训练免疫系统杀死癌症的植物病毒

在《细胞生物材料》(Cell Biomaterials)期刊上发表的一项研究中，由加州大学圣地亚哥分校化学与纳米工程师领导的团队深入研究了豇豆花叶病毒（CPMV）。与其他植物病毒不同，CPMV在激活人体免疫系统识别和攻击癌细胞方面具有独特效力。

在临床前研究中，CPMV已在多种小鼠模型以及犬类癌症患者中展现出强大的抗肿瘤效果。当直接注射到肿瘤中时，CPMV疗法会募集先天免疫细胞——如中性粒细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞——进入肿瘤微环境以摧毁癌细胞。同时，它激活B细胞和T细胞，建立系统性、长效的抗肿瘤免疫记忆。这种免疫再激活不仅有助于清除目标肿瘤，还能使免疫系统做好准备，清除体内其他部位的转移性肿瘤。

"令人着迷的是，只有CPMV而非其他植物病毒能刺激抗肿瘤反应，"该研究的通讯作者、加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院艾索·俞峰·李家族化学与纳米工程系Leo and Trude Szilard特聘教授Nicole Steinmetz表示。

"这项工作让我们深入理解了CPMV为何如此有效，"研究第一作者、Steinmetz实验室化学与纳米工程博士生Anthony Omole说。"最令我们兴奋的发现是，尽管人类免疫细胞不会被CPMV感染，但它们会对CPMV作出反应并重编程至激活状态，最终训练它们检测并根除癌细胞。"

将CPMV应用于人类癌症患者的一个关键问题是：是什么使这种植物病毒在抗癌方面如此有效？

为探究此问题，Omole、Steinmetz与美国国家癌症研究所纳米技术表征实验室的同事对CPMV和豇豆褪绿斑驳病毒（CCMV）进行了并排比较。CCMV是一种密切相关的植物病毒，但瘤内给药时未表现出抗肿瘤效果。两种病毒形成大小相似的纳米颗粒，并以相近速率被人类免疫细胞摄取。然而，进入细胞后，两种病毒产生不同结果。

研究团队发现，CPMV能刺激I型、II型和III型干扰素——这些是具有明确抗癌特性的蛋白质。"这尤其有趣，因为一些最早的癌症免疫治疗药物就是重组干扰素，"Omole指出。而CCMV刺激的是一组促炎性白细胞介素，这些因子无法实现有效的肿瘤清除。另一差异在于这些病毒的RNA在哺乳动物细胞内的处理方式。CPMV RNA存留时间更长，并被递送至内溶酶体，在此激活Toll样受体7（TLR7）——这是启动抗病毒（更重要的是）抗肿瘤免疫反应的关键组分。相反，CCMV RNA未能达到此激活点。

CPMV还具有作为经济高效免疫疗法的独特优势。与许多需要复杂且昂贵生产工艺的疗法不同，CPMV可通过分子农业生产。"它能在植物中利用阳光、土壤和水进行培育，"Omole说。

该团队正致力于推动CPMV进入临床试验。

"本研究为CPMV的作用机制提供了重要见解。我们正积极推进后续步骤，确保选择最具效力的先导候选物以实现抗肿瘤功效和安全性，"Steinmetz表示。"时机已至，我们准备将这项工作从实验室推向临床试验。"

本研究部分获得以下机构资助：美国国立卫生研究院（NIH资助号R01 CA224605、R01 CA253615和R01 CA274640）；美国癌症协会；F.M. Kirby基金会；Mission Boost基金（MBGI-23-1030244-01-MBG）；加州大学圣地亚哥分校Shaughnessy家族纳米免疫工程基金（nanoIE）；圣地亚哥奖学金基金；阿尔弗雷德·P·斯隆基金会少数族裔博士（MPhD）计划（G-2020-14067）；以及由美国国家癌症研究所（隶属NIH）资助的弗雷德里克国家癌症研究实验室（合同号75N91010D00024）。