导读：溶瘤病毒疗法是利用复制病毒治疗晚期恶性肿瘤的一种新兴治疗方式。

6月9日，中山大学附属第一医院在《Nature Communications》上发表名为“Directed natural evolution generates a next-generation oncolytic virus with a high potency and safety profile”的文章，研究人员研制出了新型溶瘤病毒药物，在治疗结肠癌方面取得了重大进展。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39156-3

研究背景

溶瘤病毒(OVs)是一种令人鼓舞的治疗癌症的多机制药物。然而，毒力的衰减通常是基于致病性病毒骨干的OVs发展所必需的，但往往伴随着对肿瘤细胞杀伤作用的减弱。通过利用病毒在癌细胞中进化和适应的特性，研究人员对难治性结直肠癌细胞HCT-116进行了定向自然进化，产生了新一代溶瘤病毒M1 (NGOVM)，其溶瘤效应提高了9690倍。

NGOVM具有更广泛的抗肿瘤谱，对多种实体肿瘤具有更强的溶瘤作用。机制上，在E2和nsP3基因中发现了两个关键突变，它们分别通过增加M1病毒与Mxra8受体的结合来加速M1病毒的进入，并通过抑制肿瘤细胞中PKR和STAT1的激活来拮抗抗病毒反应。重要的是，NGOVM在啮齿类动物和非人灵长类动物中都具有良好的耐受性,具有更大的应用范围和更高的安全性。

研究方法

溶瘤病毒疗法是利用复制病毒治疗晚期恶性肿瘤的一种新兴治疗方式。这些天然或基因工程病毒表现出肿瘤选择性复制和杀伤，理想的免疫原性，以及靶向递送治疗基因到肿瘤。

一般来说，肿瘤选择性病毒复制是直接溶瘤和随后激活抗肿瘤免疫反应的基础。然而，在难治性肿瘤细胞中，OVs的复制受到严重抑制。因此，提高OVs的感染性是提高应答率的关键。尽管它们的复制在难治性肿瘤细胞中受到限制，但OVs仍然可以在这些细胞中适度复制，这为利用序列传代的进化提供了可能性，这在病毒学研究中得到了广泛的应用，以产生选择性和强大的ov3。通过这种方法，随着适应性突变的积累，可能会产生对难治性肿瘤细胞具有有效活性的OVs。这些研究表明，定向进化策略的应用可以使OVs适应各种异质肿瘤细胞而不损害正常细胞。

M1是一种包膜正链RNA甲病毒，其基因组编码4种非结构蛋白(nsP1-nsP4)和5种结构蛋白。研究人员鉴定并鉴定了天然α病毒M1是一种有效和安全的ov。在了解M1病毒的基础上，我们成功地通过结合一系列小分子化合物或免疫检查点抗体增强了OV M1的抗癌活性。然而，联合治疗的缺点之一是另一种药物的靶点或调控途径可能很复杂，这可能会影响OV的复制或安全性。因此，利用基于自然选择的定向进化策略，赋予OVs自身更强的杀瘤作用，可能是优化和产生下一代OVs的更好选择。

在这项工作中，研究人员将OV M1移植到难治性结直肠癌细胞系HCT-116中，获得了NGOVM，一种针对实体癌的强效溶瘤病毒。在NGOVM中发现了两个关键突变，一个在E2蛋白中，增强受体结合和病毒进入，另一个在nsP3蛋白中，抑制PKR-STAT1抗病毒途径并促进病毒复制。在各种模型中，NGOVM显示出更高的溶瘤疗效和高安全性。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39156-3

为通过定向进化增强M1病毒的溶瘤作用，研究人员在难治性大肠癌细胞系HCT-116中进行了连续传代。为了实时观察和定量病毒复制，使用了在病毒复制过程中表达绿色荧光蛋白(GFP)的重组M1病毒，称为M1- gfp20。M1-GFP(称为P0)在MOI为10时感染HCT-116细胞。感染72小时后，收集培养上清用于下一传代(图1a)。在传代3 (P3)时，gfp阳性细胞的比例明显增加，说明M1病毒在HCT-116细胞中的感染、复制或传播增强，可能是由于产生了与HCT-116细胞相适应的M1病毒变体。随着传代的继续，这些M1变异体的传染性和杀伤能力得到了增强(图1b)。接下来通过MTT试验比较了适应变异与亲本病毒的溶瘤功效。剂量-反应曲线显示，M1变异的溶瘤效果大大增强(图1c)。采用非线性回归法测定半最大有效浓度(EC50)。与M1- gfp相比，M1变体的EC50值降低了6470- 6970倍(图1c)。

研究意义

综上所述，研究人员通过实验证明了OV M1在肿瘤细胞中的有效性。通过将OV M1移植到难治性结直肠癌细胞系HCT-116中，获得了一种针对实体癌的强效溶瘤病毒——NGOVM，在各种模型中，NGOVM显示出更高的溶瘤疗效和安全性，在治疗结肠癌方面取得了重大进展。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39156-3