隨著腫瘤免疫治療的高速發展，越來越多的創新療法進入到臨床。越來越多的臨床數據和臨床試驗表明，針對腫瘤的有效療法越來越需要整合創新的多種技術，共同抗癌，溶瘤病毒（Oncolytic Virus，OVs）就是典型的、整合多種治療手段的、多機制的腫瘤免疫治療創新藥物代表。
在腫瘤內部具備獨立的微環境，其中惡性增值的腫瘤細胞和支持細胞通過直接聯系，或通過生長因子、代謝產物、細胞外囊泡（如外泌體）的分泌完成細胞間信號傳遞，用于腫瘤細胞的生長和對治療性藥物的抵抗。與此同時，人們也發現可復制性的病毒，如溶瘤病毒，能夠利用細胞外囊泡將自身編碼的基因傳遞到其他未被病毒感染的細胞中，從而促進病毒的擴增、傳播。
那么，在基于OVs的腫瘤治療中，是否可以借助OVs編碼基因并釋放的特點，影響未被感染的細胞中，促進溶瘤病毒的療效？
2022年4月7日，加拿大University of Ottawa的Carolina S. Ilkow教授研究團隊在Nature Communications雜志發表他們的最近工作“Virally programmed extracellular vesicles sensitize cancer cells to oncolytic virus and small molecule therapy”，他們發現了一種新的人工合成的amiRNAs可以顯著促進溶瘤病毒及小分子療法的腫瘤殺傷效果。
在過去的研究中，Carolina S. Ilkow教授團隊發現表觀遺傳學修飾的藥物能夠增強溶瘤病毒對腫瘤細胞的殺傷效應，這促使他們尋找人為改變基因表達的辦法，來增強腫瘤細胞中溶瘤病毒的復制。
作者首先借助編碼靶向16000個哺乳動物基因的人工合成miRNA（artificial microRNAs，amiRNAs）復制型Sindbis virus (SV)文庫，感染人和小鼠腫瘤細胞系、腫瘤相關成纖維細胞（CAFs）和正常皮膚成纖維細胞，借助二代測序手段篩選能夠在腫瘤細胞中增強病毒復制的amiRNAs。作者發現了五種腫瘤細胞中富集的amiRNA，進一步結合溶瘤水皰性口炎病毒（VSVΔ51）的實驗顯示，攜帶amiR-4的VSVΔ51溶瘤病毒能夠顯著產生更強的腫瘤殺傷能力，且對正常細胞的影響與單純VSVΔ51類似，提示amiR-4的溶瘤病毒腫瘤殺傷能力增強效應。
amiR-4通過什么途徑產生如此效應？
接下來，作者通過生信分析和實驗，發現amiR-4可能通過下調ARID1A、HDAC4和PLEC基因的表達來增強溶瘤病毒的生長和腫瘤細胞殺傷。在過去的研究中，人們已經發現PLEC基因的變化會影響細胞骨架組分，從而影響溶瘤病毒特性；同時，HDAC4基因的下調同諸多組蛋白脫乙?；割惖南抡{一樣可以增強溶瘤病毒復制，然而，ARID1A基因的變化如何影響溶瘤病毒尚不清楚。
因此，作者借助CRISPR-Cas9基因編輯技術，研究了ARID1A基因缺失的腫瘤細胞系的變化，發現ARID1A基因缺失會導致細胞對VSVΔ51的殺傷敏感性提升（圖2c）。重要的是，這種提升并不只針對VSVΔ51，作者發現，ARID1A基因缺失會導致細胞對溶瘤痘病毒（VV-TK?VGF?）、溶瘤I型皰疹病毒（oHSV-1）等多種病毒的敏感性均提升（圖2e-h），且胰腺癌腫瘤組織的PDX模型實驗也印證了ARID1A基因下調促進溶瘤病毒殺傷（圖2i-j）。綜上，作者發現了ARID1A基因在溶瘤病毒殺傷腫瘤細胞過程中的突出作用。
進一步，作者發現攜帶amiR-4的溶瘤病毒與小分子抑制劑GSK126聯合使用能夠進一步增強腫瘤細胞殺傷效應，這種效應是通過ARID1A與EZH2基因的互相作用導致的合成致死而產生。但是，由于GSK126并不會增強病毒的產量，那么這種聯合使用導致的更強作用如何發生？
因此，作者猜測，負責細胞間信號傳遞的細胞外囊泡，如外泌體，在其中起到重要作用。與猜測類似，他們發現溶瘤病毒感染的腫瘤細胞外泌體分泌增多，通過外泌體分離、鑒定、示蹤等一系類實驗，他們發現攜帶amiR-4的溶瘤病毒感染腫瘤細胞后，細胞分泌的外泌體含有amiR-4，且能夠傳遞給其他未被溶瘤病毒感染的細胞，在GSK126的聯合使用下，這套系統會產生強腫瘤殺傷能力（圖3）。文中，作者在體內的實驗中同樣驗證了此效應。
最后，作者進一步研究攜帶amiR-4的溶瘤病毒聯合免疫檢查點療法的效果，發現同時攜帶PD-L1干擾序列和amiR-4的溶瘤VSVΔ51病毒能夠同時導致ARID1A和PD-L1的基因下調，進而高效殺傷腫瘤細胞（圖4）。
綜上所述，Carolina S. Ilkow教授研究團隊為我們描述了一副聯合多種治療手段的溶瘤病毒整合療法，并對其中信號傳遞機制、細胞殺傷機制進行了探索。未來，在研究腫瘤微環境中的細胞通訊、探索新型的腫瘤治療療法等工作中，基于合成的miRNA文庫篩選、外泌體示蹤等多技術將帶來更多發現。
參考文獻：
Marie-eve Wedge, et al., Virally programmed extracellular vesicles sensitize cancer cells to oncolytic virus and small molecule therapy, Nature Communications, (2022) 13:1898 | https://doi.org/10.1038/s41467-022-29526-8 助力腫瘤科學研究和臨床轉化，和元生物能夠為您提供工具病毒載體制備、外泌體分離鑒定示蹤、臨床級溶瘤病毒GMP生產等多樣化全面服務，歡迎聯系。
