为什么这种植物病毒在抗癌方面如此强大

一种感染豆类的植物病毒，叫做豇豆花叶病毒，它有一种你可能不知道的特殊能力：当注射到肿瘤中时，它会触发免疫系统来治疗癌症，甚至转移性癌症。

　　

DOI: 10.1021 / acs.molpharmaceut.2c00058

在过去的七年中，加州大学圣地亚哥分校和达特茅斯学院的研究人员一直在研究和测试豇豆花叶病毒(纳米颗粒形式)作为癌症免疫疗法，并在实验室小鼠和宠物狗身上报告了有希望的结果。但其成功的确切原因仍然是一个谜。

在《分子药剂学》杂志上发表的一项新研究中，研究人员发现了一些细节，解释了为什么豇豆花叶病毒特别有效地对抗癌症。

这项工作是由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授Nicole Steinmetz和达特茅斯大学盖泽尔医学院的微生物学和免疫学教授Steven Fiering领导的。

Steinmetz说:“这项研究有助于证实豇豆花叶植物病毒纳米颗粒作为我们癌症免疫治疗的主要候选药物。”“现在我们有了数据来解释为什么它是最有效的候选药物，这进一步降低了它临床转化的风险。”

到目前为止，Steinmetz、Fiering和他们的团队对他们的主要候选人是如何工作的有一个大致的概念。豇豆花叶病毒纳米颗粒在植物中具有传染性，但在哺乳动物中没有，它被直接注射到肿瘤中作为免疫系统的诱饵。人体的免疫细胞将病毒纳米颗粒识别为外来物，并发动攻击。当免疫细胞看到病毒纳米颗粒在肿瘤内时，它们就会攻击癌细胞。

Steinmetz指出，这种方法的美妙之处在于，它不仅能治疗一个肿瘤，还能启动系统免疫反应，对抗任何转移性和未来的肿瘤。研究人员已经在黑素瘤、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌和神经胶质瘤的小鼠模型上看到了它的作用。他们还成功地用它治疗了患有黑色素瘤、乳腺癌和肉瘤的犬类模型。

同样有趣的是，与研究人员研究的其他植物病毒或病毒样颗粒相比，豇豆花叶病毒在触发抗癌免疫反应方面发挥了最好的作用。“我们已经证明了它是有效的，现在我们需要证明是什么使它如此特别，以至于它能引起这种反应，”第一作者Veronique Beiss说，她是Steinmetz实验室的前博士后研究员。“这就是我们想要填补的知识缺口。”

为了找到答案，研究人员将豇豆花叶病毒与来自同一科、形状和大小相同的另外两种植物病毒进行了比较。其中一种病毒，豇豆严重花叶病毒，具有相似的RNA序列和蛋白质组成。另一种是烟草环斑病毒，只是在结构上相似。Steinmetz说:“我们认为这将是一个很好的对比，看看这种强大的抗肿瘤功效是否适用于这种特殊的植物病毒家族。”“我们可以通过比较具有和不具有序列同源性的亲戚进行更深入的研究。”

研究人员创造了基于植物病毒的纳米颗粒免疫疗法，并将它们注射到小鼠的黑素瘤肿瘤中。每一种免疫疗法的候选药物被给予三种剂量，间隔7天。注射了豇豆花叶病毒纳米颗粒的小鼠存活率最高，肿瘤最小，在第二次注射后，肿瘤生长基本上停止了。

然后，研究人员从接受治疗的小鼠的脾脏和淋巴结中提取免疫细胞，并对它们进行分析。他们发现，这些植物病毒都有一个蛋白质外壳，可以激活免疫细胞表面的toll样受体。但豇豆花叶病毒的独特之处在于，它通过其RNA激活了一个额外的toll样受体。激活这个额外的受体会触发更多类型的促炎蛋白，有助于增强免疫系统的抗癌反应。​换句话说，触发更强的炎症反应会让免疫系统更努力地寻找和清除肿瘤。

该团队的分析还发现了豇豆花叶病毒增强免疫反应的另一种独特方式。第二次注射4天后，研究人员测量到了高水平的细胞因子。这些水平在很长一段时间内都保持在高位。“我们没有在其他两种植物病毒中看到这一点。细胞因子水平很快达到峰值，然后下降，然后消失，这种延长的免疫反应是豇豆花叶病毒的另一个关键区别。”

虽然这揭示了豇豆花叶病毒的卓越效力，Steinmetz承认还有更多的工作要做。“我们在这里发现的答案引出了更多的问题，这种病毒纳米颗粒是如何在细胞中被处理的?”它的RNA和蛋白质发生了什么?为什么豇豆花叶病毒的RNA能被识别，而其他植物病毒的RNA却不能被识别?了解这种粒子通过细胞的详细旅程，以及它与其他粒子的比较，将帮助我们确定是什么使豇豆花叶病毒独特地有效对抗癌症。”

参考文献

Cowpea Mosaic Virus Outperforms Other Members of the Secoviridae as In Situ Vaccine for Cancer Immunotherapy