Концепцията за лекуване на рак с помощта на вируси не е нова. Тя се базира на факта, че някои вируси инфектират и се развиват много по-ефективно в туморни, отколкото в нормални клетки, като при това разрушават тумора. Сред най-ранните съобщения за вероятна вирус-индуцирана регресия на човешки тумор е случаят с цервикален рак, който е регресирал след инокулация на пациентката с атеюнирана противобясна ваксина (De Pace, 1912; Ginecologia 9: 82-89). Известни са и съобщения за ремисия на лимфоми на Burkitt и Hodgkin след прекарана естествена морбилна инфекция. През последните години се наблюдава засилен интерес към някои вируси, които притежават естествена или моделирана способност да разрушават туморни клетки. Тези т. нар. онколитични вируси биха могли успешно да се използват за третиране на тумори – онколитична вирусотерапия.
При онколитичната вирусотерапия се използват естествените деструктивни ефекти в резултат на селективната репликация на цитолитичните вируси. Хилядите новосинтезирани вирусни частици се натрупват в туморната клетка, разрушават я, след което инфектират и съседните туморни клетки. Освен преките последствия са възможни допълнителни ефекти свързани със специфичния иммунен отговор срещу инфекцията, който също индуцира клетъчен лизис (фиг. 1).
Фигура 1. Принцип на онколитичната вирусотерапия
Условия и механизми на вирус-индуцирана онколиза
За да бъде един вирус използван като онколитично средство той трябва да отговарят на редица специфични условия. Основното от тях е селективно да инфектира и разрушава човешки туморни клетки. Освен това, вирус-индуцираният клетъчен лизис не трябва да причинява нежелани странични ефекти, или ако ги причинява те да са леки и с известни характеристики. Вирусите които не се интегрират в клетъчния геном са за предпочитане поради тяхната относителна безопасност, за разлика от интегриращите се вируси, които са непредвидими във времето. Един генетично стабилен вирус е по-привлекателен поради по-големите възможностите за генетично манипулиране и поради относителната си безопасност. За да бъде вирусотерапията ефективна при метастазирал рак, онколитичните вируси трябва да бъдат стабилни в циркулиращата система; това ще гарантира достъпа им до всяка туморна клетка в организма. В случай на тежка токсичност трябва да е наличен ефективен механизъм за контрол на вирусната инфекция – подходящо антивирусно средство. И накрая, за да могат онколитичните вируси да бъдат широко приемани като антитуморни агенти, вируса трябва да може да се произвежда и пречиства в големи количества при спазване на изискванията за добра производствена практика.
Механизмите чрез които онколитичните вируси разрушават селективно туморните клетки са разнообразни. Най-широко обсъжданите механизми за вирус-индуцирана онколиза са: (а) директен лизис на тумора, настъпващ в резултат на ефективната вирусна репликация; (б) вирус-индуцирана токсичност насочена специфично към туморната клетка; (в) вирус-медиирано усилване на антитуморния имунен отговор; (г) сенсибилизиране на туморните клетки към химиотерапията и радиотерапията следствие на вирусната инфекция; (д) експресия на терапевтични трансгени, включени във вирусния геном.
При повече от онколитичните вируси туморната специфичност е или природна характеристика на вируса или случайно следствие при адаптирането му за пропагиране в човешки туморни клетъчни линии. Усъвършенстване и оптимизация на онколитичната потенция, специфичност и терапевтична ефективност могат бъдат достигнати чрез вирусното инженерство. По-долу са разгледани някои от потенциалните кандидати за използване като онколитични агенти:
Паротитният вирус (Paramyxoviridae) се развива в активно размножаващи се герминативни клетки. Вирусът е слабо патогенен (заушката не е фатална), а и повечето от възрастните лица имат антитела срещу него. Клиничните резултати показват, че атеюнираните паротитни вируси са обещаващи онколитични агенти за лечение на човешки злокачествени тумори. Вирус на Нюкясълската болест, NDV (Paramyxoviridae) е птичи патоген, причиняващ тежки респираторни инфекции и разстройства на ЦНС. Обаче тъканно-адаптирани вирусни щамове не само, че редуцират вирулентността си, но и проявяват силна онколитична активност. Така, щама NDV 73-T се мултиплицира селективно в човешки туморни клетки, индуцирайки бърза cell-to-cell фузия и туморно-клетъчна смърт. Предполага се, че активността на NDV по отношение на туморните клетки е свързана с тумор-специфични дефекти в сигналните пътища, регулиращи интерфероновата продукция. Морбилният вирус (Paramyxoviridae) не се развива ефективно на клетъчни линии, деривати от човешки саркоми или епителиални неоплазии, но ваксиналните щамове (ваксините на Edmonston) са потентни и селективни онколитични агенти с широк спектър на действие при лимфоидни и нелимфоидни човешки неоплазии. Инфекции причинени от вирусът на везикуларния стоматит, VSV (Rabdoviridae) се срещат много рядко при човек и обикновено са асимптомни. VSV е много чувствителен към интерферони, поради което неговото развитие е силно подтиснато в не-трансформирани човешки клетки продуциращи, или реагиращи на интерферони. За разлика от това, VSV се развива много ефективно в много човешки туморни клетъчни линии, предизвикващ клетъчна смърт. Реовирусите са широко разпространени сред човешката популация, но не са асоциирани с нито едно известно заболяване по човек, поради което се считат на бенигнени. Човешките реовируси се развиват преференциално в туморни клетки с активиран RAS-сигнален механизъм. При нормални условия, ранните реовирусни транскрипти отключват PKR фосфорилацията, която от своя страна води до инхибиране на транслацията на вирусните гени и контрол на инфекцията. При RAS-трансформирани клетки този протективен механизъм е блокиран и вирусната репликация протича необуздано. Грипните вируси (Orthomyxoviridae) се реплицират в ядрото на инфектираната клетка. След различни манипулации в генома, грипният вирус може да придобие специфични онколитични свойства. Неструктурният протеин NS1 е основния вирулентен фактор който неутрализира PKR-медиирания антивирусен отговор на клетката. Bergmann et al., 2001 е успял да конструира рекомбинантен грипен вирус A, който не се реплицира в нормалани клетки, но се мултиплицира в туморните (меланомни) клетки. Полиовирусите (Picornaviridae) не притежават естествена онколитична специфичност, но геномът им може да бъде лесно манипулиран. Чрез подходящи модификации е постигнато атеюниране на невровирулентността при запазване на растежните характеристики на вируса в клетъчни линии от глиални неоплазми. Широко разпространеният, понякога летален Херпес симплекс вирус (HSV) е обект на интензивни проучвания в направлението онколитична вирусотерапия. Установено е, че някои HSV-1 мутанти с липсващ тимидин-киназен ген не се реплицират пълноценно в неделящи се клетки, вкл. нормални невронални клетки, докато активно делящите се клетки са били лизирани от вируса, напр. при човешки туморни клетъчни линии.
Проблеми и перспективи пред онколитичната вирусотерапия
През последните години се отбелязва значителен прогрес по отношение на диагностиката и терапията на пациентите с първичен рак. Това се дължи най-вече на усъвършенстването на образно-диагностичните техники и познанията ни относно молекулярните механизми на канцерогенезата, което е свързано с по-правилното самостоятелно или комбинирано приложение на химио- и лъчетерапията. В същото време, преживяемостта на пациентите с различни малигнени образувания в мозъка, панкреаса, черния дроб и др., както и тези с метастазирал рак не се увеличава. Това се дължи на слабите ни възможности да противодействаме на адаптивните възможности на туморната клетка, която преодолява увреждането на своята ДНК, причинено химио- и лъчетерапията и блокира защитните механизми, свързани със системите на апоптозата, интерферона и имунитета.
Резултатите от провежданите в момента над 20 клинични проучвания, фокусирани върху ефективността на аденовирусите, HSV, реовирусите, ваксиналния вирус, NDV и морбилния вирус като онколитични средства, са окуражителни. Самото преминаване към клинични изпитвания потвърждава относителната безопасност на онколитичната вирусотерапия. Предимствата при използване на онколитичните вируси се дължат на отсъствието на кръстосана резистентност със стандартните начини на лечение (химио- и лъчетерапия) и способността им да лизират тумора едновременно чрез различни механизми.
От друга страна анализът на постигнатите резултати при самостоятелното приложение на различните терапевтични методи за лечение на рак, вкл. с онколитични вируси показва, че най-ефективния подход за лечение вероятно е комбинираният. Разностранното въздействие върху раковата клетка би могло да доведе до синергични резултати с положителни за пациента ефекти. Различни клинични проучвания доказват полезността на онколитичната вирусотерапия когато се използва съвместно с лъче-, химио- или генната терапия.
В заключение може да се каже, че стратегическите очаквания, базирани на резултатите на различни изследователски групи са за прелом в терапията на рака през следващите 10-15 години. Комплексният подход, обединяващ възможностите на химио- и лъчетерапията с тези, предлагани от съвременната молекулярна вирусология, би могъл да постигане синергични тумороцидни ефекти и трайни резултати при лечението на различни типове рак. Въпреки многото все-още неуточнени въпроси, изследванията (лабораторни и клинични) по разработване и прилагане на онколитични вируси са интензивни и многообещаващи. Спечелването на широкото публично одобрение и приемане на онколитичната вирусотерапия като надеждна и значима е още една задача, която вече започна да се решава. За това допринасят най-вече положителните резултати от клиничните проучвания публикувани до сега. Без съмнение, вирусите стават перспективни терапевтични средства в борбата с рака през 21-ия век.
З. Кълвачев
