МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2015, том 49, № 2, с. 195-204
= ОБЗОРЫ =
УДК 577.2:616-006:615.277
ЭКСПРЕССИЯ ЧУЖЕРОДНЫХ ГЕНОВ С ПОМОЩЬЮ ВИРУСА БОЛЕЗНИ НЬЮКАСЛА В ТЕРАПИИ ОПУХОЛЕЙ#
© 2015 г. F. L. Bai12, H. Tian2, Q. Z. Yu3, G. P. Ren1*, D. S. Li1*
1College of Life Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China 2Research and Development Department, Lubin Environmental Equipment Protection Co., Ltd, Shanghai 200125 China 3Southeast Poultry Research Laboratory, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture,
934 College Station Road, Athens, GA 30605, USA Поступила в редакцию 07.06.2014 г. Принята к печати 31.07.2014 г.
Вирус болезни Ньюкасла (NDV) способен избирательно реплицироваться в опухолевых клетках, поэтому возможность применения этого вируса в терапии опухолей, изучаемая на моделях иммунокомпетент-ных злокачественных опухолей, вызывает большой интерес. Онколитические свойства и противоопухолевый потенциал NDV недавно удалось усилить при помощи методов обратной генетики. В доклинических исследованиях показано, что экспрессия чужеродных генов рекомбинантными NDV (rNDV-FG) повышает эффективность терапии опухолей. В представленном обзоре рассмотрено современное состояние изучения цитотоксической и противоопухолевой активности rNDV-FG, обусловленной онколизи-сом и способностью к иммуномодуляции. Обсуждается также безопасность rNDV-FG в качестве препарата для иммунотерапии и виротерапии опухолей.
Ключевые слова: rNDV-FG, терапия опухолей, иммунотерапия опухолей, виротерапия.
EXPRESSING FOREIGN GENES BY NEWCASTLE DISEASE VIRUS FOR CANCER THERAPY, by F. Bai1'2, H. Ban2, Q. Yu3, G. Ren1*, D. Li1* (1College of Life Science, Northeast Agricultural University, Harbin, 150030 China, *e-mail: desganli@163.com; 2Research and Development Department, Lubin Environmental Equipment Protection Co., Ltd, Shanghai, 200125 China; 3Southeast Poultry Research Laboratory, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, 934 College Station Road, Athens, GA 30605, USA). An interesting aspect of Newcastle disease virus (NDV) is the ability to selectively replicate in tumor cells. Recently, using reverse genetics technology to enhance the oncolytic properties and therapeutic potential of NDV for tumor therapy has become popular in immunocompetent carcinoma tumor models. Expressing foreign genes by recombinant NDV (rNDV-FG) has been shown to be more effective in cancer therapy in preclinical studies. This paper provides an overview of the current studies on the cytotoxic and anti-cancer effects of rNDV-FG via direct oncolysis and immune stimulation. Safety of rNDV-FG as a therapeutic agent for cancer immunotherapy and virotherapy is also discussed.
Keywords: rNDV-FG; cancer therapy, cancer immunotherapy, virotherapy. DOI: 10.7868/S0026898415020020
ВВЕДЕНИЕ
Рак — второе по значимости угрожающее жизни заболевание, при котором наблюдается неконтролируемый рост и распространение аномально пролиферирующих клеток [1]. Злокачественные опухоли могут возникать практически в любых тканях и органах, а их рост часто приводит к инвазии в окружающие ткани и отдаленному мета-стазированию. Развитие многих видов опухолей можно предотвратить путем исключения таких
# Статья представлена на английском языке.
* Эл. почта: desganli@163.com
факторов риска, как курение, алкоголизм и ионизирующее излучение. Кроме того, в значительном числе случаев эффективным, особенно на ранних стадиях, бывает хирургическое вмешательство в сочетании с радио- и химиотерапией [2]. Рак возникает под действием генетических, физических, химических или внешнесредовых факторов, которые вызывают нарушение регуляции роста популяций стволовых клеток или дедифференцировку более зрелых клеток. Несмотря на совершенствование методов диагностики, профилактики и терапии, рак продолжает убивать миллионы людей, а
некоторые виды онкологических заболеваний характеризуются высоким уровнем летальности [3].
Ухудшение экологической обстановки и проблемы с пищевой безопасностью также приводят к росту числа онкологических заболеваний. Согласно докладу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в 2008 г. от онкологических заболеваний умерли 7.6 млн. человек во всем мире, и это число будет возрастать [4, 5]. Примерно 70% случаев смерти от рака приходится на долю стран с низким и средним уровнем дохода. Наиболее часто в мировых популяциях встречается рак молочной железы, толстой и прямой кишки, легкого, шейки матки и носоглотки.
За последнее время опубликован ряд обзорных статей, посвященных разработке методов терапии рака с использованием вирусов, однако в большинстве из них рассматриваются свойства и особенности самих вирусов. Цель нашего обзора — механизмы молекулярного таргетинга и использование рекомбинантного вируса болезни Ньюкасла (rNDV) в качестве вирусного вектора в микроокружении опухолей. Основное внимание уделено rNDV-FG, перспективам разработок в этой области и новым направлениям исследований.
Идеальные противоопухолевые средства должны избирательно убивать злокачественные клетки, не оказывая негативного воздействия на нормальные клетки и ткани. В настоящее время при онкологических заболеваниях наиболее часто применяют хирургические методы, а также радио- и химиотерапию. Однако при этом высока вероятность развития тяжелых побочных эффектов. Поэтому важно разрабатывать новые подходы, основанные на специфическом уничтожении злокачественных клеток и/или индукции апоптоза или некроза опухолевых клеток с минимальным побочным действием. В качестве мощного способа терапии рака предлагается виротерапия. Иммунотерапия также рассматривается как эффективный метод терапии опухолей: в доклинических испытаниях показана онколитическая терапевтическая эффективность фактора роста иммунных клеток, а в настоящее время проводятся клинические испытания этого фактора. Комбинация виротерапии и иммунотерапии представляется наиболее эффективным подходом к терапии опухолей. В связи с этим в настоящем обзоре основное внимание уделено эффективности, безопасности и результатам доклинических испытаний терапии опухолей с использованием rNDV-FG.
ВИРОТЕРАПИЯ ОПУХОЛЕЙ
Онколитические вирусы используются в терапии опухолей благодаря их способности специфически инфицировать опухолевые клетки, реплицироваться в них и эффективно лизировать, оставляя
неповрежденными нормальные клетки [6]. Онко-литической активностью обладают многие вирусы, причем первые клинические доказательства этого были получены более 10 лет назад [7]. Изучена возможность использования в качестве потенциальных онколитических агентов как природных вирусов, так и созданных методами генетической инженерии. К таким вирусам относятся аденовирусы, полиовирусы, вирус простого герпеса, вирусы кори и NDV [5]. Некоторые вирусы могут вызывать заболевания у людей, поэтому их необходимо модифицировать таким образом, чтобы обеспечить селективный таргетинг и снизить патоген-ность. Инфицирование онколитическими вирусами может привести к развитию различных событий, в том числе к прямому онколизису, апоптозу, некрозу и гибели клеток вследствие аутофагии. Установлено, что онколитические вирусы способны активировать врожденную и адаптивную иммунную систему, а также прямо уничтожать опухолевые клетки [8]. С помощью генетических манипуляций создано несколько вирусов, предназначенных для таргетинга в опухолевые клетки. Первые клинические испытания ONYX-015 (dl1520), аденовируса с селективной репликацией, модифицированного путем деле-ции области ElB-55-кДа, показали его безопасность, но эффективность этого агента была довольно ограниченной. Однако в комбинации с цис-платином и 5-фторурацилом ONYX-015 проявил заметную противоопухолевую активность [9]. Репликация 0NYX-015 (dl1520) зависит от белка p53 — ингибируется в клетках с нормальной функцией p53 и, напротив, нарушение функций p53 в опухолевых клетках ведет к репликации в них вируса и гибели клеток [10]. В некоторых случаях наблюдается аттенюация вируса, но его цитолитическая активность в отношении опухолевых клеток при этом не изменяется. Значительный прогресс в этой области был достигнут в 2004 г., когда Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов Китая (CFDA) одобрило применение первого онколитического вируса (H101) при онкологических заболеваниях. В ходе фазы III клинических испытаний H101, сходного с 0NYX-015, в комбинации с цисплати-ном, наблюдали значительное улучшение состояния больных плоскоклеточным раком головы и шеи и раком пищевода [11].
ИММУНОТЕРАПИЯ ОПУХОЛЕЙ
Иммунотерапия опухолей — новая стратегия, в которой эффект достигается путем модуляции функций иммунной системы организма. Иммунотерапия опухолей была впервые апробирована William Coley, получившим в конце 1800-х смешанную стрептококковую и стафилококковую вакцину, известную как токсин Коли, которая
контролировала развитие и даже оказывала лечебное воздействие в нескольких случаях прогрессирующего рака [12]. Идеальное иммуноте-рапевтическое средство должно обладать способностью регулировать иммунную систему при иммунодефиците, онкологических заболеваниях, инфекционных и даже аутоиммунных нарушениях. В качестве примера можно привести интер-лейкин 2 (IL-2), экспрессируемый rNDV-F3aa, который стимулирует продукцию иммунной системой Т-клеток CD4+ и CD8+, убивающих опухолевые клетки и уничтожающих злокачественную меланому [13].
Иммунотерапия использует способность иммунной системы организма секретировать иммунные клетки, специфичные к чужеродному антигену, включая натуральные киллерные клетки (NK), T- и B-лимфоциты. B-лимфоциты продуцируют антитела, специфичные к опухолевым антигенам. T-лимфоциты активируются другими клетками, а также секретируют цитокины, которые вызывают активацию, пролиферацию и диф-ференцировку клеток в ответ на специфические внешние антигены. NK-клетки активируются ци-токинами, которые отвечают на опухолевые клетки и патогены. Активированные NK-клетки также секретируют интерферон (IFN), IL, фактор некроза опухолей (TNF) и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.