Onkolytiskt adenovirus
Adenovirusvarianter har undersökts omfattande som en viral vektor för genterapi och även som ett onkolytiskt virus .
Av de många olika virus som undersöks för onkolytisk potential var ett adenovirus det första som godkändes av en tillsynsmyndighet, den genetiskt modifierade H101 -stammen. Det fick regulatoriskt godkännande 2005 från Kinas statliga livsmedels- och läkemedelsadministration (SFDA) för behandling av huvud- och halscancer.
Engineering av onkolytiskt adenovirus
Adenovirus har hittills genomgått tre generationers utveckling. Några av strategierna för modifiering av adenovirus beskrivs nedan.
Försvagning
För att adenovirusreplikation ska inträffa måste värdcellen induceras till S-fas av virala proteiner som interfererar med cellcykelproteiner. Den adenovirala E1A-genen är ansvarig för inaktivering av flera proteiner, inklusive retinoblastom , vilket tillåter inträde i S-fasen. Adenovirus-E1B55kDa-genen samarbetar med en annan adenoviral produkt, E4ORF6, för att inaktivera p53 och på så sätt förhindra apoptos . Det föreslogs initialt att en adenovirusmutant som saknar E1B55kDa-genen, dl1520 (ONYX-015), kunde replikera selektivt i p53 -bristceller. [ citat behövs ]
Ett villkorligt replikativt adenovirus (CRAd) med en 24 baspar deletion i den retinoblastombindande domänen av E1A- proteinet ( Ad5- Δ24E3 ), kan inte tysta retinoblastom och kan därför inte inducera S-fas i värdceller. Detta begränsar Ad5-A24E3 till replikation endast i prolifererande celler, såsom tumörceller. [ citat behövs ]
Inriktning
Den vanligaste gruppen av adenovirus är serotyp 5 (Ad5), vars bindning till värdceller initieras av interaktioner mellan det cellulära coxsackieviruset och adenovirusreceptorn (CAR) och knoppdomänen för adenovirusets höljeproteintrimer . CAR är nödvändigt för adenovirusinfektion. Även om det uttrycks brett i epitelceller , är CAR-uttryck i tumörer extremt varierande, vilket leder till resistens mot Ad5-infektion. Retargeting av Ad5 från CAR, till en annan receptor som uttrycks allestädes närvarande på cancerceller, kan övervinna detta motstånd.
- Adaptermolekyler
- Bi-specifika adaptermolekyler kan administreras tillsammans med viruset för att omdirigera virushöljesproteintropism. Dessa molekyler är fusionsproteiner som är uppbyggda av en antikropp framtagen mot knoppdomänen av adenovirushöljeproteinet, sammansmält med en naturlig ligand för en cellytereceptor. Användningen av adaptormolekyler har visat sig öka viral transduktion. Adaptrar tillför dock komplexitet till systemet, och effekten av adaptermolekylbindning på virusets stabilitet är osäker. [ Citat behövs ]
- Pälsproteinmodifiering
- Denna metod involverar genetiskt modifiering av fiberknoppdomänen av det virala höljeproteinet för att ändra dess specificitet. Korta peptider tillsatta i den C-terminala änden av pälsproteinet förändrade framgångsrikt viral tropism. Tillägget av större peptider till C-terminalen är inte lönsamt eftersom det minskar adenovirusintegriteten, möjligen på grund av en effekt på fibertrimerisering. Fiberproteinet innehåller också en HI-loopstruktur, som kan tolerera peptidinsättningar på upp till 100 rester utan några negativa effekter på adenovirusintegriteten. Ett RGD-motiv infogat i HI-slingan av fiberknoppproteinet, skiftar specificitet mot integriner , som ofta överuttrycks i esofagusadenokarcinom . När de kombineras med en form av icke-transduktionell inriktning, visade sig dessa virus vara effektiva och selektiva terapeutiska medel för esofagealt adenokarcinom. [ citat behövs ]
- Transkriptionell inriktning
- Detta tillvägagångssätt drar fördel av avreglerad promotor för att driva och kontrollera uttrycket av adenovirala gener. Till exempel av cyklooxygenas-2- enzym (Cox-2) förhöjt i en rad cancerformer och har lågt leveruttryck, vilket gör det till en lämplig tumörspecifik promotor. AdCox2Lluc är en CRAd riktad mot esofagusadenokarcinom genom att placera de tidiga generna under kontroll av en Cox-2-promotor (adenovirus har två tidiga gener, E1A och E1B, som är nödvändiga för replikation). I kombination med transduktionell inriktning AdCox2Lluc potential för behandling av esofagealt adenokarcinom. Cox-2 är också en möjlig tumörspecifik promotorkandidat för andra cancertyper, inklusive äggstockscancer. En lämplig antigen
- tumörspecifik promotor för prostatacancer är prostataspecifikt ( PSA), vars uttryck är kraftigt förhöjt i prostatacancer. CN706 är en CRAd med en PSA-tumörspecifik promotor som driver uttrycket av den adenovirala E1A-genen, som krävs för viral replikation. CN706-titern är betydligt högre i PSA-positiva celler.
- Detargeting efter transkription
- Ett annat lager av reglering som har dykt upp för att kontrollera adenoviral replikation är användningen av mikroRNA (miRNA) artificiella målställen eller miRNA-responselement (MRE). Differentiellt uttryck av miRNA mellan friska vävnader och tumörer gör det möjligt att konstruera onkolytiska virus för att få sin förmåga att replikera försämrad i dessa vävnader av intresse samtidigt som dess replikering i tumörcellerna tillåts.
| Vävnad/cell-typ | Anrikat miRNA | Användning av MRE | Referenser |
|---|---|---|---|
| Lever | miR-122 | Förhindra levertoxicitet, hepatotoxicitet | |
| Muskel | miR-133, miR-206 | Förhindra muskelinflammation, myosit | |
| Bukspottkörteln | miR-148a | inriktning mot bukspottkörteltumör | |
| Prostata | miR-143, miR-145 | Främja prostatatumörinriktning _ | |
| Nervcell | miR-124 | Främja astrocytinriktning _ |
Exempel
Oncorine (H101)
H101 och den mycket liknande Onyx-015 har konstruerats för att ta bort en viral försvarsmekanism som interagerar med en normal mänsklig gen p53 , som mycket ofta är dysreglerad i cancerceller. Trots löftena om tidigt in vivo , infekterar dessa virus inte specifikt cancerceller, men de dödar fortfarande cancerceller företrädesvis. Medan den totala överlevnaden inte är känd, är korttidssvarsfrekvensen ungefär fördubblad för H101 plus kemoterapi jämfört med enbart kemoterapi. Det verkar fungera bäst när det injiceras direkt i en tumör och när eventuell feber inte dämpas. Systemisk terapi (såsom genom infusion genom en intravenös slang) är önskvärd för behandling av metastaserande sjukdom. Det marknadsförs nu under varumärket Oncorine .
Onyx-015 ( dl 1520)
Onyx-015 (ursprungligen namngiven Ad2/5 dl1520) är ett experimentellt onkolytiskt virus som skapats genom att genetiskt modifiera ett adenovirus . Det har prövats som en möjlig behandling för cancer. E1B -55kDa- genen har raderats, vilket gör det möjligt för viruset att selektivt replikera in och lysera p53- defekta cancerceller .
Regisserad Evolution
Traditionell forskning har fokuserat på art C Adenovirus serotyp 5 (Ad5) för att skapa onkolytiska vacciner för potentiell användning som cancerbehandling. Nya data tyder dock på att det kanske inte är den bästa virusserotypen för att härleda alla onkolytiska medel för behandling av mänskliga maligniteter. Till exempel har onkolytiska vacciner baserade på Ad5-serotypen relativt dålig klinisk effekt som monoterapier. Behovet av ökad potens (infektivitet och lytisk aktivitet) har lett till en utökad sökning som involverar ett större antal mindre väl studerade adenovirusserotyper. [ citat behövs ]
ColoAd1
Ett icke-art C onkolytiskt adenovirus som för närvarande utvecklas är ColoAd1 . Den skapades med hjälp av en process av "riktad evolution". Detta involverar skapandet av nya virala varianter eller serotyper specifikt riktade mot tumörceller via rundor av riktat urval med användning av stora populationer av slumpmässigt genererade rekombinanta prekursorvirus. Den ökade biologiska mångfalden som produceras av det initiala homologa rekombinationssteget ger en stor slumpmässig pool av viruskandidater som sedan kan passeras genom en serie urvalssteg utformade för att leda mot ett i förväg specificerat resultat (t.ex. högre tumörspecifik aktivitet) utan att kräva några förkunskaper av de resulterande virala mekanismerna som är ansvariga för det resultatet. En speciell tillämpning av detta tillvägagångssätt producerade ColoAd1, som är ett nytt Ad11p/Ad3 chimärt grupp B onkolytiskt virus med specificitet för human tjocktarmscancer och ett brett spektrum av anti-canceraktivitet i vanliga solida tumörer. Den terapeutiska effekten av ColoAd1 utvärderas för närvarande i tre pågående kliniska prövningar (se EU Clinical Trials Register för ytterligare information). ColoAd1-styrkan kan förbättras ytterligare genom användning av terapeutiska transgener, som kan introduceras i ColoAd1-genomet utan att äventyra virusets selektivitet eller aktivitet. Nyligen genomförda studier med ColoAd1 har visat en unik mekanism för celldöd som liknar Oncosis med uttryck av inflammatoriska celldödsmarkörer och cellmembranblåsor och har belyst mekanismer genom vilka ColoAd1 förändrar värdcellsmetabolism för att underlätta replikering.
Bakgrund
Tumörer bildas i celler när mutationer i gener involverade i cellcykelkontroll och apoptos ackumuleras över tiden. De flesta studerade tumörer har defekter i p53- tumörsuppressorvägen . p53 är en transkriptionsfaktor som spelar en roll vid apoptos , cellcykel och DNA-reparation . Det blockerar cellprogression som svar på cellulär stress eller DNA-skada. Många virus replikerar genom att förändra cellcykeln och utnyttja samma vägar som förändras i cancerceller. E1B-proteiner som produceras av adenovirus skyddar den infekterade cellen genom att binda till och bryta ned p53-transkriptionsfaktorerna, vilket förhindrar den från att rikta in sig på cellen för apoptos. Detta gör att viruset kan replikera, paketera sitt genom, lysera cellen och spridas till nya celler. [ citat behövs ]
Detta gav upphov till idén att ett förändrat adenovirus skulle kunna användas för att rikta och eliminera cancerceller. Onyx-015 är ett adenovirus som utvecklades 1987 med funktionen av E1B-genen utslagen , vilket betyder att celler infekterade med Onyx-015 inte kan blockera p53:s funktion. Om Onyx-015 infekterar en normal cell, med en fungerande p53- gen, kommer den att förhindras från att multiplicera genom verkan av p53-transkriptionsfaktorn. Men om Onyx-015 infekterar en p53-bristcell bör den kunna överleva och replikera, vilket resulterar i selektiv förstörelse av cancerceller.
Kliniska tester
Det finns från och med 2023 flera pågående och avslutade kliniska prövningar som testar onkolytiska adenovirus.
ColoAd1 från PsiOxus Therapeutics har gått in i klinisk fas I/II-studie med sitt onkolytiska vaccin. Fas I av studien rekryterade patienter med metastaserande solida tumörer och visade bevis för virusreplikation inom tumörställen efter intravenös leverans. Den andra fasen av ColoAd1-studien kommer att involvera jämförelse av intratumoral kontra intravenös injektion för att undersöka viral replikation, virusspridning, tumörnekros och antitumörimmunsvar (se EU Clinical Trials Register för ytterligare detaljer).
ONYX-015 ( dl 1520)/H101
Patent för terapeutisk användning av ONYX-015 innehas av ONYX Pharmaceuticals och det användes i kombination med de vanliga kemoterapeutiska medlen cisplatin och 5-fluorouracil för att bekämpa huvud- och halstumörer. Onyx-015 har testats omfattande i kliniska prövningar, med data som indikerar att det är säkert och selektivt för cancer. Begränsad terapeutisk effekt har dock visats efter injektion och systemisk spridning av viruset upptäcktes inte. ONYX-015 i kombination med kemoterapi visade sig dock vara rimligt effektivt i en del av fallen. Under dessa försök dök det upp en uppsjö av rapporter som utmanade den underliggande p53-selektiviteten, med några rapporter som visade att ONYX-015 i vissa cancerformer med en vildtyp p53 faktiskt klarade sig bättre än i deras mutanta p53-motsvarigheter. Dessa rapporter bromsade framsteg genom fas III-studier i USA, men nyligen licensierade Kina ONYX-015 för terapeutisk användning som H101 . Ytterligare utveckling av Onyx-015 övergavs i början av 2000-talet, och exklusiva rättigheter licensierades till det kinesiska företaget Shanghai Sunway Biotech. godkände den kinesiska statliga livsmedels- och läkemedelsmyndigheten H101 , ett onkolytiskt adenovirus som liknar Onyx-015 (E1B-55K/E3B-raderat), för användning i kombination med kemoterapi för behandling av refraktär nasofarynxcancer i sent skede . Utanför Kina har insatsen till kliniken för ONYX-015 till stor del avbrutits av ekonomiska skäl och tills en verklig mekanism kan hittas.