如何看待溶瘤病毒聯合 PD-L1 單抗治療癌症獲得重大進展？

近日，來自美國匹茲堡大學的科學們發現，如果合理組合溶瘤病毒、PD-L1兩種療法，就有可能達到協同作用，合作產生更強大的抗癌效果。這項最新研究發表在了《自然》子刊《Nature Communications》上...
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如果你對牛痘病毒（VV）治療癌症感興趣，我推薦你看這一篇綜述，大牛John C Bell寫的：http://www.nature.com/nrc/journal/v9/n1/full/nrc2545.html。看過這篇文章再看本文（Rational combination of oncolytic vaccinia virus and PD-L1 blockade works synergistically to enhance therapeutic efficacy）可以幫助你更好的理解。

牛痘病毒是一種雙鏈DNA病毒，基因組長度約190kbp，是一個很大的DNA病毒。病毒結構如下圖所示，尺寸大概是360 × 270 × 250nm。牛痘病毒和其它所有病毒不同的是，牛痘病毒有兩種形態，無包膜的IMV和有包膜的EEV。

牛痘病毒作為溶瘤病毒有很多好處。牛痘病毒雖然很大，但複製速度很快，只要8個小時。作為對比單純皰疹病毒（HSV）是18個小時，艾滋病病毒（HIV）是36個小時，巨細胞病毒（CMV）是72個小時。所以牛痘病毒有很強的腫瘤殺傷能力。牛痘病毒雖然是DNA病毒，但和其它DNA病毒不同的是，牛痘病毒是在細胞質里複製的，所以不會整合到宿主基因裡面。牛痘病毒基因組很大，可以插入大段的外源基因提高藥效（至少可以插入25000個鹼基長度！），甚至允許插入指示基因用於監測。擁有這個優點的病毒不多，只有腺病毒（AdV），皰疹病毒和單負鏈RNA病毒（mononegavirales，如麻疹病毒，水泡口炎病毒（VSV））有這個特性。牛痘病毒有IMV和EEV兩種形態，這在病毒中是絕無僅有的。IMV複製比較快，可以作為殺腫瘤的主力。EEV有一層保護性的包膜，保護病毒不被抗體攻擊，可以在體內移動較遠的距離，感染遠處的腫瘤。牛痘病毒感染的細胞類型很多，可以感染多種癌細胞和其它細胞，通過多種機理來殺傷腫瘤（見下圖）。比如牛痘病毒可以感染腫瘤血管細胞，破壞腫瘤血管，造成血液凝結。此外牛痘病毒感染會造成癌細胞裂解，釋放出癌細胞抗原，刺激免疫系統攻擊癌細胞。事實上現在越來越多的溶瘤病毒療法也在考慮怎麼利用宿主的免疫反應達到更好的療效。

然而牛痘病毒本身並不能作為溶瘤病毒，因為牛痘病毒也會感染正常的細胞。為了消除牛痘病毒對正常細胞的毒性，讓牛痘病毒只感染腫瘤細胞，研究人員對牛痘病毒的基因進行了修改。牛痘病毒是一個DNA病毒，複製的過程需要大量的三磷酸核苷（dNTP）作為DNA複製的原料。為此牛痘病毒自己編碼了一個胸腺嘧啶激酶，對胸腺嘧啶進行磷酸化，為病毒複製提供原料。於是科學家把這個激酶刪掉了，這樣病毒就難以在正常細胞複製。然而癌細胞是一直在活躍的進行DNA複製，所以細胞內一直就存在豐富的三磷酸核苷，所以改造的病毒在癌細胞內的複製不受影響。此外牛痘病毒還編碼了一個表皮生長因子，在複製的時候會由宿主細胞釋放出去，刺激周圍的細胞分裂。細胞分裂需要三磷酸核苷，這樣就為病毒複製提供了原料。然而有的癌細胞的表皮生長因子受體（EGFR）已經是激活的狀態，就算沒有表皮生長因子也會一直激活。所以刪掉表皮生長因子可以進一步提高牛痘病毒的特異性（見下圖）。同時刪掉激酶和表皮生長因子的牛痘病毒稱為vvDD（vaccinia virus double deleted）。無論是刪掉一個激酶的還是兩個都刪掉的都是很好的溶瘤病毒，它們不僅有很強的腫瘤殺傷的療效，還是一個很好的平台，可以搭載各種治療的基因。比如GM-CSF，IFN，單抗等等。牛痘病毒表達GM-CSF的又稱為JX594。JX594之前治療肝癌的臨床試驗已經取得很好的療效，中位生存期從4個月延長到14個月（http://www.nature.com/nm/journal/v19/n3/full/nm.3089.html）。而這篇論文的被引用次數也達到很兇殘的300餘次。目前JX594已經進入III期臨床試驗。

最後談談本文吧。本文使用的病毒是vvDD表達CXCL11。CXCL11是一種細胞因子，它的作用是吸引T細胞。而之前免疫檢查點抑制已經取得了很好的療效，所以科學家設想能不能把溶瘤病毒和免疫檢查點抑制結合起來進一步提高療效。事實上免疫檢查點抑制並不總是奏效的，因為並不是所有的腫瘤都會表達PD-L1受體。而科學家已經觀察到病毒感染可以上調PD-L1的表達，所以科學家設想溶瘤病毒可以提高免疫檢查點抑制的應答率（我對這種說法還是有所疑慮。如果病毒感染上調了PD-L1，再用單抗抑制它，那不是等於沒表達嗎？）。然後實驗證明把溶瘤病毒和PD-L1單抗結合確實可以極大的增加腫瘤內T細胞的數量和效應T細胞的比重。然後也確實取得了很好的療效（40%的老鼠存活）。

不過我個人感覺這篇文章也不是特別的出彩。事實上溶瘤病毒結合免疫檢查點抑制的idea很早就有了。目前我覺得最promising的是Viralytic公司的用柯薩奇病毒結合PD-1單抗Keytruda治療黑色素瘤的試驗，取得了100%的應答率（正常情況下Keytruda治療黑色素瘤的應答率只有30%）。不過這個試驗的規模很小。還有一個我比較感興趣的是讓病毒自己表達PD-1單抗或其它檢查點抑製劑。本文雖然沒有讓病毒攜帶PD-L1單抗的基因，但作者也說同時接種病毒和PD-L1的效果比先後接種更好，所以不排除讓病毒表達免疫檢查點抑製劑的可能。事實上牛痘病毒本來就可以插入大段的外源基因，是很好的載體。讓病毒表達PD-1單抗的好處是只在腫瘤附近有較高的PD-1單抗的濃度，這樣可以避免PD-1單抗帶來的全身副作用。