豇豆花叶病毒为何如此擅长格斗的癌症吗?

植物病毒感染豆类,叫豇豆花叶病毒,有一种特殊的力量,你可能不知道:注入肿瘤时,触发免疫系统来治疗癌症转移性癌症以及防止它再次发生。

在过去的七年里,加州大学圣地亚哥分校的研究人员和达特茅斯学院一直在研究和测试豇豆花叶病毒颗粒作为癌症免疫疗法和报道的形式有前景的结果在实验室老鼠和伴侣犬。其性能已被其他抗癌策略无与伦比的团队测试。但其成功的具体原因仍然是个谜。

在一个新的研究发表在《分子制药学,研究人员发现细节,解释为什么豇豆花叶病毒是非常有效的对抗癌症。

尼科尔·斯坦梅茨领导的工作是教授在加州大学圣地亚哥分校纳米工程雅各布斯工程学院和史蒂文•菲尔的微生物学和免疫学教授Geisel在达特茅斯医学院的。斯坦梅茨和菲尔生物技术创业公司的创始人,被称为马赛克ImmunoEngineering Inc .)已授权的豇豆花叶病毒纳米技术和正在努力把它翻译成癌症免疫治疗诊所。

“这项研究有助于验证豇豆花叶植物病毒纳米颗粒导致癌症免疫疗法的候选人,”斯坦梅茨说,他还担任主任NanoImmunoEngineering中心在加州大学圣地亚哥分校。“现在我们有了机械的数据解释为什么它是最有力的候选人,这进一步减少临床翻译。”

——直到现在,梅菲尔和他们的团队有一个总体了解他们的领先候选人的工作。传染性的豇豆花叶病毒纳米颗粒在植物而不是哺乳动物,都是直接注射在肿瘤免疫系统作为诱饵。人体的免疫细胞识别病毒纳米颗粒作为外国特工和被解雇的攻击。当看到病毒纳米颗粒的免疫细胞在肿瘤,癌细胞后他们去。

斯坦梅茨指出,这种方法的美,它不仅需要照顾一个肿瘤,但它也开启了一个系统性的免疫反应对任何转移性肿瘤和未来。研究人员看到它工作在黑色素瘤小鼠模型,卵巢癌,乳腺癌,结肠癌和神经胶质瘤。他们还成功使用它治疗犬类黑素瘤患者,乳房癌和肉瘤。

同样有趣的是,豇豆花叶病毒最好的工作在触发一个抗癌免疫反应比其他植物病毒或病毒样颗粒的研究人员的研究。“我们已经表明,它的工作原理,现在我们需要显示它有什么特别之处,它可以引起这种反应,”第一作者Veronique Beiss说,在斯坦梅茨担任博士后研究员的实验室。”这就是知识差距我们寻求填补。”

为了得到答案,研究人员比较了豇豆花叶病毒和其他两个植物病毒来自同一个家庭,有相同的形状和大小。一个病毒,豇豆花叶病毒严重,股票类似的RNA序列和蛋白质组成。另一方面,烟草环斑病毒,只有在结构相似。“我们认为这将是伟大的比较,看看这种强有力的抗肿瘤功效运行在这个特定的植物病毒家族,”斯坦梅茨说。”,我们可以通过比较深入的亲戚有或没有序列同源性。”

研究人员制造了植物virus-based纳米免疫疗法和注射到老鼠的黑色素瘤肿瘤。每个三个剂量免疫疗法候选人是7天。用豇豆花叶病毒纳米颗粒的成活率最高,最小的肿瘤,肿瘤增长基本上停滞四天之后第二个剂量。

然后研究人员提取免疫细胞治疗小鼠的脾脏和淋巴结和分析。他们发现植物病毒都有一个激活受体的蛋白质外壳,称为toll样受体,在免疫细胞的表面。但有什么独特的豇豆花叶病毒是激活一个额外的toll样受体通过其RNA。激活这个额外的受体触发更多类型的促炎症的蛋白质称为细胞因子,促进免疫系统的抗癌的回应。换句话说,引发了更强的炎症反应让免疫系统更加努力地寻找和消除肿瘤,Beiss解释道。

团队的分析还发现另一个独特的方式,豇豆花叶病毒增强免疫应答。四天之后第二个剂量,研究人员测量了高水平的细胞因子。这些水平居高不下在很长一段时间。“我们不认为这与其他两种植物病毒。细胞因子水平快速峰值,然后下来都不见了,”Beiss说。“这持久的免疫反应是另一个关键的区别,使豇豆花叶病毒。”

虽然这揭示了豇豆花叶病毒的卓越的能力和有效性,斯坦梅茨承认,有更多的工作要做。“我们一直在寻找的答案开辟了更多的问题,”她说。“这种病毒纳米颗粒是如何处理细胞?它的RNA和蛋白质发生了什么?为什么是豇豆花叶病毒的RNA识别而不是其他植物病毒的RNA ?理解这个粒子的详细的旅程通过细胞如何与其他粒子将帮助我们确定是什么使豇豆花叶病毒独特有效的对抗癌症。”

参考:毛Beiss V, C,菲尔SN,斯坦梅茨NF。豇豆花叶病毒优于secoviridae的其他成员原位疫苗对癌症免疫疗法。摩尔。制药学2022年。doi:10.1021 / acs.molpharmaceut.2c00058

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