
癌症免疫疗法领域中的基础科学进步在临床上产生了多个取得成功的疗法。这些疗法中的很多需要将基因插入细胞中以直接杀死它们或是重新指导宿主细胞以诱导有效的免疫反应。其他类似的疗法工作还有通过改造效应细胞以提高靶向性以及加强对肿瘤细胞的杀伤。最初使用γ-反转录病毒进行的研究结果前景可观,但是集中于可能发生插入突变的安全性问题凸显了对于发展其他备选的基因载体的需求。已经确认了慢病毒载体(LVs)可能时更有效和更安全的备选运输载体。LV现在被用于包括癌症在内的多种不同类型的内生和获得性疾病的临床试验中。本综述会讨论关于LV的只是和以这种病毒载体为基础的运输载体在癌症免疫治疗中的应用。
癌症免疫疗法指的是为了根除肿瘤细胞而利用免疫系统的疗法。体内的免疫细胞本来就有识别和攻击恶性细胞的机制;但是,肿瘤细胞经常会采取针对这些机制的反制措施来使其失效。免疫疗法旨在通过多种不同方法来加强和补充这些自然反应,其中包括抗体和细胞因子疗法、癌症疫苗和过激细胞输注。这些疗法中的一些需要对病人的细胞进行基因改造,或者直接杀伤肿瘤细胞或者诱导免疫反应或提高其靶向和细胞毒性。为了能将这些基因疗法应用于临床,一个能安全而有效的导入转基因的可靠方法至关重要;到目前为止已经研究并检测了很多方法。
使用γ-反转录病毒(又名肿瘤病毒)将特异性的T细胞受体输送到淋巴细胞以治疗黑色素瘤是第一个将经过基因改造的免疫细胞用于癌症免疫疗法的临床试验。在这项公布于2006年的工作之后,很多不同的癌症免疫疗法方案应用了多种基因传输方法。应用了包括病毒和非病毒的多个系统。重组γ-反转录病毒仍然是一个流行的选择;但是,慢病毒载体(LV)已经成为另一个潜在的更为安全和有效的选择。到2014年为止,19.2%的基因疗法试验中使用了γ-反转录病毒。使用LV的目前仅占到公开和历史试验的3.5%,但是,这个数字正在增长。
其他常用的病毒基因传输的选择包括重组腺病毒(Ad)以及腺相关病毒(AAV)。Ad载体可以产生很高的滴度,但是他们会引发多余的免疫反应并且由于不能整合进宿主基因组而限制了持久的转基因表达。已知野生型AVV优先整合于基因组的一个位点,但是重组版本的AAV整合的频率不高。除此之外,AAV的包装容量较小,限制其可携带的转基因的大小。γ-反转录病毒和LV都能有效的将其DNA插入到宿主基因组中,因而可以进行转基因产物稳定和长期的表达,而这也是为何这些载体会经常被选来应用在直接针对癌症免疫疗法中。
慢病毒的生物学和生命周期
LV属于反转录病毒科。但是其具有比γ-反转录病毒更为复杂的基因组。所有的反转录病毒都含有病毒感染和复制所必须的基础基因。这其中包括编码结构蛋白的gag基因,编码酶蛋白的pol基因以及编码包膜糖蛋白的env基因。LV还具有病毒复制必需的rev和tat基因以及附加基因vif,vpr,vpu和nef。Malim和Emerman对这些附加基因的功能进行了综述。结构蛋白对于病毒核心内RNA周围的结构包装至关重要。病毒核心内含有两个拷贝的相同RNA以及和核衣壳蛋白结合在一起的整合酶、反转录酶以及蛋白酶。核心的外部,存在一层能与外层脂膜相互作用的基质蛋白。由env编码的糖蛋白镶嵌于此外层中。
病毒的感染起始于由env编码的糖蛋白与细胞膜受体结合之时。以LV为载体的基因疗法中应用最广泛的包膜蛋白取自水泡口炎性病毒,使得病毒通过与LDL受体和类似的家族成员结合而具有广泛的亲嗜性。结合事件的发生使得病毒与细胞发生融合。在结合之后,病毒内容物被传输进细胞。一旦进入细胞,病毒就解包装并将核心组分释放进胞浆。这其中包括单链RNA基因组,它会被转化为cDNA并被运输进细胞核。而另一方面,LV还具有其他特性,包括核心DNA摆动和其他未定因素,使其DNA可以通过完整的核膜。γ-反转录病毒和LV都将其DNA(这时都是双链)整合进宿主基因组,然后利用宿主的机制将其基因转录回RNA。一旦完成复制并回到胞浆,来自野生型反转录病毒的病毒RNA被翻译并被包装进一个新的病毒颗粒中,然后以出芽方式离开细胞完成生命周期。