科學家創造利用寨卡病毒消滅腦癌細胞的新方法
杜克大學-新加坡國立大學的科學家們創新了一種癌症療法,利用寨卡病毒選擇性地殺死腦癌細胞,為膠質母細胞瘤患者提供了一種充滿希望的治療選擇。這種方法利用寨卡病毒株有效靶向腫瘤細胞,同時保護健康細胞,有可能為治療目前治療方案有限的侵襲性腦腫瘤提供一條新途徑。
科學家發現,茲卡病毒疫苗株可以消滅腦腫瘤細胞,而健康的細胞則不受影響。
新加坡國立大學杜克大學醫學院(Duke-NUS)的科學家們開發出一種新方法,利用寨卡病毒摧毀腦癌細胞並抑制腫瘤生長,同時保護健康細胞。研究小組利用杜克-新加坡國立大學開發的寨卡病毒候選疫苗,發現了這些病毒株如何靶向快速增殖的細胞而不是成熟細胞,使它們成為靶向成人大腦中快速生長的癌細胞的理想選擇。
他們的研究結果發表在《轉化醫學雜誌》(Journal of Translational Medicine)上,有可能為目前預後較差的腦癌患者提供一種新的治療方法。
多形性膠質母細胞瘤是最常見的惡性腦癌,全球每年確診患者超過30 萬人。這類患者的存活率很低(約15 個月),主要原因是腫瘤復發率高且治療方案有限。對於這類患者,溶瘤病毒療法–即使用工程病毒感染並殺死癌細胞–可能解決目前的治療難題。
寨卡病毒在溶瘤病毒療法中的應用前景
寨卡病毒就是一種處於早期開發階段的疫苗。杜克大學-新加坡國立大學團隊使用了寨卡病毒減毒活疫苗(ZIKV-LAV)株,這種”弱化”病毒感染健康細胞的能力有限,但仍能在腫瘤內迅速生長和擴散。
「我們之所以選擇寨卡病毒,是因為它能自然感染大腦中快速增殖的細胞,使我們能夠接觸到傳統上難以瞄準的癌細胞。我們的ZIKV-LAV株還能在腦癌細胞中自我複製,因此這是一種活體療法,可以傳播並攻擊鄰近的病變細胞,”論文第一作者、杜克大學癌症與幹細胞生物學研究計畫高級研究員卡拉-比安卡-盧埃納-維克多裡奧博士說。
感染ZIKV-LAV 的培養人類神經元。粉紅色為感染,藍色為細胞核。資料來源:杜克大學-新加坡國立大學醫學院
維克多里奧博士和研究小組確定,ZIKV-LAV 株在感染癌細胞時非常有效,因為這些病毒與蛋白質結合,而這些蛋白質只在癌細胞中大量存在,在健康細胞中則沒有。感染癌細胞後,這些病毒株會劫持細胞資源繁殖,最終殺死細胞。癌細胞死亡後,其保護膜會破裂,釋放出細胞內的物質,包括病毒後代,這些病毒後代會感染並殺死鄰近的癌細胞。此外,受感染細胞釋放出的部分細胞蛋白質可活化免疫反應,進一步抑制腫瘤生長。
透過實驗,研究團隊觀察到,ZIKV-LAV 株感染會導致65% 至90% 的多形性膠質母細胞瘤腫瘤細胞死亡。雖然ZIKV-LAV株也感染了9%到20%的腦血管細胞,但感染並沒有殺死這些健康細胞。相較之下,原始的母株寨卡病毒殺死了高達50%的健康腦細胞。
科學家也發現,ZIKV-LAV 菌株即使感染了健康細胞,也無法很好地繁殖。在感染了ZIKV-LAV 的健康腦細胞中測得的病毒數量僅為感染前的0.36 到9 倍。相較之下,感染了ZIKV-LAV 的腦癌細胞中的病毒數量是感染前的1 0 到10 億倍。這進一步說明,與正常細胞相比,癌細胞中的條件更有利於病毒的繁殖。
未來方向與應用
「自2016年爆發寨卡病毒以來,人們對該病毒的性質及其破壞性影響產生了恐懼,這是可以理解的。透過我們的工作,我們希望以一種新的視角來展示寨卡病毒,突顯它殺死癌細胞的潛力。”杜克-新加坡國立大學癌症與幹細胞生物學研究計畫助理教授安-瑪麗-查科(Ann-Marie Chacko)說:”當一種活病毒被減毒,使當其能安全有效地對抗傳染病時,它就能造福人類健康–不僅是作為一種疫苗,而且還是一種有效的腫瘤消殺劑。」她也是這篇論文的資深作者。
右起:Ann-Marie Chacko 助理教授、Alfred Sun 助理教授、Carla Bianca Luena Victorio 博士和Ooi Eng Eong 教授與他們的寨卡疫苗菌株培養物。圖片來源:杜克大學-新加坡國立大學醫學院
減毒活疫苗病毒株最初由杜克大學新興傳染病研究計畫的Ooi Eng Eong 教授小組開發。作為對照,杜克-新加坡國立大學神經科學與行為障礙研究計畫助理教授阿爾弗雷德-孫(Alfred Sun)團隊也在人類幹細胞培養的腦神經元或神經細胞上對病毒株進行了測試。這為評估在人體細胞中使用病毒作為療法的安全性和有效性提供了可靠的篩選工具。
查科副教授的研究小組正在改進這些病毒株和其他寨卡病毒株,以提高它們不僅能殺死腦癌細胞,還能殺死其他類型癌細胞的效力,同時使它們在病人身上使用時更加安全。他們也正在對病毒進行改良,以便在將病毒注射到病人體內後進行非侵入性成像。這樣,醫生就能監測病毒在患者體內的去向以及在腫瘤內發揮作用的時間。
為此,該團隊正在探索將他們的病毒株商業化,既作為寨卡疫苗,也作為腦癌的治療方法,還有可能作為卵巢癌等其他癌症的治療方法。
杜克-新加坡國立大學負責研究的高級副院長Patrick Tan 教授說:”這是一個很好的例子,說明了杜克大學新加坡國立大學的不同研究計畫是如何匯聚在一起,利用各自的專業知識來推動醫學知識的發展和改善病人的生活的。該團隊的寶貴見解有朝一日可能會轉化為控制腫瘤生長的新治療方案,甚至治愈癌症。”
編譯自: ScitechDaily