【癌症免疫疗法新进展】检查点抑制剂的病毒化！

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【癌症免疫疗法新进展】检查点抑制剂的病毒化！

     

近日，Nature biotechnology杂志刊登了一篇关于癌症免疫疗法进展的文章（原文在阅读原文的链接附件中），简述如下：

Amgen公司的Imlygic (talimogene laherparepvec;T-Vec)被誉为美国和欧洲首个获得批准的癌症基因疗法。三年后，这种溶瘤病毒作为治疗晚期黑色素瘤的一种药物的销量看起来并不理想;Imlygic 2018年第一季度的收入仅为63美元百万。但Amgen公司对其药物仍持乐观态度。越来越多的临床证据表明 Imlygic可以增强对另一类重要癌症药物（免疫调节检查点抑制剂）的反应:免疫调节检查点抑制剂。随着默克公司的Keytruda (pembrolizumab，一种治疗癌症的药物)和百时美施贵宝公司的Yervoy (ipilimumab，一种治疗癌症的药物)与Imlygic及其他溶瘤性疱疹病毒、腺病毒、细小病毒和呼肠孤病毒的结合，制药行业正在进行交易以获取最有前途的病毒资产。仅去年一年，三大制药公司就收购了研发溶瘤病毒的生物技术公司:默克公司于2018年2月收购了悉尼的Viralytics公司，强生公司也收购了BeneVir Biopharm公司和勃林格公司的Ingelheim集团于今年9月收购了奥地利因斯布鲁克的ViraTherapeutics公司。

1好事成双

与Imlygic一样，检查点抑制剂（溶瘤病毒）也很有吸引力。溶瘤病毒被选择或设计以发动不同方式来攻击癌细胞:到达肿瘤后，它们进入、选择性复制、裂解感染癌细胞，扩散至邻近细胞，释放包括肿瘤抗原在内的局部炎症信号。这些开启了免疫监视，潜在地触发了对癌细胞的适应性和先天系统性免疫反应。同时，检查点抑制剂使癌细胞表达用于逃避免疫监视的程序性细胞死亡受体1配体(PD-L1)的隐藏机制失效，使癌细胞对杀伤细胞毒性T细胞可见。许多肿瘤仍然耐受免疫杀伤：事实是PD-L1或其受体抑制，PD-1仅对已存在低水平免疫反应的少数实体瘤(如黑色素瘤)有效。对于许多其他类型的肿瘤(例如甲状腺癌和乳腺癌)，体细胞突变水平相对较低。由于缺乏通过主要组织相容性复合物在细胞表面呈现的新抗原，使得此类肿瘤在免疫上处于“冷却”状态。溶瘤病毒被认为是一种激活局部免疫反应来“加热”肿瘤的方法。与溶瘤病毒的结合可以激活检查点抑制剂在更多类型的癌症中的潜力。

小临床实验的有效数据已经暗示了Imlygic和Keytruda组合的潜力，在一些环境下，目标回复率翻倍。一些专家预测这将得到证实在这些药物正在进行的备受期待的第三阶段试验中。“我预计T-Vec + pembrolizumab将成为治疗黑色素瘤的一个新的一线标准，”Robert Coffin说，Replimune的首席执行官，他没有参与该研究。

Imlygic是单纯性疱疹病毒1型(HSV-1)的一种具有复制能力的减毒衍生物，单纯性疱疹病毒1型表达人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)。与野生型HSV-1相比，Imlygic在ICP34.5(神经毒性基因)和ICP47(免疫逃逸基因)以及完整的胸腺嘧啶激酶基因中均存在缺失，对抗病毒药物阿昔洛韦具有敏感性。招募700名患者Imlygy - keytruda iii期试验——MASTERKEY-265，“我们无法预测这项研究什么时候公布结果，”Amgen公司临床研究医学主任Sumita Bhatta说。

与此同时，一系列其他类型的病毒正在进行中期临床试验（除了Imlygic），选择或设计得越来越复杂以感染癌细胞，并在不同的肿瘤类型中招募免疫系统以发挥最大的作用。许多这样的目前也在与检查点抑制剂联合进行测试（表2）。

       检查点抑制剂已经是高度成功的，而且是越来越热门的药物。领先的Keytruda和BMS Opdivo (nivolumab)是两种PD-1抑制剂，有望在2018年跻身最畅销药物前十名，根据来自EvaluatePharma的数据。

溶瘤病毒可以进一步扩大患者的获益和销量，这类病毒还包括BMS的Yervoy——一种细胞毒性T淋巴细胞抗原4(CTLA-4)抑制剂，和众多PD-L1抑制剂：来自Roche（罗氏）的Tecentriq (atezolizumab)，来自Darmstadt（德国默克制药公司）的 Bavencio (avelumab)，来自剑桥阿斯利康的Imfinzi (durvalumab)及最近才批准的巴黎赛诺菲(Sanofi)和Regeneron Pharmaceuticals（再生元制药公司）的 Libtayo (cemiplimab)，还有一些处于后期研发阶段。

Imlygic可能只是针对多种不同癌症的更广泛病毒系列中的第一种。Imlygic直接作用于肿瘤，其它正在测试的溶瘤病毒通过静脉注射可以到达更广泛的病灶部位。Imlygic作为单一疗法作用范围受到限制的一个原因是：它对皮肤和皮下肿瘤最有效（直接注射于肿瘤），而对危及生命的内脏病变效果较差。

2微妙的平衡

溶瘤病毒的数量和多样性反映了该方法的前景和挑战的复杂性。人类的免疫系统已经进化到可以攻击病毒，而不是让它们潜入增强其对癌症的敏感性。因此，溶瘤病毒的设计必须在逃避和刺激免疫之间取得微妙的平衡系统介于抗病毒和抗肿瘤免疫之间。“你正在努力同时实现两个不同的目标”科芬是Imlygic的发明者。免疫系统不是通过一个开关就能打开或关闭的;多种机制和路径(远远没有完全理解)可以以多种方式上调和下调。

病毒的大小、结构、进入宿主细胞的方式、复制速度和位置、免疫原性以及它们与先天免疫系统特别是自然杀伤细胞的相互作用方式和适应性免疫机制也各不相同。“这些病毒有不同的组织和癌细胞的趋向性，它们以不同的方式激活免疫系统，”纪念斯隆凯特琳癌症中心的医学肿瘤学家Dmitriy Zamarin解释说。

3一个通用病毒

Replimune公司的愿景是为抗pd -1或抗pd - l1治疗创造一种通用的联合伙伴溶瘤病毒。Replimune公司也在与Regeneron公司合作，将Libtayo与RP1结合，进行一项针对皮肤鳞状细胞癌(CSCC)的二期240名患者的试验，该试验将于今年上半年开始。该研究将与Libtayo单药治疗相比较，潜在地展示了RP1 的灵活性。Coffin说，“我们希望通过证明cemiplimab可以与溶瘤病毒有效结合来帮助Regeneron公司维持其在皮肤鳞状细胞癌中的专营权，我们还打算与Regeneron公司的其他肿瘤类型合作。”“如果有人告诉你他们有理想的或最好的溶瘤病毒，他们是在撒谎，”扎马林断言，“认为一种病毒可以攻击一切的想法是天真的。”

4  直接还是系统给药？

瘤内给药可以克服血液中病毒被稀释和中和的问题，但它也将溶瘤病毒给药限制在浅表或易于识别和接近的肿瘤，如皮肤病变、头颈部癌症或局部晚期乳腺癌或肝癌。有证据表明，瘤内溶瘤病毒可引发系统性免疫反应，级联至远端未注射的肿瘤，即所谓的“边界效应”。但这种影响的强度和程度尚不清楚。

系统传递的溶瘤病毒需要能够在血液中存活足够长的时间，以到达并杀死其目标癌细胞。PsiOxus Therapeutics公司的enadenotucirev是一种嵌合的Ad11/Ad3 B组腺病毒，它被选中并被设计成能够做到这一点，并能在癌细胞中选择性复制。腺病毒一旦进入肿瘤细胞，就会成为有效的复制因子，但由于它们是免疫系统经常遇到的病毒，许多病毒在进入肿瘤细胞之前就会被适应性免疫机制抓住，在它们到肿瘤之前。

临床前证据表明，B组腺病毒在人全血中是稳定的，与其他腺病毒相比，其中和抗体水平较低。基于这一证据，位于英国阿宾顿的PsiOxus公司利用随机产生的嵌合腺病毒库的定向进化，选择了一种强大的、具有高度癌症选择性的毒株，这种毒株即使在全身给药后后，也有望比瘤内溶瘤病毒到达更大范围的肿瘤(包括较小的非表面损伤)。临床前和早期临床证据表明，该病毒可在原发性肿瘤中传播和复制，在系统地传播时具有良好的耐受性。据首席执行官John Beadle说，一项完全招募的1/2期研究的转移性肿瘤活性的临床证据正在等待发表。

对于给药方法的选择，就像溶瘤病毒设计的许多其他方面一样仍需要达到平衡。在这种情况下，是想用大量的病毒直接淹没一个主站点，还是，将较低数量的病毒送到更广泛的远处肿瘤部位?瘤内传递确保溶瘤病毒以最小的偏离靶点风险和最小的免疫系统损耗到达需要的地方。然而，它可能还不够广泛，不足以在所有癌症病变，尤其是远处的内脏病变中激发系统性的抗癌免疫反应。全身性传播意味着病毒到达任何单个位点的机会更少，但可能增加广泛有效免疫应答的可能性。法国斯特拉斯堡转基因公司(Strasbourg)董事长兼首席执行官菲利普•阿奇纳德(Philippe Archinard)表示:“这是一个需要解决的定量方程。使用(静脉注射)可能意味着更少的病毒进入任何单个肿瘤。但如果这种病毒足够强大且有选择性，那可能就无关紧要了。”

静脉注射和瘤内注射的优点取决于环境。脑肿瘤，确切地说，胶质母细胞瘤不是转移性的。所以它们是直接注射的理想药物，这就是DNAtrix公司与默克公司合作的目的。一种改良的条件复制腺病毒DNX-2401(tasadenoturev)的二期试验正在进行。在这种情况下，Keytruda作为单一疗法的疗效有限。DNX-2401基因增强后，可以更有效地进入肿瘤细胞，并在肿瘤细胞内进行更有效、更有选择性的复制。与柯萨奇受体相比，整合素在肿瘤细胞中分布更为广泛，因此，增加与整合素的结合能力使病毒更有可能进入细胞。

Archinard和他的转基因公司采取了不同的策略。他们认为牛痘病毒比腺病毒有优势，并且正在开发静脉注射的、基于疫苗的Pexa-Vec (pexastimogene devacirepvec)。该候选药物的目的是直接裂解肿瘤细胞，破坏肿瘤血管系统，刺激抗癌免疫反应。像Imlygic一样，它与GM-CSF一起增强免疫反应，但也含有胸苷激酶缺失。牛痘病毒是一种大的包膜病毒，在疫苗中有很长的安全记录，在其整个生命周期中进化出各种病毒形式。其中一种形式被称为细胞外包膜病毒(EEV)，它被一种来自宿主的额外膜所包围，这种膜有助于它躲避免疫系统。EEV的形式已经在临床前的工作中被证明可以增强病毒传播和减少抗体中和。牛痘在细胞质中复制，而不是像腺病毒那样在细胞核中复制，这可能会降低基因组整合和插入突变的风险。据执行和研发副总裁Eric Quemeneur的说法，Pexa-Vec 目前的生产流程已经进行了优化，以最大限度地提高EEV含量。Pexa-Vec 作为一线治疗肝癌的小型2期试验显示，总体生存率随剂量的增加而提高。

5  武装溶瘤病毒

DNA病毒，如HSV、腺病毒和牛痘病毒，一般都大到足以携带一个基因负载。因此，除了调整它们以增强复制和靶向性外，还对它们进行编程以传递癌症药物，包括检查点抑制剂本身及其他免疫调节剂或化疗有效载荷。理想是多模式、高靶向性的癌症集合炸弹，其毒性可能比多种独立疗法更低，给药更方便，或许还有更高的成本效益。

Replimune公司正试图将一个抗CTLA-4有效载荷编入其瘤内免疫平台。这是有道理的，因为CTLA-4的活性是局部的:CTLA-4仅在T细胞上表达，其配体仅限于肿瘤和淋巴结中的抗原呈递细胞。这种作用发生在免疫反应的早期，当T细胞开始增殖时；此外，CTLA-4抑制剂在其标准形式下毒性相当大，因此在瘤内与溶瘤病毒的结合可能是比循环中的抗体更易接受的选择。

相反，PD-1及其配体在包括外周组织在内的全身免疫细胞中广泛表达。活动发生在免疫反应的后期且更持久。抗PD-1药物的标准形式通常也具有良好的耐受性。因此，将它们编码在瘤内给药的溶瘤病毒中几乎没有什么优势，甚至可能有缺点，如剂量灵活性受限。“你需要在全身使用抗PD-1，而且它的毒性不是很大，所以在溶瘤病毒中编码它是不合逻辑的，”Replimune公司的Coffin说。

转基因下一代Invir.IO平台使用牛痘病毒，但其目的不仅是产生比Pexa-Vec更多的选择性溶瘤病毒，而且旨在这些病毒可携带的免疫武器和癌症药物的范围内更加通用。TG6002是一种以肿瘤为靶向的牛痘病毒，它携带一种基因，可触发无毒的口服氟胞嘧啶前体转化为化疗药物5-氟脲嘧啶。它还处于复发性胶质母细胞瘤和晚期胃肠道肿瘤的早期临床试验中，其中大多数是5-氟尿嘧啶敏感肿瘤。

同样地，DNAtrix公司已经用OX40(一种免疫刺激肿瘤坏死因子受体)武装了它的DNX-2440病毒，并且最近开始了复发性胶质母细胞瘤的一期试验。它还在开发一种表达CTLA-4的病毒。根据病毒类型、疾病类型和传播途径的不同，需要采取不同的武装策略。但是，正如DNAtrix的Tufaro所指出的，就目前而言，这类工作主要是机会主义的。他说:“没有人知道武装病毒与普通病毒在人体内是否会有很大不同。”

6  不要乱动瑞士表

一些专家认为对病毒的修改越少越好。Oncolytics公司首席执行官Matt Coffey表示，毕竟，病毒就像瑞士手表一样，经过多年的磨练。他警告说，如果你开始输入或删除基因，可能会损害病毒的复制能力。病毒，就像我们的免疫系统一样，是高度协调、复杂的系统。例如，为使病毒安全而进行的必要调整可能会干扰其逃避免疫系统的机制，从而可能削弱其抗癌效果。

因此，Oncolytics公司试图避免过多的修补，而是依赖于以RNA为基础的呼肠孤病毒的自然特性。总的来说，这些病毒比DNA病毒更难控制。许多都太小，携带不了太多或任何额外的基因载荷。但它们是高效的复制因子，天生擅长刺激免疫系统，所以它们不需要转基因如GM-CSF。

Oncolytics公司的Reolysin(pelareorep)是一种未修饰的呼肠孤病毒的非致病性分离物，在临床前期工作中可上调肿瘤细胞PD-L1水平，并可招募自然杀伤细胞和细胞毒性T细胞。从理论上讲，这为抗PD-L1或抗PD-1检查点抑制剂发挥最佳作用奠定了基础。静脉注射的Reolysin正在或即将开始使用三种检查点抑制剂进行1/2期试验。

7  知识缺口

病毒无处不在：在河流中，在死水和废水中，在我们所有人体内。人类感染大多是轻微或亚临床地影响肠道或上呼吸道。我们大多数人都有抗体。目前还不清楚这种病毒是如何逃脱抗体中和的，但也许它不需要，至少不完全需要。研究表明，这些抗体，连同细胞毒性T细胞和其他具有抗病毒反应特征的免疫细胞，实际上可能有助于病毒成功感染肿瘤。事实上，一些科学家正在挑战一种教条，即需要尽量减少对溶瘤病毒的免疫反应，以增强癌症的杀伤能力。在2018年3月的一篇综述中，加拿大达尔豪西大学(Dalhousie University)的沙什•古贾尔(Shashi Gujar)及其同事认为，溶瘤病毒诱导的抗病毒免疫反应本身具有内在的抗癌益处，甚至可能对建立抗肿瘤免疫至关重要。作者提出了可能起作用的机制，呼吁对抗病毒免疫反应进行“战略性管理”(而不是缓解)，以优化抗癌效果。

在动物研究的基础上，进行纪念斯隆凯特琳癌症中心的 Zamarin 也提出了类似的假设: “预先存在的免疫力可能会使情况好转，而不是抑制溶瘤病毒的肿瘤杀伤效果。”简而言之，“我们不知道病毒是如何与免疫系统相互作用以消灭肿瘤的，不完全了解免疫系统如何与这些病毒相互作用并介导肿瘤监测。”要确定病毒与现有免疫调节治疗的最佳组合，需要了解特定病毒的免疫抵抗机制，这些可能因治疗区域和病毒类型而异。

这些知识差距有助于解释默克公司为什么要两面下注，在一系列溶瘤产品上测试Keytruda。Amgen、DNAtrix和 Oncolytics 公司的试验分别涉及HSV-1、腺病毒和呼肠病毒途径。这家制药巨头最近收购的Viralytics给了它另一种基于RNA的溶瘤病毒-Cavatak (CVA21)(名为柯萨奇病毒(Coxsackievirus type A21)的未修饰小核糖核酸病毒)，其靶向细胞间粘附分子1 (ICAM-1)是一种在许多癌细胞表面高度表达的蛋白质。

Cavatak 与检查点抑制剂联合进行了三项临床试验，包括静脉和瘤内给药途径。初步数据显示，接受溶瘤病毒联合Keytruda治疗的晚期黑色素瘤患者的应答率高于单独使用Keytruda治疗的患者，为肿瘤定位和PD-L1上调提供了证据。

8  初免和加强

溶瘤病毒的剂量计划也需要制定出来。总部位于加拿大渥太华的Turnstone Biologics公司正在使用一种“初免和加强”的策略来优化其产品的影响，该产品是从巴西的沙蝇中分离出的一种马拉巴病毒。该公司筛选了来自世界各地的200多种生物转染的病毒，选定了一种已经具有肿瘤选择性、强效性和免疫原性的毒株，并对其进行改造，以进一步提高其选择性、效力、安全性和可制造性。在添加物中，有一种名为黑色素瘤抗原3 (MAGEA3)的肿瘤相关抗原的转基因，这种抗原在许多实体肿瘤上高度表达。虽然基于RNA，这种病毒有空间携带3-5 kb的负载。其结果是MG1-MAGEA3，目前正与Keytruda一起在非小细胞肺癌(NSCLC)和单独在MAGEA3阳性实体肿瘤(如乳腺癌、食道癌或NSCLC)患者中进行1/2期试验评估。

这种剂量首先涉及用一种不复制的腺病毒启动免疫系统，这种病毒含有与马拉巴病毒相同的MAGEA3抗原。这训练免疫系统识别它需要识别的东西。两周后，使用马拉巴病毒，大大增强了免疫反应，释放出许多溶瘤病毒的多模态攻击特征。像Keytruda这样的抗PD-1检查点抑制剂仍然可以帮助T细胞大军，并在肿瘤微环境升温时防止疲惫。

该产品本质上是一种“二合一”的方法，将抗原特异的癌症疫苗和溶瘤病毒相结合。“第一剂给予免疫接种效果;第二次和随后的剂量产生了溶瘤效应。临床前的数据表明，这种方法可能会导致对被破坏的肿瘤产生持久的记忆:根据博格斯的说法，经过马拉巴病毒治疗的小鼠被证明不可能在两年后再次接种相同的肿瘤。

其它溶瘤病毒程序使用的给药计划，如果不是初免和加强，可能通过重复给药产生类似的效果。例如，据Zamarin说，初始给药后通常会增加非限制性给药剂量，可能会增强自然免疫反应。

9  下一件大事

“检查点抑制剂现在陷入了僵局，”Turnstone公司的Burgess说，他以前是BMS的高级副总裁。他认为，需要的是一种更复杂的方法，而不是简单地结合检查点抑制剂，后者可能是非常有害的。溶瘤病毒提供了这一点，并可能代表免疫肿瘤学的下一波创新。

然而，首先，有希望的中期临床数据需要转化为三期临床试验和注册试验，并取得一致的安全性结果。必须验证检查点抑制剂的组合，包括给药计划。

溶瘤病毒的另一个优点是它们相对容易管理——当然与过继T细胞疗法相比。“使用病毒疗法一点也不复杂，”Replimune公司的Coffin说。“病人表面清洁后注射溶瘤病毒，大多数病人可以在几个小时后回家。有些可能会出现轻微的流感样症状，但总的来说，溶瘤病毒对于癌症治疗来说是相当良性的，”Oncolytics公司科菲说。它们的制造也相对简单——不比抗体复杂。事实上，一些开发人员在选择病毒株时考虑到了可制造性:例如，Turnstone的马拉巴病毒是从细胞中萌发出来的，因此它不需要细胞裂解来获取病毒。

至于用一系列其它癌症治疗方法来武装病毒使之成为一种方便、经济的组合，转基因公司的Archinard承认，“这是为了明天”。目前，“溶瘤病毒社区正在等待Imlyic - Keytruda研究的结果，以便充分相信溶瘤病毒和检查点抑制剂相结合的价值，”Replimune公司的Coffin说。