一种用于治疗肿瘤或癌症的药物组合物及其应用
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体而言,涉及肿瘤或癌症联合免疫治疗技术领域。
背景技术
恶性肿瘤是导致人类死亡的主要疾病,主要治疗方法有手术、放疗和化疗。生物治疗是近年发展起来的、被称为治疗恶性肿瘤的第四种方法,它包括了肿瘤疫苗疗法、肿瘤非特异性免疫疗法、抗体免疫疗法、细胞因子疗法、过继细胞免疫疗法、肿瘤基因疗法等。肿瘤源于正常细胞中基因和表观遗传学的积累变化,这种改变驱使正常细胞转变为恶性肿瘤。这个复杂病理变化过程决定了不同肿瘤在发生、维持以及转移中机制的多样性。目前,手术切除、化疗和放疗是临床治疗肿瘤常用的方法,然而手术切除肿瘤易复发, 放、化疗的毒副作用比较大。
病毒治疗癌症的方法也属于生物治疗范畴,近二十年来发展相当迅速。目前病毒基因治疗最大的进展之一是利用肿瘤细胞与正常细胞的差异,对某些病毒的结构进行优化改造,使其能选择性地在肿瘤细胞中复制,最终达到杀死肿瘤细胞的目的。这些被改造后的病毒,根据其功能被统称为溶瘤病毒,其来源包括但不局限于腺病毒,水疱性口炎病毒,疱疹病毒和痘病毒等。目前发现某些野生型病毒也具有在肿瘤细胞中选择性复制而溶瘤的功能。
在中国上市的一种溶瘤弹状病毒注射液的成分是经基因改造的5型腺病毒H101,从而有利于病毒在肿瘤细胞中的复制。H101主要是删除了人5型腺病毒的E1B区55KD和E3区基因片段,具有在肿瘤细胞中特异性复制而最终导致溶瘤的特性。H101通过瘤内注射给药,在肿瘤细胞中大量复制,最终导致肿瘤细胞的溶解和死亡。由美国FDA批准的一种溶瘤弹状病毒药T-Vec的成分是基因工程修饰过了的1型单纯疱疹病毒HSV-1。在T-Vec中删除了ICP34.5和ICP47基因并插入了人免疫激活蛋白粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)基因,它可以在肿瘤细胞内复制并表达GM-CSF。将其直接注射到黑色素瘤病灶中可造成肿瘤细胞的溶解,从而使肿瘤细胞破裂,并释放出肿瘤源性抗原和GM-CSF,加速抗肿瘤的免疫应答。然而据安进公司称,该作用的确切机制尚不清楚。2015年10月27日,FDA批准T-Vec作为首次手术后复发的黑色素瘤患者不可切除病灶的局部治疗方案。
溶瘤病毒 (oncolytic virus) 是一类靶向性感染并杀伤肿瘤细胞,而不破坏正常细胞的可复制病毒。溶瘤病毒疗法 (oncolytic virotherapy) 是一种创新的肿瘤靶向治疗策略,它利用天然的或经基因工程改造的病毒选择性地感染肿瘤细胞,并在肿瘤细胞中复制,达到靶向性溶解、杀伤肿瘤细胞的作用,但是对正常细胞无害。
然而溶瘤病毒治疗主要面临以下两个问题。第一,溶瘤病毒的抗肿瘤谱比较窄:对溶瘤病毒敏感的肿瘤细胞,伴随着较多的病毒复制:对溶瘤病毒不敏感的肿瘤细胞,伴随着较少的病毒复制,因此需要筛选出具备广谱的感效率的溶瘤病毒株。第二,在体内,随着时间的推移,病毒的复制会受到限制,并缓慢被机体清除。因此,如何让肿瘤细胞选择性地有效增加溶瘤病毒的复制是迫切需要解决的问题。
目前用溶瘤弹状病毒单独治疗肿瘤的疗效有时并不十分理想,溶瘤病毒与化疗药物联合使用治疗肿瘤时,由于化疗药物对正常细胞同等杀伤,会带来的强烈副作用。而目前PD-1/PDL1抗体静脉施用是肿瘤免疫治疗领域最新型的治疗方案,PDL1,英文全名programmed cell death-Ligand 1,又称细胞程式死亡-配体1。PD-L1蛋白正是PD-1的配体,与免疫系统的抑制有关,可以传导抑制性的信号。PD-1和PD-L1一旦结合便会向T细胞传递一种负向调控信号,诱导T细胞进入静息状态,降低淋巴结CD8+ T细胞的增生,让其无法识别癌细胞,并且使T细胞自身增殖减少或凋亡,有效解除机体的免疫反应,因此癌细胞可以肆无忌惮地生长了。目前,已经上市的PD-1抗体抑制剂主要有两种:Opdivo和Keytruda。美国FDA已经批准其分别用于黑色素瘤的一二线治疗,转移性非小细胞肺癌的二线治疗,还有其他一些癌症。
通俗来说:PDL1就是调动自身免疫系统功能,抗击癌细胞,而不是通过外来药物作用杀死癌细胞。但是目前来说:1.PD-1/PDL1抗体整体治疗有效率不高,目前在黑色素瘤和软组织肉瘤有效率在30%左右,相比于传统治疗这并不是一个很高的有效率。同时目前无法区分哪些患者能从治疗中获益。目前可能预测该药有效率的指标是,肿瘤PD-L1表达水平、肿瘤突变负荷(TMB),但仍未定论。2.起效慢:PD-1抗体中位起效时间是12周,对80%可能无效患者而言,如果等到PD-1抗体治疗后12周或更长时间才能调整治疗方案,有可能贻误治疗的最佳时间,免疫检查点目前在肿瘤或癌症的免疫治疗中,仍然需要更加有效的治疗方案和由此开发出的组合药物。因此需要尝试将免疫检查点抗体治疗与广谱性的溶瘤病毒疗法进行组合,提高肿瘤患者的整体应答率及治愈率。
发明内容
为解决上述现有技术中所存在的问题,本发明旨在提供一种用于治疗肿瘤或癌症的药物组合物及其应用。
本发明的一个目的在于提供一种用于治疗肿瘤或癌症的药物组合物,包含: (a)溶瘤弹状病毒,以及 (b)PDL1抗体, 所述溶瘤弹状病毒和所述PDL1抗体各自独立存在而互不混合。
进一步地,其中所述溶瘤弹状病毒选自水泡性口炎病毒、马拉巴病毒以及它们的工程改造株。
进一步地,所述的PDL1抗体包括PDL1抗体及其类似物中的一种或多种的组合,所述PDL1抗体的活性成分为PDL1单克隆抗体。
进一步地,所述溶瘤弹状病毒为水泡性口炎病毒。
进一步地,所述溶瘤弹状病毒选自水泡性口炎病毒印第安纳株、水泡性口炎病毒南希株、水泡性口炎病毒其它天然亚型减毒株及它们的工程改造株。
进一步地,其中所述溶瘤弹状病毒选自具有溶瘤作用的基因突变减毒株和具有溶瘤作用的野生型病毒。
进一步地,所述溶瘤弹状病毒选自具有靶向溶瘤作用的水疱性口炎病毒对应的弱毒株。
进一步地,所述溶瘤弹状病毒为水疱性口炎病毒减毒株U400。
进一步地,所述溶瘤弹状病毒的单次临床施用剂量为1×106-1×109PFU,所述PDL1抗体的单次临床施用剂量为1-10mg/kg。
进一步地,每一疗程中,所述溶瘤弹状病毒的临床施用剂量为:每3天1次,连续施用3次,单次临床施用剂量为1X109PFU的病毒制剂;所述PDL1抗体的临床施用剂剂量为:每2周用药1次,连续施用3-5次,单次临床施用剂量是10mg/kg。
进一步地,其中所述溶瘤弹状病毒通过瘤内注射给药或静脉给药;所述PDL1抗体通过静脉给药。
进一步地,其中所述溶瘤弹状病毒和所述PDL1抗体分别通过以药学上可接受的载体作为介质或形式制剂,以临床单次剂量独立包装或给药或存放。
本发明的另一目的在于提供一种上述药物组合物在治疗肿瘤或癌症中的应用,其中所述肿瘤或癌症包括肺癌、黑色素瘤、头颈部癌症、肝癌、脑癌、结直肠癌、膀胱癌、乳腺癌、卵巢癌、子宫癌、宫颈癌、淋巴癌、胃癌、食道癌、肾癌、前列腺癌、胰腺癌、白血病,所述的治疗肿瘤或癌症的药物组合物以下依次进行的步骤:1)对肿瘤或癌症患者施用溶瘤弹状病毒,该溶瘤弹状病毒能够选择性地在肿瘤细胞中复制,并限制控制转移性肿瘤病灶,抑制远端肿瘤的生长的特性;2)在施用所述溶瘤弹状病毒之后的第24小时至48小时后,对所述肿瘤或癌症患者施用PDL1抗体。
进一步地优选地,其中所述肿瘤或癌症为转移性的,更优选地为转移性肺癌。
有益效果:本发明通过一种溶瘤病毒联合PDL1抗体的组合治疗方案,可以有效改变肿瘤微环境,促进自体免疫细胞有效浸润到肿瘤局部,所述的PDL1抗体打破了肿瘤细胞对T细胞的抑制作用,促进了CTL细胞特异性杀伤,同时联合药物的使用显著提高了对转移性瘤细胞的追踪和杀伤能力,对肺转移肿瘤控制率显著提高。优选地为靶向肿瘤微环境的减毒病毒U400以及PDL1单克隆抗体药物。
由于本发明溶瘤病毒病毒系统表面糖蛋白(G)的存在,本发明的溶瘤病毒系统的宿主细胞来源广泛,不需要特定的细胞受体介导就能进入宿主细胞,能够感染几乎所有的哺乳动物的细胞,作为肿瘤治疗药物具备一定的广普性。
本发明涉及的载体系统对应的是水疱性口炎病毒,对应的基因组是单股负义链RNA,同时该系统的病毒基因组序列是非常稳定的,该病毒载体系统在细胞中复制不会发生与宿主基因组重组整合,病毒载体系统本身的基因组简单且稳定,突变率低。而且由于溶瘤病毒单独瘤内给药会诱导机体干扰素的表达量上升,干扰素一方面会抑制病毒的复制,一方面会促进肿瘤细胞表面PDL1的表达,抑制免疫细胞的杀伤肿瘤细胞的能力,因此溶瘤病毒给药后,给予PDL1抗体可以有效消除免疫抑制反应,最终才会产生联合治疗的协同效果。因此药物必须为顺序给药,如果给药顺序改变后,疗效会大大下降。
附图说明
图1、所示的联合药物针对肺癌治疗的详细流程示意图。
图2、 图2A展现的是在皮下移植瘤模型(肺癌)的建立方法,以及组合药物溶瘤病毒和抗体给药的具体方式和给药频率,图2B是四种溶瘤病毒单独给药治疗肺癌的药效比较,图2C代表的是溶瘤病毒给药后第14天后统计的各治疗组的荷瘤小鼠的肿瘤体积变化率。
图3、所示的是MTT法检测不同溶瘤病毒在体外的细胞毒性,图3A是溶瘤病毒在正常成纤维细胞MEF上的细胞毒性检测,图3B-3D分别是在宫颈癌,结肠癌以及肺癌细胞中的毒性检测。
图4、所示的是在不同的温度下U400与U00的病毒稳定性的检测。
图5、不同治疗组对应的不同个体肿瘤体积随时间的变化曲线。图5A是溶瘤病毒和PDL1抗体单独给药以及组合药物治疗肺癌的药效比较。图5B显示在治疗肺癌16天,不同给药组与PBS组中每个个体的最终肿瘤体积变化率统计。图5C代表的是不同治疗组的平均肿瘤体积变化情况,图5D是实验终点时,给治疗组最终小鼠的肿瘤体积平均值统计。
图6、所示的是溶瘤病毒U400联合PDL1抗体在非小细胞肺癌模型中的治疗效果验证比较, 图6A是小鼠肺癌细胞荧光占全部肺组织的比例柱形图,图6B是肺组织置于小动物活体成像仪内拍摄肺组织荧光图片,图6C是持续观察30天后,统计联合给药组以及单独给药组的治疗响应率,包括完全治愈CR,部分缓解PR,以及总体控制率ORR。
具体实施方式
定义:
在本发明的权利要求和/或说明书中,词语“一(a)”或“一(an)” 或“一(the)”可以指“一个”,但也可以指“一个或多个”、“至少一个”以及“一个或多于一个”。
如在权利要求和说明书中所使用的,词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是指包括在内的或开放式的,并不排除额外的、未引述的元件或方法步骤。与此同时,“包含”、“具有”、“包括”或“含有”也可以表示封闭式的,排除额外的、未引述的元件或方法步骤。
在整个申请文件中,术语“约”表示:一个值包括测定该值所使用的装置或方法的误差的标准偏差。
尽管所公开的内容支持术语“或”的定义仅为替代物以及“和/或”,但除非明确表示仅为替代物或替代物之间相互排斥外,权利要求中的术语“或”是指“和/或”。
当用于权利要求和/或说明书中时,术语“抑制”、“降低”或“防止”或这些术语的任何变形,包括为实现期望结果(例如肿瘤治疗)的任何可测量的减少或完全抑制。期望结果包括但不限于癌症或增生性病症或癌症相关症状的缓解、降低、减慢或根除,以及改善的生活质量或生命延长。
本发明的组合疗法的接种方法可用于治疗哺乳动物的肿瘤,可选的,本发明的疫苗接种方法可用于治疗哺乳动物的癌症。本发明使用的术语“癌症”包括任何癌症,包括但不限于黑素瘤、肉瘤、淋巴瘤、癌(例如脑癌、乳癌、肝癌、胃癌、肺癌和结肠癌)及白血病。术语“哺乳动物”是指人以及非人类哺乳动物。
本发明的所述方法包括将表达哺乳动物对之具有预存免疫力的肿瘤抗原的溶瘤载体给予哺乳动物。本发明使用的术语“预存免疫力”意指包括通过用抗原接种诱导的免疫力以及哺乳动物内天然存在的免疫力。
本发明中采用的术语“RV-WT”是指野生型的VSV(MuddSummer)病毒,在本发明中用U100表示。术语“RV-M51R-V221F-G226R”是指和VSV(MuddSummer)相比,存在3突变的溶瘤病毒,具体是在病毒M基因突变三个位点,在本发明中用U400表示。术语“RV-G21E-M51A-L111A-V221F(U000)”是指和野生型的溶瘤弹状病毒相比,M基因存在4个位点的突变,术语“RV-M51R”是指和野生型的VSV溶瘤弹状病毒相比,M基因在1个位点存在突变的溶瘤病毒,在本发明中用U200表述。
术语“RV”是指水疱性口炎病毒,其属于溶瘤弹状病毒的一种。其编码5种蛋白,包括核壳蛋白(N)、磷蛋白(P)、基质蛋白(M)、表面糖蛋白(G)和RNA依赖性RNA聚合酶(L)。
术语“PDL1”是指细胞程序性死亡配体1,已知的PDL1蛋白是PD1的配体,与免疫系统的抑制有关,可以传导抑制性的信号。PD1和PDL1一旦结合便会向T细胞传递一种负向调控信号,诱导T细胞进入静息状态,一致了CD8+ T淋巴细胞的活化,导致其无法识别癌细胞,并且加快了T细胞自身增殖能力的衰退直至凋亡。
本发明中的术语“免疫治疗剂”包括“免疫调节剂”和促进或介导促进细胞介导的免疫应答的抗原呈递的试剂。其中,“免疫调节剂”包含免疫检查点调节剂,例如免疫检查点蛋白受体及其配体介导T细胞介导的细胞毒性的抑制,并且通常由肿瘤或在肿瘤微环境中的无反应性T细胞上表达,并允许肿瘤逃避免疫攻击。免疫抑制检查点蛋白受体及其配体的活性的抑制剂可以克服免疫抑制性肿瘤环境,以允许肿瘤的细胞毒性T细胞攻击。免疫检查点蛋白质的实例包括但不限于PD-1、PD-L1、PDL2、CTLA4、LAG3、TIM3、TIGIT和CD103。此类蛋白质的活性的调节(包括抑制)可以通过免疫检查点调节剂完成,其可以包括例如靶向检查点蛋白质的抗体、适体、小分子和检测点受体蛋白质的可溶性形式等等。PD-1靶向抑制剂包括经批准的药物试剂派姆单抗(pembrolizumab)和纳武单抗(nivolumab),而易普利姆玛(ipilimumab)是经批准的CTLA-4抑制剂。对PD-L1、PD-L2、LAG3、TIM3、TIGIT和CD103特异性的抗体是已知的和/或商品化的,并且也可以由本领域技术人员产生。
本发明中的“本领域的常规生物学方法”,可以参见“最新分子生物学实验方法汇编(Current Protocols in Molecular Biology,Wiley出版)”,“分子克隆实验指南(Molecular Cloning:A Laboratory Manual,冷泉港实验室出版)”等公开出版物中记载的相应方法。
本发明的其他目的、特征和优点将从以下详细描述中变得明显。但是,应当理解的是,详细描述和具体实施例(虽然表示本发明的具体实施方式)仅为解释性目的而给出,因为在阅读该详细说明后,在本发明的精神和范围内所作出的各种改变和修饰,对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
实施例1:
癌症:根据本文所述的组合来治疗的癌症包括但不限于,白血病、急性淋巴细胞白血病、急性髓细胞白血病、成髓细胞早幼粒细胞白血病、髓单核细胞单核细胞红白血病、慢性白血病、慢性髓细胞(粒细胞)白血病、慢性淋巴细胞白血病、套细胞淋巴瘤、原发性中枢神经系统淋巴瘤、伯基特淋巴瘤和边缘区B细胞淋巴瘤、真性红细胞增多症淋巴瘤、霍奇金病、非霍奇金病、多发性骨髓瘤、瓦尔登斯特伦巨球蛋白血症(Waldenstrom’smacroglobulinemia)、重链病(heavy chain disease)、实体瘤、肉瘤、以及癌、纤维肉瘤、粘液肉瘤、脂肪肉瘤、软骨肉瘤、成骨肉瘤、骨肉瘤、脊索瘤、血管肉瘤、内皮肉瘤、淋巴管肉瘤、淋巴管内皮细胞瘤、滑膜瘤、间皮瘤、尤文氏瘤、平滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、结肠肉瘤、结肠直肠癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳头状癌、乳头状腺癌、囊腺癌、髓样癌、支气管肺癌、肾细胞癌、肝癌、胆管癌、绒毛膜癌、精原细胞瘤、胚胎癌、维耳姆斯瘤、宫颈癌、子宫癌、睾丸肿瘤、肺癌、小细胞肺癌、非小细胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、神经胶质瘤、星形细胞瘤、成神经管细胞瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤、松果体瘤、血管母细胞瘤、听神经瘤、少突神经胶质瘤、血管瘤、神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、鼻咽癌、食管癌、基底细胞癌、胆道癌、膀胱癌、骨癌、脑和中枢神经系统(CNS)癌、宫颈癌、绒毛膜癌、结直肠癌、结缔组织癌、消化系统癌、子宫内膜癌、食道癌、眼癌、头颈癌、胃癌、上皮内赘生物、肾癌、喉癌、肝癌、肺癌(包括小细胞肺癌、鳞状非小细胞肺癌和非鳞状非小细胞肺癌)) 、黑色素瘤(包括疗法性黑色素瘤)、神经母细胞瘤;口腔癌(例如唇、舌、口和咽)、卵巢癌、胰腺癌、视网膜母细胞瘤、横纹肌肉瘤、直肠癌;呼吸系统癌、肉瘤、皮肤癌、胃癌、睾丸癌、甲状腺癌、子宫癌和泌尿系统癌。在一些优选的实施方案中、待治疗的癌症选自非小细胞肺癌(NSCLC)、乳腺癌(例如激素难治性疗法性乳腺癌)、头颈癌(例如头颈部鳞状细胞癌)、疗法性结肠直肠癌、激素敏感或激素难治性前列腺癌、结肠直肠癌、卵巢癌、肝细胞癌、肾细胞癌、软骨组织肉瘤和小细胞肺癌。
在一个方面中,用所述组合治疗的受试者是患有癌症的人,所述癌症对于用一种或多种化学治疗剂的治疗是难以治疗的和/或对于用一种或多种抗体的治疗是难以治疗的。
本发明采用的试剂及耗材的来源如下: PBS (Hyclone SH30256.01),DMEM高糖培养基 (Gibco C11995500),RPMI1640 (Gibco C22400500CP),双抗体 (Gibco 15140-122),胎牛血清 (Gibco 10099141),Opti-MEM® I Reduced Serum Medium (Gibco 31985-070),Lipofectamine LTX (Invitrogen 15338100), 96孔细胞培养板 (Corning 3599),6孔细胞培养板 (Corning 3516),0.22um滤器 (Millipore SLGP033rb),DMSO (MacklinD806645)。
除非特别指出,否则本发明实施例中提及的试剂均可以通过商业途径购买得到。
病毒拯救步骤:其中,本发明所涉及的重组溶瘤病毒的制备方法如下:其中,本发明所涉及的病毒包装的方法如下:
1、BHK细胞铺6孔板,使细胞量达到4×105个/孔,铺板14-16h后加入表达T7聚合酶的痘病毒,病毒感染6h后,进行转染;
2、使用200 µl opti-MEM培养基稀释质粒,质粒总量5µg,质粒的质量比例pRV-core :pP : pN : pL=10:5:4:1,再加入10 µl Thermo公司的转染试剂(Plus Reagent)。使用200µl培养基稀释Lipofectamine LTX 10µl。其中,pN表示弹状病毒核蛋白基因,pL表示弹状病毒聚合酶蛋白基因,pP表示弹状病毒磷酸蛋白基因 ,pP, pL ,pN三个质粒对应的母体载体是pCAGGS(购自于苏州泓迅生物);
3、将LTX混合液200μl与DNA混合液200μl混合,室温孵育15 min;
4、将6孔板中的培养基换成Opti-MEM培养基,将步骤3中的混合液逐滴加入培养细胞的6孔板中,轻轻摇动6孔板,使均匀分布在6孔板内;
5、转染8 h后,吸去转染试剂,加入3 ml新鲜的完全培养基;
6、72 h后收获细胞上清,使用0.22μm滤器进行过滤。
细胞系:
将所有细胞维持在37℃、含5% CO2的潮湿环境中。将肺癌细胞(LLC)维持在含有10%FBS、2mM L-谷氨酰胺、5ml丙酮酸钠、5ml非必需氨基酸、5ml维生素溶液、55μM 2-巯基乙醇、100U/mL青霉素和100ng/mL链霉素的MEM/F11中。用800µg/ml G418维持gp33微基因的表达。所有细胞培养试剂都来自Invitrogen。
在解冻后、体内施用前使细胞生长不超过3代。经由皮内注射攻击小鼠并使肿瘤在治疗开始之前生长至约150mm3的平均体积。
肺癌模型(单侧瘤模型):
新到达小鼠环境适应3天后,将小鼠背部单侧剃毛后,单侧皮下注射LLC(1.1 x 106/ml)细胞200ul,数量为2.2 x 105,预计细胞接种后9-10天肿瘤体积可符合分组要求,动物:C57BL/6小鼠,雌性,购买自北京维通利华实验动物有限公司。
1.组别及给药:
于实验Day 9-10,将肿瘤体积达到约100mm3(80-120mm3)的小鼠随机分组,整个实验持续28天,组别和给药信息如下:
1)PBS组:20只小鼠,瘤内和腹腔注射PBS缓冲液200ul,瘤内注射2d/次,腹腔注射3d/次,均给药3次;
2)PDL1组:20只小鼠,腹腔注射PDL1(10mg/kg)200ul,3d/次,共3次;
3)U400组:20只小鼠,瘤内注射U400(1 x 107PFU)100ul,2d/次,共3次;
4)联合治疗(PDL1+U400):20只小鼠,腹腔注射PDL1(10mg/kg)200ul,3d/次,共3次;瘤内注射U400(1 x 107PFU)100ul,2d/次,共3次。
5.肿瘤体积测量:
每2天用游标卡尺测量瘤体的长经和短经一次,根据计算公式测算肿瘤体积(如下)。计算公式:肿瘤体积(TV,mm3)=(D长经 x D短经 2)/2。
6.生存率及生存率曲线:
实验过程中每天观察各组小鼠的生存率,并记录,实验结束后绘制组间生存率曲线。
7.肿瘤称重:
实验终点时,处死小鼠后,将瘤体取下,利用电子天平称量重量并作记录。
8.LLC肺癌细胞转移荧光图片及小鼠肺部成像:
实验终点时,处死小鼠后,将小鼠取出,用PBS缓冲液清洗后,放置于12孔板中,绿色光源下拍摄图片,红色荧光蛋白于该光源条件下呈现黄色,再利用小动物活体成像仪PE定量肺组织中癌细胞转移形成的红色荧光比例,绘制肺转移荧光占比柱形图。若动物肿瘤负荷死亡,则按照肺组织转移100%占比记录。
9.数据处理。
9.1个体肿瘤体积生长曲线:
根据每个时间点测得的肿瘤体积,绘制个体体积随时间变化的生长曲线,每组绘制一张曲线图,左右侧分开作图,若动物死亡则红色标注最终数据点。
9.2实验中期和终期肿瘤体积变化率瀑布图:
根据公式计算实验中期Day 9和实验终点Day18的肿瘤变化率瀑布图,每组绘制一张瀑布图,左右侧分开作图,若动物实验,则按照变化率最大值7000记入。计算公式:肿瘤体积变化率=((末体积-初始体积)/初始体积) x 100%。
在本发明中,U400病毒骨架为重组水泡性口炎病毒MuddSummer株,在该技术方案中,所述重组水泡性口炎病毒MuddSummer亚型株的改性基质蛋白(M)选自第51位置、第221位置、第226位置同时具有氨基酸替换,所述氨基酸替换方式为:第51位甲硫氨酸M替换为精氨酸R,第221位缬氨酸V替换为苯丙氨酸F,第226位甘氨酸G替换为精氨酸R。
统计分析:
GraphPad Prism for Windows (GraphPad Software, San Diego, CA)用于绘图和统计分析。不同的免疫反应数据使用未配对双尾在t检验和p≤0.05被认为是显著。显示平均值加上标准差。以肿瘤体积2000mm3为终点,Kaplan-Meier法生成生存曲线,log-rank(Mantel-Cox)检验分析。
实施例1 建立肺癌模型(LLC)及联合药物的流程示意图:
用于本发明实践的具有复制能力的溶瘤病毒疫苗的病毒骨架可以是弹状病毒、腺病毒、逆转录病毒、呼肠孤病毒、弹状病毒、新城疫病毒(NDV)、痘苗病毒(Vaccinia)、单纯疱疹病毒、小核糖核酸病毒、柯萨奇病毒(coxsackie virus)和细小病毒。
在一些优选的实施方案中,根据本发明的表达肿瘤抗原的具有复制能力的溶瘤病毒是溶瘤水疱性口炎病毒。
原型弹状病毒是水泡性口炎病毒(vesicular stomatitis virus,VSV),它们该病毒科中研究最多的病毒。弹状病毒是子弹形病毒的科,其具有非节段化(-)有义RNA基因组。弹状病毒科包括但不限于:Arajas病毒、金迪普拉病毒(Chandipura virus)(AF128868/gi:4583436、AJ810083/gi:57833891、AY871800/gi:62861470、AY871799/gi:62861468、AY871798/gi:62861466、AY871797/gi:62861464、AY871796/gi:62861462、AY871795/gi:62861460、AY871794/gi:62861459、AY871793/gi:62861457、AY871792/gi:62861455、AY871791/gi:62861453)、科卡病毒(Cocal virus)(AF045556/gi:2865658)、伊斯法罕病毒(Isfahan virus)(AJ810084/gi:57834038)、Maraba病毒、水泡性口炎阿拉戈斯病毒(Vesicular stomatitis Alagoas virus)、BeAn 157575病毒、博特克病毒(Botekevirus)、Calchaqui病毒、美洲鳗病毒(Eel virus American)、格雷洛奇病毒(Gray Lodgevirus)、朱罗纳病毒(Jurona virus)、克拉马斯病毒(Klamath virus)、克瓦塔病毒(Kwattavirus)、La Joya病毒、Malpais Spring病毒、芒特埃尔岗蝙蝠病毒(Mount Elgon batvirus)(DQ457103/gi:91984805)、Perinet病毒(AY854652/gi:71842381)、Tupaia病毒(NC_007020/ gi:66508427)、大巴伊亚病毒(Bahia Grande virus)(美国专利号 8,481,023的SEQ ID NO:13-18,其通过引用并入本文,KM205018.1)、Muir Springs病毒(KM204990.1)、Reed Ranch病毒、哈特公园病毒(Hart Park virus)、费兰杜病毒(Flanders virus)(AF523199/gi:25140635、AF523197/gi:25140634、AF523196/gi:25140633、AF523195/gi:25140632、AF523194/gi:25140631、AH012179/gi:25140630)、凯米斯病毒(Kamese virus)、Mosqueiro病毒、莫苏里病毒(Mossuril virus)、巴鲁病毒(Barur virus)、Fukuoka病毒(AY854651/gi:71842379)、克恩峡谷病毒(Kern Canyon virus)、恩科比逊病毒(Nkolbisson virus)、利丹特病毒(Le Dantec virus)(AY854650/gi:71842377)、Keuraliba病毒、Connecticut virus、新明托病毒(New Minto virus)、莎草病毒(Sawgrassvirus)、查可病毒(Chaco virus)、Sena Madureira病毒、蒂姆博病毒(Timbo virus)、阿尔姆皮瓦病毒(Almpiwar virus)(AY854645/gi:71842367)、阿鲁卡病毒(Aruac virus)、班戈兰病毒(Bangoran virus)、卞博病毒(Bimbo virus)、Bivens Arm病毒、Blue crab病毒、查里维勒河病毒(Charleville virus)、Coastal Plains病毒、DakArK 7292病毒、Entamoeba病毒、加巴病毒(Garba virus)、戈萨斯病毒(Gossas virus)、Humpty Doo病毒(AY854643/gi:71842363)、约英杰卡卡病毒(Joinjakaka virus)、肯纳曼格拉姆病毒(Kannamangalamvirus)、科隆各病毒(Kolongo virus)(DQ457100/gi:91984799核蛋白(N) mRNA,部分序列信息(partial cds)); Koolpinyah病毒、Kotonkon病毒(DQ457099/gi:91984797、AY854638/gi:71842354);兰德几亚病毒(Landjia virus)、Manitoba病毒、马可病毒(Marcovirus)、Nasoule病毒、纳瓦鲁病毒(Navarro virus)、Ngaingan病毒(AY854649/gi:71842375)、Oak-Vale病毒(AY854670/gi:71842417)、奥博第安病毒(Obodhiang virus)(DQ457098/gi|91984795)、奥衣塔病毒(Oita virus)(AB116386/gi:46020027)、奥安戈病毒(Ouango virus)、帕里河病毒(Parry Creek virus)(AY854647/gi:71842371)、RioGrande cichlid病毒、圣德吉姆巴病毒(Sandjimba virus)(DQ457102/gi|91984803)、西格马病毒(Sigma virus)(AH004209/gi:1680545、AH004208/gi:1680544、AH004206/gi:1680542)、Sripur病毒、Sweetwater Branch病毒、Tibrogargan病毒(AY854646/gi:71842369)、Xiburema病毒、雅塔病毒(Yata virus)、罗得岛(Rhode Island)病毒、AdelaideRiver病毒(U10363/gi:600151、AF234998/gi:10443747、 AF234534/gi:9971785、AY854635/gi:71842348)、Berrimah病毒(AY854636/gi:71842350])、金伯利病毒(Kimberley virus)(AY854637/gi:71842352)、或牛短暂热病毒(Bovine ephemeral fevervirus)(NC_002526/gi:10086561)。任何这些弹状病毒或其变体可以工程化修饰后,根据本发明的技术方法进行联合给药。
在一些优选的实施方案中,本发明的表达肿瘤抗原的溶瘤弹状病毒是野生型水泡性病毒(vesiculovirus)或重组水泡性病毒,例如野生型或重组VSV、金迪普拉,Maraba或Carajas,包括其变体。在其他实施方案中,溶瘤弹状病毒是野生型或重组非水泡性病毒,例如Muir Springs、Farmington或大巴伊亚病毒病毒,包括其变体。
如图1 所示的联合药物针对肺癌治疗的详细流程示意图所示,进一步通过建立小鼠肺癌模型,通过局部瘤内给药对减毒株的性能进行测试,验证大分子抗体药与溶瘤病毒联合给药的药效评价。
上述小鼠肺癌模型的建立的具体步骤如下:
按每只CB7BL/6小鼠皮下接种4.0×105(200μL)LLC细胞。每隔1天测量肿瘤大小,按如下公式计算:1/2×M2×M12 (M1:短径,M2:长径)。待每组小鼠肿瘤体积生长超过100mm3后,分别在第12天,第14天和第16天(隔天给药一次,共给药三次)给予20ul的瘤内注射病毒,病毒载量在1.2×107PFU进行治疗,PDL1抗体给药,每只小鼠抗体给药0.2mg,隔天给药一次,共给药3次,连续观察20天,记录肿瘤体积的变化情况,上述流程图如附图1所示。
实施例2 建立皮下移植肺癌模型,比较不同突变株病毒在肺癌中的治疗效果:
图2A是溶瘤病毒瘤内给药的具体方案,如图所示待肺癌的肿瘤体积至少达到100mm3后,给予溶瘤病毒瘤内给药,瘤内给药的体积为120ul,给药间隔周期为1-2天,具体依据原始的肿瘤生长速度。按照如上所述的给药流程图,进一步在小鼠肺癌肿瘤模型中,比较不同的突变株病毒对肺癌的治疗效果,图2B显示的是不同的突变株病毒给药后,每只肿瘤模型鼠的肿瘤体积变化情况,进一步统计发现U200,U000以及U400三个突变株与野生型病毒U100相比,瘤内给药三次的效果整体都得到了显著的提升,U200和U000给药组的控制率在37.5%左右,而U400的有效控制率在接近75%,进一步分析给药治疗后第14天的各治疗组的肿瘤体积变化率,进一步得出U100给药组完全治愈的小鼠个数仅为1,U200有一只肺癌小鼠获得完全缓解,U000治疗组有2只小鼠获得完全缓解,而U400的完全治愈的小鼠有3只(图2C),治愈率接近38%,与对照病毒给药组相比具备显著的优异性。作为在肺癌模型中单独给予溶瘤病毒,产生足够的显著的治疗效果有助于后续的组合药物的开发,U400的药效的发现过程为开发出更好的组合药物提供了筛选评价平台。
实施例3:比较不同病毒特别是U400在肿瘤细胞的杀伤能力以及对正常的细胞的毒性情况:通过MTT检测的方法,检测不同的突变株病毒对不同细胞的体外杀伤情况。
上述检测方法的具体步骤如下:
1、在96孔培养板中每孔加入(LLC/Hela/MC38/MEF)细胞悬液100µl,使细胞量达到1×104个/孔,37℃,5% CO2培养 16h;
2、分别将病毒RV-WT(U100)、RV -M51R(U200)、RV -M51R-V221F-G226R (U400)、RV -G21E-M51A-L111A-V221F (U000)稀释到MOI(感染复数)分别为0.001, 0.01, 0.1, 1.0,10,每一稀释梯度接种4个孔,每孔100µl,37℃,5% CO2培养 40h;
3、弃去96孔培养板中的上清,加入新鲜培养基,加入 MTT溶液,20μL/孔。37℃,5% CO2培养 4h;
4、将96孔板离心,设置转速2500rpm/分钟,室温离心5分钟;
5、使用1mL一次性无菌注射器,轻轻吸掉上清;
6、向每孔中加入DMSO,100ul/孔 ,37℃放置10分钟;
7、使用多功能酶标仪,震荡2分钟,在570nm或490 nm波长下,测定各孔的OD值。
上述不同病毒株的体外杀伤情况的检测结果如图3所示。
如图3B-3D所示,在病毒感染复数为0.1时, 宫颈癌(Hela),肺癌(LLC)细胞中U400对肿瘤细胞的裂解能力与对照组野生病毒U100相比有轻微的下降,在结肠癌(MC38)细胞中发现U400的杀伤活性显著超过其它三个对照组,而U200和U000两个突变株相较于而野生病毒U100,病毒感染复数在0.01时,在Hela或者LLC肺癌细胞中直接杀伤能力较野生株相比都是明显降低的,在三种肿瘤细胞株,U400基本保持了与野生株病毒相比的肿瘤细胞杀伤能力,表明U400尽管有三个位点的突变,但是保留了野生病毒特有的对肿瘤细胞的嗜侵性,具备较强的持续杀伤肿瘤细胞的能力。
同时在MEF细胞上重复相同的实验,如图3A所示,实验结果显示RV-4Mut株在MOI为0.1或者0.01时对正常细胞的毒副作用与PBS组相比不存在显著差异。
MTT实验的结果表明,突变株U400在体外对正常细胞的不存在显著的毒副作用,同时不会引起正常细胞的凋亡和坏死。而野生株U100和对照组U200病毒对正常细胞都存在一定的毒副作用,野生株对正常的组织细胞的毒副作用最强,直接证明U400病毒株在三种突变株里的毒副作用最低,安全性最高。
进一步通过将两种已经经过蔗糖密度梯度离心纯化后的病毒(安全性最好的2株病毒,U000和U400),取样100ul病毒原液,分别静置保存自不同的温度条件下,检测病毒在不同的温度环境下,2种病毒的病毒载量变化情况,如图4A所示U000和U400在4℃冰箱中放置15天,每隔5天收集一次样本,利用TCID50检测病毒滴度的方法对不同天数收集的病毒样本进行滴度的鉴定,如图4A所示,U400病毒在放置15天后,病毒滴度下降了2倍,而U000病毒下降幅度较大,在4℃冰箱中下降幅度接近5倍左右,尽管都没有发生数量级(10倍)的变化,U400在4℃的病毒稳定性较高,适合做短期的贮存,进一步将两种病毒放于25℃,尽管7天后两个病毒的滴度下降都非常明显,但在25℃贮存3-5天之间,U400相比较U000还是保持了相对稳定的状态,因此综合上述试验结果分析可以证明U400的病毒稳定性较高,满足极端情况下的贮存和运输。
实施例5 溶瘤病毒U400联合PDL1抗体治疗非小细胞肺癌(LLC)的药效评价:
如表中所示展现的是在皮下移植瘤模型(肺癌)的药效评价的具体方案,以及组合药物中溶瘤病毒和大分子抗体的给药的具体方式和给药频率。
图5A是溶瘤病毒和PDL1抗体单独给药以及组合药物治疗肺癌的药效比较,图B代表的是溶瘤病毒给药后第14天后统计的各治疗组的荷瘤小鼠的肿瘤体积变化率。80只C57BL/6小鼠,♀,18-20g,于Day 0,在小鼠背部单侧接种LLC(2 x 105)肿瘤细胞,于Day 9-10,将肿瘤体积生长至100mm3左右(80-120mm3)月100只小鼠随机分成4组,分别为PBS组,PDL1组,病毒U400组和联合治疗(PDL1+病毒U400)组,PDL1以腹腔注射的方式每2天给药1次,共给药3次,每次给药10mg/kg病毒U400以瘤内注射的方式每2天给药1次,共给药3次,给药具体过程中先给病毒后腹腔给予PDL1抗体,在实验过程中,每2天测量瘤体1次,于实验Day 29-30,将全部小鼠处死,取下瘤体称重,解剖后取小鼠肺组织于荧光显微镜下拍摄肺癌细胞转移荧光图片。
图5B:如图所示,在Day0天小鼠左右两侧分别皮下接种LLC(鼠源的非小细胞肺癌细胞)肿瘤细胞,待小鼠肿瘤平均体积接近100mm3时,第11天开始给药,药物1为PDL1,每kg给药10mg,两天给药一次,总共给药3次。联合给药的药物2为U400溶瘤病毒,每只小鼠瘤内给药100ul 1x107PFU载量的药物,连续给药3次。
进一步如图5B所示待肺癌细胞移植瘤体积接近200mm3左右后,每2天测量1次瘤体体积,根据记录的瘤体体积,绘制U400给药侧个体肿瘤体积随时间的变化曲线,由图B可知,PBS组的肿瘤生长状态正常,随时间肿瘤体积平稳增长,PDL1组中大部分小鼠的肿瘤体积在给药期间得到了一定程度的控制,给药3次完成后,PDL1治疗组的小鼠肿瘤迅速增长,不受控制,而U400组中约20%的小鼠肿瘤得到有效控制,其中有4只小鼠肿瘤完全消除,联合给药组中只仅有4只小鼠的肿瘤体积增长至1000mm3,其余均得到有效的控制,其中7只小鼠在实验结束时,瘤体体积检测不到,得到完全治愈,治愈率接近50%,从而可看出联合给药组的肿瘤体积控制率显著优于U400组或PDL1单独给药组。如图5C-5D综合反应了联合给药组在实验终点时,荷瘤小鼠的肿瘤体积的平均值即整体肿瘤体积变化情况,表明联合给药组与单独给药组以及两个单独给药的疗效之和相比疗效均有显著的提高,整体治愈率增加愈发明显,产生很好的协同作用。
进一步比较溶瘤病毒U400联合PDL1抗体在非小细胞肺癌模型中的治疗效果验证比较,如图6A展现的是小鼠肺癌细胞荧光占全部肺组织的比例柱形图,图6B是肺组织置于小动物活体成像仪内拍摄肺组织荧光图片,进一步持续观察30天后,统计联合给药组以及单独给药组的治疗响应率,包括完全治愈CR,部分缓解PR,以及总体控制率ORR(图6C)。
建立转移性肺癌小鼠肿瘤模型:
实施步骤:60只C57BL/6小鼠,♀,18-20g,于Day 0,在小鼠右侧背部接种LLC(4 x 105)肿瘤细胞,于Day 9-10,随机抽取2只荷瘤小鼠,解剖小鼠,取出小鼠的肺部组织,确定小鼠肺部有明显的肺癌细胞转移后(证明肺转移小鼠模型已经建立成功),将肿瘤体积生长超过100mm3左右(80-120mm3)将荷瘤小鼠随机分成4组,分别为PBS组,PDL1组,病毒U400组和联合治疗(PDL1+病毒U400)组,PDL1以腹腔注射的方式每2天给药1次,共给药3次,病毒U400以瘤内注射的方式每2天给药1次,共给药3次,实验过程中,每2天测量瘤体1次,于实验Day29-30,将全部小鼠处死,取下瘤体称重,解剖后取小鼠肺组织于荧光显微镜下拍摄肺癌细胞转移荧光图片。实验操作完成后,绘制组内个体肿瘤生长曲线图和实验中期与终点的肿瘤增长率瀑布图。
待肺癌细胞移植瘤体积达100mm3后,每2天测量1次瘤体体积,根据记录的瘤体体积,绘制个体肿瘤体积随时间的变化曲线,由图6A可知,PBS组的肿瘤体积随时间平稳增长,PDL1组中部分小鼠肿瘤体积在给药期间被控制在较低水平,但停药后开始出现与PBS组一样快速生产的趋势,U400组中约39%的小鼠肿瘤得到有效控制,其中有4只小鼠肿瘤被完全消除掉,总体控制率在39%左右,而联合给药组针对转移性肺癌的治疗过程中总体有效率达到62.6%,其中7只小鼠在实验终点时,瘤体体积为0mm3,完全治愈率高达43.8%,从而可看出联合给药组的肿瘤体积控制率显著优于U400组或PDL1组以及U400组和PDL1组的肿瘤体积控制率之和(图6C)。 如图6A所示,待肺癌转移瘤模型建立后,开始给药,总共分成四组不同的给药方式,药物1为给PDL1,每Kg给药10mg,两天给药一次,总共给药3次。联合给药的药物2为U400溶瘤病毒,每只小鼠瘤内给药100ul 107PFU药物,连续给药3次。实验终点时,计算小鼠的肿瘤体积的增长率。由图6A的统计结果可知,PBS组小鼠的肿瘤变化率符合LLC小鼠移植瘤的生长速率,PDL1组肿瘤增长率与PBS组无显著差异,治疗效果不佳,U400组和联合治疗组控制率和治愈率显著优于PDL1组,待到达实验终点时,取小鼠的肺组织,用PBS清洗后,由于实验使用肿瘤细胞LLC外源整合了红色荧光蛋白,于荧光显微镜下和小动物成像仪下,拍摄肺组织荧光图片,检测小鼠肺癌细胞的转移率。由图6B可知,PBS组的肺癌细胞几乎占据全部肺组织,PDL1组中肺转移率低于50%者18.8%,均发现肺肺癌细胞转移,U400组中肺转移率低于50%者约82.6%,其中9只小鼠的肺组织未发现肺癌细胞,联合治疗组中肺转移率低于50%者约100%,高于U400单药组和PDL1组,且有13只小鼠肺部无转移癌细胞,可见联合治疗组的治疗效果显著优于U400组和PDL1组。联合给药组的协同效应明显,PDL1联合溶瘤病毒U400的治疗效果显著,提高了整体应答率,尤其时显著增加了完全治愈的比例,为后续在临床实验中提供了很好的选择方案。提高整体应答率,尤其时针对转移性肺癌患者,免疫检查点大分子免疫检查点抗体药物联合溶瘤病毒可以有效控制转移性肺癌的发生及发展。