どのように溶腫ウイルスの友人と敵の大化を見極めて抗がん治療効果を高めるのか。

ウイルスを用いたがん治療への関心は20世紀初頭にさかのぼることができ、科学者は天然ウイルス感染下で腫瘍が消失する現象を観察した。しかし、ウイルスの病原性と関連毒性の影響を受け、この方法の当時の実行可能性は制限されていた。

近年、遺伝子工学技術の進展により、溶腫ウイルス（OV）の安全性と効果が増強され、溶腫ウイルス療法（OVT）への興味を拾うようになった。

2015年、Talimogene laherparepvec（T-VEC）がFDAに承認された溶腫ウイルスは、悪性メラノーマの治療に使用された。

現在、多くの異なるOVは臨床試験評価中であり、アデノウイルス（AdV）、単純ヘルペスウイルス（HSV）、天然痘苗ウイルス、新城疫病ウイルス、麻疹ウイルス、呼腸孤ウイルスを含み、腫瘍特異性を持ち、比較的毒性がなく、強力な抗腫瘍免疫力を誘導できることが証明されている。

挑戦に直面する.

溶腫ウイルスは、正常な健康組織にダメージを与えることなく、腫瘍細胞を選択的に感染、複製、切断するための新興の標的抗がん療法である。

直接的な溶腫活性に加えて、OVは免疫治療剤としての二重の希望を示している。ウイルス感染の存在とその後産生された免疫原性腫瘍細胞が死亡し、先天性と適応性免疫応答を引き起こし、それはさらなる腫瘍破壊を媒介する。

宿主免疫系の活性化はOV媒介腫瘍破壊の重要な一環である。しかし、抗ウイルス免疫応答はOV感染と伝播を固有に制限することができ、それによって治療効果と全体的な治療効果を低下させることができる。宿主の免疫系は障壁としても促進剤としてもよく、特定のウイルス感染段階に応じて二重作用を発揮することがある。

このため、溶腫ウイルス療法が直面する重要な課題は、宿主免疫システムをどのように操作して私たちのために使用するかということです。具体的には、抗ウイルス反応とウイルス除去をどのように小化するか、しかし同時に抗腫瘍免疫応答媒介の腫瘍破壊を促進する！

ウイルス媒介腫瘍細胞の死亡

MOVは腫瘍細胞の死を直接的及び間接的なメカニズムにより媒介し、直接細胞毒性剤と治療性癌ワクチンの役割を果たす。

これらの機構は、免疫原性のアポトーシス（apoptosis）、壊死（necrosis）、ピロポトーシス（Pyroptosis）、およびオートファジーを含む多くのOVが腫瘍細胞死を誘導する傾向がある免疫原性形態に関連し、抗腫瘍免疫応答の活性化を促進する。

免疫原性細胞死（ICD）は、カルシウム網タンパク質及び熱ショックタンパク質の細胞表面暴露及びATP、尿酸及び高移動度ブロック1のような免疫刺激分子の放出を特徴とする。通常のアポトーシス（非免疫原性）とは異なり、ICDは樹状細胞（DC）の活性化により抗腫瘍免疫応答を誘導することができる。また、腫瘍細胞のICDも腫瘍関連抗原（TAA）を放出し、抗原特異的抗腫瘍免疫応答を活性化する。

MOVは2つの主要なメカニズムを介して腫瘍細胞を媒介破壊する：（1）直接分解感染腫瘍細胞、（2）宿主抗腫瘍免疫応答を誘導する（画像ソース：frontiers）

天然抗原提示細胞

抗原提示細胞（APC）、例えばDCは、サイトカインの放出とT細胞の活性化によって免疫応答の産生を促進する先天的及び適応性免疫の重要な媒体である。

APCは感染および炎症部位、例えば免疫原性腫瘍細胞が死亡した部位で、DCは溶腫中に放出されたウイルスおよび腫瘍抗原を捕捉し、T細胞に提示し、それによって残留および再発腫瘍細胞の標的破壊を媒介する抗原特異的適応性免疫応答を開始する。

腫瘍/ウイルス誘導サイトカイン

腫瘍微小環境（TME）は通常、深い免疫抑制状態を有する。腫瘍は、天然抗腫瘍免疫応答を抑制するインターロイキン−10および形質転換成長因子−β（TGF−β）などのサイトカインを過剰発現する。腫瘍由来のサイトカイン及びケモカインには、成長及び血管形成を促進する腫瘍壊死因子−α（TNF−α）及び血管内皮成長因子なども含まれる。

ウイルス感染刺激サイトカイン（IL-1、IL-6、IL-12、IL-18、IFN-γおよびTNF-α）とケモカイン（RANTES、MIP-1α/β）の放出により、TME中の炎症促進因子と抗炎症因子のバランスが変化する。直接的な抗ウイルスおよび免疫調節活性に加えて、これらの化合物は追加の効果的機能を有する免疫細胞を媒介して募集する。ウイルス感染とこれによる局所炎症は浸潤した免疫細胞の効果機能を増強し、腫瘍誘導の免疫抑制を相殺し、抗腫瘍免疫の産生を促進した。

敵丨免疫学的障害

ウイルス感染と溶腫作用は自然に先天性と適応性免疫応答を活性化し、これらの免疫応答は腫瘍細胞を殺すのに役立つ。しかし、ウイルス感染に対する宿主の免疫応答もOVTの全体的な効果を低下させる。

宿主免疫応答の過程において、異なる成分の活性化及び溶腫作用の親和性と時間は、OVT全体の治療効果と相関があるようである。

溶腫ウイルス療法の免疫障害（画像ソース：frontiers）

1.腫瘍部位におけるOVの伝達は中和抗体、補体蛋白及び肝臓と脾臓などの器官における隔離によって阻害される、

2.I型インターフェロン（IFN）信号伝導による腫瘍細胞内のウイルス複製の制限などの抗ウイルス反応、

3.好中球、マクロファージ、自然破壊（NK）細胞などの先天免疫系由来の細胞は、OVに感染した腫瘍細胞を破壊することによってウイルス感染を早期に終息させる可能性がある、

4.腫瘍誘導免疫抑制、例えば免疫抑制性サイトカインの濃縮、調節性T細胞の蓄積、検査点調節剤の過剰発現、抗原特異的抗腫瘍免疫応答の産生と効果機能を阻害する。

先天性免疫

ウイルスの感染は抗ウイルス蛋白質の産生、サイトカインの濃縮及び免疫細胞の感染部位への募集を触発した。I型IFNは抗ウイルスタンパク質であり、感染していない細胞で遺伝子発現を再プログラムしてウイルス複製を直接抑制する。IFNはまた、細胞周期の停滞とアポトーシスを誘導し、主要組織適合性複合体（MHC）の発現を引き上げ、B細胞分泌抗体を刺激し、記憶T細胞の発育と増殖を促進する。

APCとその他の先天免疫細胞は先にウイルス感染に反応し、抗ウイルスサイトカインを放出するほか、これらの細胞は*のメカニズムを持ち、OVTの抗腫瘍効果を促進することができる。

そのうち、好中球は活性酸素とプロテアーゼを分泌することにより病原体に反応し、壊死細胞の死亡と局所炎症を誘導する。結腸癌の異位マウスモデルでは、OV感染に応答する腫瘍内中性粒細胞が蓄積し、腫瘍血管系の破壊と広範な腫瘍細胞のアポトーシスを促進する。

NK細胞もOVが抗腫瘍免疫応答を誘導する重要な効果物であることが証明された。それらはMHC分子が不足しているか、ウイルス誘導を示す細胞ストレスマーカー（例えばMIC-A/B）の細胞を特異的に標的にし、顆粒酵素と穿孔酵素を放出することによって細胞死を誘導し、同時に細胞アポトーシス誘導受容体を活性化させる。

免疫系とOVのアゴニスト/アンタゴニスト関係は静止的ではなく、感染と腫瘍破壊の段階で発展していることがわかる。

適応免疫

ウイルスまたはTAAが適応免疫系の細胞に提示されると、抗原特異性細胞と体液免疫が活性化される。

細胞免疫

適応性免疫系の主な抗腫瘍効果細胞はCD 8+CTL（細胞毒性T細胞）であり、OVが抗腫瘍免疫を誘導する重要な媒体であることが証明されており、それは特異的抗原を識別し、穿孔素と顆粒酵素を放出することによって細胞死を誘導することができる。

OVTを背景に、ウイルス抗原に対するCT*が出現し、その後TAA特異的CTLが出現した。APCはまたCD 4+T補助細胞を活性化し、それは炎症促進サイトカインを放出し、CTL殺傷機能を補助し、抗腫瘍免疫の発展において極めて重要である。

体液免疫

生体がウイルス粒子に曝露して体液免疫応答を開始し、活性化されたB細胞は抗体を分泌し、ここでこれらの中和またはコンディショニング抗体はウイルス機能を抑制し、ウイルス感染の除去を促進する。

対応丨戦略

戦略1：初期のウイルス除去を減らす

治療効果を発揮するためには、OVは、持続的な適応性抗腫瘍免疫力を刺激するために、十分な時間持続し、かつ十分な溶腫作用を誘導しなければならない。

しかし、ウイルスは外来病原体であり、宿主免疫応答を自然に誘発し、それらの除去を媒介する。体に導入すると、ウイルス粒子は中和抗体に包まれ、補体依存的に除去される。先天免疫細胞とウイルス抗原特異性T細胞の浸潤は感染した腫瘍細胞を破壊するが、*治療効果を達成する前にOV感染を中止する可能性もある。

これは、早期免疫応答の瞬時抑制が腫瘍部位へのOV送達の改善、ウイルス感染の延長、OVTの全体的な治療効果の増強の潜在力を持つことを意味する。

低用量化学療法またはTGF-β治療

早期腫瘍内免疫細胞の浸潤を抑制し、神経膠腫のいくつかのマウスモデルにおいてOV複製を増強し、OV除去率を低下させ、抗腫瘍効果を高める結果を示した。

免疫抑制化学療法薬の前処理

シクロリン酸アミドのように、抗ウイルス抗体を除去し、補体機能を破壊することによってウイルス伝達を改善し、複製を促進し、溶腫活性を増強することができることが証明されている。

ウイルスコーティング修飾ポリマー

例えば、ポリエチレングリコールとN−[2−ヒドロキシプロピル]メタクリルアミド（HPMA）または脂質カプセル化を結合し、OVを中和血清因子の除去から保護し、新しい抗ウイルス抗体の産生を防止する。

さいぼうベクター

MOVは細胞担体内に隠れることができ、腫瘍部位に輸送される。悪性脳腫瘍に対して、間葉性幹細胞（MSC）と神経幹細胞（NSC）はOVベクターとして有望な臨床前潜在力を示した。MSCとNSCはいずれも原発性腫瘍とその転移の天然傾向性を持ち、免疫特権があると考えられている。

Plusグルタミン脱アセチル化酵素阻害剤

ヒストンデアセチル化酵素（HDAC）阻害剤は新興の抗腫瘍薬であり、主にIFN活性化遺伝子の誘導を抑制することによってOVTの治療効果を増強する。HDAC阻害剤はウイルス複製を増強し、早期腫瘍内免疫細胞の募集を減少させ、多種腫瘍中のOVの溶腫活性を増強することが証明された。

転写された見かけ上の遺伝子修飾因子として、HDAC阻害剤も細胞の遺伝子発現スペクトルを変え、腫瘍細胞の成長停滞とアポトーシスを誘導し、腫瘍血管生成を拮抗し、MIC-A/B、MHCと共刺激分子の発現を増加することによって腫瘍細胞の免疫原性を増強することに有利である。

戦略2：抗腫瘍免疫応答の増強

OV媒介の腫瘍破壊過程及びその後、勝利に乗じることが望ましい追うノックし、宿主の抗腫瘍免疫応答を増強することにより、残留または再発した腫瘍細胞をさらに破壊する。これは、腫瘍誘導免疫抑制を軽減し、腫瘍細胞免疫原性を増強するか、宿主免疫応答を直接活性化することによって達成することができる。

武装OV

OVを遺伝子改造して炎症性因子を発現させ、局所炎症の発展を促進することにより、TMEの免疫抑制性質を相殺することができ、また効果免疫細胞を募集し活性化することができる。

併用療法

1.Plus化学療法

細胞ストレスまたはDNA損傷を誘導する化合物、例えば化学療法を併用することで、NK細胞活性化リガンドの発現を刺激し、腫瘍ICDを励起し、腫瘍細胞の免疫原性を増強することができる。

2.Plus免疫検査点抑制剤

CTLA-4、PD-1/L 1抗体はT細胞機能を改善することにより、抗腫瘍細胞免疫応答を回復することができるが、現在患者における応答率は高くない。OV結合免疫検査点阻害剤は比較的強力な抗原特異的抗腫瘍免疫応答を誘導することができる証拠がある。

3.Plus CAR-T細胞療法

CAR-T細胞は腫瘍細胞表面のTAAを結合し、抗腫瘍免疫応答を誘導することができるが、現在実体腫瘍では治療効果がよくない。MOVとCAR-Tを組み合わせた臨床前研究により、2つの治療法が独立して/付加的に腫瘍の成長を制御できることが明らかになった。

おわりに

理論的には、OVの抗腫瘍作用は、OV複製、溶腫、拡散を可能にするための初期免疫応答を軽減することによって、そして残った腫瘍細胞を破壊するために宿主免疫系を刺激することによって、優化する。

私たちは溶腫ウイルスによる抗ウイルス/抗腫瘍免疫応答過程の理解をさらに強化する必要があり、その過程ごとに余裕を持って制御することは溶腫ウイルス療法の発展を大きく促進するだろう。（バイオバレー）