「毒」殺癌細胞的一百年

與天斗，其樂無窮；與地斗，其樂無窮。與病魔斗……至少是責任重大。醫生們得想出錦囊妙計才能破敵制勝，因此「以毒攻毒」這一計，早早就被人類用到了與各種疾病的鬥爭上。被寫進各種教科書的詹納發明牛痘疫苗消滅天花的故事，不就是再好不過的典例嗎？（別說你沒聽過，Dr.Why表示完全不信……）

病毒能殺傷的可不只是正常細胞，即使是「無所不能、高度進化」的癌細胞，一旦中了感染的招，往往也難逃一劫。經過漫長的探索和發展，安進公司的溶瘤病毒療法T-Vec在2015年正式獲得美國FDA的批准治療黑色素瘤，標誌著人類抗擊癌症的武器庫里又多了一樣新的利器。

一百多年的科學探索，換來的就是這兩小瓶……

那就讓Dr.Why開始講述，這一百多年的漫長史話吧。

「上錯花轎嫁對郎」

一切偉大的醫學發展，都來自於最初那雙敏銳觀察到不尋常之處的眼睛。

身患白血病的患者們，少不了要和各種各樣的感染作鬥爭，但感染卻並不是完全有害無益的。1903年9月的一次學術會議上，密歇根大學醫學院教授George Dock最先報告了一例1896年他所治療的患者資料，這名女性白血病患者在患流感後，病情一度實現了短暫的完全緩解，而且與治療用藥無關[1-2]。

Dr.Why真不確定能看到人類戰勝流感的那一天……

用一句很俗的話說，命運的齒輪，從此就開始轉動了。從1922年牛痘病毒被最先證實存在溶瘤效果[3]，到1952年的30年間，已有42種病毒進行了治療腫瘤的動物實驗，其中11種體現了療效[4]。而在20世紀50和60年代，病毒學發展突飛猛進，一大批疾病的致病病毒被「驗明正身」，隨即被投進研究洪流之中，似乎溶瘤病毒療法的黃金年代已經近在眼前了。

大好前景之下，也許真的沒有人想到理想與現實的鴻溝。

雙刃劍之下的「坎坷童年」

做癌症研究的人，誰沒在實驗中殺掉一大堆的癌細胞呢？但從實驗室進展到臨床成功，可完全是另一回事了。

1949-1951年間，紀念斯隆-凱特琳癌症中心（MSKCC）的Alice Moore醫生對俄羅斯遠東腦炎病毒（即蜱傳腦炎病毒遠東亞型）的溶瘤效應進行了詳細研究，她發現，雖然這種病毒對6種實體腫瘤體現了強大的殺傷效果，但病毒感染也同時導致了實驗用的小鼠死亡，可以說是玉石俱焚[5]。

傳播森林腦炎的是蜱蟲，不熟悉？萊姆病了解一下？

但顯然不少同時代的醫生可沒有這份謹慎感。以同在1949年開展的一項臨床試驗為例，參與試驗的淋巴瘤患者們，直接被醫生們輸注了病毒性肝炎患者的血清……雖然試驗中確實有部分患者病情短暫緩解，但連提純都沒有的治療，安全性顯然難以保證，最終有13名患者患上了病毒性肝炎（後證實為乙肝）[6]。

面對癌症患者的迫切需求，又受到初步療效的鼓舞，這種安全性上的「小問題」並沒有攔住轟轟烈烈的研究大軍。即使是作為動物模型研究溶瘤病毒的先驅，Alice Moore後來也與MSKCC的同事Chester Southam聯手開展了一系列後人看來非常激進的臨床試驗。

但由於缺乏病毒提純手段，這些早期試驗不僅治療效果有限，甚至還有許多患者在不知曉具體試驗詳情的情況下，體內被一起注射進了病毒和癌細胞……由於社會倫理危機和FDA等相關部門對療效的質疑，溶瘤病毒療法在20世紀70和80年代熱度驟降[7-10]，包括在臨床試驗中一度治療有效率高達40%的腮腺炎病毒，成果發表後也是無人問津[11]。

那時候科研界對溶瘤病毒的了解也就是冰山一角吧……

風雲再起

溶瘤病毒雖然一度被置之高閣，但並沒有被徹底忘記。

玩過《瘟疫公司》的讀者們，還記得遊戲里是怎麼介紹這種病原體的嗎？「極不穩定，容易突變」，而不穩定性，正是制約溶瘤病毒療法早期發展的一大瓶頸。醫生們無法控制病毒對癌細胞發起定向殺傷，也不能把病毒的擴散範圍局限在癌灶內，因此不僅療效不佳，還難以控制病毒感染導致的器官損傷。

話說學醫的人喜歡玩兒這個，會不會不太吉利……

「愛上了一匹野馬，但家裡沒有草原」，估計就是說的這麼一種心情……不過人類在漫長的歷史中，沒少花功夫逐漸將野生動物馴化為家禽家畜，這套路放到病毒上也相當合適，只不過用來馴化的工具不再是獸欄和鞭子，而是基因工程技術。

1991年，哈佛大學研究團隊在《科學》上發表了利用溶瘤病毒治療惡性膠質瘤的論文，標誌著基因工程技術改造的新一代溶瘤病毒，正式走上歷史舞台。

研究使用的是1型單純皰疹病毒（HSV-1），但與過往的病毒相比，基因工程技術多添加了一個導致病毒胸苷激酶（tk）編碼缺陷的突變。就是這小小的一點改動，使HSV-1病毒能專門靶向侵入處於分裂期的癌細胞，同時對正常細胞的影響有限，大幅降低了治療副作用[12]。

好玩吧？會玩吧？沒玩過吧？似乎可以叫朱時茂三連……

這篇論文在溶瘤病毒療法的發展史上宛如一盞指路明燈，從2000年開始，溶瘤病毒的相關科研再度進入了井噴式爆發期，而基於這些進展，到2016年，已經有約40項相關臨床試驗在進行之中，囊括的病毒包括了腺病毒、單純皰疹病毒、麻疹病毒等許多成員，針對的腫瘤則幾乎涵蓋了各種常見類型[13]。

它為什麼那麼美

為什麼溶瘤病毒療法受到追捧呢？經過這麼多年的研究，醫學界對它們的認知已經早就不限於當初觀察到的那一線靈光，大體來說可以總結為以下三點機制：

首先就是溶瘤病毒的選擇性殺傷了，不同的病毒可以識別不同癌細胞表面的特異性受體，從而感染癌細胞，在癌細胞內部複製增殖。這種感染過程與病毒感染正常細胞類似，但可以藉助基因工程技術進行一定的改造以增強選擇性。

在溶瘤病毒大量複製，殺滅癌細胞後，釋放出的細胞殘片和新的病毒還能進一步激活體內的免疫響應，增加效應T細胞的數量，改變免疫系統對腫瘤「熟視無睹」的狀況[14-15]。臨床試驗已經證實，將溶瘤病毒和免疫檢查點抑製劑治療聯合應用，可以顯著提高PD-1抑製劑的治療響應率[16-17]。

如果病毒自身的殺傷力還不夠，那就拉上免疫系統一起干

而平時經常被大呼「進化超神」的癌細胞也會給自己挖坑。為了迅速代謝增殖，癌細胞會發生各種各樣的代謝變化，但如果病毒也一起進去搗鬼的話……嘿嘿嘿。有研究顯示，感染癌細胞的病毒竟然可以和癌細胞共享代謝通路，陪癌細胞一起瘋狂增殖[18]……特洛伊木馬裡面的伏兵也拿不出這種招數啊。

還有，被病毒感染的癌細胞求救都無門。一般細胞被病毒感染時，會激活干擾素介導的免疫應答，但也許是為了不引起免疫系統的注意，癌細胞在干擾素通路上往往會出現缺失，於是面對氣勢洶洶殺進來的病毒就成了不設防狀態[19]……極小劑量的病毒就足以在實驗室條件下殺滅癌細胞。

經過現代基因工程技術的改造，溶瘤病毒療法的安全性和穩定性也早已超越了50年前「泥沙俱下」的水平，臨床試驗中最常見的不良反應，也就是類似流感樣的發熱、全身不適等情況，一般無需特殊處理，而且療效不易受到化療、放療等其他治療手段的影響，聯合應用可能大有作為[20]。

中國聲音

每次有文獻提及溶瘤病毒的發展史，一般都不會繞過這個名字：Oncorine（安柯瑞），或者它的學名：H101，然後再說明一句，它在2005年成為世界上首個獲批的溶瘤病毒療法[21]。嚴格來說，Oncorine並不是中國科研人的成果，而是在被原開發公司放棄後，漂洋過海來到中國實現了復甦。

在臨床試驗中，Oncorine聯合化療對攜帶p53基因突變的頭頸鱗狀細胞癌患者治療客觀緩解率達到了79%，超過了單純化療的40%[21]，不過歐美學者普遍對當時中國尚不成熟的藥物審批流程存在疑慮，且這項試驗沒有把生存期作為主要指標進行考核，最終導致Oncorine沒能在國際舞台上走得更遠[22]。

直到2014年，中山大學顏光美教授團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表關於M1溶瘤病毒的科研成果，才標誌著中國智慧真正在溶瘤病毒療法研究上閃光。經過數年的發展，這種療法有望在2018年底啟動臨床試驗，真正投入實戰檢驗療效。

顏光美教授確實是個很有故事的人……不過細說的話話題又要偏了。

這M1病毒的故事，還真得好好說道說道，它屬於甲病毒屬（Alphavirus）內蓋他病毒（Getah Virus）一種，是單鏈RNA病毒，早在1964年就被中國科學家在海南島的蚊蟲身上發現[23]，但由於只在馬、豬等動物身上傳播，對人不具備致病性，發現後的40多年裡並沒引起多少重視[24]。

隨著溶瘤病毒療法的研究在21世紀初全面復甦，有科學家也把目光對準了誘導細胞凋亡能力強悍，能夠殺傷癌細胞的甲病毒屬[25]，畢竟溶瘤病毒的大家庭永遠不嫌多嘛。基於這種思路，顏光美教授的團隊最早於2009年在膠質瘤模型上進行了驗證，發現M1病毒也存在誘導癌細胞凋亡的能力[26]。

然後就是2014年讓M1病毒真正走進公眾視野的PNAS論文。顏光美教授帶領的團隊發現，M1病毒可以在基本不影響正常組織細胞的情況下，利用癌細胞表面鋅指抗病毒蛋白（ZAP）的缺陷，選擇性侵入癌細胞並大量複製，誘導細胞凋亡，而且ZAP缺陷在肝癌、結直腸癌、膀胱癌等多種癌症中都存在，意味著M1病毒不需特殊改造，就是一種天然的廣譜殺傷病毒[27]。

M1病毒攻擊癌細胞，還有那麼點兒黑雲壓城的意思

當然，從實驗室成功到造福患者還有很長一段路要走，顏光美教授的團隊並沒有就此停止探索。2016年，猴子動物模型實驗證實了M1病毒療法的安全性[28]；2017年，發現M1病毒與靶向p97蛋白的抑製劑合用，靶向肝癌細胞的選擇性可以增強3600倍[29]；2018年，又確定了IRE1α和RHQQ兩種可以預測M1病毒療法預後的生化標記物[30-31]……

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索，而終點相信不會太遠了。

但行好事，莫問前程

雖然有人認為，T-Vec療法的獲批也只是讓溶瘤病毒療法從童年進入了青春期，但在已經風起雲湧轟轟烈烈的癌症治療新時代，溶瘤病毒療法的應用可能遠不只是簡單的殺滅癌細胞。此前Dr.Why也提到過免疫檢查點抑製劑與溶瘤病毒的聯合已經進入了臨床階段，還有科學家希望將溶瘤病毒改造為長期的癌症免疫增效劑或疫苗[32]，或是配合放化療、手術等傳統手段。

這些想法都需要時間和試驗來驗證了。我們能做的，大概只有祝福它一飛衝天吧。

參考資料：

1.Dock G. The influence of complicating diseases upon leukaemia[J]. The American Journal of the Medical Sciences (1827-1924), 1904, 127(4): 563.

2.Hammill A M, Conner J, Cripe T P. Oncolytic virotherapy reaches adolescence[J]. Pediatric Blood & Cancer, 2010, 55(7): 1253-1263.

3.Moore A E. Viruses with oncolytic properties and their adaptation to tumors[J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 1952, 54(1): 945-952.

4.Moore A E. Effects of viruses on tumors[J]. Annual Reviews in Microbiology, 1954, 8(1): 393-410.

5.Moore A E. Inhibition of growth of five transplantable mouse tumors by the virus of Russian Far East encephalitis[J]. Cancer, 1951, 4(2): 375-382.

6.Hoster H A, Zanes R P, von Haam E. Studies in Hodgkin"s Syndrome: IX. The Association of 「Viral」 Hepatitis and Hodgkin"s Disease (A Preliminary Report)[J]. Cancer Research, 1949, 9(8): 473-480.

7.Southam C M. Division of microbiology: Present status of oncolytic virus studies[J]. Transactions of the New York Academy of Sciences, 1960, 22(8 Series II): 657-673.

8.Langer E. Human Experimentation: Cancer Studies at Sloan-Kettering Stir Public Debate on Medical Ethics[J]. Science, 1964, 143(3606): 551-553.

9.Kelly E, Russell S J. History of oncolytic viruses: genesis to genetic engineering[J]. Molecular Therapy, 2007, 15(4): 651-659.

10.Lerner B H. Sins of omission—cancer research without informed consent[J]. New England Journal of Medicine, 2004, 351(7): 628-630.

11.Asada T. Treatment of human cancer with mumps virus[J]. Cancer, 1974, 34(6): 1907-1928.

12.Martuza R L, Malick A, Markert J M, et al. Experimental therapy of human glioma by means of a genetically engineered virus mutant[J]. Science, 1991, 252(5007): 854-856.

13.Lawler S E, Speranza M C, Cho C F, et al. Oncolytic viruses in cancer treatment: a review[J]. JAMA Oncology, 2017, 3(6): 841-849.

14.Zamarin D, Holmgaard R B, Subudhi S K, et al. Localized oncolytic virotherapy overcomes systemic tumor resistance to immune checkpoint blockade immunotherapy[J]. Science Translational Medicine, 2014, 6(226): 226ra32.

15.Ribas A, Dummer R, Puzanov I, et al. Oncolytic virotherapy promotes intratumoral T cell infiltration and improves anti-PD-1 immunotherapy[J]. Cell, 2017, 170(6): 1109-1119. e10.

16.Puzanov I, Milhem M M, Minor D, et al. Talimogene laherparepvec in combination with ipilimumab in previously untreated, unresectable stage IIIB-IV melanoma[J]. Journal of Clinical Oncology, 2016, 34(22): 2619-2626.

17.Chesney J, Puzanov I, Collichio F, et al. Randomized, Open-Label Phase II Study Evaluating the Efficacy and Safety of Talimogene Laherparepvec in Combination With Ipilimumab Versus Ipilimumab Alone in Patients With Advanced, Unresectable Melanoma[J]. Journal of Clinical Oncology, 2017: JCO. 2017.73. 7379.

18.Wang G, Barrett J W, Stanford M, et al. Infection of human cancer cells with myxoma virus requires Akt activation via interaction with a viral ankyrin-repeat host range factor[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2006, 103(12): 4640-4645.

19.Stojdl D F, Lichty B, Knowles S, et al. Exploiting tumor-specific defects in the interferon pathway with a previously unknown oncolytic virus[J]. Nature Medicine, 2000, 6(7): 821.

20.Kaufman H L, Kohlhapp F J, Zloza A. Oncolytic viruses: a new class of immunotherapy drugs[J]. Nature Reviews Drug Discovery, 2015, 14(9): 642.

21.Garber K. China approves world"s first oncolytic virus therapy for cancer treatment[J]. Journal of the National Cancer Institute, 2006, 98(5): 298-300.

22.Ma G, Shimada H, Hiroshima K, et al. Gene medicine for cancer treatment: commercially available medicine and accumulated clinical data in China[J]. Drug Design, Development and Therapy, 2008, 2: 115.

23.Xue-Dong L, Fu-Xi Q, Huo Y, et al. Isolation of Getah virus from mosquitos collected on Hainan Island, China, and results of a serosurvey[J]. Southeast Asian J Trop Med Pub Health, 1992, 23(4): 730-734.

24.Zhai Y, Wang H Y, Sun X, et al. Complete sequence characterization of isolates of Getah virus (genus Alphavirus, family Togaviridae) from China[J]. Journal of General Virology, 2008, 89(6): 1446-1456.

25.Tseng J C, Levin B, Hurtado A, et al. Systemic tumor targeting and killing by Sindbis viral vectors[J]. Nature Biotechnology, 2004, 22(1): 70.

26.Hu J, Cai X F, Yan G. Alphavirus M1 induces apoptosis of malignant glioma cells via downregulation and nucleolar translocation of p21WAF1/CIP1 protein[J]. Cell Cycle, 2009, 8(20): 3328-3339.

27.Lin Y, Zhang H, Liang J, et al. Identification and characterization of alphavirus M1 as a selective oncolytic virus targeting ZAP-defective human cancers[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014, 111(42): E4504-E4512.

28.Zhang H, Lin Y, Li K, et al. Naturally existing oncolytic virus M1 is nonpathogenic for the nonhuman primates after multiple rounds of repeated intravenous injections[J]. Human Gene Therapy, 2016, 27(9): 700-711.

29.Zhang H, Li K, Lin Y, et al. Targeting VCP enhances anticancer activity of oncolytic virus M1 in hepatocellular carcinoma[J]. Science Translational Medicine, 2017, 9(404): eaam7996.

30.Li K, Hu C, Xing F, et al. Deficiency of the IRE1α-Autophagy Axis Enhances the Antitumor Effects of the Oncolytic Virus M1[J]. Journal of Virology, 2018, 92(6): e01331-17.

31.Liang J, Guo L, Li K, et al. Inhibition of the mevalonate pathway enhances cancer cell oncolysis mediated by M1 virus[J]. Nature Communications, 2018, 9(1): 1524.

32.Russell S J, Barber G N. Oncolytic Viruses as Antigen-Agnostic Cancer Vaccines[J]. Cancer Cell, 2018, 33(4): 599-605.

和Dr.Why一起，發現醫學之美

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！