻疹病毒(主要是MV-CEA和MV-NIS)[32]。前期临床试验及相关研究的顺利开展为以后溶瘤麻疹病毒广泛应用于临床抗肿瘤治疗打下了坚实的基础。

3 展 望

溶瘤麻疹病毒抗瘤疗法集免疫治疗、基因治疗、靶向治疗于一体，已逐渐成为非常有前景且安全有效的抗肿瘤手段。目前临床试验还未全部完成，也许机体内还存在其他未知的抗病毒机制阻碍其溶瘤治疗效果的发挥，还有待进一步研究。针对机体存在的影响溶瘤麻疹病毒抗肿瘤效果的各种瓶颈，使溶瘤麻疹病毒成为更优秀的抗肿瘤药物而发挥更大的溶瘤效果，推动其最终的临床转化。目前研究人员正在努力寻找并探究更多优化溶瘤效果的策略，如基因工程构建重组的溶瘤麻疹病毒使其更易于被监测或增强靶向性，细胞载体或者生物纳米载体装载溶瘤麻疹病毒使其免受免疫清除，与免疫抑制药物或放化疗联用治疗肿瘤使其有更为强大的溶瘤效果等。随着人们对麻疹病毒认识的不断深入，基因生物工程技术的不断提高，以及肿瘤学研究的不断发展，使溶瘤麻疹病毒具有易于研究，更高的安全性，更特异的靶向性以及更强的抗癌活性等优势。临床前及临床试验已取得的理想结果为其最终进入临床奠定了坚实有利的基础。