引用本文： 林希, 向莉蘋, 陽一, 黃娜. 溶瘤病毒在肺癌治療中的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2022, 21(5): 374-380. doi: 10.7507/1671-6205.202201014 復制
肺癌是最常被診斷的癌癥之一，也是全球癌癥相關死亡的主要原因，每年有 220 萬新發的肺癌患者和 190 萬人死于肺癌[1]。在 2020 年，在新發癌癥中，肺癌約占 11.4%，造成約 18.0% 的癌癥相關性死亡[2]。根據肺癌的組織學亞型，肺癌可進一步分為小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），分別占總診斷的 15% 和總診斷的 85%。在 NSCLC 中，腺癌是最常見的肺癌亞型，其次是鱗狀細胞癌[3]。在現有的治療方案下，在大多數國家確診肺癌后的 5 年生存率只有 10%～20%[4]。在過去的十年中，分子靶向藥物和免疫檢查點抑制劑被引入到肺癌患者的治療方案中，從而提高了患者的存活率。然而，這些治療方法只對部分患者有益，大多數 Ⅳ 期肺癌患者在確診后 5 年內死亡[2]。因此，發展新的治療模式對肺癌的治療非常重要，近年來，溶瘤病毒療法的提出為肺癌的治療提供了新思路。
20 世紀初曾報道 1 例白血病患者在感染流感后腫瘤出現了消退，首次表明病毒具有抗癌作用。但由于基因工程技術限制和安全方面的考慮，這一技術一直未能在臨床上實際應用[5]。基因工程技術的逐漸成熟，大大提高了溶瘤病毒在腫瘤治療方面的效果、特異性和安全性，才使得這種“以毒攻毒”的病毒抗癌療法逐漸進入人們的視野，為我們打開了腫瘤免疫治療的新思路。2005 年，我國批準了重組人 5 型腺病毒（H101）聯合化療用于晚期鼻咽癌患者，這成為全球首個被批準用于臨床治療的溶瘤病毒產品[6]。此后溶瘤病毒療法治療腫瘤不斷發展，2015 年美國食品藥品監督管理局批準了 I 型單純皰疹病毒 T-VEC 治療晚期黑色素瘤[7]，2021 年日本批準了一種名為 DELYTACT 的改良單純皰疹病毒，用于治療膠質母細胞瘤等腦部腫瘤[8]。溶瘤病毒是一類在不損害正常細胞的情況下選擇性感染腫瘤細胞，并在其中大量復制增殖最終溶解腫瘤細胞的天然或轉基因病毒。溶瘤病毒治療目前被認為是腫瘤免疫治療的一種，它能夠選擇性感染腫瘤細胞，通過其不斷的分裂增殖殺死腫瘤細胞。同時破裂的腫瘤細胞能夠釋放其腫瘤抗原及子代的溶瘤病毒，前者能夠誘導機體產生特異性抗腫瘤免疫應答等途徑發揮抗腫瘤作用，后者能夠繼續感染剩下的腫瘤細胞以發揮持續殺傷腫瘤細胞的作用[9]。此外，感染溶瘤病毒腫瘤的供血血管系統也會遭到不同程度的破壞，進而導致其生長受到抑制[10]。因此，與傳統的免疫治療相比，溶瘤病毒治療具有腫瘤的殺傷效率高、靶向性好及副作用小等優勢。同時，大量文獻報道表明溶瘤病毒聯合其他常規的抗腫瘤治療如放化療及免疫治療，能夠產生協同增效的抗腫瘤作用[9, 11-12]。本綜述將對溶瘤病毒及其抗腫瘤的作用機制進行總結，同時結合其在肺癌治療中的研究進展，探討溶瘤病毒在肺癌中的治療價值。
1 溶瘤病毒及其抗腫瘤機制
1.1 溶瘤病毒療法的優勢及常用的溶瘤病毒
與目前的其他抗腫瘤治療相比，溶瘤病毒自身的獨特特點使得溶瘤病毒療法具有許多優勢[9-10, 12]。（1）腫瘤殺傷效果好：溶瘤病毒通過多種途徑殺傷腫瘤細胞，比如幫助腫瘤抗原暴露、調節腫瘤微環境、通過招募免疫細胞及免疫調節因子以刺激機體免疫系統等；而且體內的病毒的復制，使得腫瘤中的病毒載量隨時間增加，而不是傳統的藥物代謝隨時間減少的方式。（2）產生耐藥性的概率較低：如上所述溶瘤病毒通常針對多個致癌途徑并采用多種細胞毒手段殺傷腫瘤細胞，因此產生耐藥性的幾率較低。（3）靶向性強：由于溶瘤病毒通常選擇性感染腫瘤細胞，并且以腫瘤選擇性方式復制，因此具有較強的靶向性。（4）基因改造的相對低廉：目前針對病毒的基因改造和包裝技術已相對成熟，且病毒基因組較小更容易進行基因工程的改造，相對于諸如嵌合抗原受體 T 細胞治療（chimeric antigen receptor T cell therapy，CAR-T cell therapy）的價格也相對低廉。
具有溶瘤活性的病毒有多種類型，其中許多病毒已經在臨床研究中被證實具有抗腫瘤特性。包括了 DNA 病毒，如腺病毒、皰疹病毒和細小病毒；以及 RNA 病毒，如呼腸孤病毒、脊髓灰質炎病毒和新城疫病毒。多種病毒作為潛在的癌癥治療藥物已被廣泛研究[13-22]，表1 總結了目前常用的溶瘤病毒及其特點。
表1
常用的溶瘤病毒
1.2 溶瘤病毒的抗腫瘤機制
目前認為溶瘤病毒主要通過選擇性感染并殺傷腫瘤細胞及誘導并建立抗腫瘤免疫兩者共同作用來實現殺傷腫瘤細胞的[9-10]（圖1）。抗腫瘤免疫的建立是在病毒殺傷腫瘤細胞后，暴露在腫瘤微環境中的腫瘤抗原、腫瘤細胞碎片及病毒抗原共同刺激機體的免疫系統，從而建立起機體的抗腫瘤免疫系統。其主要機制包括以下幾個方面。
圖1
溶瘤病毒抗腫瘤的主要機制
1.2.1 由病毒介導的對腫瘤細胞的直接毒殺作用
溶瘤病毒在感染腫瘤細胞后，腫瘤細胞的高代謝及增殖活躍的特征，有利于病毒利用其能量、原料在腫瘤細胞內不斷的增殖復制，進而抑制了腫瘤細胞自身的增長。此外，溶瘤病毒可能優先在腫瘤細胞中復制，因為這些細胞中的抗病毒反應存在著缺陷[9]。而在正常的細胞，由于干擾素和干擾素相關因子的產生，病毒在這些細胞中的復制變得較為困難。因此，病毒能夠在其體內不受限制的復制增殖，最終大量的病毒將腫瘤細胞裂解開來。腫瘤細胞破裂后，釋放出大量地溶瘤病毒，病毒顆粒通過感染鄰近腫瘤細胞重復上述裂解腫瘤細胞的過程，從而使得病毒介導的腫瘤細胞毒殺作用不斷地增強[23]。這個循環一直持續到免疫反應減弱病毒復制，或者易感宿主細胞耗盡為止[24]。
1.2.2 病毒誘導并建立抗腫瘤免疫殺傷腫瘤細胞
在腫瘤細胞裂解死亡后，可溶性腫瘤相關抗原（tumor associated antigen，TAA）、病毒病原體相關分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP）和細胞源性損傷相關分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP）的大量釋放。這些分子在病毒感染部位招募和激活抗原呈遞細胞（antigen-presenting cell，APC），如樹突狀細胞，這些抗原呈遞細胞可吞噬上述的特異性抗原并表達特定的腫瘤特異性抗原，進一步誘導細胞毒性 T 淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）及自然殺傷細胞（natural killer cell，NK cell）攻擊未被感染的腫瘤細胞[25-26]。此外，腫瘤細胞裂解還釋放出細胞因子（如 Ⅰ 型干擾素、干擾素 γ、腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-12），這些細胞因子能夠增加抗原處理和呈遞因子水平，包括 MHC-I 類分子的表達，以及 CTL 的募集，這些 CTL 能夠識別并殺死腫瘤細胞，進一步增強了抗腫瘤免疫[27-28]。
1.2.3 破壞腫瘤相關的血管系統
溶瘤病毒還可以破壞腫瘤血管系統進而影響腫瘤的生長[10]。新生血管形成是惡性腫瘤細胞的標志之一，充足的血液供應能為腫瘤細胞提供豐富的營養及氧氣以促進其生長。研究表明溶瘤病毒不僅可以通過特異性感染并破壞腫瘤的血管內皮細胞及基質細胞，還能夠通過促進血管生成抑制劑的生成，如內皮抑制素和血管抑制素，進而破壞腫瘤血管[29]。例如，溶瘤痘苗病毒被證實通過抑制腫瘤細胞的血管內皮細胞生成，進而破壞腫瘤的血管系統及抑制新生血管形成，減少供應腫瘤細胞的血流量，最終導致腫瘤的生長發育受限[30-31]。Breitbach 等[32]發現通過基因工程改造的痘苗病毒可以特異性感染人類腫瘤相關血管內皮細胞并表達轉基因，如粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子、β-半乳糖苷酶，最終破壞腫瘤的血管系統并進而抑制腫瘤的發展。
2 溶瘤病毒在肺癌治療中的研究進展
在目前肺癌的治療中，除了傳統的手術、放化療及靶向治療外，免疫治療已經成為一個非常熱門的領域，比如免疫檢查點抑制劑[33-35]。近幾十年來，隨著基因工程的發展和分子生物學的應用，作為免疫治療的重要領域之一的溶瘤病毒在肺癌治療中的研究得到迅速發展。
2.1 腺病毒
腺病毒（adenovirus，Ad）是一種常見的雙鏈 DNA 病毒，作為癌癥的基因治療，Ad 具有一些優勢特征比如易于擴增及基因修飾。目前，已知的 Ad 超過了 50 種血清型，可分為 7 種亞型（A～G），目前大多數的研究都集中在 C 種亞型中的 Ad 血清型 5（Ad5）[36]，其中主要的 Ad5 受體是柯薩奇/Ad受體（柯薩奇病毒腺病毒受體（coxsackievirus and adenovirus receptor，CAR），Ad5 通過 CAR 進入并感染腫瘤細胞。Garofalo 等[37]發現在肺癌模型的體內外研究中，與單獨使用溶瘤 Ad 和紫杉醇相比，溶瘤 Ad 和包裹在細胞外囊泡制劑中的紫杉醇聯合治療能顯著增強抗癌效果。此外，與單獨使用病毒和紫杉醇相比，在肺癌模型的體外研究中聯合治療顯著提高了溶瘤 Ad 的轉導率和感染能力。此外，順鉑聯合溶瘤 Ad 也被證實比單一療法更有效[38]。肺癌干細胞在癌癥的發生、進展、耐藥性和復發中至關重要。研究證實 Ad 能夠特異性感染并有效殺傷肺癌干細胞。肺癌細胞系 A549 細胞在含生長因子無血清培養基中增殖為球體（稱為 A549 球形細胞），A549 球形細胞具有肺癌干細胞的典型特性。Yang 等[39]證實攜帶EGFP基因的溶瘤 Ad（ZD55）能夠特異性地感染 A549 球形細胞并抑制其生長，并且通過腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）修飾的 ZD55 表現出較強的腫瘤細胞毒性并通過線粒體途徑誘導 A549 球形細胞凋亡。
2.2 柯薩奇病毒
柯薩奇病毒是一種直徑大小約 28 nm 的單鏈 RNA 病毒，其內包含一個 7.4 kb 的單股正鏈 RNA 基因組，其外被一個二十面體衣殼所包圍，其中用于肺癌中研究的柯薩奇病毒大多為柯薩奇病毒 3 型（coxsackie B3 virus，CVB3）。Miyamoto 等[40]通過對28種腸道病毒株進行了大規模的兩步篩選，發現 CVB3 對 9 種人類 NSCLC 細胞系具有特異性溶瘤活性。進一步研究證實了 CVB3 是一種有效且耐受性良好的溶瘤劑，具有針對局部和轉移性 NSCLC 的免疫刺激特性[40]。目前 KRAS 突變的肺腺癌并沒有可用的靶向治療藥物，2019 年的一項研究報道了 CVB3 能有效地抑制 KRAS 突變的肺腺癌細胞。Deng 等[41]發現 CVB3 選擇性感染和裂解 KRAS 突變的肺腺癌細胞（A549、H2030 和 H23），同時保留正常肺上皮細胞（原代 BEAS2B、HPL1D 和 1HAEo）和 EGFR 突變肺腺癌細胞（HCC4006、PC9、H3255 和 H1975）。這些研究結果表明，CVB3 是特異性靶向 KRAS 突變肺腺癌的有潛力的候選藥物。此外，Liu 等[42]通過將多個拷貝的腫瘤抑制性微 RNA miR-145/miR-143 靶序列插入 CVB3 基因組以產生微 RNA 修飾的 CVB3（miR-CVB3），并與 CVB3 一起在體外肺癌細胞和肺癌（TP53/RB1 突變型 SCLC、KRAS 突變型肺腺癌）異種移植小鼠模型中驗證其安全性及有效性。研究結果顯示：體外細胞實驗表明，與 CVB3 相比，miR-CVB3 保留了感染和裂解 KRAS 突變型肺腺癌和 TP53/RB1 突變型 SCLC 細胞的能力，但對心肌細胞的細胞毒性顯著降低。在TP53/RB1突變型 SCLC 異種移植模型的體內研究表明，通過全身給藥的 miR-CVB3 能帶來腫瘤的顯著消退。最引人注目的是，與 CVB3 治療的小鼠相比，用 miR-CVB3 治療的小鼠表現出顯著減弱的心臟毒性和降低的病毒滴度。Cai 和 Liu[43]通過在 CVB3 的基因中插入堿性肽以形成重組 CVB3，并且在人肺癌異種移植物的裸鼠模型進行了體外和體內實驗，以檢查其抗腫瘤活性。研究結果表明，重組 CVB3 治療的小鼠顯示出較少的腫瘤進展，重組 CVB3 與各種肺癌細胞的增殖顯著減少有關，并且重組 CVB3 并不影響正常肺成纖維細胞的增殖。
2.3 痘病毒
痘（苗）病毒是痘病毒科的一種大型雙鏈 DNA 病毒。自從它被用作天花疫苗以來的幾十年里，其安全性已經得到了證明。然而，為了更好地靶向腫瘤細胞，近年來各種缺失和插入突變已經被用來增強這些病毒的腫瘤特異性靶向。白細胞介素-24 是一種重要的細胞因子，屬于活化型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶家族，當細胞進入凋亡途徑時，它可抑制 stat3 的活性進而促進細胞凋亡。Lv 等[44]證實了攜帶白細胞介素-24基因的溶瘤痘苗病毒（vv-il-24）能夠通過誘導半胱氨酸蛋白酶依賴性細胞凋亡有效地感染和破壞肺癌細胞，并降低了 stat3 的表達。Hu 等[45]構建了一種攜帶表達膜結合 TRAIL 基因的溶瘤痘病毒。在體外實驗中，他們發現攜帶 TRAIL 基因的溶瘤痘病毒在肺癌細胞系的細胞水平上顯示出比不攜帶 TRAIL 的溶瘤痘病毒更好的細胞毒性。在體內實驗中，攜帶 TRAIL 基因的溶瘤痘病毒在人 A549 肺癌細胞和小鼠 Lewis 肺癌細胞兩種移植瘤模型被證實均具有較強的抗癌作用。此外，溶瘤痘病毒也被證實對晚期肺癌及惡性胸腔積液有特異性的抗癌作用。且溶瘤痘病毒聯合其他治療方式，將會顯著增加其治療的療效。惡性胸腔積液與肺癌晚期相關，主要依賴于胸膜的侵襲和癌細胞對血管內皮生長因子的表達。Weibel 等[46]在肺腺癌異種移植物小鼠原位模型中證實了痘苗病毒治療晚期肺腺癌和腫瘤相關惡性胸腔積液有著顯著療效。進一步研究發現病毒會介導腫瘤細胞的血管內皮生長因子水平降低以及腫瘤細胞對腫瘤周圍組織的侵襲減少，并且聯合抗血管內皮生長因子單鏈抗體的溶瘤痘苗病毒能夠顯著增強溶瘤痘病毒的抗癌效果。Hofmann 等[47]在人肺腺癌細胞系（PC14PE6-RFP）中評估重組痘苗病毒（glv-1h68）的溶瘤活性，并在 PC14PE6-RFP 肺腺癌小鼠模型上分析 glv-1h68 和環磷酰胺聯合治療策略的抗腫瘤療效。結果證實 glv-1h68 在 PC14PE6-RFP 細胞中高效感染、復制和裂解。在小鼠模型的實驗中證實聯合應用 glv-1h68 和環磷酰胺可顯著提高 glv-1h68 的抗腫瘤效果，增加腫瘤內病毒的擴散，顯著減少腫瘤的供應血管數量。
2.4 其他病毒
單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV）是一種有包膜的雙鏈 DNA 病毒，根據其抗原性不同可分為 HSV-1 型（HSV-1）和 HSV-2 型（HSV-2）。目前，HSV-1 已被廣泛用于溶瘤治療的研究，且其中一種 HSV-1（T-vec）已被美國食品藥品監督管理局批準用于治療晚期黑色素瘤，它在這些患者中被證明是安全和有效的[7]。甲型流感病毒（influenza virus，IAV）也在體內免疫活性模型中被證實能夠有效地消除 NSCLC 的腫瘤細胞，并且感染 IAV 還能夠恢復肺腫瘤相關肺泡巨噬細胞的免疫活性[48]。值得注意的是，Masemann 等[11]進一步證實 IAV 感染與 B7-H3 選擇性免疫檢查點抑制劑（immune-checkpoint inhibitor，ICI）相結合可以增加 M1 極化肺泡巨噬細胞水平及 CTL 的浸潤，最終帶來約 80% 現有腫瘤的溶瘤作用的顯著改善。相比之下，單獨應用 α-PD-1 IC 抗體或與溶瘤 IAV 聯合應用并沒有提供額外的溶瘤或免疫調節功效。因此，聯合溶瘤 IAV 和 B7-H3 ICI 的個體化治療可能是一種靶向治療 ICI 耐藥的 NSCLC 的有效治療方案。呼腸孤病毒是一種常見的雙鏈 RNA 病毒，可從人體呼吸道和胃腸道分離。其中 3 型呼腸孤病毒（Reolysin）是一種天然存在的病毒，通過 Ras 激活途徑優先感染并導致腫瘤細胞被破壞。Villalona-Calero 等[49]證實 Reolysin 聯合紫杉醇和卡鉑能有效治療 KRAS 突變的轉移或復發的 NSCLC 患者。水泡性口炎病毒（vesicular stomatitis virus，VSV）是一種單鏈、負鏈 RNA 病毒，屬于彈狀病毒科。VSV 是一種很有前途的溶瘤病毒，對包括NSCLC在內的多種癌癥類型具有抑制作用。Patel等[50]證實了 JAK/STAT 抑制劑魯索替尼聯合 VSV 可增強 NSCLC 模型中的 VSV 的溶瘤能力。
3 溶瘤病毒療法的局限性
盡管溶瘤病毒治療在腫瘤治療方面取得了很大的成就，但在其治療效果的逐漸得到認可的同時，仍然面臨著許多挑戰。
3.1 溶瘤病毒的滲透和傳播
在腫瘤的微環境中，由蛋白多糖組成的細胞外基質（extracellular matrix，ECM）是藥物及病毒滲透的物理屏障[51]。要感染滲透癌細胞并將其溶解，溶瘤病毒首先需要通過復雜的 ECM，溶解 ECM 可能是解決這一困境的一種有效策略。Ganesh 等[52]將 Ad5/35GFP 和最佳劑量透明質酸酶（50 U）共同注射入轉移性腫瘤的小鼠模型中，研究發現與單一注射溶瘤 Ad 相比，透明質酸酶和溶瘤 Ad 的瘤內聯合給藥可增強轉移性腫瘤模型中的病毒效力及病毒在整個腫瘤中傳播能力。此外，溶瘤病毒進入機體后，在溶瘤病毒的傳遞過程中，尤其是靜脈注射過程中，宿主的抗病毒防御是目前溶瘤病毒治療的一個主要弱點。在注射溶瘤病毒后誘導的宿主抗病毒免疫明顯抑制了其抗腫瘤作用[53]。目前的研究顯示，基于載體的溶瘤病毒遞送系統可能是解決該局限性的一種有前景的策略[54-55]。Yoon 等[54]將間充質干細胞作為溶瘤腺病毒的載體，能夠將溶瘤腺病毒特異性地遞送至肝臟腫瘤中。Josiah 等[55]將脂肪干細胞作為溶瘤病毒載體，能夠有效的將其運送至腦膠質母細胞瘤中以發揮腫瘤殺傷作用。
3.2 溶瘤病毒治療的安全性
溶瘤病毒作為一種病原體，其致病性不容忽視。一些人類病毒在溶瘤時可能會損害正常組織，因此溶瘤病毒療法的生物安全性值得進一步研究，特別是對于免疫力低下的人群。例如，HSV-1 在某些情況下會導致嚴重的局灶性腦炎，與高死亡率和發病率相關[56]。因此，在溶瘤病毒的早期研究中，由于病毒引起的嚴重致病性使病毒治療的研究停滯不前[57]。隨著基因工程技術的發展和日益成熟，人們通過刪除特定的基因來構建減毒的溶瘤病毒，使得溶瘤病毒療法再一次成為腫瘤治療的熱門領域。從 2005 年中國監管機構批準了轉基因溶瘤腺病毒 H101 用于晚期鼻咽癌患者的治療開始，通過基因工程減毒的溶瘤病毒被廣泛應用于腫瘤的研究。如表1所示，多種病毒已廣泛應用于臨床試驗。盡管這些臨床試驗中嚴重不良事件的報道較少，但溶瘤病毒療法的生物安全性，包括不受控制的不良事件和長期并發癥，仍然是一個需要準確衡量的嚴重問題[58-59]。
3.3 目前關于溶瘤病毒在肺癌中臨床治療或試驗有限
如本文所列舉的溶瘤病毒在肺癌中的研究所示，目前關于溶瘤病毒在肺癌中的研究幾乎全是臨床前的基礎研究，并未在臨床試驗中開展溶瘤病毒的研究，因此在溶瘤病毒療法成為肺癌的有效治療措施之前，還有很長的一段路要走。
4 總結和展望
作為腫瘤免疫治療的一個重要領域，溶瘤病毒具有其獨特的優勢。多項臨床研究顯示，溶瘤病毒可為不同進展階段，甚至轉移性和無法手術的腫瘤患者帶來臨床獲益。更重要的是，經過修飾的溶瘤病毒還可與傳統的腫瘤治療，比如放化療及免疫治療等聯合應用，能夠發揮這些療法的最大潛力。此外，其良好的靶向抗腫瘤作用使得它成為了肺癌領域研究的熱點。但其治療的安全性、病毒在腫瘤中的滲透及擴散能力以及其在肺癌領域的臨床應用價值，仍需進一步闡明、驗證和探索。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
肺癌是最常被診斷的癌癥之一，也是全球癌癥相關死亡的主要原因，每年有 220 萬新發的肺癌患者和 190 萬人死于肺癌[1]。在 2020 年，在新發癌癥中，肺癌約占 11.4%，造成約 18.0% 的癌癥相關性死亡[2]。根據肺癌的組織學亞型，肺癌可進一步分為小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），分別占總診斷的 15% 和總診斷的 85%。在 NSCLC 中，腺癌是最常見的肺癌亞型，其次是鱗狀細胞癌[3]。在現有的治療方案下，在大多數國家確診肺癌后的 5 年生存率只有 10%～20%[4]。在過去的十年中，分子靶向藥物和免疫檢查點抑制劑被引入到肺癌患者的治療方案中，從而提高了患者的存活率。然而，這些治療方法只對部分患者有益，大多數 Ⅳ 期肺癌患者在確診后 5 年內死亡[2]。因此，發展新的治療模式對肺癌的治療非常重要，近年來，溶瘤病毒療法的提出為肺癌的治療提供了新思路。
20 世紀初曾報道 1 例白血病患者在感染流感后腫瘤出現了消退，首次表明病毒具有抗癌作用。但由于基因工程技術限制和安全方面的考慮，這一技術一直未能在臨床上實際應用[5]。基因工程技術的逐漸成熟，大大提高了溶瘤病毒在腫瘤治療方面的效果、特異性和安全性，才使得這種“以毒攻毒”的病毒抗癌療法逐漸進入人們的視野，為我們打開了腫瘤免疫治療的新思路。2005 年，我國批準了重組人 5 型腺病毒（H101）聯合化療用于晚期鼻咽癌患者，這成為全球首個被批準用于臨床治療的溶瘤病毒產品[6]。此后溶瘤病毒療法治療腫瘤不斷發展，2015 年美國食品藥品監督管理局批準了 I 型單純皰疹病毒 T-VEC 治療晚期黑色素瘤[7]，2021 年日本批準了一種名為 DELYTACT 的改良單純皰疹病毒，用于治療膠質母細胞瘤等腦部腫瘤[8]。溶瘤病毒是一類在不損害正常細胞的情況下選擇性感染腫瘤細胞，并在其中大量復制增殖最終溶解腫瘤細胞的天然或轉基因病毒。溶瘤病毒治療目前被認為是腫瘤免疫治療的一種，它能夠選擇性感染腫瘤細胞，通過其不斷的分裂增殖殺死腫瘤細胞。同時破裂的腫瘤細胞能夠釋放其腫瘤抗原及子代的溶瘤病毒，前者能夠誘導機體產生特異性抗腫瘤免疫應答等途徑發揮抗腫瘤作用，后者能夠繼續感染剩下的腫瘤細胞以發揮持續殺傷腫瘤細胞的作用[9]。此外，感染溶瘤病毒腫瘤的供血血管系統也會遭到不同程度的破壞，進而導致其生長受到抑制[10]。因此，與傳統的免疫治療相比，溶瘤病毒治療具有腫瘤的殺傷效率高、靶向性好及副作用小等優勢。同時，大量文獻報道表明溶瘤病毒聯合其他常規的抗腫瘤治療如放化療及免疫治療，能夠產生協同增效的抗腫瘤作用[9, 11-12]。本綜述將對溶瘤病毒及其抗腫瘤的作用機制進行總結，同時結合其在肺癌治療中的研究進展，探討溶瘤病毒在肺癌中的治療價值。
1 溶瘤病毒及其抗腫瘤機制
1.1 溶瘤病毒療法的優勢及常用的溶瘤病毒
與目前的其他抗腫瘤治療相比，溶瘤病毒自身的獨特特點使得溶瘤病毒療法具有許多優勢[9-10, 12]。（1）腫瘤殺傷效果好：溶瘤病毒通過多種途徑殺傷腫瘤細胞，比如幫助腫瘤抗原暴露、調節腫瘤微環境、通過招募免疫細胞及免疫調節因子以刺激機體免疫系統等；而且體內的病毒的復制，使得腫瘤中的病毒載量隨時間增加，而不是傳統的藥物代謝隨時間減少的方式。（2）產生耐藥性的概率較低：如上所述溶瘤病毒通常針對多個致癌途徑并采用多種細胞毒手段殺傷腫瘤細胞，因此產生耐藥性的幾率較低。（3）靶向性強：由于溶瘤病毒通常選擇性感染腫瘤細胞，并且以腫瘤選擇性方式復制，因此具有較強的靶向性。（4）基因改造的相對低廉：目前針對病毒的基因改造和包裝技術已相對成熟，且病毒基因組較小更容易進行基因工程的改造，相對于諸如嵌合抗原受體 T 細胞治療（chimeric antigen receptor T cell therapy，CAR-T cell therapy）的價格也相對低廉。
具有溶瘤活性的病毒有多種類型，其中許多病毒已經在臨床研究中被證實具有抗腫瘤特性。包括了 DNA 病毒，如腺病毒、皰疹病毒和細小病毒；以及 RNA 病毒，如呼腸孤病毒、脊髓灰質炎病毒和新城疫病毒。多種病毒作為潛在的癌癥治療藥物已被廣泛研究[13-22]，表1 總結了目前常用的溶瘤病毒及其特點。
表1
常用的溶瘤病毒
1.2 溶瘤病毒的抗腫瘤機制
目前認為溶瘤病毒主要通過選擇性感染并殺傷腫瘤細胞及誘導并建立抗腫瘤免疫兩者共同作用來實現殺傷腫瘤細胞的[9-10]（圖1）。抗腫瘤免疫的建立是在病毒殺傷腫瘤細胞后，暴露在腫瘤微環境中的腫瘤抗原、腫瘤細胞碎片及病毒抗原共同刺激機體的免疫系統，從而建立起機體的抗腫瘤免疫系統。其主要機制包括以下幾個方面。
圖1
溶瘤病毒抗腫瘤的主要機制
1.2.1 由病毒介導的對腫瘤細胞的直接毒殺作用
溶瘤病毒在感染腫瘤細胞后，腫瘤細胞的高代謝及增殖活躍的特征，有利于病毒利用其能量、原料在腫瘤細胞內不斷的增殖復制，進而抑制了腫瘤細胞自身的增長。此外，溶瘤病毒可能優先在腫瘤細胞中復制，因為這些細胞中的抗病毒反應存在著缺陷[9]。而在正常的細胞，由于干擾素和干擾素相關因子的產生，病毒在這些細胞中的復制變得較為困難。因此，病毒能夠在其體內不受限制的復制增殖，最終大量的病毒將腫瘤細胞裂解開來。腫瘤細胞破裂后，釋放出大量地溶瘤病毒，病毒顆粒通過感染鄰近腫瘤細胞重復上述裂解腫瘤細胞的過程，從而使得病毒介導的腫瘤細胞毒殺作用不斷地增強[23]。這個循環一直持續到免疫反應減弱病毒復制，或者易感宿主細胞耗盡為止[24]。
1.2.2 病毒誘導并建立抗腫瘤免疫殺傷腫瘤細胞
在腫瘤細胞裂解死亡后，可溶性腫瘤相關抗原（tumor associated antigen，TAA）、病毒病原體相關分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP）和細胞源性損傷相關分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP）的大量釋放。這些分子在病毒感染部位招募和激活抗原呈遞細胞（antigen-presenting cell，APC），如樹突狀細胞，這些抗原呈遞細胞可吞噬上述的特異性抗原并表達特定的腫瘤特異性抗原，進一步誘導細胞毒性 T 淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）及自然殺傷細胞（natural killer cell，NK cell）攻擊未被感染的腫瘤細胞[25-26]。此外，腫瘤細胞裂解還釋放出細胞因子（如 Ⅰ 型干擾素、干擾素 γ、腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-12），這些細胞因子能夠增加抗原處理和呈遞因子水平，包括 MHC-I 類分子的表達，以及 CTL 的募集，這些 CTL 能夠識別并殺死腫瘤細胞，進一步增強了抗腫瘤免疫[27-28]。
1.2.3 破壞腫瘤相關的血管系統
溶瘤病毒還可以破壞腫瘤血管系統進而影響腫瘤的生長[10]。新生血管形成是惡性腫瘤細胞的標志之一，充足的血液供應能為腫瘤細胞提供豐富的營養及氧氣以促進其生長。研究表明溶瘤病毒不僅可以通過特異性感染并破壞腫瘤的血管內皮細胞及基質細胞，還能夠通過促進血管生成抑制劑的生成，如內皮抑制素和血管抑制素，進而破壞腫瘤血管[29]。例如，溶瘤痘苗病毒被證實通過抑制腫瘤細胞的血管內皮細胞生成，進而破壞腫瘤的血管系統及抑制新生血管形成，減少供應腫瘤細胞的血流量，最終導致腫瘤的生長發育受限[30-31]。Breitbach 等[32]發現通過基因工程改造的痘苗病毒可以特異性感染人類腫瘤相關血管內皮細胞并表達轉基因，如粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子、β-半乳糖苷酶，最終破壞腫瘤的血管系統并進而抑制腫瘤的發展。
2 溶瘤病毒在肺癌治療中的研究進展
在目前肺癌的治療中，除了傳統的手術、放化療及靶向治療外，免疫治療已經成為一個非常熱門的領域，比如免疫檢查點抑制劑[33-35]。近幾十年來，隨著基因工程的發展和分子生物學的應用，作為免疫治療的重要領域之一的溶瘤病毒在肺癌治療中的研究得到迅速發展。
2.1 腺病毒
腺病毒（adenovirus，Ad）是一種常見的雙鏈 DNA 病毒，作為癌癥的基因治療，Ad 具有一些優勢特征比如易于擴增及基因修飾。目前，已知的 Ad 超過了 50 種血清型，可分為 7 種亞型（A～G），目前大多數的研究都集中在 C 種亞型中的 Ad 血清型 5（Ad5）[36]，其中主要的 Ad5 受體是柯薩奇/Ad受體（柯薩奇病毒腺病毒受體（coxsackievirus and adenovirus receptor，CAR），Ad5 通過 CAR 進入并感染腫瘤細胞。Garofalo 等[37]發現在肺癌模型的體內外研究中，與單獨使用溶瘤 Ad 和紫杉醇相比，溶瘤 Ad 和包裹在細胞外囊泡制劑中的紫杉醇聯合治療能顯著增強抗癌效果。此外，與單獨使用病毒和紫杉醇相比，在肺癌模型的體外研究中聯合治療顯著提高了溶瘤 Ad 的轉導率和感染能力。此外，順鉑聯合溶瘤 Ad 也被證實比單一療法更有效[38]。肺癌干細胞在癌癥的發生、進展、耐藥性和復發中至關重要。研究證實 Ad 能夠特異性感染并有效殺傷肺癌干細胞。肺癌細胞系 A549 細胞在含生長因子無血清培養基中增殖為球體（稱為 A549 球形細胞），A549 球形細胞具有肺癌干細胞的典型特性。Yang 等[39]證實攜帶EGFP基因的溶瘤 Ad（ZD55）能夠特異性地感染 A549 球形細胞并抑制其生長，并且通過腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）修飾的 ZD55 表現出較強的腫瘤細胞毒性并通過線粒體途徑誘導 A549 球形細胞凋亡。
2.2 柯薩奇病毒
柯薩奇病毒是一種直徑大小約 28 nm 的單鏈 RNA 病毒，其內包含一個 7.4 kb 的單股正鏈 RNA 基因組，其外被一個二十面體衣殼所包圍，其中用于肺癌中研究的柯薩奇病毒大多為柯薩奇病毒 3 型（coxsackie B3 virus，CVB3）。Miyamoto 等[40]通過對28種腸道病毒株進行了大規模的兩步篩選，發現 CVB3 對 9 種人類 NSCLC 細胞系具有特異性溶瘤活性。進一步研究證實了 CVB3 是一種有效且耐受性良好的溶瘤劑，具有針對局部和轉移性 NSCLC 的免疫刺激特性[40]。目前 KRAS 突變的肺腺癌并沒有可用的靶向治療藥物，2019 年的一項研究報道了 CVB3 能有效地抑制 KRAS 突變的肺腺癌細胞。Deng 等[41]發現 CVB3 選擇性感染和裂解 KRAS 突變的肺腺癌細胞（A549、H2030 和 H23），同時保留正常肺上皮細胞（原代 BEAS2B、HPL1D 和 1HAEo）和 EGFR 突變肺腺癌細胞（HCC4006、PC9、H3255 和 H1975）。這些研究結果表明，CVB3 是特異性靶向 KRAS 突變肺腺癌的有潛力的候選藥物。此外，Liu 等[42]通過將多個拷貝的腫瘤抑制性微 RNA miR-145/miR-143 靶序列插入 CVB3 基因組以產生微 RNA 修飾的 CVB3（miR-CVB3），并與 CVB3 一起在體外肺癌細胞和肺癌（TP53/RB1 突變型 SCLC、KRAS 突變型肺腺癌）異種移植小鼠模型中驗證其安全性及有效性。研究結果顯示：體外細胞實驗表明，與 CVB3 相比，miR-CVB3 保留了感染和裂解 KRAS 突變型肺腺癌和 TP53/RB1 突變型 SCLC 細胞的能力，但對心肌細胞的細胞毒性顯著降低。在TP53/RB1突變型 SCLC 異種移植模型的體內研究表明，通過全身給藥的 miR-CVB3 能帶來腫瘤的顯著消退。最引人注目的是，與 CVB3 治療的小鼠相比，用 miR-CVB3 治療的小鼠表現出顯著減弱的心臟毒性和降低的病毒滴度。Cai 和 Liu[43]通過在 CVB3 的基因中插入堿性肽以形成重組 CVB3，并且在人肺癌異種移植物的裸鼠模型進行了體外和體內實驗，以檢查其抗腫瘤活性。研究結果表明，重組 CVB3 治療的小鼠顯示出較少的腫瘤進展，重組 CVB3 與各種肺癌細胞的增殖顯著減少有關，并且重組 CVB3 并不影響正常肺成纖維細胞的增殖。
2.3 痘病毒
痘（苗）病毒是痘病毒科的一種大型雙鏈 DNA 病毒。自從它被用作天花疫苗以來的幾十年里，其安全性已經得到了證明。然而，為了更好地靶向腫瘤細胞，近年來各種缺失和插入突變已經被用來增強這些病毒的腫瘤特異性靶向。白細胞介素-24 是一種重要的細胞因子，屬于活化型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶家族，當細胞進入凋亡途徑時，它可抑制 stat3 的活性進而促進細胞凋亡。Lv 等[44]證實了攜帶白細胞介素-24基因的溶瘤痘苗病毒（vv-il-24）能夠通過誘導半胱氨酸蛋白酶依賴性細胞凋亡有效地感染和破壞肺癌細胞，并降低了 stat3 的表達。Hu 等[45]構建了一種攜帶表達膜結合 TRAIL 基因的溶瘤痘病毒。在體外實驗中，他們發現攜帶 TRAIL 基因的溶瘤痘病毒在肺癌細胞系的細胞水平上顯示出比不攜帶 TRAIL 的溶瘤痘病毒更好的細胞毒性。在體內實驗中，攜帶 TRAIL 基因的溶瘤痘病毒在人 A549 肺癌細胞和小鼠 Lewis 肺癌細胞兩種移植瘤模型被證實均具有較強的抗癌作用。此外，溶瘤痘病毒也被證實對晚期肺癌及惡性胸腔積液有特異性的抗癌作用。且溶瘤痘病毒聯合其他治療方式，將會顯著增加其治療的療效。惡性胸腔積液與肺癌晚期相關，主要依賴于胸膜的侵襲和癌細胞對血管內皮生長因子的表達。Weibel 等[46]在肺腺癌異種移植物小鼠原位模型中證實了痘苗病毒治療晚期肺腺癌和腫瘤相關惡性胸腔積液有著顯著療效。進一步研究發現病毒會介導腫瘤細胞的血管內皮生長因子水平降低以及腫瘤細胞對腫瘤周圍組織的侵襲減少，并且聯合抗血管內皮生長因子單鏈抗體的溶瘤痘苗病毒能夠顯著增強溶瘤痘病毒的抗癌效果。Hofmann 等[47]在人肺腺癌細胞系（PC14PE6-RFP）中評估重組痘苗病毒（glv-1h68）的溶瘤活性，并在 PC14PE6-RFP 肺腺癌小鼠模型上分析 glv-1h68 和環磷酰胺聯合治療策略的抗腫瘤療效。結果證實 glv-1h68 在 PC14PE6-RFP 細胞中高效感染、復制和裂解。在小鼠模型的實驗中證實聯合應用 glv-1h68 和環磷酰胺可顯著提高 glv-1h68 的抗腫瘤效果，增加腫瘤內病毒的擴散，顯著減少腫瘤的供應血管數量。
2.4 其他病毒
單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV）是一種有包膜的雙鏈 DNA 病毒，根據其抗原性不同可分為 HSV-1 型（HSV-1）和 HSV-2 型（HSV-2）。目前，HSV-1 已被廣泛用于溶瘤治療的研究，且其中一種 HSV-1（T-vec）已被美國食品藥品監督管理局批準用于治療晚期黑色素瘤，它在這些患者中被證明是安全和有效的[7]。甲型流感病毒（influenza virus，IAV）也在體內免疫活性模型中被證實能夠有效地消除 NSCLC 的腫瘤細胞，并且感染 IAV 還能夠恢復肺腫瘤相關肺泡巨噬細胞的免疫活性[48]。值得注意的是，Masemann 等[11]進一步證實 IAV 感染與 B7-H3 選擇性免疫檢查點抑制劑（immune-checkpoint inhibitor，ICI）相結合可以增加 M1 極化肺泡巨噬細胞水平及 CTL 的浸潤，最終帶來約 80% 現有腫瘤的溶瘤作用的顯著改善。相比之下，單獨應用 α-PD-1 IC 抗體或與溶瘤 IAV 聯合應用并沒有提供額外的溶瘤或免疫調節功效。因此，聯合溶瘤 IAV 和 B7-H3 ICI 的個體化治療可能是一種靶向治療 ICI 耐藥的 NSCLC 的有效治療方案。呼腸孤病毒是一種常見的雙鏈 RNA 病毒，可從人體呼吸道和胃腸道分離。其中 3 型呼腸孤病毒（Reolysin）是一種天然存在的病毒，通過 Ras 激活途徑優先感染并導致腫瘤細胞被破壞。Villalona-Calero 等[49]證實 Reolysin 聯合紫杉醇和卡鉑能有效治療 KRAS 突變的轉移或復發的 NSCLC 患者。水泡性口炎病毒（vesicular stomatitis virus，VSV）是一種單鏈、負鏈 RNA 病毒，屬于彈狀病毒科。VSV 是一種很有前途的溶瘤病毒，對包括NSCLC在內的多種癌癥類型具有抑制作用。Patel等[50]證實了 JAK/STAT 抑制劑魯索替尼聯合 VSV 可增強 NSCLC 模型中的 VSV 的溶瘤能力。
3 溶瘤病毒療法的局限性
盡管溶瘤病毒治療在腫瘤治療方面取得了很大的成就，但在其治療效果的逐漸得到認可的同時，仍然面臨著許多挑戰。
3.1 溶瘤病毒的滲透和傳播
在腫瘤的微環境中，由蛋白多糖組成的細胞外基質（extracellular matrix，ECM）是藥物及病毒滲透的物理屏障[51]。要感染滲透癌細胞并將其溶解，溶瘤病毒首先需要通過復雜的 ECM，溶解 ECM 可能是解決這一困境的一種有效策略。Ganesh 等[52]將 Ad5/35GFP 和最佳劑量透明質酸酶（50 U）共同注射入轉移性腫瘤的小鼠模型中，研究發現與單一注射溶瘤 Ad 相比，透明質酸酶和溶瘤 Ad 的瘤內聯合給藥可增強轉移性腫瘤模型中的病毒效力及病毒在整個腫瘤中傳播能力。此外，溶瘤病毒進入機體后，在溶瘤病毒的傳遞過程中，尤其是靜脈注射過程中，宿主的抗病毒防御是目前溶瘤病毒治療的一個主要弱點。在注射溶瘤病毒后誘導的宿主抗病毒免疫明顯抑制了其抗腫瘤作用[53]。目前的研究顯示，基于載體的溶瘤病毒遞送系統可能是解決該局限性的一種有前景的策略[54-55]。Yoon 等[54]將間充質干細胞作為溶瘤腺病毒的載體，能夠將溶瘤腺病毒特異性地遞送至肝臟腫瘤中。Josiah 等[55]將脂肪干細胞作為溶瘤病毒載體，能夠有效的將其運送至腦膠質母細胞瘤中以發揮腫瘤殺傷作用。
3.2 溶瘤病毒治療的安全性
溶瘤病毒作為一種病原體，其致病性不容忽視。一些人類病毒在溶瘤時可能會損害正常組織，因此溶瘤病毒療法的生物安全性值得進一步研究，特別是對于免疫力低下的人群。例如，HSV-1 在某些情況下會導致嚴重的局灶性腦炎，與高死亡率和發病率相關[56]。因此，在溶瘤病毒的早期研究中，由于病毒引起的嚴重致病性使病毒治療的研究停滯不前[57]。隨著基因工程技術的發展和日益成熟，人們通過刪除特定的基因來構建減毒的溶瘤病毒，使得溶瘤病毒療法再一次成為腫瘤治療的熱門領域。從 2005 年中國監管機構批準了轉基因溶瘤腺病毒 H101 用于晚期鼻咽癌患者的治療開始，通過基因工程減毒的溶瘤病毒被廣泛應用于腫瘤的研究。如表1所示，多種病毒已廣泛應用于臨床試驗。盡管這些臨床試驗中嚴重不良事件的報道較少，但溶瘤病毒療法的生物安全性，包括不受控制的不良事件和長期并發癥，仍然是一個需要準確衡量的嚴重問題[58-59]。
3.3 目前關于溶瘤病毒在肺癌中臨床治療或試驗有限
如本文所列舉的溶瘤病毒在肺癌中的研究所示，目前關于溶瘤病毒在肺癌中的研究幾乎全是臨床前的基礎研究，并未在臨床試驗中開展溶瘤病毒的研究，因此在溶瘤病毒療法成為肺癌的有效治療措施之前，還有很長的一段路要走。
4 總結和展望
作為腫瘤免疫治療的一個重要領域，溶瘤病毒具有其獨特的優勢。多項臨床研究顯示，溶瘤病毒可為不同進展階段，甚至轉移性和無法手術的腫瘤患者帶來臨床獲益。更重要的是，經過修飾的溶瘤病毒還可與傳統的腫瘤治療，比如放化療及免疫治療等聯合應用，能夠發揮這些療法的最大潛力。此外，其良好的靶向抗腫瘤作用使得它成為了肺癌領域研究的熱點。但其治療的安全性、病毒在腫瘤中的滲透及擴散能力以及其在肺癌領域的臨床應用價值，仍需進一步闡明、驗證和探索。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
