Майкл Кордингли - Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

В другой многообещающей работе используют генно-инженерно модифицированный аденовирус – парвовирус – в качестве невключаемого носителя лечебного гена, что исключает риск активации онкогенов. Терапия такого типа была использована для устранения генного дефицита при врожденной слепоте Лебера (вызываемой дефектом гена RPE65 в глазу), дефицита липопротеинлипазы (тяжелого расстройства жирового обмена) и дефицита декарбоксилазы ароматических аминокислот (заболевания, приводящего к тяжелым расстройствам развития нервной системы), и это далеко не полный список (Jacobson et al., 2012; Hwu et al., 2012; Gaudet et al., 2013). Лечение проводят локально, вводя вирус – носитель гена в ткани с патологическим фенотипом, например в ткани глаза (при дефиците RPE65) или в ткань головного мозга (при дефиците декарбоксилазы ароматических аминокислот). В случае дефицита липопротеинлипазы ген вводят в мышечные клетки, которые действуют как фабрики по производству недостающего белка.

Несмотря на то что многие такие подходы представляются многообещающими, пока эффективность их довольно низка, и только некоторые из них были одобрены для клинического применения. Тем не менее опыт применения вирусов в генной терапии пока очень мал, и рано делать какие-то предсказания о том воздействии, которое такая терапия может оказать на упомянутые и другие заболевания.

В последние годы начало стремительно развиваться направление, названное онколитической виротерапией . В ноябре 2014 года Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств лицензировало talimogene laherparepvec (Т-век), первый онколитический вирус – генетически модифицированный вирус простого герпеса, предназначенный для лечения меланомы. Вирусы, о которых мы привыкли думать как о болезнетворных патогенах, теперь исследуют на возможность их терапевтического применения. Генетически модифицированные варианты вирусов создаются в лабораториях на основании наших добрых старых знакомых: вируса кори, вируса болезни Ньюкасла, рабдовируса, вируса герпеса, аденовируса, поксвирусов и других. Примечательно, что эти РНК- и ДНК-содержащие вирусы представляют многие разнообразные семейства. С тех пор как рак был впервые выявлен и описан в девятнадцатом веке, врачи молчаливо соглашались с тем, что у многих больных наступало улучшение после заражения некоторыми инфекционными заболеваниями. В частности, было замечено, что у больных с гематологическими заболеваниями наступало улучшение после перенесенного гриппа (Kelly, Russell, 2007).

Необычные возможности виролитической терапии при раке были впервые продемонстрированы только в девяностые годы двадцатого века, в то же время, когда испытывали генную терапию в лечении сцепленного с X-хромосомой тяжелого сочетанного иммунодефицита. Ученые, работавшие в лаборатории доктора Дона Коэна в Гарвардском университете, исследовали уникальное свойство определенных мутантных вирусов простого герпеса типа 1. Вирусы с мутацией в гене тимидинкиназы нормально росли в быстро делящихся клетках, но их рост замедлялся в медленно делящихся клетках, а в покоящихся клетках этот вирус не реплицировался вовсе. Ген тимидинкиназы в норме нужен для того, чтобы синтезировать предшественники нуклеотидов для быстрого синтеза ДНК, необходимого для ускоренной репликации в клетке-хозяине, которая активно не делится. Клетки, которые делятся с высокой скоростью, например раковые клетки, метаболически очень активны и могут продуцировать множество предшественников ДНК и при отсутствии вирусной тимидинкиназы. Коэн и его сотрудники предположили, что ТК-негативный вирус простого герпеса может играть роль избирательного противоракового агента и выборочно убивать раковые клетки, щадя при этом нормальные ткани. В убедительных экспериментах, результаты которых были опубликованы в 1991 году, ученые реализовали такую возможность, инфицировав и вылечив мышей, которым были перевиты клетки опухоли человека (Martuza et al., 1991). Началась эра виролитической терапии, основанной на научном расчете и на принципах доказательной медицины.

Основа виролитической терапии зиждется на исключительной избирательности, которую вирусы проявляют при инфицировании и уничтожении раковых клеток. Сама природа раковых клеток делает их чрезвычайно чувствительными к вирусной инфекции: раковые клетки бесконтрольно делятся и отличаются чрезвычайно высокой метаболической активностью, демонстрируя, таким образом, снижение способности к апоптозу и к врожденному иммунному ответу на вирусную инфекцию. В то время как нормальные клетки снижают метаболическую активность, активируют сигнальные пути апоптоза и блокируют клеточный цикл в ответ на вирусную инфекцию, раковые клетки свое поведение не меняют, не замечая инфицирования (Pikor, Bell, Diallo, 2015). Это идеальные условия для роста вирусов, особенно ослабленных для роста в нормальных клетках. Следовательно, онколитические вирусы являются специфическими реагентами, атакующими раковые клетки и распространяющимися в опухоли от одной клетки к другой. Стало ясно, что прямое литическое воздействие вирусов на раковые клетки – это всего лишь одна составляющая их терапевтического эффекта; цитолиз инфицированной клетки высвобождает вирусные и клеточные антигены, которые могут стимулировать противоопухолевый иммунный ответ, некоторые противораковые вирусы модифицируют так, чтобы в них присутствовали дополнительные гены, например активаторы иммунитета, которые усиливают эти эффекты (Lichty et al., 2014).

Давайте для примера возьмем Т-век. Он, как и вирус Мартузы, имеет своим прототипом вирус простого герпеса типа 1, но был ослаблен не мутацией гена ТК, а делецией в гене нейровирулентности, который кодирует белок γ34.5. Мутантный вирус не вызывает заболевания у подопытных животных или вызывает ее в очень легкой форме и не переходит в латентное состояние в клетках нервной системы, то есть лишен свойства, необходимого для заболевания простым герпесом. Таким образом, лица, получившие лечение таким вирусом, не подвергаются опасности, и им не грозит реактивация вируса герпеса после лечения. Т-век был усовершенствован: во-первых, был удален ген, отвечавший за избегание иммунного ответа, и был введен человеческий ген, кодирующий GM-CSF (колониестимулирующий фактор гранулоцитов-макрофагов), цитокин, стимулирующий иммунный ответ. Обе эти модификации повысили иммуностимулирующие свойства вируса. В опытах на животных инокуляция вируса в опухоли приводила к их эрадикации (Liu et al., 2003). Инъецированная опухоль инфицируется вирусом, который распространяется по опухолевым клеткам, последовательно убивая их, что приводит к сморщиванию опухоли и часто к ее регрессу. Удивительно, но сморщиванию подвергаются и удаленные части опухоли, в которые инъекции не делали. Это происходило в ответ на стимуляцию иммунных реакций, направленных против опухолевых клеток. Таким образом, противоопухолевое лечение сочетает лизис инфицированных вирусом опухолевых клеток и стимуляцию противоопухолевого иммунитета.