books oncolytic virus engineering

التطور الموجه

المنهج المبتكر لتطوير العلاج المسمى "تطور موجه" ينطوي على إيجاد متغيرات فيروسية جديدة أو أنماط مصلية موجهة خصيصا ضد الخلايا السرطانية عن طريق جولات من الاختيار الموجه باستخدام مجموعات كبيرة من الفيروسات المولدة المؤتلفة بشكل عشوائي. يوفر التنوع البيولوجي المتزايد الناتج عن خطوة إعادة التوليف المثلي الأوّلي مجموعة عشوائية كبيرة من المرشحين الفيروسيين والتي يمكن بعد ذلك تمريرها من خلال سلسلة من خطوات الاختيار المصممة لتؤدي إلى نتيجة محددة سلفا (مثل نشاط الورم النوعي) دون الحاجة إلى أي معرفة سابقة بالآليات الفيروسية المسؤولة عن تلك النتيجة. يمكن بعد ذلك فحص مجموعة من الفيروسات المحللة للورم الناتجة في نماذج ما قبل السريرية لتحديد فيروس محلل للورم مع الخصائص العلاجية المطلوبة. تم تطبيق التطور الموجه على الفيروس الغدي البشري، وهو واحد من العديد من الفيروسات التي يجري تطويرها كعوامل محللة للورم، لإنشاء لقاح انتقائي للغاية وفعال حتى الآن. كنتيجة لهذه العملية، تم إنشاء كولواد 1 (وهو عضو خيالي من مجموعة أدينوفيروسيس المجموعة ب). أظهر هذا الهجين من الأنماط المصلية Ad11p و Ad3 قوة أعلى بكثير وانتقائية الورم من فيروسات السيطرة (بما في ذلك Ad5، Ad11p و Ad3)، وأكد أنه يولد ما يقرب من اثنين من سجلات السلالة الفيروسية على أنسجة ورم القولون البشري المعزولة حديثا أكثر من مطابقة الأنسجة العادية .

الإضعاف

الإضعاف/ التوهين ينطوي على حذف الجينات الفيروسية، أو المناطق الجينية، للقضاء على الوظائف الفيروسية التي يمكن إنفاقها في الخلايا السرطانية، ولكن ليس في الخلايا العادية، مما يجعل الفيروس أكثر أمانا ومحدد أكثر ضد الورم . الخلايا السرطانية والخلايا المصابة بالفيروسات تمر بتغيرات متماثلة في مسارات الإشارات الخلوية، وخاصة تلك التي تحافظ على التقدم خلال دورة الخلية. الجينات الفيروسية التي من وظيفتها تغيير المسار يمكن الاستغناء عنها في الخلايا حيث يكون المسار معيبا، ولكن ليس في الخلايا التي يكون المسار فيها نشط.

الإنزيمات ثيميدين كاينيز و ريبونوكليوتيد ريدوكتاس في الخلايا هي المسؤولة عن تخليق الحمض النووي ويتم التعبير عنها فقط في الخلايا التي تتكاثر بنشاط. هذه الانزيمات موجودة أيضا في جينومات بعض الفيروسات (على سبيل المثال فيروس الهربس البسيط، والوقس) وتسمح بتضاعف الفيروس في الخلايا الهادئة (غير المتضاعفة)، لذلك إذا تم تعطيلها عن طريق الطفرات فإن الفيروس لن يكون قادرا على التضاعف إلا في الخلايا التكاثرية، مثل الخلايا السرطانية.

استهداف الورم

هناك نهجان رئيسيان لتوليد الانتقائية الورمية: الاستهداف الانتقالي وغير الانتقالي.

• الاستهداف الانتقالي ينطوي على تعديل غطاء البروتينات الفيروسي لاستهداف الخلايا السرطانية مع الحد من الدخول إلى الخلايا غير الورمية. وقد ركز هذا النهج من الانتقائية الورمية بشكل رئيسي على الفيروسات الغدية وفيروس الهربس البسيط -1، على الرغم من أنها صالحة تماما مع الفيروسات الأخرى.
• الاستهداف غير الانتقالي ينطوي على تغيير جينوم الفيروس بحيث يمكنه التضاعف فقط في الخلايا السرطانية، في معظم الأحيان كجزء من إضعاف الفيروس.
• يمكن أيضا استخدام استهداف النسخ، حيث يتم وضع أجزاء حاسمة من الجينوم الفيروسي تحت سيطرة المحفز الخاص بالورم. ينبغي أن يكون المحفز المناسب نشطا في الورم ولكن غير نشط في غالبية الأنسجة الطبيعية، وخاصة الكبد، لأنه الجهاز الأكثر عرضة للفيروسات المولدة بالدم. تم تحديد العديد من هذه المحفزات ودراستها لعلاج مجموعة من أنواع السرطان.
• وبالمثل، يمكن أن تنسخ الفيروس بدقة باستخدام مواقع ميكرو RNA (ميرنا) المستهدفة الاصطناعية أو عناصر استجابة ميكرو RNA (مريس). التعبير التفاضلي للميرنا بين الأنسجة السليمة والأورام تسمح بهندسة الفيروسات محللة الورم المستخرجة من بعض الأنسجة موضع الاهتمام مع السماح بتضاعفها في الخلايا السرطانية.

الاستهداف المزدوج باستخدام طرق الاستهداف الانتقالية وغير الانتقالية هو الأكثر فعالية من أي شكل من أشكال الاستهداف منفردا.

الجينات المراسلة

ويمكن القيام بذلك عن طريق تزويد الفيروس ب "الجينات المراسلة" التي لا تتواجد عادة في الجينوم الفيروسي، التي تعمل كعلامات ترميز بروتينية يمكن التعرف عليها بسهولة. أحد الأمثلة على هذه البروتينات هو GFP (بروتين الفلورسنت الأخضر) الذي، عند وجوده في الخلايا المصابة، سوف يسبب انبعاث الضوء الأخضر الفلورسنت عندما يتم تحفيزه بالضوء الأزرق. ميزة هذه الطريقة هي أنه يمكن استخدامها على الخلايا الحية وفي المرضى الذين يعانون من إصابات سطحية، فإنها تتيح تأكيد سريع غير مخترق للعدوى الفيروسية. مثال آخر على علامة مرئية مفيدة في الخلايا الحية هو لوسيفيراس، وهو إنزيم من اليراع الذي في وجود لوسيفيرين، يبعث ضوء يمكن اكتشافه بواسطة الكاميرات المتخصصة.

يمكن أيضا ترميز إنزيمات القولونية بيتا جلوكورونيداز وبيتا غالاكتوزيداز عن طريق بعض الفيروسات. هذه الإنزيمات، في وجود ركائز معينة، يمكن أن تنتج مركبات كثيفة ملونة ، مفيدة لرؤية الخلايا المصابة وأيضا لقياس التعبير الجيني.

تعديلات لتحسين النشاط المحلل للورم

يمكن استخدام فيروسات محللة الأورام ضد السرطانات بطرق إضافية لتحليل الخلايا المصابة.

الجينات الانتحارية

يمكن استخدام الفيروسات كوسائط لتوصيل الجينات الانتحارية، وهي إنزيمات ترميزية يمكن أن تستقلب دواء غير سام متناول بشكل منفصل إلى سم خلوي قوي، والذي يمكن أن ينتشر في الخلايا المجاورة ويقتلها. تقدم فيروس واحد من الهربس البسيط، مع ترميز الثيميدين كيناز كجين انتحاري، إلى المرحلة الثالثة من التجارب السريرية. ثيميدين كيناز فيروس الهربس البسيط يفسفر الدواء الأولي ، غانسيكلوفير، والذي يتم دمجه بعد ذلك في الحمض النووي، ويمنع تخليق الحمض النووي. تضمن الانتقائية الورمية لدى الفيروسات المحللة أن الجينات الانتحارية لا تعمل إلا في الخلايا السرطانية، ولكن تم وصف "تأثير المار" على الخلايا السرطانية المحيطة مع العديد من أنظمة الجينات الانتحارية.

قمع الأوعية الدموية

تشكيل الأوعية الدموية هو جزء أساسي من تشكيل أجزاء الورم الكبيرة. يمكن تثبيط تشكيل الأوعية الدموية عن طريق عمل العديد من الجينات، والتي يمكن توصيلها إلى الخلايا السرطانية في ناقلات فيروسية، مما يؤدى إلى قمع تكوين الأوعية الدموية، والمجاعة الأكسجينية في الورم. إصابة الخلايا بالفيروسات التي تحتوي على الجينات لتصنيع أنجيوستاتين وإندوستاتين تحول دون نمو الورم في الفئران. تأكدت الأنشطة المعززة المضادة للورم في فيروس الوقس المؤتلف مع ترميز الأجسام المضادة العلاجية المضادة لتكوين الأوعية الدموية ومع البديل HSV1716 معربا عن نفسه كمثبط الأوعية الدموية

الأيودين المشع

إضافة الجين رابط يوديد الصوديوم (نيس) إلى الجينوم الفيروسي يؤدي بالخلايا السرطانية المصابة للتعبير عن رابط يوديد الصوديوم ويراكم الأيودين. عندما يقترن العلاج باليود المشع فإنه يسمح بالعلاج الإشعاعي المحلي للورم، كما يستخدم لعلاج سرطان الغدة الدرقية. ويمكن أيضا استخدام اليود المشع لتصوير النسخ الفيروسي داخل الجسم عن طريق استخدام كاميرا غاما. استخدم هذا النهج بنجاح قبل ـ سريريًا مع الفيروس الغدي، وفيروس الحصبة وفيروس الوقس.