癌症的靶向基因-病毒治疗有望消灭癌症

2018-05-04刘新垣

张江科技评论 2018年1期

■文/刘新垣

人类有各种各样的疾病，目前死亡率第一的疾病是癌症，无论是发达国家还是非发达国家均如此。因此，癌症是极其可怕的疾病。同时，癌症也是最古老的疾病，“癌症”二字在公元前460年就出现了，它比“医学”二字出现得还要早，至今已有2 478年的历史。

癌症治疗方案主要有4种：手术、放疗、化疗及生物治疗。其中，生物治疗出现得最晚，但又是除手术以外最重要的治疗方法，因为它的副作用比放疗和化疗小得多。生物治疗可分为很多种类，如生物制品、血液样品、抗体治疗等。其中，基因治疗、溶瘤病毒治疗是生物治疗的重要方法。本文主要针对这两种方法及我们创造的一种革命性的策略“癌症的靶向基因‐病毒治疗”（Cancer Targeting Gene-Viro-Therapy，CTGVT）进行讲述。本治疗方法中所讲的病毒是溶瘤病毒。

基因治疗，就是把基因装到载体上，利用载体把基因送到细胞中进行治疗的一种方法。这个方法在20世纪80年代就出现了，但直到1990年才由美国国立卫生研究院的威廉•安德森（William Anderson）应用到临床。安德森利用携带腺苷脱氨酶（Adenosine Deaminase，ADA）基因的腺病毒载体（Ad-ada），对一个因缺乏ADA基因而患有重症综合免疫缺乏症（Severe Combined Immune Deficient，SCID）的4岁女孩进行了基因治疗，并取得良好结果。于是，基因治疗风靡一时。2009年，因其在遗传性的疾病治疗领域取得的优质治疗效果，基因治疗被《科学》（Science）评为当年的十大重大突破性科学成果之一。

因为遗传性疾病是基因缺失、突变等遗传物质改变导致的病症，只有利用基因治疗方式纠正出错的基因，才能取得良好的治疗效果，别无选择。在癌症治疗领域，科学家对基因治疗也进行了许多的努力，甚至占总的基因治疗方案的60%都是研究癌症的。这些方案虽然对癌症治疗也有些效果，可是总体来说效果不佳，因为癌症不只是一个基因突变导致的，它是多基因突变造成的疾病。

癌症的病毒治疗始于几百年之前，当时，医生发现癌症患者经过病毒性疾病感染之后，症状有些缓解，故以为病毒可以治疗癌症。于是，许多人进行了这方面的研究，但效果并不好。1990年，美国麻省总医院的罗伯特•曼图（Robert Martuza）发现溶瘤疱疹病毒可以治疗人的神经胶质瘤。之后，大量的溶瘤病毒（Oncolytic Virus，OV或称Onco）被用于癌症治疗或研究。各种病毒经改造均可得到溶瘤病毒，其中以腺病毒、痘苗病毒、疱疹病毒来源的溶瘤病毒被使用得最多。例如，全球领先的生物制药公司美国安进（Amgen）的OncoHSV-GMCSFOV(Onco来自HSV）就取得了美国食品药品监督管理局（FDA）的临床应用批文，安进公司的产品加了GM-CSF基因。此后，国际上在使用溶瘤病毒时，大多数都会加上GM-CSF基因，或者什么基因都不加，仅使用溶瘤病毒进行治疗，这个方法成为癌症治疗的一个分支。

(一)我们创造了癌症的靶向基因‐病毒治疗策略（Cancer Targeting Gene-Viro-Therapy,CTGVT），抗癌效果增加100倍。

基因治疗癌症效果不佳，溶瘤病毒（OV）治疗癌症效果略好，也不如人意。但OV可以靶向肿瘤细胞，还可以在肿瘤细胞中复制，故我们就以OV为载体，在其中加上抗癌基因。溶瘤病毒本身就有抗癌作用，但单独溶瘤病毒的抗癌效果较差。如在溶瘤病毒上加入一个抗癌基因使之成为 OV-gene，后命名为癌症的靶向基因‐病毒治疗（CTGVT），这是我们对溶瘤病毒抗癌研究的一个创造。CTGVT 的抗癌效果比单独使用溶瘤病毒或单独使用基因治疗的抗癌效果均要高出约100倍。因为基因可在能复制的OV上进行大量的复制。

(二)我们创立了癌症的靶向双基因‐病毒治疗策略（Cancer Targeting Dual Gene-Viro-Therapy, CTGVTDG），它可将移植性癌症全部消灭光。

在CTGVT基础上，我们还设计了加两个基因，称之为癌症的靶向双基因 - 病毒治疗（Cancer Targeting Dual Gene-Viro-Therpy，CTGVT-DG）方法，如 OncoAd-gene1-gene2 或OncoAd-gene1加OV-gene2，则可将移植性肿瘤全部消灭，达到顶级的抗癌效果。因此，我们把CTGVT及CTGVT-DG称为革命性的抗癌策略。

我们构建了很多可全部消灭移植性肿瘤的 CTGVT-DG 方案，效果很好。例如，我们构建了一种与ONYX-015相似的溶瘤病毒载体——ZD55，这个病毒是将腺病毒中 E1B 上的 55Kb 基因删除而得到的。Trail 是一种 II 型穿膜蛋白，与 I 型不同，它的羧基端在膜外，氨基端在膜内，是 TNF 超家族的一个成员：TNF10SF。它的毒副作用比 TNF 本身低很多，如果将Trail加在溶瘤病毒中构成OV-Trail，它可杀伤很多癌细胞或其他转化性细胞，但不杀伤正常细胞。Trail有5个受体：DCR1、DCR2、OPG、DR4、DR5，Trail只有与后两者结合才是有功能的，并产生信号传导，抑制肿瘤生长和延长生存期。

白细胞介素 24(interleukin-24，IL-24) 对肿瘤生长有抑制作用，包括黑色素瘤、神经胶质瘤、乳腺癌、肠癌、宫颈癌、胰腺癌和前列腺癌等，并能诱导癌细胞的凋亡，相反对正常上皮细胞无毒副作用。肿瘤血管生长，是肿瘤生长与转移的必需要素，IL-24 还能抑制肿瘤的血管生长，通过内质网（Endoplasmic Reticulum，ER）应激通路诱导细胞凋亡，IL-24有旁杀伤（bystander）效应以及杀伤远距离组织癌症的能力，曾被人称之为“杀癌魔素”。此外，IL-24还能诱导Trail的表达，故两者有协同效应，ZD55-IL-24与ZD55-Trail合用，可全部消灭癌块。

将溶瘤腺病毒ZD55-Trail与ZD55-IL-24合用，或者将ZD55-Trail与ZD55-Smac合用，此两例CTGVT-DG均可将移植性肿瘤全部消灭。其他方案以此类推，只要被选择的两个基因有互补效应或协同效应，均可将移植性肿瘤全部消灭，由此可见CTGVT-DG的威力。

ZD55-Trail与ZD55-IL-24合用可全部消灭SW620结直肠癌，且不复发

ZD55-Trail与ZD55-MnSOD合用也能全歼移植性肿瘤，这是因为两者的功能有互补作用。锰超氧化物歧化酶（MnSOD）是与锰离子（Mn+）结合的过氧化物歧化酶，能消除活性氧物质（Reactive Oxygen Specis，ROS）如H2O2，后者是有毒副作用的，如ROS参与到各种细胞的有丝分裂过程并诱导细胞向癌症分化，ROS会促进癌症的转化与分化，MnSOD能除去此毒性。ROS会诱导C-fos、C-myc、C-Jun等致癌基因的表达，如果这些基因的表达量过高，超过线粒体的清除能力，则会导致线粒体膜的氧化损伤，同时释放出细胞色素C（cytochrome C）、水解酶原-2（procaspase-2）、水解酶原-9（procaspase-9）、凋亡诱导因子（Apoptosis Initiating Factor，AIF）以及水解酶（caspase）活化的DNA水解酶（DNase），上述caspase会水解细胞质蛋白质，而 AIF及水解酶活化的DNase会进入细胞核水解染色质。MnSOD存在于线粒体的基质中，可将 2 分子 H2O2去毒化变成2分子的H2O与2分子O2，MnSOD对于线粒体去除ROS的毒副作用是必不可少的。大量数据证明，在癌细胞中,MnSOD的含量是很低甚至测不到的，且ZD55-Trail能诱导MnSOD的生成，故ZD55-Trail与ZD55-MnSOD合用有协同效应，能把移植性肿瘤全部消灭。

ZD55-Trail与ZD55-MnSOD合用可全部消灭移植性肠癌，且不复发