Ученые из Медицинской школы Duke-NUS (Duke-NUS) разработали новый подход с использованием вируса Зика для уничтожения раковых клеток мозга и подавления роста 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 результаты, опубликованные в Журнале трансляционной медицины , потенциально предлагают новую альтернативу лечению пациентов с раком головного мозга , у которых в настоящее время плохой прогноз.
Мультиформная глиобластома является наиболее распространенным злокачественным раком головного мозга: ежегодно во всем мире ее диагностируют более чем у 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.
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 головного мозга, позволяя нам достичь раковых клеток, на которые традиционно трудно воздействовать. Наши штаммы ZIKV-LAV также воспроизводят себя в раковых клетках головного мозга, что делает его живой терапией, которая может распространяться. и атакуют соседние больные клетки», — сказала доктор Карла Бьянка Луэна Викторио, первый автор статьи и старший научный сотрудник Программы исследований биологии рака и стволовых клеток в 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.
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.
В ходе своих экспериментов команда заметила, что заражение штаммами ZIKV-LAV приводило к гибели от 65% до 90% клеток мультиформной опухоли глиобластомы . Хотя штаммы ZIKV-LAV также инфицировали от 9% до 20% клеток кровеносных сосудов головного мозга, инфекция не убивала эти здоровые клетки. Напротив, исходный родительский штамм вируса Зика убил до 50% здоровых клеток мозга.
Ученые также обнаружили, что штаммы ZIKV-LAV не могли хорошо размножаться, даже если им удавалось 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.
«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.
Живые аттенуированные штаммы вируса были первоначально разработаны в качестве вакцины группой профессора Ои 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 Чако 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. Ценная информация может однажды воплотиться в новый вариант лечения для контроля роста опухоли или даже предложить лекарство от рака».
