免疫、病毒與化療三重奏: 生物工程外泌體和雙標靶病毒 Coxsackievirus B3 於乳癌治療新導向

免疫、病毒與化療三重奏: 生物工程外泌體和雙標靶病毒 Coxsackievirus B3 於乳癌治療新導向

撰文/陳人輔博士 整理/編輯部

乳癌是全球女性癌症發病與致死原因之一,雖然早期診斷與手術治療方式已有不少進步,但對於晚期、轉移性或化療、標靶治療抗藥的乳癌,尤其在腫瘤微環境強烈抑制免疫作用的情況下,仍有極大挑戰。病毒療法 — 尤其是腫瘤殺手病毒(oncolytic virus, OV)被視為是具有潛力的治療工具:它們能選擇性感染與消滅腫瘤細胞,同時能改變腫瘤微環境,誘導免疫系統活化。然而,目前腫瘤殺手病毒在臨床上的應用上仍需克服以下障礙:

免疫、病毒與化療三重奏: 生物工程外泌體和雙標靶病毒 Coxsackievirus B3 於乳癌治療新導向

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另一方面,外泌體作為天然細胞釋放的微小囊泡,有低免疫原性及高生物相容性的特性,適合用於傳遞胞內分子或作為運送載體;化療藥物Doxorubicin 則是乳癌治療的重要工具,若能將這些治療途徑整合,既保護病毒不被清除,又提升免疫活性與腫瘤細胞消除效能,也許就能克服上述障礙。

 

一項最新研究顯示,透過基因工程改造 CVB3-插入一段miRNA 片段(miR-CVB3),能使該病毒對癌細胞具有選擇性。在正常組織裡有表現這些 miRNA 的細胞中,該病毒會被抑制,但因乳癌細胞中這些 miRNA 表現可能下降或失調,CVB3可不受影響的感染而滅殺癌細胞,增強病毒的選擇性與安全性。該研究結果發現,感染 miR-CVB3 的乳癌細胞在其表面與分泌的蛋白質組分中,PD-L1、B7-H3、CD47 等免疫抑制分子或「不吃我(don’t eat me)」訊號濃度下降,且同時大量表現「吃我(eat me)」訊號,如:calreticulin與胞內ATP 釋出等細胞死亡因子上升。換言之,miR-CVB3 不僅直接可誘殺癌細胞,也在免疫調節層面使腫瘤微環境由抑制型轉向活化態,展現了免疫調節蛋白與腫瘤微環境改造的能力。

 

將 miR-CVB3 感染乳癌細胞後,癌細胞所釋放的外泌體會自然包裹該病毒或病毒的組成部分,稱為 ExomiR-CVB3。這些外泌體作為保護載體,能幫助病毒避免被中和抗體中和,降低被免疫系統清除的風險,同時攜帶免疫調節蛋白與危險訊號分子如:HSP70、HMGB1 以活化免疫細胞;而實驗動物模式研究亦顯示,在中和抗體存在的情況下,ExomiR-CVB3 的腫瘤抑制效果與動物存活率均優於未經修飾的病毒外泌體,該結果對臨床前試驗非常關鍵。

 

此外,於該外泌體表面修飾腫瘤標靶蛋白 aptamer,其能識別在許多癌細胞表面大量表現的蛋白質-nucleolin,使 ExomiR-CVB3 更具針對癌細胞的附著與內化能力。最後再裝填化療藥物 Doxorubicin,形成病毒/免疫/化療複合療法(ExomiR-CVB3/DoxApt),可提升對癌細胞的攝取、內化與細胞毒性,進一步壓低腫瘤生長、提升細胞死亡率。動物模式中,給予ExomiR-CVB3/DoxApt 的組別能觀察到腫瘤體積較小、重量較輕,存活時間更長的情形;在分子層面,亦能檢測到腫瘤組織中 CD8 T 細胞、巨噬細胞浸潤增加,細胞增殖標記 Ki67 減少、凋亡標記如:TUNEL positive 細胞增加等顯著反映免疫清除和癌細胞死亡提升相關的狀態。

 

在體重變化、血液生化指標以及正常器官(肝、腎、肺、心臟等)組織病理學分析中,未見ExomiR-CVB3或 ExomiR-CVB3/DoxApt治療組有明顯的損害或異常,顯示該複合療法至少短期內具備合理的耐受性與安全性。

 

這項研究在病毒/免疫/化療療法領域中具有幾項顯著意義與啟發。第一,在病毒療法中,系統性給藥後中和抗體會迅速將病毒吞噬或中和,長期被視作致命缺點,然ExomiR-CVB3 的設計中,外泌體會發揮包裹保護作用,使內裝的病毒能躲避血清的中和作用,保有感染力與殺傷力,這是一項技術性的突破。其二、改變腫瘤內免疫抑制標記與提升免疫活化訊號等腫瘤微環境調節,是免疫療法成功的關鍵。而該研究所展現的細胞殺傷合併免疫微環境改造雙重功能,遠較單純病毒或單一免疫療法強大。再者,利用aptamer 的標靶專一性結合化療,將能使藥物標的更為精準,減少對正常組織的暴露與毒性,這樣的組合療效明顯優於病毒或外泌體單獨使用。

 

然而該研究結論仍顯示些許更進一步的問題需要釐清,如:長期安全性的考量,儘管短期實驗動物模式中未見重大器官毒性,但病毒本身對心肌等組織可能具有潛在心肌炎等副作用,而長期給藥、病毒在非目標組織中低濃度暴露、以及宿主免疫反應風險也須嚴格評估。針對病毒的複製與控制方面,對 miR-CVB3 的複製動力學、病毒釋放與擴散、脫靶感染(off-target infection)仍缺乏更為詳細數據與評估。此外,外泌體製備與標準化問題,如:純化流程、外泌體裝載病毒的一致性、批次間變異、儲存穩定性等,都是放大生產與臨床應用中必須解決的技術障礙。

 

研究結果雖有未盡議題待解決,但基於這項研究奠基與其提出的療法創新,我們能預見後續的許多應用潛力與未來研發方向:

免疫、病毒與化療三重奏: 生物工程外泌體和雙標靶病毒 Coxsackievirus B3 於乳癌治療新導向

免疫、病毒與化療三重奏: 生物工程外泌體和雙標靶病毒 Coxsackievirus B3 於乳癌治療新導向

免疫、病毒與化療三重奏: 生物工程外泌體和雙標靶病毒 Coxsackievirus B3 於乳癌治療新導向

 

對於新藥研發、生物製劑公司與臨床腫瘤醫師來說,此研究代表了一個「模組化」的治療平台:可替換病毒、調整靶標位、彈性的外泌體載體與表面修飾與組合化療藥物。這種靈活性兼具多重機制的設計,是當前癌症療法所急需的創新方向。若能克服長期安全性、腫瘤異質性、製程標準化等技術與政策障礙,這種複合式治療方式在未來有望成為乳癌,甚至其它免疫抑制型腫瘤的一條新途徑。

 

 

免疫、病毒與化療三重奏: 生物工程外泌體和雙標靶病毒 Coxsackievirus B3 於乳癌治療新導向

陳人輔 博士

現任世勛國際生醫股份有限公司創辦人暨科研總監|英國諾丁漢大學生物醫學博士|國立陽明大學口腔生物所碩士|致力於成人及胚胎幹細胞、再生醫學、幹細胞生長因子、美容再生醫學等相關領域進行研究與實際應用,曾於香港擔任亞太幹細胞研發副總及科技新報科學顧問

 

 

 

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