癌症治疗一直是医学界的重大挑战。溶瘤病毒(Oncolytic Viruses, OVs)作为一种新兴的生物疗法,因其能选择性感染并裂解肿瘤细胞而备受关注。然而,传统溶瘤病毒在全身递送时面临诸多限制,例如被免疫系统迅速清除、肿瘤内生物利用度差以及可能引发的全身毒性等问题。
近期,浙江大学梁廷波/平渊团队在国际知名期刊Nature Cancer(IF:28)上在线发表文章Genetic engineering of systemically injectable oncolytic viruses for pyroptosis-accelerated cancer virotherapy,该项研究通过双重基因工程策略,构建了免疫兼容型细胞膜纳米囊泡(iNV)包裹的超声控释焦亡型溶瘤腺病毒(iNV-GOV),实现了溶瘤病毒的全身给药、精准靶向及瘤内高效扩增,并在人源化胰腺癌PDX模型中验证了单药及联合治疗潜力。

引用产品
iNV-GOV平台的设计与构建概述
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iNV-GOV外层设计
研究团队利用CRISPR-Cas9技术编辑HEK293供体细胞,构建“三重免疫伪装”:
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敲除B2M和CIITA基因,间接阻断HLA-I/II表面呈递,使T细胞无法识别囊泡;
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敲入HLA-E和CD47基因,抑制NK细胞杀伤及巨噬细胞吞噬,延长循环半衰期;
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过表达CAR分子(靶向HER2/PSCA/Claudin18.2/GPC3),赋予囊泡主动肿瘤靶向能力。
将上述工程化细胞感染溶瘤腺病毒后,经细胞松弛素B处理及逐级挤出(0.8→0.4→0.2 μm),获得粒径约171.9 nm的均一囊泡,即iNV-GOV。
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超声(US)通过触发焦亡释放病毒
在hTERT启动子驱动E1A复制的腺病毒骨架上,插入热休克启动子HSP-2(HSPA6)控制GSDMD-NT的表达。该启动子经超声(~42°C、1.2 W/cm²、5 min开/5 min关×3周期)激活后,GSDMD-NT在肿瘤细胞膜上打孔,触发焦亡。
主要实验结果
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超声激活细胞焦亡:研究发现,iNV-GOVUS治疗在超声激活后,能在60分钟内有效触发细胞焦亡,这通过GSDMD-NT的表达得到证实。
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病毒释放与感染:细胞焦亡促进了溶瘤病毒(OVs)从裂解的肿瘤细胞中释放,病毒拷贝数较对照组增加了1.96倍,从而加速了病毒在邻近肿瘤细胞群中的感染和复制。
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免疫原性细胞死亡(ICD):GOVUS治疗还增强了免疫原性细胞死亡,表现为LDH、细胞外HMGB1和ATP水平的升高,以及钙网蛋白和HSP70在细胞表面的表达增加。
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病毒传播与扩散:实验表明,GOVUS诱导的细胞焦亡能促使病毒从被感染细胞中快速释放,并扩散到邻近的未感染肿瘤细胞,从而实现病毒在肿瘤内的快速传播。

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免疫逃逸与肿瘤靶向:研究通过CRISPR-Cas9技术敲除了HEK293细胞中的B2M、CIITA基因,阻断细胞表面HLA-I/II分子表达,并敲入了HLA-E和CD47基因,以降低病毒的免疫原性。同时,细胞膜上表达的嵌合抗原受体(CAR)使病毒能够特异性靶向肿瘤细胞。
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病毒封装与稳定性:iNV-GOV平台能够有效地封装GOV病毒,形成大小约171.9 nm 的均匀囊泡,并保护病毒免受抗体识别。这种封装不影响病毒感染肿瘤细胞和复制的能力,且在血清、体温变化和剪切力等条件下仍保持稳定。
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抗肿瘤效应:在患者来源胰腺癌类器官(PDO)模型中,iNV-GOVUS治疗使CD8+T/Treg比值显著升高,效应分子(穿孔素、颗粒酶B、IFN-γ)分泌增加。

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减少循环清除:在huPBMC-NCG人源化胰腺癌PDX模型中,iNV-GOV的血液循环半衰期较普通NV-GOV延长2.7倍,这得益于iNV表面CD47的存在。
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肿瘤特异性积累:给药24小时后,HER2-CAR-iNV-GOV在HER2+PDAC异种移植瘤中大量富集,PDAC细胞的病毒摄取率达37.8%(普通NV-GOV仅4.9%),正常脏器信号极低,证实了其肿瘤特异性靶向能力。

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超声激活增强病毒分布:在人源化小鼠模型中,GOVUS诱导的细胞焦亡显著增加了肿瘤内的OV分布,病毒基因组拷贝数较无超声组增加了5.8倍,病毒阳性肿瘤细胞数量增加了2倍。
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炎症反应:这种增强的病毒复制促进了LDH和损伤相关分子模式(DAMPs)级联释放,从而诱导促炎细胞因子(如 IL-1β、IL-18 和 TNF)的产生。

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免疫微环境重塑:iNV-GOVUS治疗能够逆转肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)中的M1:M2 比例,并显著减少调节性T细胞(Treg)的数量。
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激活免疫细胞:治疗后,肿瘤浸润性树突状细胞(DCs)的激活标志物(CD80、CD86 和HLA-DR)表达增加,细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)比例升高,并伴随IFNγ和颗粒酶 B(GZMB)水平的增加。

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增强免疫治疗效果:相比于单独使用,iNV-GOVUS与抗PD-1抗体联合使用能显著抑制了肿瘤生长并延长了小鼠的生存期。这表明iNV-GOVUS能够增强肿瘤对PD-1疗法的敏感性。
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克服化疗耐药:iNV-GOVUS与吉西他滨(GEM)化疗联合使用,能够完全抑制肿瘤生长并显著提高小鼠的生存率,这得益于iNV-GOVUS对肿瘤微环境的重塑作用。
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广泛的抗肿瘤效果:在肝细胞癌(HCC)和肝内胆管癌(IHCC)模型中,iNV-GOVUS也显示出显著的抗肿瘤效果。

研究结论
简而言之,本项研究开发的iNV-GOV平台通过实现溶瘤病毒的全身性、肿瘤靶向递送,通过细胞焦亡加速肿瘤内病毒传播,并引发强大的抗肿瘤免疫,代表了一种有前景的癌症治疗策略。这种方法提供了一种平衡的途径,可以在增强OV递送的同时降低全身毒性,并有望广泛应用于各种癌症以及与其他疗法的联合治疗。





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