Onkolytické viry a léčení nádorového bujení

Transkripční cílení OV

Transkripční cílení onkolytických virů (OV) využívá charakteristických vlastností nádorových buněk, jako je aberantní exprese povrchových molekul a celková deregulace signálních drah. Tato deregulace je spojená s aktivací onkogenů a deaktivací nádorových supresorových genů, což vede k nekontrolované proliferaci a imunitnímu úniku buněk. Těchto vlastností lze využít při hledání a optimalizaci kandidátních OV.

Jako příklad zmíníme konstrukce onkolytického viru odvozeného od adenoviru (Ad), který se množí pouze v buňkách s nefunkčními regulátory buněčného cyklu, proteiny RB a p53. Odstraněním části genů E1A nebo E1B v genomu Ad vzniká onkolytický Ad (oAd), který se replikuje pouze v nádorových buňkách s nefunkčními regulátory buněčného cyklu. Tento přístup byl využit při konstrukci oAd ONYX-015, který byl úspěšně klinicky testovaný u nádorů s defektem v p53 a stal se prvním schváleným OV v Číně. Podobně jsou navrhovány oAd cílící na nádory s defektem RB.

Variací tohoto přístupu je vložení nádorově specifického promotoru před oblast E1A a E1B genů. To způsobuje, že upravený oAd produkuje klíčové regulační proteiny pouze v buňkách, kde je nádorově specifický promotér aktivovaný. Příkladem takového oAd je Telomelysin (OBP-301) – Ad, který má E1A a E1B oblasti pod kontrolou telomerázového promotéru. Telomelysin prochází klinickými testy v kombinovaných terapiích pro léčbu dětského retinoblastomu, rakoviny pankreatu a nádorů hlavy a krku.

Vyzbrojení OV

Princip účinku onkolytických virů (OV) spočívá nejen v selektivní lytické replikaci v nádorových buňkách, ale také v jejich schopnosti ovlivnit imunosupresivní mikroprostředí nádoru. Pro zvýšení jejich účinnosti lze OV vybavit různými geny, které kódují imunomodulační molekuly, jako jsou cytokiny, chemokiny, bispecifické protilátky aktivující T-lymfocyty (BITE), inhibitory imunitních kontrolních bodů, tumor-specifické antigeny (TSA) nebo chimérické antigenní receptory T-lymfocytů (CAR-T).

Cytokiny

Cytokiny jsou molekuly zprostředkující komunikaci mezi buňkami imunitního systému a mohou mít protinádorové účinky. Pro dosažení požadovaného efektu v nádoru je však často potřeba použít vysoké dávky cytokinů, což může být spojeno s významnou toxicitou. Řešením je lokalizovaná exprese cytokinů přímo v místě nádoru pomocí OV vybavených geny pro cytokiny. Mezi často používané geny patří geny pro lidský GM-CSF, interleukiny (IL)-2, IL-12, IL-1 nebo interferony (IFN)-a, IFN-b nebo IFN-g. Řada těchto ozbrojených OV je aktuálně testována v klinických studiích.

Chemokiny

Chemokiny jsou malé proteiny, které slouží jako chemické atraktanty pro leukocyty a mohou přispět k transformaci imunologicky chladného nádoru na místo, které přitahuje efektorové T-lymfocyty. Intratumorální exprese chemokinů pomocí kandidátních ozbrojených onkolytických virů (oAd) byla experimentálně ověřená pro různé oAd. Jedním z aktuálně probíhajících klinických testů je oAd NG-641, který exprimuje CXCL9, CXCL10, IFN-a a také bispecifickou protilátku (BITE) FAP-Tac, která navádí T-lymfocyty na fibroblasty asociované s nádory (FAP-Tac BITE).
Expresí BITE se oAd NG-641 stává velmi zajímavým, protože BITE jsou schopné aktivovat T-lymfocyty, které nemají specifický T-buněčný receptor (TCR) a nevyžadují exprese antigenu hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) na cílových buňkách. Systémové podávání BITE je však limitované jejich krátkým poločasem rozpadu a vyžaduje vysoké dávky s potenciální nežádoucí toxicitou. Navíc je účinek BITE omezený, protože aktivovatelné T-lymfocyty se v solidních nádorech obvykle vyskytují jen v omezené míře nebo vůbec.

Lokální exprese bispecifických protilátek (BITE)

Lokální exprese bispecifických protilátek (BITE) s pomocí ozbrojených onkolytických virů (OV), které způsobují infiltraci T-lymfocytů do nádorů, je atraktivní strategií léčby. V minulosti proběhlo několik studií s různými OV, včetně viru vakcinie, Ad, viru spalniček a HSV-1, které používaly BITE s povzbudivými výsledky. OV NG-641, který je v současnosti testovaný klinicky, využívá BITE namířené na buňky nádorového stromatu, nikoli přímo na nádorové buňky. NG-641 je tedy multimodálním agensem, který způsobuje virolýzu nádorových buněk a aktivaci endogenních T-lymfocytů, které útočí a ničí stromální fibroblasty. Klinické studie s NG-641 provádí společnost PsiOxus Therapeutics Ltd (Velká Británie), která se specializuje na OV ovlivňující nádorové mikroprostředí.

Inhibitory imunitních kontrolních bodů

Inhibitory imunitních kontrolních bodů (immune checkpoint inhibitors - ICIs) představují průlom v imunoterapii nádorů, ale přínos z této terapie je omezen na 20 – 40 % pacientů s imunologicky „horkými“ nádory. Kombinace OV, které mají schopnost senzitizovat nádory imunologicky, a ICIs se jeví jako logický přístup. Klinické studie zkoušejí podávání ICIs a OV odděleně v různých schématech, ale také se vyvíjejí ozbrojené OV obsahující geny pro ICIs. Výsledky zatím naznačují, že tento přístup může být účinnější než kombinovaná terapie za určitých okolností.

Tumor-specifické antigeny (TSA)

Nádory produkují řadu růstových faktorů, které posilují imunosupresivní prostředí. Geny inhibující tyto růstové faktory se staly kandidáty pro konstrukci ozbrojených onkolytických virů (OV). Byly vyvinuté OV, které exprimují receptor pro transformující růstový faktor beta (TGF-b) nebo protilátku proti vaskulárnímu endoteliálnímu růstovému faktoru (VEGF). Tyto ozbrojené OV prokázaly lepší onkolytické účinky než neozbrojené varianty. U některých nádorů může nedostatečná exprese nádorově specifických neoantigenů být důvodem, proč nádory unikají imunitnímu systému. Teoreticky by mohly být OV využity pro vnášení tumorově specifických antigenů (TSA). Experimenty na myším modelu ovariálního nádoru s onkolytickým rhabdovirem Maraba exprimujícím modelový antigen ukázaly, že je třeba kombinovat různé terapeutické intervence (očkování, booster OV a následná blokace PD-1 receptoru) pro částečný úspěch tohoto přístupu.

Onkolytické viry (OV) mohou být vybavené cílovými molekulami pro CAR-T buňky, což jsou geneticky upravené T-lymfocyty používané k léčbě některých typů nádorů. Schválením prošlo několik preparátů, které využívají CAR-T buňky zaměřené na CD19 marker B-lymfocytů pro léčbu B-lymfomů. Nicméně tato terapie není účinná při léčbě solidních nádorů, pravděpodobně kvůli nedostatečnému nebo heterogennímu exprimování nádorových antigenů. Proto se nabízí možnost využít onkolytických virů k vyvolání exprese těchto antigenů v solidních nádorech.

Léčba by probíhala dvouetapově, nejprve by byl použitý ozbrojený OV, který by vyvolal exprese nádorových antigenů, a poté by byla aplikovaná terapie pomocí CAR-T buněk zaměřených proti těmto antigenům. Zatím neexistují klinická pozorování, která by potvrdila účinnost tohoto konceptu, ale výsledky na myším modelu melanomu jsou povzbudivé. Použitím vakcíny OV, která vyvolala exprese CD19 molekuly v nádorových buňkách, se podařilo pomocí CAR-T buněk zaměřených proti CD19 prodloužit medián celkového přežití o 50 % oproti kontrolním skupinám.

Výběr OV pro klinické využití 

Mezi často používané onkolytické viry (s možností úprav) patří lidské orthoreoviry, lidské pikornaviry, paramyxoviry, ptáčí paramyxoviry nebo potkaní parvovirus H1. Geneticky upravené viry, zejména oAd a OV odvozené od viru vakcínie a lidských herpesvirů, jsou také v klinickém testování významně zastoupené. Ad vektory mají vynikající bezpečnostní profil, stabilitu a lze je připravovat ve vysokých titrech. Jsou genetickou platformou, která umožňuje úpravy pro optimalizaci použití v genové terapii, vývoji vakcín nebo rozvoji onkolytického potenciálu. ONCOS-102 je příkladem aplikace principů zvyšování účinnosti onkolytických virů. Je vytvořený na základě lidského Ad sérotypu 5, ale jeho kapsida nese vazebnou doménu sérotypu 3, což eliminuje inaktivaci viru protilátkami. Obsahuje také gen pro GM-CSF, který zvyšuje protinádorovou imunitní odpověď po aplikaci.

Velkou skupinu onkolytických virů v klinických studiích tvoří viry odvozené od viru vakcínie. Jedná se o poxvirus, který byl historicky používaný jako očkovací látka proti neštovicím. Virus vakcínie se také využívá jako virový vektor pro genové terapie, díky dobře zvládnuté technologii manipulace. Retrovirové replikativní vektory mají unikátní postavení, protože se integrují do genomu hostitelské buňky a způsobují perzistentní infekci. Replikativní retrovirové vektory jsou selektivní pro nádorové buňky a získávají onkolytický potenciál pomocí transgenu označovaného jako „sebevražedný gen“. Tento gen přeměňuje netoxické látky na toxická chemoterapeutika, což způsobuje „sebevraždu“ infikovaných buněk, zatímco nenádorové buňky nejsou ovlivněny.

Schválené komerční přípravky pro onkolytickou viroterapii

Dosud byly celosvětově schválené pouze čtyři preparáty onkolytických virů. Prvním schváleným přípravkem byl preparát Rigvir v Litvě v roce 2004, který se používá pro léčbu melanomů. Rigvir je přírodní onkolytický virus, který nebyl geneticky upravovaný, ale byl adaptovaný na růst v melanomech. Je registrovaný v několika zemích, včetně Litvy.

Druhým schváleným přípravkem byl v roce 2005 v Číně geneticky upravený adenovirus s názvem Oncorine (H-101). Oncorine byl vyvinutý s genetickými úpravami, které umožňují selektivní replikaci viru pouze v nádorových buňkách s defektem v genu p53. Na stejném principu byl dříve v USA vyvíjen oAd ONYX-015, na který koupila firma Shanghai Sunway Biotech Co. Ltd. všechna licenční práva.Tento geneticky upravený adenovirus je schválený pro léčbu nádorů hlavy a krku ve spojení s chemoterapií a probíhají také klinické testy pro další indikace.

Třetím schváleným onkolytickým virem je talimogene laherparepvec (T-VEC nebo Imlygic), který je schválený pro léčbu recidivujícího maligního melanomu. Tento virus, odvozený z HSV-1, byl geneticky upravený tak, aby se selektivně množil v nádorových buňkách a byl do něj vložený gen GM-CSF pro protinádorový efekt. T-VEC procházel klinickými zkouškami pod názvem OncoVEXGM-CSF. 

Posledním schváleným onkolytickým virem je DELYTACT (teserpaturev/G47Δ), geneticky upravený HSV-1, který je schválený pro experimentální léčbu nádorů mozku v Japonsku. Tento virus se replikuje pouze v nádorových buňkách díky genetickým úpravám, které odstranily určité geny. DELTYACT je geneticky upravený HSV-1 s další mutací v genu α47. Tato mutace vede k stimulaci lymfocytů v nádoru a zvýšení replikace viru. DELYTACT prošel preklinickými testy, které prokázaly jeho bezpečnost a silnou protinádorovou účinnost. Klinické studie potvrdily účinnost při léčbě glioblastomů a nyní se zkouší i pro léčbu nádorů prostaty, okulárních neuroblastomů a maligního pleurálního mezoteliomu. Experimentálně se také zkouší kombinace tohoto viru s imunitními kontrolními body (ICIs).