Onkolytisk AAV

Adeno-associerat virus (AAV) har undersökts som en viral vektor i genterapi för cancerbehandling som ett onkolytiskt virus . För närvarande finns det inga FDA- godkända AAV-cancerbehandlingar, eftersom den första FDA-godkända AAV-behandlingen godkändes i december 2017. Det finns dock många onkolytiska AAV-applikationer som är under utveckling och har undersökts.

Adeno-associerad virusterapi

AAV är ett litet virus som hittades som en kontaminant i adenovirusstudier . AAV är ett icke-patogent virus, så det undersöks för närvarande för många genterapiapplikationer inklusive onkolytiska cancerbehandlingar på grund av dess relativt säkra natur. AAV har också liten risk för insättningsmutagenes , ett vanligt problem när man hanterar virala vektorer, eftersom dess transgener normalt uttrycks episomalt. Det visade sig att AAV-genom infogas i mindre än ~10% av tillfällena AAV infekterar en cell och uttrycket är mindre än när det uttrycks episomalt. AAV kan bara paketera genom mellan 2 – 5,2 kb i storlek när de flankeras med inverterade terminala upprepade sekvenser (ITR), men optimalt håller ett genom på 4,1 till 4,9 kb i längd. Detta begränsar den terapeutiska tillämpningen av AAV som cancerbehandling eftersom genen som viruset bär på måste kunna passa på mindre än 4,9 kb.

Inriktning

AAV, och dess många olika stammar, kända som serotyper, har var och en sina unika inriktningspreferenser av celltyp, även känd som tropism. För att rikta genterapier för virala vektorer till sjukdomsplatser, utnyttjar forskare ofta enkelheten hos AAV-viruskapsiden för att mutera nya inriktningsbeteenden till viruset. Till exempel har AAV muterats för att rikta in sig på primära gliablastomceller genom att kombinera regioner av många AAV-serotyper.

Utöver att kombinera serotyperna har muterande främmande sekvenser i kapsiden som är kända för att ha vissa beteenden använts för att rikta in sig på cancerställen. Till exempel Matrix metalloproteinaser (MMP) kända för att vara uppreglerade i cancerställen. Genom att infoga en infektionsblockerande tetra-asparaginsyrarester i kapsiden flankerad av MMP-klyvbara sekvenser, har ett labb utvecklat ett proteasaktiverbart virus (PAV) med hjälp av AAV. I närvaro av höga koncentrationer av MMP avlägsnas de klyvbara sekvenserna och viruset "låses upp", vilket tillåter infektion i de närliggande sjuka cellerna. PAV optimeras fortfarande. En studie för att byta ut de tetra-asparaginsyrablockerande resterna visade att den negativa laddningen av resterna sannolikt är vad som behövs för att blockera transduktion. PAV är för närvarande under utredning för inriktning på äggstockscancer och pankreascancer med planen att leverera cytotoxiska transgener.

Exempel på onkolytisk AAV under utveckling

AAV-2-TRAIL: Den tumörnekrosfaktorrelaterade apoptosinducerande liganden (TRAIL) har studerats när den levereras av AAV serotyp 2-kapsider på humana cancercellinjer. Det visade sig att de olika cellinjerna hade olika känslighet för AAV-2-TRAIL-tillförseln och förstärkt genom förbehandling av cellerna med kemoterapiläkemedlet cisplatin . När möss med tumörxenograftmodeller injicerades med AAV-2-TRAIL intratumoralt med och utan cisplatin, visade sig tumörstorlekarna minska lika signifikant med cisplatin och AAV-2-TRAIL. Tumörvikten minskade ännu mer signifikant när cisplatin och AAV-2-TRAIL kombinerades.

AAV-2-HSV-TK: Herpes simplex-virus typ 1 tymidinkinas (HSV-TK) är en vanlig anti-cancerterapi som omvandlar ganciklovir ( GCV ) till det toxiska GCV-trifosfatet i celler som uttrycker enzymet. Detta inducerar cell- och åskådartoxicitet för de närliggande cellerna. När de odlades med MCF-7-cancerceller, minskade AAV2-leverans av HSV-TK signifikant cellernas livskraft endast i närvaro av GCV.

AAV-2-sc39TK: sc39TK är en substitution med fem kodoner från HSV-TK där tysta mutationer har introducerats i de GCV-resistenta splitsade acceptor- och donatorsekvenserna. Resultatet är en hyperaktiv version av HSV-TK. När de kombineras med GCV resulterar dessa mutanter också i höga nivåer av cancercellsdöd in vitro . Vidare, när den injiceras i musxenograftmodeller, har tumörstorleken visat sig minska avsevärt under en period av 30 dagar. Det har också undersökts i kombination med AAV-2-mTOR som riktar sig mot däggdjursmålet rapamycin (mTOR), ett undersökt anti-cancermål.

Onkolytiska AAV kliniska prövningar

AAV-DC-CTL: En klinisk prövning pågår för närvarande i fas I-undersökning av onkolytiska AAV-behandlingar för magcancer i stadium IV i Kina. I dessa försök har AAV använts för att leverera karcinoembryonalt antigen (CEA). CEA produceras normalt i magvävnaden hos spädbarn och skulle användas i dessa studier för att rikta cancerceller för CEA-specifik cytotoxisk T-cellslys. I detta avseende skulle viruset användas för att få cancerceller att kunna känna igen av immunsystemet för att förstöras. Som ett resultat kommer AAV att rikta in sig på cancerceller och de CEA-specifika cytotoxiska T-cellerna kommer att rikta in sig på de celler som AAV infekterar.

^ "Första AAV-levererad genterapi för ärftlig sjukdom godkänd av FDA" . Artiklar. ClinicalOMICs . 20 december 2017 . Hämtad 2018-04-17 .
^ Hoggan, MD; et al. (1966). "Studier av små DNA-virus som finns i olika adenoviruspreparat: fysiska, biologiska och immunologiska egenskaper" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 55 (6): 1467–1474. Bibcode : 1966PNAS...55.1467H . doi : 10.1073/pnas.55.6.1467 . PMC 224346 . PMID 5227666 .
^ Kwon, I.; et al. (2008). "Designer genleveransvektorer: molekylär ingenjörskonst och utveckling av adenoassocierade virala vektorer för förbättrad genöverföring" . Pharm. Res . 25 (3): 489–99. doi : 10.1007/s11095-007-9431-0 . PMC 2265771 . PMID 17763830 .
^ Nakai, H; et al. (2001). "Extrakromosomala rekombinanta adenoassocierade virusvektorgenom är primärt ansvariga för stabil levertransduktion in vivo" . J. Virol . 75 (15): 6969–6976. doi : 10.1128/jvi.75.15.6969-6976.2001 . PMC 114425 . PMID 11435577 .
^ Dong, JY; et al. (1996). "Kvantitativ analys av förpackningskapacitet för rekombinant adenoassocierat virus". Brum. Gene Ther . 7 (17): 2101–2112. doi : 10.1089/hum.1996.7.17-2101 . PMID 8934224 .
^ Koerber, JT; et al. (2009). "Molekylär utveckling av adenoassocierat virus för förbättrad glialgenleverans" . Mol. Ther . 17 (12): 2088–2095. doi : 10.1038/mt.2009.184 . PMC 2788045 . PMID 19672246 .
^ Gialeli, C.; et al. (2011). "Roller av matrismetalloproteinaser i cancerprogression och deras farmakologiska inriktning" . FEBS J . 278 (1): 16–27. doi : 10.1111/j.1742-4658.2010.07919.x . PMID 21087457 .
^ Judd, J.; et al. (2014). "Inställbara proteasaktiverbara virusnanoder" . ACS Nano . 8 (5): 4740–4746. doi : 10.1021/nn500550q . PMC 4046807 . PMID 24796495 .
^ Robinson, TM; et al. (2016). "Roll av egenskaper hos tetraaminosyramotiv på funktionen av proteasaktiverbara virala vektorer" . ACS Biomater. Sci. Eng . 2 (11): 2026–2033. doi : 10.1021/acsbiomaterials.6b00439 . PMC 5926792 . PMID 29721519 .
^ Guenther, C.; et al. "Utöka verktygslådan av proteasaktiverbara virus för att optimera deras mångsidighet och effektivitet". Mol. Ther . 24 .
^ Jiang, M.; et al. "Synergistisk antitumöreffekt av AAV-medierat TRAIL-uttryck kombinerat med cisplatin på skivepitelcancer i huvud och nacke". BMC Cancer . 11 : 287-301.
^ Santiago-Oritz, JL; et al. (2016). "Adeno-Associated Virus (AAV) vektorer i cancergenterapi" . Journal of Controlled Release . 240 : 287–301. doi : 10.1016/j.jconrel.2016.01.001 . PMC 4940329 . PMID 26796040 .
^ Zi-Bo, L.; et al. "Rekombinant AAV-medierad HSVtk-genöverföring med direkta intratumorala injektioner och Tet-On-reglering för implanterad human bröstcancer". BMC Cancer . 6 .
^ Kim, JY; et al. (2011). "Ihållande antitumöreffekter via rekombinant adenoassocierat virus som kodar för herpes tymidinkinasgenen övervakad med PET-avbildning" . Oncol. Rep . 25 (5): 1263–1269. doi : 10.3892/or.2011.1190 . PMID 21331450 .
^ Woo, HN; et al. (2015). "Kombinerad antitumörgenterapi med herpes simplex-virus tymidinkinas och kort hårnåls-RNA specifikt för däggdjursmålet för rapamycin" . Int. J. Oncol . 47 (6): 2233–2239. doi : 10.3892/ijo.2015.3194 . PMID 26459571 .
^ "Fas I-försök av CEA-specifik AAV-DC-CTL-behandling i gastrisk cancer för steg IV - tabellvy - ClinicalTrials.gov" . Hämtad 2018-04-17 .
^ "Klinisk säkerhet och preliminär effekt av AAV-DC-CTL-behandling i gastrisk cancer för stadium IV - tabellvy - ClinicalTrials.gov" . Hämtad 2018-04-17 .

[1] "Första AAV-levererad genterapi för ärftlig sjukdom godkänd av FDA" . Artiklar. ClinicalOMICs . 20 december 2017 . Hämtad 2018-04-17 .

[2] Hoggan, MD; et al. (1966). "Studier av små DNA-virus som finns i olika adenoviruspreparat: fysiska, biologiska och immunologiska egenskaper" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 55 (6): 1467–1474. Bibcode : 1966PNAS...55.1467H . doi : 10.1073/pnas.55.6.1467 . PMC 224346 . PMID 5227666 .

[3] Kwon, I.; et al. (2008). "Designer genleveransvektorer: molekylär ingenjörskonst och utveckling av adenoassocierade virala vektorer för förbättrad genöverföring" . Pharm. Res . 25 (3): 489–99. doi : 10.1007/s11095-007-9431-0 . PMC 2265771 . PMID 17763830 .

[4] Nakai, H; et al. (2001). "Extrakromosomala rekombinanta adenoassocierade virusvektorgenom är primärt ansvariga för stabil levertransduktion in vivo" . J. Virol . 75 (15): 6969–6976. doi : 10.1128/jvi.75.15.6969-6976.2001 . PMC 114425 . PMID 11435577 .

[5] Dong, JY; et al. (1996). "Kvantitativ analys av förpackningskapacitet för rekombinant adenoassocierat virus". Brum. Gene Ther . 7 (17): 2101–2112. doi : 10.1089/hum.1996.7.17-2101 . PMID 8934224 .

[6] Koerber, JT; et al. (2009). "Molekylär utveckling av adenoassocierat virus för förbättrad glialgenleverans" . Mol. Ther . 17 (12): 2088–2095. doi : 10.1038/mt.2009.184 . PMC 2788045 . PMID 19672246 .

[7] Gialeli, C.; et al. (2011). "Roller av matrismetalloproteinaser i cancerprogression och deras farmakologiska inriktning" . FEBS J . 278 (1): 16–27. doi : 10.1111/j.1742-4658.2010.07919.x . PMID 21087457 .

[8] Judd, J.; et al. (2014). "Inställbara proteasaktiverbara virusnanoder" . ACS Nano . 8 (5): 4740–4746. doi : 10.1021/nn500550q . PMC 4046807 . PMID 24796495 .

[9] Robinson, TM; et al. (2016). "Roll av egenskaper hos tetraaminosyramotiv på funktionen av proteasaktiverbara virala vektorer" . ACS Biomater. Sci. Eng . 2 (11): 2026–2033. doi : 10.1021/acsbiomaterials.6b00439 . PMC 5926792 . PMID 29721519 .

[10] Guenther, C.; et al. "Utöka verktygslådan av proteasaktiverbara virus för att optimera deras mångsidighet och effektivitet". Mol. Ther . 24 .

[11] Jiang, M.; et al. "Synergistisk antitumöreffekt av AAV-medierat TRAIL-uttryck kombinerat med cisplatin på skivepitelcancer i huvud och nacke". BMC Cancer . 11 : 287-301.

[12] Santiago-Oritz, JL; et al. (2016). "Adeno-Associated Virus (AAV) vektorer i cancergenterapi" . Journal of Controlled Release . 240 : 287–301. doi : 10.1016/j.jconrel.2016.01.001 . PMC 4940329 . PMID 26796040 .

[13] Zi-Bo, L.; et al. "Rekombinant AAV-medierad HSVtk-genöverföring med direkta intratumorala injektioner och Tet-On-reglering för implanterad human bröstcancer". BMC Cancer . 6 .

[14] Kim, JY; et al. (2011). "Ihållande antitumöreffekter via rekombinant adenoassocierat virus som kodar för herpes tymidinkinasgenen övervakad med PET-avbildning" . Oncol. Rep . 25 (5): 1263–1269. doi : 10.3892/or.2011.1190 . PMID 21331450 .

[15] Woo, HN; et al. (2015). "Kombinerad antitumörgenterapi med herpes simplex-virus tymidinkinas och kort hårnåls-RNA specifikt för däggdjursmålet för rapamycin" . Int. J. Oncol . 47 (6): 2233–2239. doi : 10.3892/ijo.2015.3194 . PMID 26459571 .

[16] "Fas I-försök av CEA-specifik AAV-DC-CTL-behandling i gastrisk cancer för steg IV - tabellvy - ClinicalTrials.gov" . Hämtad 2018-04-17 .

[17] "Klinisk säkerhet och preliminär effekt av AAV-DC-CTL-behandling i gastrisk cancer för stadium IV - tabellvy - ClinicalTrials.gov" . Hämtad 2018-04-17 .