Immunsvar utlöst av växtvirus förstör effektivt cancerceller

Ett virus som ofta infekterar svartögda ärtor visar enorm potential som en billig, kraftfull immunterapi mot cancer – och forskare avslöjar varför.

I en studie publicerad i Cell Biomaterials tittade ett team lett av kemi- och nanoteknikexperter vid University of California, San Diego, närmare på varför cowpea mosaic virus (CPMV) – till skillnad från andra växtvirus – är unikt effektivt för att aktivera immunförsvaret att känna igen och förstöra cancerceller.

Studien har titeln: "Jämförande analys av växtvirus för utveckling av immunterapeutiska läkemedel mot cancer" och är publicerad i tidskriften Cells Biomaterials.

Antitumöreffekt av CPMV

I prekliniska studier har CPMV visat potent antitumöraktivitet i olika musmodeller såväl som hos hundar med cancer. När CPMV administreras direkt i tumörer rekryterar det medfödda immunceller – såsom neutrofiler, makrofager och naturliga mördarceller – till tumörmikromiljön för att förstöra tumörceller.

Detta aktiverar B-celler och T-celler, vilket skapar systemiskt och långsiktigt immunminne. Denna "omstart" av immunsystemet hjälper inte bara till att förstöra måltumören, utan förbereder också kroppen för att söka efter och eliminera metastaser i andra delar av kroppen.

"Det är slående att det är CPMV, och inte andra växtvirus, som utlöser ett antitumörsvar", säger Nicole Steinmetz, som innehar Leo och Trude Szilard-professuren vid Jacobs School of Engineering och institutionen för kemi och nanoteknik vid UC San Diego och huvudförfattare till studien.

"Denna studie ger oss insikt i varför CPMV fungerar så effektivt", tillade första författaren Anthony Omole, en doktorand i Steinmetz laboratorium.

"Det mest spännande var att även om CPMV inte infekterar mänskliga immunceller, så reagerar de fortfarande på det och omprogrammeras till ett aktivt tillstånd, vilket i slutändan tränar dem att identifiera och förstöra cancerceller."

Vad är hemligheten med CPMV?

Den viktigaste frågan när man översätter CPMV till behandling av cancer hos människor är: Vad gör detta växtvirus så effektivt i kampen mot cancer?

För att ta reda på det jämförde Omole, Steinmetz och deras kollegor vid National Cancer Institute's (NCI) National Nanotechnology Characterization Laboratory CPMV med cowpea chlorotic spot mosaic virus (CCMV), ett närbesläktat växtvirus som inte har någon antitumöraktivitet när det injiceras i tumörer.

Båda virusen har partiklar av liknande storlek och tas upp av mänskliga immunceller i samma hastighet. Inuti cellen är reaktionerna dock olika.

Hur fungerar CPMV annorlunda?

• CPMV stimulerar interferoner typ I, II och III, proteiner med välkända anticanceregenskaper.

  "Detta är särskilt intressant eftersom de första immunterapiläkemedlen för cancer var rekombinanta interferoner", noterade Omole.

• CCMV, å andra sidan, aktiverar proinflammatoriska interleukiner, vilka inte leder till effektiv tumördödning.

Virus bearbetas också olika inuti däggdjursceller:

• CPMV-RNA kvarstår längre och går in i endolysosomen, där det aktiverar toll-like receptor 7 (TLR7), en nyckelfaktor för att utlösa det antivirala och antitumörmässiga immunsvaret;
• CCMV-RNA når inte denna aktiveringspunkt och utlöser följaktligen inte de nödvändiga immunmekanismerna.

Fördel i produktionen

En ytterligare fördel med CPMV är att det kan vara en billig immunterapeutisk behandling. Till skillnad från många nuvarande läkemedel som kräver komplex och dyr produktion kan CPMV odlas med hjälp av molekylär jordbruk.

"Det kan odlas i växter med endast solljus, jord och vatten", sa Omole.

Nästa steg: kliniska prövningar

Teamet arbetar med att flytta CPMV in i kliniska prövningar.

"Denna studie ger viktig insikt i verkningsmekanismen för CPMV. Vi förbereder nu aktivt för nästa steg för att välja den mest effektiva kandidaten som ger både antitumöreffekt och säkerhet", sa Steinmetz.

"Nu är det dags. Vi är redo att gå från laboratorieforskning till kliniska prövningar."