羊传染性脓疱病毒抑制结直肠癌细胞生长和转移的分子机制

Oncolytic viruses (OVs) have a number of advantages over traditional therapeutic modalities. They are highly targeted, self-amplifying, and have the potential to act as both gene-therapy delivery vehicles and oncolytic agents. Our preliminary study found that orf virus (ORFV) has the effect of inhibiting the growth and metastasis of colorectal cancer, but its mechanism remained poorly understood. In this study, the anti-colorectal cancer molecular mechanisms of the ORFV will be investigated with a protein array and flow cytometry both in vitro and in vivo. The aim of this study was to: ① observe the ORFV-mediated direct oncolysis of tumor cells, ② determine the ORFV-induced activation of innate immunity (NK cells, DC cells); ③ clarify the ORFV effect on the Th1/Th2 immune response and levels of related cytokines; ④ reveal the ORFV-induced pre-inflammatory reaction in a colorectal cancer subcutaneous tumor mouse model; ⑤ identify the molecular mechanisms of the ORFV-induced tumor cell apoptosis; and ⑥ explore the ORFV-mediated anti-tumor effects on regulatory pathways. A better understanding of the molecular mechanisms of the ORFV-mediated anti-tumor effects will provide new strategies for the development of colorectal cancer therapeutics.

与传统治疗方式相比，溶瘤病毒（OVs）用于治疗癌症具有明显优势，如：高度靶向性、自我放大、可作为基因治疗的载体和溶瘤剂等。我们前期研究发现羊传染性脓疱病毒（ORFV）具备抑制结直肠癌生长及转移的作用，但其作用机制尚不清楚。本项目通过结直肠癌细胞体外培养和小鼠肿瘤模型，拟采用蛋白质抗体芯片、流式细胞术等现代分子生物学、细胞学试验技术，研究ORFV抗结直肠癌效应的分子调控机制，旨在：①观察ORFV直接溶瘤作用；②明确ORFV诱导激活机体的固有免疫反应（NK细胞、DC细胞）；③阐明ORFV对Th1/Th2免疫应答及相关因子的调控；④揭示ORFV在小鼠结直肠癌皮下成瘤模型中诱导的前炎症反应；⑤鉴定ORFV诱导肿瘤细胞凋亡及其分子机制；⑥探究ORFV抗肿瘤效应的调控通路。深入了解ORFV抗肿瘤效应的分子机制是开发结直肠癌ORFV溶瘤病毒药物的必备基础，本研究将为抗结直肠癌治疗提供新的思路。

溶瘤病毒是肿瘤生物治疗基础研究和临床应用的热点与发展方向。羊传染性脓疱病毒（ORFV）具有强大的免疫调节功能，使其成为疫苗载体和生物制剂（溶瘤病毒）的重要候选者。我们前期研究发现ORFV具有抑制结直肠癌细胞生长及转移的作用，但其作用机制尚不清楚。.本研究探索了ORFV对结直肠癌细胞的溶瘤潜力及其作用机制，发现：发现ORFV可在结直肠癌细胞中复制增殖，并同时降低肿瘤细胞的生存率和迁移能力。在鼠结直肠癌细胞CT26移植瘤模型中，ORFV能显著抑制体内肿瘤生长，ORFV治疗组的瘤体体积明显小于对照组，而且ORFV治疗能够减少肿瘤向其他器官转移。而在CT26细胞结直肠癌肺转移模型中，ORFV治疗组肺活检的平均肿瘤面积比率显著低于对照组。ORFV主要通过调节钙粘蛋白的表达（E-钙粘蛋白增加，N-钙粘蛋白减少）抑制结直肠癌细胞的迁移。.为探讨ORFV抑制肿瘤细胞生长的机制，通过细胞因子抗体芯片分析ORFV诱导的细胞因子表达，变化较大的42种细胞因子主要涉及自身免疫/炎症、凋亡、血管生成和细胞周期等重要途径。其中，凋亡相关细胞因子占大多数。进一步通过流式细胞术、Western blot、IHC分析等试验证实ORFV在体内外均可诱导肿瘤细胞发生凋亡，凋亡相关蛋白Smac、切割的caspase-3、caspase-9和PARP显著增强。小鼠信号通路凋亡膜芯片分析提示ORFV治疗可能通过激活AKT/NF-κB/p53/p21途径促使肿瘤细胞凋亡。除引起肿瘤细胞凋亡外，ORFV也能引起肿瘤细胞发生周期阻滞和自噬。.ORFV刺激肿瘤细胞后可以引起周期相关蛋白（p-Rb、CyclinB1、p-cdc-2）减少，阻止细胞从G1期进入S期并阻滞细胞进入有丝分裂和有丝分裂的完成。而ORFV刺激细胞后，LC3Ⅱ蛋白的表达量明显增高，p62蛋白表达下调，提示ORFV可能促进肿瘤细胞发生自噬。.综上，ORFV对肿瘤细胞的杀伤作用可能主要与周期阻滞、凋亡和自噬等相关。同时，ORFV感染可诱导免疫原性细胞死亡（ICD），并通过CXCL16/CXCR6轴促进DC激活和CD8+T细胞转运。本研究探索了ORFV对结直肠癌细胞的溶瘤潜能，为结直肠癌的生物治疗提供了新思路。