本文摘自人民卫生出版社出版的《脑胶质瘤基础与临床研究》，作者刘福生、金贵善；《神外前沿》发布此文，已获出版社书面授权及作者本人许可。
第八章：脑胶质瘤的溶瘤病毒治疗
病毒与肿瘤的关系十分密切.一方面，人类一些肿瘤的发生与病毒感染有关.病毒通过表达蛋白或携带遗传调控元件.干扰正常细胞周期进程.促进细胞转化.导致细胞获得无限增殖能力而生发成为肿瘤，但另一方面.肿瘤细胞在获得增殖优势的同时也丧失了其内在重要的防御机制.使病毒在细胞内的复制能够顺利完成.另外.肿瘤细胞表面病毒受体的高表达等也使肿瘤细胞更加容易受到病毒的感.这些都使病毒特异性杀伤肿瘤成为可能.
病毒溶瘤现象的发现可以追溯到19世纪中叶.缘于病毒感后肿瘤消退的临床观察.病例大多是罹患血液系统恶性肿瘤如白血病或淋巴瘤的患者.免疫功能低下.病情进程中又感了病毒.观察发现.病毒感可使肿瘤病情缓解.但作用有限.病情的缓解也较为短暂.仅有1~2个月.
最常被引用的文献当属年美国医生Dock发表的论文.报道的是一例粒细胞性白血病患者.在罹患流感后病情缓解.肿大的肝、脾缩小到近乎正常大小.异常升高的白细胞数目也减少达70倍之多.之后.年一位意大利医生NGDePace在巴黎的一次会议上又报道了一位宫颈癌的患者.在被狗咬伤注射狂犬疫苗后出现了肿瘤消退的情况.此后.又有零星报道.如白血病、霍奇金病、Burkitt淋巴瘤等患者在罹患麻疹.淋巴细胞性白血病患儿在感水痘后.病情缓解.归纳起来.
这些病例大都有如下特征:
1、罹患的多是白血病或淋巴瘤，
2、年纪轻.且免疫系统功能低下，
3、病毒感染为自然状态下的自发感.病毒感染所致病情缓解有限.持续时间较短.患者最后都受累于原发肿瘤疾患而死亡.
这些早期的临床观察，促发了病毒治疗肿瘤的科学研究.
人类利用病毒治疗疾病的历史可谓悠久.如我国较早期的人痘法、18世纪英国的牛痘“种痘(vacˉcination)”法预防天花等.但病毒一直是以一种“具有感性、可过滤性和需要活的宿主”的形式被人类所认知.
随着病毒体外扩增的实现和电子显微镜的出现.人类对病毒的结构、组成及生物学特性有了更深入的了解.在20世纪的50、60年代.开始了利用病毒在培养的人类肿瘤细胞、免疫抑制动物及随后的对人类肿瘤的治疗性研究.
首次用于治疗性研究的是乙型肝炎病毒.此后又有埃及病毒、腺病毒及腮腺炎病毒等.但当时的研究利用的是含有人类或动物病毒的体液来感癌症患者.多数情况下.病毒往往被宿主的免疫系统所清除.因而不能对肿瘤的生长产生影响。在免疫功能受损的患者.持续的感染有可能使肿瘤消退.但由于病毒为野生型.不可避免地带来病毒感的危险及其他一些毒副作用.利用病毒治疗肿瘤在20世纪60、70年代曾一度达到高潮.但由于治疗效果有限和不可控制的毒副作用而限制了其应用.病毒治疗被搁置了很长一段时间.
近年来.随着病毒学、遗传学及现代分子生物学的发展.各种病毒基因的功能和作用机制日益清楚.并且随着基因工程等技术的进步.人们已经能够对病毒基因组进行各种定向操作和改造.从而定向地改变和控制病毒的行为和功能.以及选择性溶瘤病毒的出现和野生型病毒(或自然变异的弱毒病毒株)基因改造的研究.肿瘤的病毒治疗得以快速发展.一些病毒在进行基因工程改造后成为安全性高、效率高及具有肿瘤靶向性的新型溶瘤病毒.
脑胶质瘤和其他大多数恶性肿瘤一样.由于基因型和表型的变化多样.对放化疗等多种治疗都有抵抗.而且.颅内肿瘤由于血脑屏障的存在使化疗药物无法到达肿瘤组织.客观上也限制了大多数化疗药物的药效.再加之胶质瘤一开始就浸润到了周围正常脑组织中.致使外科手术几乎不可能完全切除肿瘤.另辟新径寻找其他有效辅助治疗手段已成共识.溶瘤病毒治疗胶质瘤成为目前胶质瘤治疗新方法研究领域热点之一.
第一节溶瘤病毒类型
溶瘤病毒通常是指一类可选择性感染并杀伤肿瘤细胞.而对正常组织和细胞几乎不造成伤害的病毒.天然的溶瘤病毒有麻疹病毒、呼肠孤病毒、新城疫病毒、细小病毒和水疱性口炎病毒等，某些病毒的突变株.由于缺失某些致病性基因.从而丧失了致病性.但保留了特异性溶瘤作用的特性.也被称为溶瘤病毒.
如单纯性疱疹病毒1型(herpessimplexvirus1.HSVˉ1)、腺病毒(adenovirus.Adv)及牛痘病毒的某些突变株等。
此外.还有一种溶瘤病毒.是经过基因工程改造、携带外源治疗性基因的重组溶瘤病毒.这类病毒的野生型具有致病性.通过突变或缺失一些病毒基因以及插入一些肿瘤靶向性基因或肿瘤特异性启动子后可使其丧失在正常细胞中复制的能力.但保持或增强了对肿瘤细胞的感能力.从而获得了肿瘤靶向性.
重组溶瘤病毒为目前临床试验中最常用的一种.其安全性和杀伤肿瘤细胞的有效性都获得较大改善和提高.
溶瘤病毒有别于常用于遗传工程中的病毒载体.作为载体的病毒以携带外源性基因为目的.可以将DNA或RNA片段运载到靶器官、靶组织或靶细胞.但不具有溶瘤特性，而重组溶瘤病毒虽也进行了遗传工程改造.但其主要的性能仍是以其特异性的溶瘤作用为主.基因工程的操作以改善病毒的安全性和提高对肿瘤细胞的杀伤效果为目的.
一、天然溶瘤病毒
有些病毒天然就具有肿瘤趋向性和溶瘤活性.能在肿瘤细胞中有效复制直至发生肿瘤细胞的裂解.麻疹病毒(measlesvirus.MV)、呼肠孤病毒(reovirus)、新城疫病毒(newcastlediseasevirus.NDV)、细小病毒(parvoviridae)、黏液瘤病毒(myxomavirus)、水疱性口炎病毒(vesicularstomatitisvirus)及脊髓灰质炎病毒(poliovirus)等都是天然的溶瘤病毒.
天然溶瘤病毒对正常细胞几乎不起破坏作用或作用较小.其能够具有靶向肿瘤细胞的机制目前认为，主要有:
（1）肿瘤细胞能够提供满足病毒复制所需营养:病毒复制需要依赖宿主细胞提供合成自身结构和功能所需各种营养物质.而肿瘤细胞生长旺盛.相比于正常细胞具有对周围环境中营养物质的“掠夺优势”.能够充分为病毒复制提供物质来源。
（2）肿瘤细胞基因缺陷，缺乏抗病毒细胞因子:病毒感正常细胞会引起细胞的防御反应.并产生干扰素(interferon.IFN)等抗病毒因子.但肿瘤细胞由于癌基因的作用等使IFN的产生和作用受限.使病毒得以在宿主细胞内顺利完成复制.
1、麻疹病毒
是新近开发的一种治疗胶质瘤的溶瘤病毒.MV感与细胞的CD46受体密切相关.MV通过与CD46结合.获得进入细胞的能力.CD46受体在胶质瘤中过表达.这使得病毒在肿瘤细胞中优先复制.从而产生溶瘤作用.MV通过形成能够诱导细胞凋亡的多核巨细胞合胞体来杀伤肿瘤细胞.MV的优势在于有着较高的安全性.与其他病毒相比不会导致较严重疾病.近来.溶瘤MV被认为在移植模型中具有抗胶质瘤干细胞活性.因此有可能具有靶向耐受和复发的机制.为追踪患者的MV表达.病毒被改造成可产生分泌性癌胚抗原(carcinoembryonicantigen.CEA).胶质瘤细胞中并不表达CEA.而它能被常规实验室试验检测.这使得在瘤内注射病毒后.能够通过检测血清中的病毒产物而识别.MVˉCEA治疗复发性胶质母细胞瘤的I期临床试验正在进行中.
2、呼肠孤病毒
为双链RNA病毒.在人类呼吸道和消化道中可分离出此病毒.呼肠孤病毒对正常成人无明显致病性.但对Ras通路异常的肿瘤细胞具有特异靶向裂解作用.其作用机制目前认为可能在于:感正常细胞时.病毒双链RNA可导致细胞蛋白激酶R(proteinkinaseR.PKR)的磷酸化和活化.活化的PKR进一步磷酸化真核起始因子2α(eukaryoticinitiationfactorˉ2α.eIFˉ2α).导致蛋白合成受阻并抑制病毒复制?而在已有Ras信号通路活化的肿瘤细胞中PKR不被活化.病毒得以正常复制.病毒在细胞内不断复制和积累.最终导致细胞死亡和病毒释放.
在非中枢神经系统恶性肿瘤的治疗性实验和临床研究中.呼肠孤病毒瘤内注射或静脉应用已显示出良好的安全性和有效性.恶性胶质瘤中约有88%的肿瘤PKRˉRas通路异常.提示恶性胶质瘤可能是呼肠孤病毒治疗的理想靶标.
一项针对12例复发性恶性胶质瘤的I期临床试验表明.瘤内注射呼吸道肠道病毒(剂量为1×~1×TCID50)(TCID50:tissuecultureinfectiousdose.50%组织细胞感指数).患者的中位无进展生存期为4.3周.中位生存期达到2.1周.组织学上未见有一例病毒性脑炎发生.也未发现有与治疗相关的其他毒性反应.说明机体对呼肠孤病毒有较好的耐受性.另一项用呼肠孤病毒治疗复发性恶性胶质瘤的I期临床试验也已完成(15例).此项试验中.病毒剂量比前述试验增加了10倍(1×~1×0TCID50).仅发现有1例患者出现可能与治疗相关的3级不良反应.瘤内注射的有效性和安全性再次得到证实.
呼肠孤病毒治疗恶性肿瘤的安全性已经得到认可.但治疗效果有待提高.此外.呼肠孤病毒的溶瘤分子机制尚未完全阐释.是否可以联合其他疗法或进行基因工程改造进行病毒重组以改善疗效还在进一步探索和实践中.
3、新城疫病毒
新城疫病毒又称新城鸡瘟病毒.为单股负链RNA病毒.属副粘病毒科.在禽类中有广泛的天然宿主并导致禽类呼吸系统、中枢神经系统疾病.NDV所引发的禽类新城疫.发病率高、致死率高.给世界养禽业发展造成巨大威胁.被国际兽疫局列为禽类重要的A类传染病.在中国也被列为禽类I类传染病.人类感NDV可引起结膜炎或淋巴腺炎.
NDV编码6种病毒蛋白.致病力的强弱取决于其中神经氨酸酶蛋白HN(hemagglutininneuraminiˉdase.HN)和融合蛋白F(fusionF)两种病毒蛋白.这两种包膜糖蛋白与病毒感宿主细胞的能力相关.F蛋白有使病毒囊膜与宿主细胞融合.导致病毒传入宿主细胞膜的作用，HN蛋白参与病毒粒子与细胞受体的最初吸附.并能促进F蛋白引发的病毒与细胞膜的融合.这样.病毒通过与宿主细胞膜的融合将病毒基因组带入宿主细胞内.进而完成病毒复制及包装等过程.
NDV按其致病性可分为3种类型:强毒性、中等毒性和弱毒性.某些NDV弱毒株具有天然溶瘤特性.对多种肿瘤有直接毒性作用.能选择性地引起人和动物的多种肿瘤细胞凋亡.具有潜在的治疗肿瘤的作用.而对机体本身的非肿瘤细胞却没有影响.早在20世纪60年代就曾有报道.粒细胞性白血病患者NDV静脉注射后病情获得缓解.宫颈癌患者瘤内注射NDV后肿瘤体积显著缩小等.NDV弱毒株的溶瘤作用及对人体具有安全性.已被越来越多的临床前研究和临床研究所证实.美国国家癌症研究院(NationalCancerInstitute.NCI)已将NDV列入补充和替代医学(鍖椾含娌荤枟鐧界櫆椋庝竴鑸澶氬皯閽?姝ｈ鐨勭櫧鐧滈鍖婚櫌