Ученые Duke-NUS разработали инновационную терапию рака с использованием вируса Зика для избирательного уничтожения раковых клеток головного мозга, представляя обнадеживающий вариант лечения пациентов с глиобластомой. Этот подход использует штаммы вируса Зика для эффективного воздействия на опухолевые клетки, сохраняя при этом здоровые клетки, что потенциально открывает новые возможности для лечения агрессивных опухолей головного мозга с ограниченными в настоящее время вариантами лечения.
Ученые обнаружили, что вакцинные штаммы вируса Зика уничтожают опухолевые клетки головного мозга, сохраняя при этом здоровые.
Ученые из Медицинской школы Duke-NUS (Duke-NUS) разработали новый подход с использованием вируса Зика. вирус разрушать раковые клетки мозга и подавлять рост опухоли, сохраняя при этом здоровые клетки. Используя кандидатные вакцины против вируса Зика, разработанные в Duke-NUS, команда обнаружила, как эти штаммы воздействуют на быстро пролиферирующие клетки, а не на зрелые клетки, что делает их идеальным вариантом для воздействия на быстрорастущие раковые клетки во взрослом мозге.
Их выводы, опубликованные в журнале Журнал трансляционной медициныпотенциально предлагают новую альтернативу лечению пациентов с раком головного мозга, у которых в настоящее время плохой прогноз.
Мультиформная глиобластома — наиболее распространенный злокачественный рак головного мозга, встречающийся более чем в Ежегодно во всем мире диагностируется 300 000 пациентов.. Выживаемость таких пациентов низкая (около 15 месяцев), главным образом из-за высокой частоты рецидивов опухоли и ограниченных возможностей лечения. Для таких пациентов онколитическая виротерапия — или использование сконструированных вирусов для заражения и уничтожения раковых клеток — может решить текущие терапевтические проблемы.
Перспективы вируса Зика в онколитической виротерапии
Вирус Зика является одним из таких вариантов на ранней стадии развития. Команда Duke-NUS использовала штаммы живой аттенуированной вакцины вируса Зика (ZIKV-LAV), которые представляют собой «ослабленные» вирусы с ограниченной способностью инфицировать здоровые клетки, но все же могут быстро расти и распространяться в опухолевой массе.
«Мы выбрали вирус Зика, потому что он естественным образом заражает быстро размножающиеся клетки мозга, позволяя нам добраться до раковых клеток, на которые традиционно трудно воздействовать. Наши штаммы ZIKV-LAV также воспроизводят себя в клетках рака головного мозга, что делает его живой терапией, которая может распространяться и атаковать соседние больные клетки», — сказала доктор Карла Бьянка Луэна Викторио, первый автор статьи и старший научный сотрудник Cancer & Stem. Программа исследований клеточной биологии в Duke-NUS.
Культивированные нейроны человека, инфицированные ZIKV-LAV. Инфекция выделена розовым цветом, ядра клеток — синим. Фото: Медицинская школа Duke-NUS.
Доктор Викторио и его команда определили, что штаммы ZIKV-LAV очень эффективны при заражении раковых клеток, поскольку эти вирусы связываются с белками, которые в больших количествах присутствуют только в раковых клетках, а не в здоровых клетках. При заражении раковой клетки эти штаммы вируса захватывают ресурсы клетки для размножения, в конечном итоге убивая клетку. Поскольку защитная мембрана раковой клетки разрывается после смерти, она высвобождает свое содержимое, включая потомство вируса, которое может заразить и убить соседние раковые клетки. Кроме того, некоторые клеточные белки, высвобождаемые из инфицированных клеток, могут активировать иммунный ответ и дополнительно подавлять рост опухоли.
В ходе своих экспериментов команда заметила, что заражение штаммами ZIKV-LAV вызывало гибель от 65 до 90 процентов клеток мультиформной глиобластомы. Хотя штаммы ZIKV-LAV также инфицировали от 9 до 20 процентов клеток кровеносных сосудов головного мозга, инфекция не убивала эти здоровые клетки. Напротив, исходный родительский штамм вируса Зика убил до 50 процентов здоровых клеток мозга.
Ученые также обнаружили, что штаммы ZIKV-LAV не способны хорошо размножаться, даже если им удается заразить здоровые клетки. Количество вируса, измеренное в здоровых клетках головного мозга, инфицированных ZIKV-LAV, было всего от 0,36 до 9 раз выше, чем до заражения. Напротив, количество вируса в клетках рака головного мозга, инфицированных ZIKV-LAV, было от 100 до миллиарда раз выше, чем до заражения. Это также показывает, что условия в раковых клетках значительно более благоприятны для размножения вируса, чем в нормальных клетках.
Будущие направления и приложения
«По понятным причинам, после вспышки вируса Зика в 2016 году возникли опасения по поводу природы вируса и его разрушительных последствий. Благодаря нашей работе мы надеемся представить вирус Зика в новом свете, подчеркнув его способность убивать раковые клетки. Когда живой вирус ослаблен и становится безопасным и эффективным для борьбы с инфекционными заболеваниями, он может быть полезен для здоровья человека — не только как вакцина, но и как мощное средство, уничтожающее опухоли», — сказала доцент Анн-Мари Чако. из программы исследований рака и биологии стволовых клеток Duke-NUS. Она также является старшим автором статьи.
Справа направо: доцент Анн-Мари Чако, доцент Альфред Сан, доктор Карла Бьянка Луэна Викторио и профессор Оой Энг Эонг с культурой их вакцинных штаммов Зика. Фото: Медицинская школа Duke-NUS.
Живые аттенуированные штаммы вируса были первоначально разработаны в качестве вакцины группой профессора Уи Энг Эонга из Программы исследования новых инфекционных заболеваний Duke-NUS. В качестве контроля штаммы вируса были также протестированы на нейронах головного мозга или нервных клетках, которые были выращены из стволовых клеток человека командой доцента Альфреда Сана из Программы исследований нейробиологии и поведенческих расстройств в Duke-NUS. Это обеспечивает надежный инструмент скрининга для оценки безопасности и эффективности использования вируса в качестве терапии на клетках человека.
Группа доцента Чакко совершенствует эти и другие штаммы вируса Зика, чтобы повысить их эффективность в уничтожении не только раковых клеток мозга, но и других типов раковых клеток, одновременно делая их более безопасными для использования у пациентов. Они также модифицируют вирус, чтобы его можно было визуализировать неинвазивно после инъекции пациенту. Это позволит врачам следить за тем, куда вирус проникает в пациента и как долго он функционирует в опухоли.
С этой целью группа изучает возможность коммерциализации своих штаммов вируса в качестве вакцины против Зика и лечения рака мозга и, возможно, других видов рака, таких как рак яичников.
Профессор Патрик Тан, старший заместитель декана по исследованиям в Duke-NUS, сказал: «Это блестящий пример того, как различные исследовательские программы в рамках Школы объединяются, чтобы использовать свой разнообразный опыт для продвижения медицинских знаний и улучшения жизни пациентов. Ценные открытия команды могут однажды воплотиться в новый вариант лечения, позволяющий контролировать рост опухоли или даже предложить лекарство от рака».
Ссылка: «Перепрофилирование штаммов живой аттенуированной вакцины вируса Зика (ZIKV-LAV) в онколитические вирусы, нацеленные на клетки мультиформной глиобластомы человека» Карла Бьянка Луэна Викторио, Висна Новера, Арун Ганасараджа, Джоан Онг, Мелисья Томас, Йонас Ву, Хилари Си Инь То, Альфред Сюян Сун, Энг Эонг Оой и Анн-Мари Чако, 2 февраля 2024 г., Журнал трансляционной медицины.
DOI: 10.1186/s12967-024-04930-4