Вирус кори как векторная платформа для иммунотерапии опухолей головного мозга (обзор)

Введение. Одним из подходов в иммунотерапии солидных опухолей головного мозга является применение онколитических вирусов. Вакцинные штаммы вируса кори рассматривают в качестве перспективных кандидатов для терапии мезотелиомы, нейробластомы и мультиформной глиобластомы. Гиперэкспрессия рецептора CD46 и других белков на поверхности злокачественных клеток позволяет вирусу кори таргетно инфицировать и лизировать опухоль, индуцируя иммунный ответ. Однако широкая иммунизация населения и устойчивость новообразований к онколизу представляют трудности в клинической практике.

Текст. В настоящем обзоре обсуждаются подходы к модификации генома вируса кори с целью повысить таргетность виротерапии, преодолеть существующий иммунитет и усилить онколитический эффект. Показано, что экспрессия провоспалительных цитокинов на вирусных частицах приводит к регрессии опухоли у мышей и запускает Т-клеточный ответ. Для преодоления вирус-нейтрализирующих антител применяются подходы по экранированию вирусных частиц, использованию клеток-носителей и изменению эпитопа белка, обеспечивающего проникновение вируса в клетку. Кроме того, вставка репортерных генов позволяет отслеживать инфицирование таргентных клеток in vivo. Комбинация с новейшими методами иммунотерапии, такими как ингибиторы иммунных контрольных точек, демонстрирует синергизм эффектов, что позволяет рассчитывать на успешное применение сочетанных подходов в терапии рефрактерных опухолей.

Заключение. Аттенуированные штаммы вируса кори представляют собой удобную и безопасную платформу для иммунотерапии опухолей головного мозга.

1. Lichty B. D., Breitbach C. J., Stojdl D. F., Bell J. C. Going viral with cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer. 2014;14(8):559–567. DOI: 10.1038/nrc3770.

2. Pidelaserra-Martí G., Engeland C. E. Mechanisms of measles virus oncolytic immunotherapy. Cytokine & Growth Factor Reviews. 2020;56:28–38. DOI: 10.1016/j.cytogfr.2020.07.009.

3. Tribe A. K. W., McConnell M. J., Teesdale-Spittle P. H. The Big Picture of Glioblastoma Malignancy: A Meta-Analysis of Glioblastoma Proteomics to Identify Altered Biological Pathways. ACS Omega. 2021;6(38):24535–24544. DOI: 10.1021/acsomega.1c02991.

4. Estevez-Ordonez D., Chagoya G., Salehani A., Atchley T. J., Laskay N. M. B., Parr M. S., Elsayed G. A., Mahavadi A. K., Rahm S. P., Friedman G. K., Markert J. M. Immunovirotherapy for the Treatment of Glioblastoma and Other Malignant Gliomas, Neurosurgery Clinics of North America. 2021;32(2):265–281. DOI: 10.1016/j.nec.2020.12.008.

5. Msaouel P., Opyrchal M., Dispenzieri A., Peng K. W., Federspiel M. J., Russell S. J., Galanis E. Clinical Trials with Oncolytic Measles Virus: Current Status and Future Prospects. Curr Cancer Drug Targets. 2018;18(2):177–187. DOI: 10.2174/1568009617666170222125035.

6. Allen C., Opyrchal M., Aderca I., Schroeder M. A., Sarkaria J. N., Domingo E., Federspiel M. J., Galanis E. Oncolytic measles virus strains have significant antitumor activity against glioma stem cells. Gene Ther. 2013;20(4):444–449. DOI: 10.1038/gt.2012.62.

7. Lin L. T., Richardson C. D. The host cell receptors for measles virus and their interaction with the viral Hemagglutinin (H) Protein. Viruses. 2016;8(9):250. DOI: 10.3390/v8090250.

8. Ammour Y., Ryabaya O., Shchetinina Y., Prokofeva E., Gavrilova M., Khochenkov D., Vorobyev D., Faizuloev E., Shohin I., Zverev V. V., Svitich O., Nasedkina T. The Susceptibility of Human Melanoma Cells to Infection with the Leningrad-16 Vaccine Strain of Measles Virus. Viruses. 2020;12(2):173. DOI: 10.3390/v12020173.

9. Stavrakaki E., Dirven C. M. F., Lamfers M. L. M. Personalizing Oncolytic Virotherapy for Glioblastoma: In Search of Biomarkers for Response. Cancers. 2021;13(4):614. DOI: 10.3390/cancers13040614.

10. Aref S., Castleton A. Z., Bailey K., Burt R., Dey A., Leongamornlert D., Mitchell R. J., Okasha D., Fielding A. K. Type 1 Interferon Responses Underlie Tumor-Selective Replication of Oncolytic Measles Virus. Mol Ther. 2020;28(4):1043–1055. DOI: 10.1016/j.ymthe.2020.01.027.

11. Kurokawa C., Iankov I. D., Anderson S. K., Aderca I., Leontovich A. A., Maurer M. J., Oberg A. L., Schroeder M. A., Giannini C., Greiner S. M., Becker M. A., Thompson E. A., Haluska P., Jentoft M. E., Parney I. F., Weroha S. J., Jen J., Sarkaria J. N., Galanis E. Constitutive interferon pathway activation in tumors as an efficacy determinant following oncolytic virotherapy. J Natl Cancer Inst. 2018;110(10):1123–1132. DOI: 10.1093/jnci/djy033.

12. Radecke F., Spielhofer P., Schneider H., Kaelin K., Huber M., Dotsch C., Christiansen G., Billeter M. A. Rescue of measles viruses from cloned DNA. EMBO J. 1995,14(23):5773–5784. DOI: 10.1002/j.1460-2075.1995.tb00266.x.

13. Heidmeier S., Hanauer J. R. H., Friedrich K., Prufer S., Schneider I. C., Buchholz C. J., Cichutek K., Muhlebach M. D. A single amino acid substitution in the measles virus F2 protein reciprocally modulates membrane fusion activity in pathogenic and oncolytic strains. Virus Res. 2014;180:43–48. DOI: 10.1016/j.virusres.2013.12.016.

14. Haralambieva I., Iankov I., Hasegawa K., Harvey M., Russell S. J., Peng K.-W. Engineering oncolytic measles virus to circumvent the intracellular innate immune response. Mol Ther. 2007;15(3):588–597. DOI: 10.1038/SJ.MT.6300076.

15. Billeter M. A., Naim H. Y., Udem S. A. Reverse genetics of measles virus and resulting multivalent recombinant vaccines: applications of recombinant measles viruses. Curr Top Microbiol Immunol. 2009;329:129–162. DOI: 10.1007/978-3-540-70523-9_7.

16. Aref S., Bailey K., Fielding A. Measles to the Rescue: A Review of Oncolytic Measles Virus. Viruses. 2016;8(10):294. DOI: 10.3390/v8100294.

17. Anderson B. D., Nakamura T., Russell S. J., Peng K.-W. High CD46 receptor density determines preferential killing of tumor cells by oncolytic measles virus. Cancer Res. 2004;64(14):4919–4926. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-04-0884.

18. Muhlebach M. D. Measles virus in Cancer therapy. Current Opinion in Virology. 2020;41:85–97. DOI: 10.1016/j.coviro.2020.07.016.

19. Friedrich K., Hanauer J. R., Prufer S., Munch R. C., Volker I., Filippis C., Jost C., Hanschmann K.-M., Cattaneo R., Peng K.-W., Pluckthun A., Buchholz C. J., Cichutek K., Muhlebach M. D. DARPin-targeting of measles virus: unique bispecificity, effective oncolysis, and enhanced safety. Mol Ther. 2013;21(4):849–859. DOI: 10.1038/mt.2013.16.

20. Hammond A. L., Plemper R. K., Zhang J., Schneider U., Russell S. J., Cattaneo R. Single-chain antibody displayed on a recombinant measles virus confers entry through the tumor-associated carcinoembryonic antigen. J Virol. 2001;75(5):2087–2096. DOI: 10.1128/JVI.75.5.2087-2096.2001.

21. Peng K.-W., Holler P. D., Orr B. A., Kranz D. M., Russell S. J. Targeting virus entry and membrane fusion through specific peptide/MHC complexes using a high-affinity T-cell receptor. Gene Ther. 2004;11(15):1234–1239. DOI: 10.1038/sj.gt.3302286.

22. Lal S., Raffel C. Using cystine knot proteins as a novel approach to retarget oncolytic measles virus. Mol Ther Oncolytics. 2017;7:57–66. DOI: 10.1016/j.omto.2017.09.005.

23. Hanauer J. R., Gottschlich L., Riehl D., Rusch T., Koch V., Friedrich K., Hutzler S., Prufer S., Friedel T., Hanschmann K.-M., Munch R. C., Jost C., Pluckthun A., Cichutek K., Buchholz C. J., Muhlebach M. D. Enhanced lysis by bispecific oncolytic measles viruses simultaneously using HER2/neu or EpCAM as target receptors. Mol Ther Oncolytics. 2016;3:16003. DOI: 10.1038/mto.2016.3.

24. Maisner A., Mrkic B., Herrler G., Moll M., Billeter M. A., Cattaneo R., Klenk H. D. Recombinant measles virus requiring an exogenous protease for activation of infectivity. J Gen Virol. 2000;81(Pt 2):441–449. DOI: 10.1099/0022-1317-81-2-441.

25. Leber M. F., Baertsch M.-A., Anker S. C., Henkel L., Singh H. M., Bossow S., Engeland C. E., Barkley R., Hoyler B., Albert J., Springfeld C., Jager D., von Kalle C., Ungerechts G. Enhanced control of oncolytic measles virus using MicroRNA target sites. Mol Ther Oncolytics. 2018;9:30–40. DOI: 10.1016/j.omto.2018.04.002.

26. Grossardt C., Engeland C. E., Bossow S., Halama N., Zaoui K., Leber M. F., Springfeld C., Jaeger D., von Kalle C., Ungerechts G. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor-armed oncolytic measles virus is an effective therapeutic cancer vaccine. Hum Gene Ther. 2013;24(7):644–654. DOI: 10.1089/hum.2012.205.

27. Achard C., Guillerme J.-B., Bruni D., Boisgerault N., Combredet C., Tangy F., Jouvenet N., Gregoire M., Fonteneau J.-F. Oncolytic measles virus induces tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)-mediated cytotoxicity by human myeloid and plasmacytoid dendritic cells. Oncoimmunology. 2016;6(1):e1261240. DOI: 10.1080/2162402X.2016.1261240.

28. Klose C., Berchtold S., Schmidt M., Beil J., Smirnow I., Venturelli S., Burkard M., Handgretinger R., Lauer U. M. Biological treatment of pediatric sarcomas by combined virotherapy and NK cell therapy. BMC Cancer. 2019;19(1):1172. DOI: 10.1186/s12885-019-6387-5.

29. Gauvrit A., Brandler S., Sapede-Peroz C., Boisgerault N., Tangy F., Gregoire M. Measles virus induces oncolysis of mesothelioma cells and allows dendritic cells to cross-prime tumor-specific CD8 response. Cancer Res. 2008;68(12):4882–4892. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-07-6265.

30. Muhlebach M. D. Vaccine platform recombinant measles virus. Virus Genes. 2017;53(5):733–740. DOI: 10.1007/s11262-017-1486-3.

31. Pliquet E., Ruffie C., Escande M., Thalmensi J., Najburg V., Combredet C., Bestetti T., Julithe M., Liard C., Huet T., Wain-Hobson S., Tanguy F., Langlade-Demoyen P. Strong antigen-specific T-cell immunity induced by a recombinant human TERT measles virus vaccine and amplified by a DNA/ viral vector prime boost in IFNAR/CD46 mice. Cancer Immunol Immunother. 2019;68(4):533–544. DOI: 10.1007/s00262-018-2272-3.

32. Opyrchal M., Allen C., Iankov I., Aderca I., Schroeder M., Sarkaria J., Galanis E. Effective radiovirotherapy for malignant gliomas by using oncolytic measles virus strains encoding the sodium iodide symporter (MV-NIS). Hum Gene Ther. 2012;23(4):419–427. DOI: 10.1089/hum.2011.158.

33. Paraskevakou G., Allen C., Nakamura T., Zollman P., James C. D., Peng K. W., Schroeder M., Russell S. J., Galanis E. Epidermal growth factor receptor (EGFR)-retargeted measles virus strains effectively target EGFR or EGFRvIII expressing gliomas. Mol Ther. 2007;15(4):677–686. DOI: 10.1038/sj.mt.6300105.

34. Bach P., Abel T., Homann C., Gal Z., Braun G., Voelker I., Ball C. R., Johnston I. C. D., Lauer U. M., Herold-Mende C., Mühlebach M. D., Glimm H., Buchholz C. J. Specific elimination of CD133⁺ tumor cells with targeted oncolytic measles virus. Cancer Res. 2013;73(2):865–874. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-12-2221.

35. Kleinlützum D., Hanauer J. D. S., Muik A., Hanschmann K.-M., Kays S.-K., Ayala-Breton C., Peng K.-W., Mühlebach M. D., Abel T., Buchholz C. J. Enhancing the Oncolytic Activity of CD133-Targeted Measles Virus: Receptor Extension or Chimerism with Vesicular Stomatitis Virus Are Most Effective. Front Oncol. 2017;7:127. DOI: 10.3389/fonc.2017.00127.

36. Miest T. S., Yaiw K.-C., Frenzke M., Lampe J., Hudacek A. W., Springfeld C., von Messling V., Ungerechts G., Cattaneo R. Envelope-chimeric entry-targeted measles virus escapes neutralization and achieves oncolysis. Mol Ther. 2011;19(10):1813–1820. DOI: 10.1038/mt.2011.92.

37. Nosaki K., Hamada K., Takashima Y., Sagara M., Matsumura Y., Miyamoto S., Hijikata Y., Okazaki T., Nakanishi Y., Tani K. A novel, polymer-coated oncolytic measles virus overcomes immune suppression and induces robust antitumor activity. Mol Ther Oncolytics. 2016;3:16022. DOI: 10.1038/mto.2016.22.

38. Xia M., Luo D., Dong J., Zheng M., Meng G., Wu J., Wei J. Graphene oxide arms oncolytic measles virus for improved effectiveness of cancer therapy. J Exp Clin Cancer Res. 2019;38(1):408. DOI: 10.1186/s13046-019-1410-x.

39. Ong H. T., Hasegawa K., Dietz A. B., Russell S. J., Peng K.-W. Evaluation of T cells as carriers for systemic measles virotherapy in the presence of antiviral antibodies. Gene Ther. 2007;14(4):324–333. DOI: 10.1038/sj.gt.3302880.

40. Miest T. S., Frenzke M., Cattaneo R. Measles virus entry through the signaling lymphocyte activation molecule governs efficacy of mantle cell lymphoma radiovirotherapy. Mol Ther. 2013;21(11):2019–2031. DOI: 10.1038/mt.2013.171.

41. Prins R. M., Wang X., Soto H., Young E., Lisiero D. N., Fong B., Everson R., Yong W. H., Lai A., Li G., Cloughesy T. F., Liau L. M. Comparison of glioma-associated antigen peptide-loaded versus autologous tumor lysate-loaded dendritic cell vaccination in malignant glioma patients. J Immunother. 2013;36(2):152–157. DOI: 10.1097/CJI.0b013e3182811ae4.

42. Steinman R. M. Decisions about dendritic cells: past, present, and future. Annu Rev Immunol. 2012;30:1–22. DOI: 10.1146/annurev-immunol-100311-102839.

43. Hardcastle J., Mills L., Malo C. S., Jin F., Kurokawa C., Geekiyanage H., Schroeder M., Sarkaria J., Johnson A. J., Galanis E. Immunovirotherapy with measles virus strains in combination with anti-PD-1 antibody blockade enhances antitumor activity in glioblastoma treatment. Neuro-Oncology. 2017;19(4):493–502. DOI: 10.1093/neuonc/now179.

44. Berghoff A. S., Kiesel B., Widhalm G., Rajky O., Ricken G., Wöhrer A., Dieckmann K., Filipits M., Brandstetter A., Weller M., Kurscheid S., Hegi M. E., Zielinski C. C., Marosi C., Hainfellner J. A., Preusser M., Wick W. Programmed death ligand 1 expression and tumor-infiltrating lymphocytes in glioblastoma. Neuro Oncol. 2015;17(8):1064–1075. DOI: 10.1093/neuonc/nou307.

45. Nduom E. K., Wei J., Yaghi N. K., Huang N., Kong L. Y., Gabrusiewicz K., Ling X., Zhou S., Ivan C., Chen J. Q., Burks J. K., Fuller G. N., Calin G. A., Conrad C. A., Creasy C., Ritthipichai K., Radvanyi L., Heimberger A. B. PD-L1 expression and prognostic impact in glioblastoma. Neuro Oncol. 2016;18(2):195–205. DOI: 10.1093/neuonc/nov172.

46. Bloch O., Crane C. A., Kaur R., Safaee M., Rutkowski M. J., Parsa A. T. Gliomas promote immunosuppression through induction of B7-H1 expression in tumor-associated macrophages. Clin Cancer Res. 2013;19(12):3165–3175. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-12-3314.

47. Engeland C. E., Grossardt C., Veinalde R., Bossow S., Lutz D., Kaufmann J. K., Shevchenko I., Umansky V., Nettelbeck D. M., Weichert W., Jager D., von Kall C., Ungerechts G. CTLA-4 and PD-L1 checkpoint blockade enhances oncolytic measles virus therapy. Mol Ther. 2014;22(11):1949–1959. DOI: 10.1038/mt.2014.160.

48. Leber M. F., Neault S., Jirovec E., Barkley R., Said A., Bell J. C., Ungerechts G. Engineering and combining oncolytic measles virus for cancer therapy. Cytokine Growth Factor Rev. 2020;56:39–48. DOI: 10.1016/j.cytogfr.2020.07.005.

49. Klose C., Berchtold S., Schmidt M., Beil J., Smirnow I., Venturelli S., Burkard M., Handgretinger R., Lauer U.M. Biological treatment of pediatric sarcomas by combined virotherapy and NK cell therapy. BMC Cancer. 2019;19(1):1172. DOI: 10.1186/s12885-019-6387-5.

50. Leung E. Y. L., McNeish I. A. Strategies to Optimise Oncolytic Viral Therapies: The Role of Natural Killer Cells. Viruses. 2021;13(8):1450. DOI: org/10.3390/v13081450.

51. Backhaus P. S., Veinalde R., Hartmann L., Dunder J. E., Jeworowski L. M., Albert J., Hoyler B., Poth T., Jäger D., Ungerechts G., Engeland C. E. Immunological Effects and Viral Gene Expression Determine the Efficacy of Oncolytic Measles Vaccines Encoding IL-12 or IL-15 Agonists. Viruses. 2019;11(10):914. DOI: 10.3390/v11100914.