• Virus_tumor

Bevezetés

A rák az egyik fő halálozási ok világszerte. Az orvostudomány területén óriási fejlődések történtek, de ennek ellenére még mindig jelentős a rákos megbetegedések száma. A hagyományos kemo-, és sugárterápia számos mellékhatással rendelkezik. Ennek köszönhetően megkezdődött olyan terápiák keresése is amelyek, kifejezetten a tumorsejteket károsítják, a szervezet sejtjeit érintetlenül hagyva. A vírus onkoterápia is ígéretes módszernek bizonyult, számos olyan vírust azonosítottak, melyek rákellenes hatással bírnak. A tumorsejtek jobb megismerésével és a biotechnológia, virológia fejlődésével megvalósíthatóvá vált a vírusok tervezése, alakítása (OV), mellyel növelhető lett az onkolítikus aktivitásuk és a tumorsejt szelektivitásuk. Folyamatos kutatások folynak az onkolítikus vírusok megfelelő használatára, megismerésére.

Története

A tumorok onkolítikus vírusokkal való kezelésének gondolata 1950-ben jelent meg. Ekkor fejlesztették ki a daganatos szövet-, illetve rágcsáló modelleket, és rákos emberek sokaságán tesztelték a szennyezett onkolítikus készítmények hatásást. Ennek eredménye az esetek többségében az volt, hogy az immunrendszer eliminálta a vírusokat, ám elenyésző számban, és főleg a gyenge immunrendszerű emberekben mégis megállt a daganat fejlődése. Itt a problémát a vírus továbbterjedése okozta az egészséges szövetekre. Az 1970-es években a tumoros megbetegedések ezen módszerekkel való visszaszorításának kutatása alábbhagyott. (Russell és mtársai, 2012) Az onkolítikus viroterápia modern korszaka az 1990-es évek elején kezdődött, mikor egy kutatás során kiderült,hogy egy mutáns, legyengített Herpes Simplex vírus hatással van egy rágcsáló agydaganatos sejtjeire. Ez volt az első módosított, mesterséges vírus, melynek sikere új kapukat nyitott meg a tudomány számára. Azóta számos vírustörzset használnak fel hasonló célokra, és rengeteg cikk, valamint kutatás született a témával kapcsolatban. (Martuza és mtársai, 1991) A 2000-es évek elején számos daganatos megbetegedés kutatása során jártak már sikerrel szövettenyészeteken és állatmodelleken onkolítikus vírusok használatával. Példa erre a bél tumor állatmodellben adenovírus által bejuttatott TRAIL-gén mely a tumor regressziójához vezetett. (Mohr és mtársai, 2004) Ugyanígy onkolítikus adenovírussal a hasnyálmirigy rák növekedésének gátlása, és áttétképzés gátlása is sikerrel járt már több állatmodellen. (Sunamura és mtársai, 2004) (Noro és mtársai, 2004) Ezen kívül a metsasztázisos melanóma kezelésére is alkalmaznak onkolítikus vírusokat. Cutan,subcutan és nyirokcsomó áttéteknél módosított Herpes Simlex vírust juttatnak be a szervezetbe intratumorálisan. A kezelésnek jelentős intralokális és immun serkentő hatása van, mely klinikai kutatások során monoterápiásan és immunterápiával kombinálva is remek eredményeket mutat. (Baltás E. és mtársai, 2019)

Vírustörzsek

Adenovírusok

Az Adenoviridae családba tartozó, nagyon ellenálló vírusokat sok esetben használják a tumorok elleni küzdelemben onkolítikus hatásuk miatt. A család tagjai lineáris duplaszálú DNS-sel rendelkeznek tehát a Baltimore I-es csoportba sorolhatóak. Tüneteik különfélék lehetnek: például az Aviadenovirus betegségei, amelyek madarakat fertőznek, máj- és, vesegyulladást, valamint zuzógyomor eróziót okoznak. A tumorsejtek elleni használatukra vonatkozóan számos kutatás folyik.

Yuwei Li ás munkatársainak tanulmánya szerint (Li és mtsai, 2020) az Adenovírusok képesek kifejezetten a májrákot támadni.Müködését tekintve az egyik lehetőség, hogy az Adenovírus a replikációs génje módosításával támadja a tumort, ehhez azonban törölnünk kell az E1A vagy E1B gént a vírusból. Az ONYX-015 egy olyan manipulált adenovírus, amelyből az E1B már törölve lett. Az I és II-es típusú klinikai vizsgálatokban az ONYX-015 intravénás vagy intratumorális injekciónál nem mutattak ki toxikus határértéket és biztonságosnak bizonyult használata. Másik lehetőség a májrák sejt receptorainak megcélzása egy módosított adenovirus kapsziddal.

Herpesz simplex:

A Herpesviridae család tagja a Herpes simplex vírus. Lineáris, duplaszálú DNS-sel rendelkeznek, rövid reprodukciós ciklusra képesek. Jellemző rájuk, hogy integrálódnak a DNS-be, így aki egyszer megfertőződik vele örökre fertőzött marad. Onkogenitásuk miatt gyakran használják őket is a tumorterépia egyes területein. A HSV-1 mutációval való megváltoztatása a vírus replikációs képességét is befolyásolja, ezek hatással vannak az immunsejtekre is, fokozzák azok működését, így hatva a tumorra. Hatásosak lehetnek a glioma, melanóma, vastagbél-, prosztata-, petefészek- és hasnyálmirigyrák ellen. (VARGHESE, S., RABKIN, S, 2002) Lehetséges használatokra folyamatosan folynak a klinikai tesztek. Jelentős előrelépések történtek ezen a kutatási területen, de még mindig számos nehézséggel és kérdéssel állunk szemben. Kutatások (DÓSA, 2016. 15) megállapították, hogy „a 3D környezetben növesztett tumorsejtek sokkal ellenállóbbak a virális onkoterápiával szemben, beleértve a HSV-1 és adenovírusok által közvetített onkolítikus terápiákat, mint azok a daganatsejtek, melyek 2D környezetben tenyésznek”

Reovírusok:

A Reoviridae családba tartozó betegségek általában emésztő és légzőrendszeri tüneteket okoznak. Baltimore III-as csoportba sorolhatóak, virális transzkriptáz enzimüket hordozzák magukkal. Tanulmányok szerint a reovírusokat hatékonyan lehet beinjektálni a véráramba, így a vírus a rákos sejtek elpusztítása mellett, immunválaszt is kivált, amely elősegítheti a további rákos sejtek eltávolítását. A jövőt tekintve a kutatási irány jelentős előrelépést jelenthet a rákkezelés kifejlesztése terén. Szintén kutatások irányulnak arra is, hogy például az orthoreovirusok (reovírus család) agydaganat esetében is hatékonyak lehetnek, felvetve, hogy képesek átjutni a vér-agy gáton. (STARR, 2018)

Tumor lokalizálás

A rákos betegségek terápiás kezelése során az egyik legfontosabb és legnehezebb feladat a tumorsejtek megkülönböztetése a normál sejtektől. Az onkolítikus vírusok genetikai állományuk módosítását követően, legyengítve kerülnek a szervezetbe, így ha normál sejtekbe jutnak, azokban aktiválják az immunválaszt, és a sejt eliminálja. Ez a vírusra adott sejtválasz a mutálódott tumor sejtekben nem található meg, ezért ellenállás sincs a vírusfertőzéssel szemben. (Megjegyzendő, hogy az ilyen terápiák során az immunszupresszív állapotban lévő betegek jobban reagálnak a kezelésre, mint az ép immunrendszerűek.)(Russell és mtársai, 2012) A daganatos sejtek minél inkább szelektív megcélzása elősegíti a vírus normál sejtekre kifejtett citopatogenikus hatásait, és felesleges immunválaszok csökkentését is. (Jhawar és mtársai, 2017)

Onkolítikus vírusok természetes tumor lokalizációja:

Különböző vírusok különböző sejtekben, szövetekben szaporodnak, így léteznek olyanok is melyek kifejezetten a daganatos sejteket preferálják. Vannak olyan vírusok, melyek természetes tropizmussal rendelkeznek az daganatos sejtek, normál sejtekkel szemben túlzottan expresszált/rendellenes sejtfelszíni fehérjéi iránt. Ezen kívül a rákos sejtek által okozott egyéb tényezők, immunszupresszív mikrokörnyezet, a megváltozott transzkripciós és jelátviteli utak hibás működése vagy a már említett természetes védekezőképesség hiánya segíti a vírusok helyszínre jutását. Ugyanígy segítséget nyújtanak a rákos sejtek specifikus megcélzásában a sejtek apoptózisát meggátoló fehérjék. Mindezen tényezők nemcsak a tumor helyének meghatározásában, hanem a tumorba jutást is segítik, megkönnyítik.(Jhawar és mtársai, 2017)

Onkolítikus vírusok mesterségesen előidézett tumor lokalizációja:

Ezen eljárások lényege különböző onkolítikus vírusok megtervezése, módosítása genetikailag és szerkezetileg, hogy a tumoros sejtek által kifejezett, egyedi sejtfeületi fehérjéket, specifikusan célozzák meg. Ez kétféleképpen csoportosítható: Külső, szerkezeti tényezők, melyek a lokalizációt és a sejtbe jutást segítik. A vírus felszínén expresszált receptorokat és fehérjéket megváltoztatása nagymértékben segíti az adaptációt a meghatározott sejtek felületén. A külső markerek kémiai módosítása biokompatibilis polimerekre (pl. polietilénglikol (PGE)) az immunrendszerrel szemben biztosít védelmet a vírusnak. Ezt a módszert az áttétes daganatok kezelésénél alkalmazzák, amikor a vírusok a keringés révén jutnak el az egyes tumorcentrumokba. Ezzel a vírus keringésben töltött idejének megsokszorozódása érhető el, minimalizálódik a máj és lép általi szekréció. Ugyanezen hatás elérhető a vírus hordozósejtbe ültetésével. Erre a célra használható normál sejtek primer sejtvonala, vagy mezenchimális sejtek. A legfontosabb, hogy olyan hordozósejtet kell alkalmazni, melyet nem öl meg az onkolítikus vírus mielőtt infiltrálódik a daganatba. (Russell és mtársai, 2012) Belső, a vírus nukleinsavát, genomját módosítva, a vírus replikációja, és annak körülményei befolyásolhatók. A genomba mesterségesen programozhatók promóter régiók, melyek a gének expresszióját, a fehérjék termelését és a sejten belüli szaporodás szabályozzák. Egészséges sejtbe kerülve a promóter régió gátolva van, tumorsejtbe jutva viszont ez a régió aktiválódik, beindítja egy, a tumorsejtekre jellemző faktor, ezáltal vírus replikációt eredményez. Egy másik, hasonló eljárás, hogy a génállományba úgy nevezett microRNS-t ültetnek. Ez egy kicsi, információt nem kódoló RNS szakasz, ami szövetspecifikusan képes expresszálódni. A microRNS a mRNS 3’ végéhez kapcsolódik és meggátolja a transzlációt. Az onkolítikus vírusokat úgy tervezik, hogy egy bizonyos szövetre jellemző microRNS-t hordozzanak, így amikor az a bizonyos szövetbe kerülve kifejeződik, a hasonlóság miatt lebomlik és a vírus képes lesz a reprodukcióra. Ha a nem megfelelő szövetbe kerül a vírus a microRNS gátlása miatt elmarad a fehérjetermelés. (Huang és mtársai, 2019)

Sejtbejutás

A különböző sejteket más stratégiával fertőznek a vírusok. Az állati eukarióta sejtek illetve az egyszerűbb belső felépítésű prokarióták, sejtmembránnal vannak körülvéve, míg a növényi sejtek sejtfallal is rendelkeznek. Ez a különbség alapvető lesz a vírusfertőzés kialakulásának módja szempontjából. A növényi sejtfalon csak sérülések útján tudnak bejutni a vírusok. A sejtmembránban az életfenntartásához elengedhetetlen csatornák, receptorok és markermolekulák helyezkednek el, amik biztosítják az anyagáramlást és kommunikációt az adott sejtnek. (L.YEAGLE ) Ezeket a receptorokat és csatornákat fogja a vírus kihasználni annak érdekében, hogy bejusson a sejtekbe ahol aztán a önmaga sokszorozódását elindíthatja. A vírusoknak a sokszorozódási mechanizmusa számos egymás utáni lépésből tevődik össze. Talán a legfontosabb, az első lépés, a sejteken való megtapadásuk, az adszorpció. Evolúciós lépésekkel a vírusoknak az antireceptorai, amivel be tudnak kötni a sejtek felszínére, folyamatosan adaptálódtak. Ezek a felszíni fehérjék fogják meghatározni, hogy milyen fajt és azon belül milyen szövetet, sejtet képesek megfertőzni. Egy tanulmány szerint például: a HIV felszíni antireceptora a gp120, csak a CD4 receptorra képes bekötni, a CD4 receptor a humán fehérvérsejtek egy csoportján található meg, így csak azokat képes támadni. (WYATT ÉS TÁRSAI 1998) Az adszorpciót azonban számos tényező képes hátráltatni: -Mozgásukat a környezeti hatásoknak a sodrása fogja befolyásolni, maguktól nem képesek helyváltoztatásra. A sodrás véletlenszerű ütközéseket eredményez, amik által, a vírus találkozik a sejtekkel, azonban nem biztos, hogy az adekvált receptorral ütközik. - Egyes vírusfertőzések során, általában a duplaszálú RNS genomúak pl: Reoviridae-k családba tartozó vírusok esetében, kiválthatnak sejtszinten való interferon termelést, ha az adott vírus nem rejti el a genomját kellő kép a sejtben való sokszorozódása során. (BECK, 2013) Az interferon (IFN) egy jelzővegyület a többi sejt számára, ami a felszíni receptoraik számának csökkenését fogja eredményezni, így kevésbé kitettek a fertőzésnek, rezisztensebbek a vírusra nézve. Ez a folyamat „up and down” regulációval zajlik (MARAMOROSCH, J. SHATKIN 1964) . -Mind a receptor mind az antireceptor negatív töltetű, lévén fehérjéből épülnek fel, és ez, taszítást fog eredményezni. Ezt a taszítást a környezetükben lévő kationok tudják semlegesíteni. (MEDVECZKY ÉS TÁRSAI) Ha mind az ütközés mind a töltés megfelelő, a vírusok irreverzibilis antireceptor-receptor kapcsolatot tudnak kialakítani. Miután a vírusok sikeresen rögzültek a sejtek felszínén, a genetikai anyagukat, genomjukat be kell juttatniuk a sejt belsejébe a sokszorozódás érdekében, ez a folyamat a penetráció. Onkogén vírusok, mint a többi eukarióta sejtet támadó vírusok a sejtmembránon keresztül, két különböző képen juttatják be a genomjukat:

1. endocitózis révén az egész vírus bejut a citoplazmába és egy vakuólumba kerül. Ezt a folyamatot nevezik viropexisnek.

2. fúzió során pedig a burkos vírusok peplonja fuzionál a sejtmembránnal és a benne található kapszid, bekerül a citoplazmába.