《Clinical and Translational Medicine》:Integrating oncolytic adenoviruses into combination cancer therapy: Mechanisms, advances and clinical outlook
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背景:癌症是全球重大公共卫生问题,近期研究聚焦于提升现有治疗手段疗效。在此背景下,溶瘤病毒(oncolytic viruses, OVs)成为晚期及耐药恶性肿瘤的潜在治疗方案。其中腺病毒因安全性良好、生物学特性灵活且易于基因改造以增强治疗效果,是研究最为深入的
背景:癌症是全球重大公共卫生问题,近期研究聚焦于提升现有治疗手段疗效。在此背景下,溶瘤病毒(oncolytic viruses, OVs)成为晚期及耐药恶性肿瘤的潜在治疗方案。其中腺病毒因安全性良好、生物学特性灵活且易于基因改造以增强治疗效果,是研究最为深入的类别。
主体:将病毒疗法与化疗、放疗或免疫治疗整合的联合策略已被广泛探索,以进一步提升抗肿瘤效应。这些策略通过互补与协同机制发挥作用:化疗可通过DNA损伤与短暂免疫调节促进病毒复制并增强肿瘤细胞易感性,放疗则通过诱导持续DNA损伤提升免疫原性肿瘤细胞死亡;同时,免疫治疗——尤其是免疫检查点抑制(immune checkpoint inhibition, ICPI)——可通过逆转T细胞耗竭、增加CD8+T细胞浸润与效应功能强化抗肿瘤免疫。上述相互作用共同增强了病毒直接溶瘤作用与免疫介导的肿瘤清除效应。此外,临床试验数据显示,静脉给药的溶瘤腺病毒相较于瘤内注射可能提供更强的全身抗肿瘤活性,但局部注射毒性更低。
结论:溶瘤腺病毒已成为晚期及耐药恶性肿瘤的潜在治疗方案,尤其在联合化疗、放疗或免疫治疗时表现突出。然而,现有研究多为小样本早期临床试验,仍需进一步研究以明确其安全性特征、长期不良反应及驱动治疗反应的潜在机制。
1 引言
癌症是全球第二大死因,构成持续的公共健康威胁。尽管癌症研究不断推进,针对肿瘤生物学的认知仍需深化以支持新型疗法开发。溶瘤病毒被提出作为耐药癌症患者的新型替代方案,可分为自然演化或经工程改造的病毒,主要研究类别包括单纯疱疹病毒、腺病毒(adenovirus, Ad)、流感病毒、痘苗病毒与柯萨奇病毒。目前全球仅4款溶瘤病毒获批用于癌症治疗:拉脱维亚用于黑色素瘤的Rigvir(ECHO-7)、中国用于头颈部鳞癌的安柯瑞(Oncorine, H101)、美国及欧洲用于黑色素瘤的T-VEC(Imlygic)、日本用于恶性胶质瘤的DELYTACT(Teserpaturev/G47Δ)。腺病毒属于腺病毒科,为非包膜双链DNA病毒,是目前应用最广泛的溶瘤病毒类别,其中仅安柯瑞(H101)获批用于抗癌治疗。
溶瘤病毒疗效低于预期的原因包括:对部分肿瘤类型的感染能力有限、选择性不足、瘤内扩散能力差及宿主免疫应答的清除作用。为解决上述问题,研究者探索了多种联合策略,包括与化疗、靶向治疗、放疗、免疫治疗甚至其他溶瘤病毒联用。本综述旨在系统分析基于腺病毒载体的联合治疗的临床试验,聚焦安全性与疗效,识别跨试验规律以指导治疗优化;同时比较不同联合策略与给药途径,阐明病毒设计特征与治疗搭档如何共同影响临床结局、毒性特征及全身与局部应答。研究人员选择溶瘤腺病毒作为研究对象,因其安全性特征优异、生物学特性独特且可通过基因改造灵活提升疗效。研究人员通过检索ClinicalTrials.gov数据库,共纳入31项符合条件的溶瘤腺病毒联合治疗临床试验。
2 联合治疗中的溶瘤腺病毒:机制、临床前与临床证据
2.1 病毒工程策略
为提升溶瘤腺病毒的肿瘤趋向性、选择性与抗肿瘤疗效,研究人员开展了多层面改造,包括衣壳修饰、关键病毒基因的小片段缺失、肿瘤特异性启动子插入及免疫刺激转基因添加。人类腺病毒基因组全长38 kb,由编码复制相关蛋白的早早期基因(E1–E4)与编码衣壳蛋白的晚期基因(L1–L5)组成,衣壳由六邻体、五邻体基座与纤突三种主要蛋白构成,通过纤突与柯萨奇病毒腺病毒受体(coxsackievirus and adenovirus receptor, CAR)结合、五邻体基座的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp, RGD)序列与细胞整合素互作实现转导。为增强肿瘤靶向性,研究人员采用嵌合载体构建、定向进化、肽段插入与点突变(如敲除CAR结合域)、单组分适配体与化学修饰等衣壳改造策略。
基因组层面的改造包括:E1B-55K缺失使病毒仅在p53缺陷的肿瘤细胞中选择性复制;E1A保守区2(conserved region 2, CR2)的24 bp缺失使病毒仅在视网膜母细胞瘤(retinoblastoma, Rb)通路缺陷的肿瘤细胞中复制;E1B19K(抗凋亡基因,同源物为Bcl-2)缺失促进感染肿瘤细胞凋亡;E3区小片段缺失可移除特定免疫调节基因;纤突与五邻体蛋白区域的短片段缺失可改变趋向性并提升安全性。此外,插入肿瘤特异性启动子可进一步强化选择性:人端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTERT)启动子在85%的人类癌细胞中高活性,而在正常组织中沉默;E2F1启动子受Rb/E2F信号调控,在多数癌症中异常激活。研究人员还通过插入免疫刺激转基因增强肿瘤特异性免疫应答,包括粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)、CD40配体(CD40L)、肿瘤坏死因子超家族成员9(4-1BBL)、C-C基序趋化因子配体5(CCL-5)、白细胞介素(interleukin, IL)-12与干扰素(interferon, IFN)-γ等。
2.2 临床前证据
多项临床前研究证实,OAd35、AdV-SIRPα/Siglec-10、ADVNE等多种溶瘤腺病毒在黑色素瘤、肝细胞癌、结直肠癌等模型中具有抗肿瘤活性,其作用机制包括:增加NK细胞、CD8+T细胞、M1型巨噬细胞等抗肿瘤免疫细胞浸润,上调I型干扰素(IFN-I)、IFN-γ、IL-12等细胞因子及颗粒酶B、穿孔素等细胞毒性蛋白表达,诱导抗原呈递细胞主要组织相容性复合体(MHC)-I与MHC-II表达,促进肿瘤细胞自噬以增强病毒复制;同时减少M2型巨噬细胞、耗竭CD8+T细胞等免疫抑制性细胞组分。部分溶瘤腺病毒还可标记CD24、CD47等肿瘤相关抗原以促进免疫识别,靶向哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、信号转导与转录激活因子3(STAT3)等促生存通路,下调程序性死亡配体1(PD-L1)等免疫抑制分子,抑制肿瘤血管生成相关分子如血管内皮生长因子(VEGF)。
针对溶瘤腺病毒的应用局限,临床前研究验证了多类联合策略的有效性:与化疗联用时,化疗药物可通过抑制抗病毒免疫延长病毒体内存续时间、促进瘤内病毒复制,同时通过诱导DNA损伤、干扰细胞周期或抑制DNA修复通路增强肿瘤细胞对溶瘤作用的敏感性,而溶瘤腺病毒可通过促进凋亡、自噬及克服耐药机制提升化疗疗效;与放疗联用时,溶瘤腺病毒可抑制MRE11-Rad50-Nbs1复合物、DNA连接酶IV等关键DNA修复分子,增强肿瘤细胞对辐射诱导DNA损伤的易感性,同时两者均可促进免疫原性细胞死亡与肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)促炎信号激活;与免疫治疗联用时,溶瘤腺病毒可逆转肿瘤对免疫检查点抑制剂(ICPIs)的耐药,例如通过抑制SAMHD1、肿瘤坏死因子受体2(TNFR2)等免疫抑制通路,减少髓源性抑制细胞(MDSCs)等免疫抑制细胞组分,上调肿瘤特异性抗原与促炎细胞因子表达,最终通过CD8+T细胞依赖的抗肿瘤免疫应答发挥协同效应。此外,溶瘤腺病毒还可与嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法、胸腺肽α1等联用,通过改善TME免疫状态、增强T细胞浸润与功能提升疗效。
2.3 重点研究的溶瘤腺病毒
2.3.1 H101(安柯瑞)
H101为中国获批用于头颈部鳞癌治疗的减毒Ad5载体,E1B-55K区缺失使其仅在p53缺陷肿瘤细胞中复制,E3区存在4处缺失:E3-11.6K缺失限制病毒在正常组织的扩散,E3-19K缺失增强抗肿瘤免疫,E3-10.4K/14.5K缺失恢复凋亡通路,E3-14.7K缺失促进肿瘤坏死因子(TNF)介导的感染细胞死亡。临床前与临床试验证实其对妇科肿瘤、胃癌、胶质母细胞瘤等多类恶性肿瘤具有消退作用,常见不良反应为低热、自限性发热,其他包括注射部位疼痛、流感样症状、轻度肝功能障碍等。
2.3.2 LOAd703
LOAd703为Ad5/35嵌合载体,携带CD40L与4-1BBL转基因,可通过CD46受体感染B细胞,适用于B细胞恶性肿瘤;E1A区24 bp缺失限制其在肿瘤细胞中复制,E2F启动子驱动E1A表达,同时缺失E3-6.7K与E3gp19K基因以增强免疫原性,在临床前研究中显示对多发性骨髓瘤、胰腺癌等有效。
2.3.3 CRAd-S-pk7
CRAd-S-pk7为条件复制型腺病毒,以存活素(survivin)启动子驱动E1表达,并通过纤突多聚赖氨酸(pk7)修饰结合硫酸乙酰肝素蛋白聚糖靶向胶质瘤组织;存活素在胚胎发育期表达、在胶质瘤等恶性肿瘤中高表达,而在正常组织中检测不到,因此可实现肿瘤限制性复制。临床前研究显示其对胶质瘤模型有效,神经干细胞(neural stem cell, NSC)递送可保护病毒免受宿主中和抗体清除,提升瘤内递送效率,该策略也在卵巢腹膜转移模型中显示出应用潜力。
2.3.4 DNX-2401
DNX-2401为Ad5载体,在纤突插入RGD-4C基序以实现不依赖CAR的肿瘤细胞感染,整合素在胶质瘤等多种肿瘤中高表达;除直接溶瘤作用外,其可诱导TME中免疫细胞浸润,增强抗胶质瘤免疫应答,临床前与临床试验均证实其对胶质母细胞瘤有效,单药常见不良反应为疲劳、头痛,与疾病本身或手术相关。
2.3.5 TILT-123
TILT-123为Ad5/3嵌合载体,通过Ad3来源的纤突修饰靶向桥粒芯蛋白2(desmoglein-2)增强肿瘤靶向性;E2F启动子与E1A区24 bp缺失限制病毒复制,同时编码人TNFα与IL-2,可增强T细胞疗法与ICPIs在实体瘤中的疗效。临床前研究显示其与肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)、CAR-T细胞或ICPIs联用可实现完全缓解,且支持静脉给药,耐受性良好,无全身毒性,可促进循环淋巴细胞向TME浸润,产生原发灶与转移灶的双重应答。
2.3.6 ONCOS-102
ONCOS-102为Ad5载体,含Ad5/3嵌合纤突旋钮以增强感染性,E1A区24 bp缺失赋予肿瘤选择性复制能力,同时表达GM-CSF以增强抗肿瘤免疫;临床试验显示其可提升TME中CD8+T细胞浸润并上调免疫相关基因表达,与化疗或ICPIs联用在恶性胸膜间皮瘤等模型中显示出协同效应,18个月生存率与TME免疫激活程度正相关。
2.3.7 ADV/HSV-tk
ADV/HSV-tk为携带单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV-tk)基因的腺病毒载体,联合前药更昔洛韦使用时,HSV-tk可将更昔洛韦磷酸化为活性三磷酸形式,特异性杀伤增殖细胞;该体系已在肝细胞癌、三阴性乳腺癌等模型的联合治疗中验证安全性与有效性,常见不良反应为短暂发热与注射部位反应。
2.3.8 ColoAd1
ColoAd1为首个非Ad5来源的溶瘤腺病毒,基于Ad11p/3嵌合构建,E3与E4区存在缺失,主要衣壳蛋白与Ad11p同源,可通过CD46受体靶向结肠癌细胞,在局部晚期直肠癌的联合放化疗临床试验中显示出可接受的安全性。
2.3.9 VCN-01
VCN-01为新型溶瘤腺病毒,E1A区24 bp缺失使其在Rb失调细胞中选择性复制,纤突替换整合素结合基序RGDK以增强肿瘤靶向性,同时表达透明质酸酶降解细胞外基质,在胰腺癌、黑色素瘤等临床前模型中显示出抗肿瘤活性。
2.3.10 OBP-301
OBP-301为Ad5载体,以hTERT启动子驱动E1A与E1B基因表达调控复制,在肝癌临床试验中显示瘤内注射可诱导注射部位坏死、增加CD8+T细胞浸润并降低PD-L1水平,全身毒性较低,耐受性良好。
2.3.11 CG0070
CG0070为条件复制型腺病毒,以E2F-1启动子驱动E1A表达实现肿瘤选择性,同时表达GM-CSF诱导抗肿瘤免疫,在Rb缺陷的膀胱移行细胞癌模型中显示对癌细胞的细胞毒性是正常细胞的100倍,常见不良反应为导管渗漏、膀胱痉挛与排尿困难,无剂量限制性毒性。
2.3.12 MEM-288
MEM-288为E1A、E1B与E3区缺失的条件复制型腺病毒,携带IFNβ与重组膜稳定型CD40L(MEM40)转基因,可协同激活1型常规树突状细胞,增强肿瘤抗原反应性CD8+T细胞活性,临床前研究显示其对卵巢癌、黑色素瘤等有效。
2.3.13 NG350-A
NG350-A基于ColoAd1构建,表达全长的激动型抗CD40单克隆抗体,瘤内注射后可结合TME中免疫细胞的CD40受体,激活细胞毒性T淋巴细胞介导的抗肿瘤免疫应答,在肺癌、结直肠癌等临床前模型中有效,静脉给药安全性优异。
2.3.14 AdAPT-001
AdAPT-001为减毒人腺病毒载体,表达人转化生长因子-β(TGF-β)诱捕融合蛋白以中和TGF-β,可选择性诱导肿瘤细胞裂解并释放肿瘤相关抗原,激活系统性抗肿瘤免疫应答,在难治性软组织肉瘤中显示出持久的疾病稳定与病灶缩小效应。
2.3.15 CAdVEC
CAdVEC为二元溶瘤/辅助依赖性腺病毒系统,由溶瘤腺病毒与无病毒基因的辅助依赖性腺病毒(HDAd)组成,HDAd最大装载容量达34 kb,可携带多个免疫调节分子,在乳腺癌、非小细胞肺癌等临床前模型中显示出长效抗肿瘤活性。
2.4 溶瘤腺病毒联合治疗的临床试验
研究人员共纳入31项临床试验,涵盖已完成与正在进行的研究,涉及多种溶瘤腺病毒与化疗、放疗、免疫治疗、靶向治疗的联合方案。其中H101联合放疗治疗难治性妇科恶性肿瘤的II期试验中期结果显示客观缓解率(ORR)达64%,疾病控制率(DCR)达79%;LOAd703联合吉西他滨+白蛋白紫杉醇治疗胰腺癌的I/II期试验中ORR达44%,优于标准一线化疗方案;CRAd-S-pk7联合放化疗治疗恶性胶质瘤的I期试验中位总生存期(OS)达18.4个月,优于标准Stupp方案的14.6个月;DNX-2401联合帕博利珠单抗治疗复发胶质母细胞瘤的II期试验12个月OS率达52.7%,中位OS达12.5个月;TILT-123联合TILs治疗转移性黑色素瘤的I期试验DCR达35%,联合帕博利珠单抗治疗卵巢癌的I期试验DCR达64%,优于单药ICPIs的历史数据;ONCOS-102联合化疗治疗恶性胸膜间皮瘤的II期试验30个月OS率达34.1%,显著高于单纯化疗组的0%;ADV/HSV-tk联合立体定向体部放疗(SBRT)与帕博利珠单抗治疗非小细胞肺癌的II期试验ORR达33.3%,且在PD-L1低表达人群中获益更显著;VCN-01联合白蛋白紫杉醇/吉西他滨治疗胰腺癌的II期试验中位OS达10.8个月,优于单纯化疗组的8.6个月;CAdVEC超低剂量联合帕博利珠单抗治疗晚期实体瘤的I期试验中,4例患者均出现肿瘤应答,且未检测到血液中病毒载量,安全性优异。
3 溶瘤腺病毒联合治疗的核心挑战
溶瘤腺病毒联合治疗的核心挑战在于平衡全身疗效、安全性与肿瘤靶向效率。静脉给药可提升转移灶控制能力,但伴随更高的全身毒性;瘤内注射安全性更佳,但难以覆盖远处病灶。即使TILT-123等新一代载体通过衣壳修饰与转基因改造支持静脉给药,仍难以实现足够的瘤内病毒富集,且免疫抑制性TME与宿主快速免疫清除进一步限制疗效。新兴的生物材料递送系统虽可延长循环时间、增强肿瘤归巢,但仍需解决氧化应激调控、肿瘤内选择性激活与安全性保障等问题。
4 结论与未来展望
溶瘤腺病毒已从单一溶瘤制剂发展为联合治疗中的关键增敏剂与免疫调节剂:H101、LOAd703等可与放化疗协同提升难治性胰腺癌、妇科肿瘤的疗效;DNX-2401、ONCOS-102等可“加热”冷肿瘤,使ICPIs在耐药黑色素瘤、胶质母细胞瘤中重新生效;CRAd-S-pk7的神经干细胞递送、CAdVEC的超低剂量双平台等创新策略解决了血脑屏障穿透与全身毒性问题;TILT-123有望替代TILs疗法中的高毒预处理方案,改善患者生活质量。总体而言,瘤内注射方案的耐受性优于静脉给药。但目前绝大多数试验仍为小样本早期研究,仍需大样本高级别循证医学证据明确其长期安全性、不良反应谱与确切疗效,以推动临床转化应用。