研究人员揭开一种植物病毒有力抵御癌症甚至是转移性癌症的原理

豇豆马赛克病毒是一种感染豆类的植物病毒，它有一种你可能不知道的特殊力量：当注射到肿瘤中时，它能激活免疫系统来治疗癌症–甚至是转移性癌症，并防止其复发。加州大学圣地亚哥分校和达特茅斯学院的研究人员在过去的七年中，一直在研究和测试豇豆马赛克病毒以纳米粒子的形式作为癌症免疫疗法，并在实验室小鼠和伴侣犬患者身上报告了令人鼓舞的结果。
其有效性是研究人员所研究的其他抗癌技术所无法比拟的。然而，其有效性的确切原因一直是个谜。

在最近发表在《分子药物学》杂志上的一项研究中，研究人员发现了一些细节，解释了为什么豇豆马赛克病毒特别对癌症异常有效。这种方法的美妙之处在于，它不仅能解决那一个肿瘤，而且还能对任何转移性和未来的肿瘤发起系统性的免疫反应。
这项工作由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授Nicole Steinmetz和达特茅斯大学Geisel医学院的微生物学和免疫学教授Steven Fiering领导。Steinmetz和Fiering是一家名为Mosaic ImmunoEngineering Inc.的生物技术初创公司的共同创始人，该公司已获得豇豆花叶病毒纳米技术的许可，并正在努力将其转化为临床的癌症免疫疗法。
这项研究有助于验证豇豆花叶病毒纳米粒子作为主要癌症免疫疗法候选物的有效性，现在已有机制数据来解释为什么它是最有效的候选药物，这进一步降低了它在临床转化中的风险。
Steinmetz、Fiering和他们的团队对他们的主要候选药物的工作原理有一个大致的了解。豇豆马赛克病毒纳米颗粒在植物中具有传染性，但在哺乳动物中没有，它被直接注射到肿瘤内，作为免疫系统的诱饵。身体的免疫细胞将病毒纳米颗粒识别为外来制剂，并被激发出来进行攻击。当免疫细胞看到病毒纳米颗粒在肿瘤内时，它们会去攻击癌细胞。这种方法的好处是，它不仅能解决一个肿瘤，而且还能对任何转移性和未来的肿瘤发起系统性的免疫反应。研究人员已经看到它在黑色素瘤、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌和胶质瘤的小鼠模型中发挥作用。他们还成功地用它来治疗犬类的黑色素瘤、乳腺癌和肉瘤患者。
同样有趣的是，与研究人员所研究的其他植物病毒或病毒样颗粒相比，豇豆马赛克病毒在触发抗癌免疫反应方面效果最好。第一作者Veronique Beiss说：”我们已经证明了它的作用，现在我们需要证明是什么让它如此特别，可以诱发这种反应，这就是我们想要填补的知识空白”。
为了得到答案，研究人员将豇豆花叶病毒与同一家族的另外两种具有相同形状和大小的植物病毒进行了比较。一种病毒，即豇豆严重花叶病毒，具有类似的RNA序列和蛋白质组成。另一种，烟草环斑病毒，只在结构上相似。”我们认为这些将是很好的比较，看看这种强大的抗肿瘤功效是否在这个特定的植物病毒家族中运行，”Steinmetz说。”而且我们可以通过与具有和不具有序列同源性的亲属进行比较，进行更深入的挖掘。”
研究人员创造了基于植物病毒的纳米粒子免疫疗法，并将它们注射到小鼠的黑色素瘤肿瘤中。每种候选免疫疗法都分三次给药，间隔7天。给予豇豆马赛克病毒纳米颗粒的小鼠存活率最高，肿瘤最小，在第二次给药4天后，肿瘤的生长基本上停止了。
研究人员随后从接受治疗的小鼠的脾脏和淋巴结中提取免疫细胞并进行分析。他们发现，这些植物病毒都有一个蛋白质外壳，可以激活免疫细胞表面的受体，即所谓的toll样受体。但是豇豆花叶病毒的独特之处在于，它通过其RNA激活了一个额外的收费类受体。激活这个额外的受体会触发更多类型的促炎症蛋白，称为细胞因子，这有助于提高免疫系统的抗癌反应。Beiss解释说，换句话说，触发更强的炎症反应使免疫系统更努力地寻找和摆脱肿瘤。
研究小组的分析还发现了豇豆马赛克病毒促进免疫反应的另一种独特方式。在第二次服药的四天后，研究人员测量了高水平的细胞因子。而且这些水平在很长一段时间内都保持在较高水平。”我们在其他两种植物病毒中没有看到这种情况。细胞因子水平迅速达到峰值，然后下降并消失，”Beiss说。”这种长时间的免疫反应是使豇豆花叶病毒与众不同的另一个关键区别”。
虽然这揭示了豇豆花叶病毒的卓越效力和功效，但Steinmetz承认，还有更多的工作要做。”我们在这里发现的答案开启了更多的问题，”她说。”这种病毒纳米颗粒在细胞中是如何被处理的？它的RNA和蛋白质会发生什么变化？为什么豇豆花叶病毒的RNA能被识别，而其他植物病毒的RNA却不能？了解这种颗粒在细胞中的详细旅程，以及它与其他颗粒的比较，将有助于我们确定是什么使豇豆马赛克病毒对癌症具有独特的效力”。