Onkolitik Virüs Nedir? Kanser Tedavisinde Virüsler Kullanılabilir!

Onkolitik virüsler (OV) kanser tedavisi için kullanılan doğal ya da mutasyona uğratılmış virüslerdir. Bu virüsler tümör hücrelerini hedefler ve bu hücrelerde çoğalıp hücre zarlarını parçalayarak onları öldürür. OV'ler viral parçalanmaya ek olarak ökaryotik transgenleri tümör hücrelerine yöneltebilir, anti-tümör immün tepkiyi tetikleyebilir ve immünojenik hücre ölümünü destekleyerek tümör hücrelerinin ölümüne yol açabilir.

Genetik manipülasyonlar sayesinde OV'lerin tümör hücrelerine olan duyarlılıkları artırılabilir ve sağlıklı hücreleri hedefleme mekanizmaları zayıflatılarak toksisiteleri azaltılabilir. Çoğu erken faz OV terapisi çalışması, OV'lerin hastalarda tolere edilebilir seviyede toksisiteye sebep olduğunu göstermiştir.^[1] Bugüne kadar 4 farklı OV terapisi, farklı kanser türleri için çeşitli ülkelerin sağlık kurumları tarafından onaylanmıştır.

Bu terapiler içinde FDA tarafından onaylanan tek terapi T-VEC olmasına rağmen 100'den fazla çeşitli OV stratejisi kullanan klinik çalışmanın raporlanmış olması, bu tekniğin potansiyel sahibi olduğunu ancak henüz gelişimini tamamlamadığını göstermektedir.^{[2], [3]} Adenovirüs, reovirüs, koksakivirüs, HSV ve Vaccinia virüsleri gibi çeşitli virüsler; onkolitik özellik gösterdiklerinden ötürü OV kanser terapisi araştırmalarında kullanılmaktadır.^[4] Bu yazının konusu onaylanmış OV terapileri olmasına rağmen klinik OV terapi çalışmaları ve OV terapilerinin genel verimliliği ve sorunlarına da değinilmiştir.

OV'lerin Tarihi ve Rekombinant OV'ler

Virüslerin sadece kanser hücrelerini hedef alabileceği ve kansere karşı tedavi olarak kullanılabileceği fikri 1912'de lösemi hastası bir kadının viral enfeksiyon geçirdikten sonra tümöründe nekroz ve remisyon görülmesiyle beraber oluşmaya başladı.^[5] 1950 ve 1980 yılları arasında OV'ler kanser terapisi geliştirmek için kullanılmaya çalışıldı, fakat bu çalışmaların çoğu klinik aşamalarda zayıf ve yetersiz kaldı.^[6] Buna karşın günümüzde genetik alanındaki gelişmeler sayesinde virüsler, bazı genlerin susturulması gibi genetik manipülasyonlarla sadece kanser hücrelerini hedef alıp sağlıklı hücrelerde replikasyona sebep olmamak üzere programlanabiliyor.^[7]

Journal of Immunotherapy of Cancer

Kanser mekanizmalarını açığa çıkaran çalışmalar da OV'lerin diğer immün kontrol noktası inhibitörleri gibi ilaçlarla birlikte kullanıldığında daha etkili olduğunu göstermiştir. Bu stratejiler OV'lerin özgünlüğü ve duyarlılığını arttırmak için kullanılarak T-VEC gibi rekombinant virüs bazlı ilaçların onaylanmasına yol açmıştır.

Yukarıdaki resimde görüleceği gibi 2020'de Adenovirüs ve Pox virüsleri OV terapi çalışmalarında en çok kullanılan virüslerdi. Bu çalışmaların üçte birinde doğal fenotip virüsler kullanılırken geri kalan çalışmalarda rekombinant virüsler kullanılmıştır.

Önemli olmayan viral genlerin silinmesi, OV odaklı klinik çalışmalarda en çok kullanılan genetik manipülasyon olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu genlerin silinmesi virüslerin sağlıklı hücrelerde çoğalmasını engelleyip tümör hücrelerine özgün bir viral enfeksiyon başlatmalarını sağlayabilir. Büyük virüsler daha fazla ökaryotik transgen taşıyabilirler ve onkolitik etki için önemli olmayan viral genlerin silinmesi, daha fazla anti-kanser özelliğe sahip molekülleri kodlayan transgenlerin eklenmesine olanak sağlayabilir.^[7]

Lister suşu Vaccinia virüsü onkolitik etki için önemli olmayan genleri silinmiş OV'lere örnek olarak gösterilebilir. Bu laboratuvarda üretilmiş virüs, hayvan modellerinde çeşitli kanserlere karşı test edilmektedir. Doğal tip Vaccinia virüsünden farklı olarak Lister suşunda timin kinaz geni (TK) silinmiştir. TK geninin silinmesi Vaccinia virüsünün sağlıklı hücrelerdeki replikasyon verimliliğini azaltırken, kanser hücrelerinin genellikle aşırı TK geni ekspresyonu göstermesi sayesinde virüsün replikasyonunu sekteye uğratmadan tümöre özel litik etki göstermesine sebep olur.^[8]

Delesyonlar dışında transgenlerin eklenmesi de OV'lerin anti-tümör etkisini arttırabilir. Yine yukarıdaki resimde görülebileceği gibi en az 51 rekombinant gen OV klinik çalışmalarında kullanılmış ya da kullanılmaktadır.^{[2], [7]}

Lokal Dentritik Hücre geliştirici GM-CSF geni, OV vektörlerinde en çok kullanılan gendir. T-VEC'te de tümör mikro çevresinde konak immün yanıtını aktive etmek için kullanılmıştır.^{[2], [7], [9]}

HSV-1 Rekombinant Virüs Temelli Onaylı Tedaviler

2011'den önce metastatik melanoma, sınırlı vakalarda etkili olan IL-2 terapisi dışında çoğu terapiye tepkisizdi. 2011'de BRAF ve MEK inhibitörleri, BRAF-mutantı metastatik melanomalara karşı etkili bir şekilde kullanılmaya başlandı fakat bu etki çoğu zaman metastatik melanomanın bağışıklık kazanması sebebiyle kısa süreli kaldı.

İmmün terapilerindeki gelişmeler ve CTLA-4 ve PD-1 proteinlerini hedefleyen ipilmumab ve nivolumab gibi monoklonal immün terapilerin geliştirilmesi, BREF/MEK bağışıklığının biraz da olsa önüne geçilmesini sağlasa bile bu ilaçların hastalarda sebep olduğu yan etkiler ve bu terapilerin sadece bu bioişaretleyicilere sahip olan hastalarda işe yaraması, ilaçların kullanımını sınırlamaktadır.^[10]

OV'lerin genel olarak düşük seviyede toksisiteye sebep oldukları klinik araştırmalarda görülmüştür.^[7] HSV- 1, hücreye HVEM ve nectin-1 proteinlerini hedefleyerek girer. Melanomada HVEM'in ekspresyonu yüksektir ve nectin-1 de glioblastomada bulunan bir bioişaretleyicidir. T-VEC ve Teserpaturev de HSV-1 bazlı, çeşitli kurumlar tarafından sırasıyla melanoma ve glioblastoma için onaylı OV terapileridir.^{[7], [11]}

Talimogene Laherparepvec(T-VEC)

T-VEC metastatik melanomaya karşı geliştirilmiş, FDA onaylı, rekombinant HSV-1 virüsü bazlı bir ilaçtır. BioveX şirketi tarafından OncoVEXGM-CSF adı altında geliştirilmeye başlanan ilacın patenti, 2011'de BioveX'in AMGEN ilaç firması tarafından satın alınmasıyla AMGEN'e geçmiş; adı da T-VEC olarak değiştirilmiştir. Klinik denemelerde gösterdiği başarılı sonuçlar sayesinde FDA tarafından 2015'te 3. Ve 4. aşamadaki melanoma vakalarının tedavisinde kullanılmak üzere onaylanmıştır.^[12]

HSV-1 virüsü çift zincirli büyük bir DNA virüsüdür; genomunun büyük olması bu virüsü genetik manipülasyona uygun kılar. T-VEC'te kullanılan HSV-1 türü, JS1 denen ICP47 geni silinmiş yapay bir türdür. ICP47 geninin silinmesi akyuvarlardaki MHC-I moleküllerinin viral antijenlere erişimini ve antijen odaklı immün tepkinin aktivasyonunu kolaylaştırır.

Bu türde ICP47 genine ek olarak PKR inhibitör proteinlerini kodlayan ICP34.5 geni de silinmiştir. Protein Kinaz R, birçok vücut hücresi tarafından sentezlenen ve viral DNA'nın degrede olmasına sebep olan bir proteindir. PKR inhibitör geninin JS1'de silinmesi virüsün sağlıklı hücrelerde replikasyonunun önüne geçer. Kanser hücrelerinde PKR proteinin ekspresyonun az olduğu için bu hücrelerde viral etki önemli derecede zayıflamaz.

Bu modifikasyona ek olarak daha fazla immün reaksiyona ve T- hücrelerinin TME'ye infiltrasyonuna sebep olmak için dentritik hücreleri aktive eden GM-CSF geni de viral genoma eklenmiştir.^[1] Klinik çalışmalarda 3. Ve 4. aşama melanoma hastalarında T-VEC tedavisinin etkisi GM-CSF tedavisiyle karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda T-VEC ile tedavi gören hastaların genel sağkalımının doğrudan GM-CSF ile tedavi edilen hastalara göre iki kat daha uzun olduğu saptanmıştır (46,8 ay vs. 21,5 ay).^[1]

Çalışmalar T-VEC'in lokal enjeksiyonla verilmesine rağmen, etkisinin sadece lokal kalmadığını ve immün sistemi aktive ederek uzaktaki tümörleri de etkilediğini göstermiştir.^[13] Başarılı anti tümöral etkisinin yanında az sayıda ve genel olarak ciddi olmayan yan etkiler göstermiş olmakla beraber bu yan etkiler klasik kemoterapilerin, radyoterapilerin ve immün terapilerin sebep olduğu yan etkilerle karşılaştırıldığında, T-VEC çok daha başarılı bir toksisite profili göstermiştir.^[14]

Teserpaturev

Teserpaturev/G47Δ, Japonya’da malignant glioma tedavisi için onaylanmış bir terapidir. Klinik çalışmalarda prostat ve malignant plevral mezothelyoma ve reküren olfaktör nöroblastoma hastalarında başarılı sonuçlar vermiştir. T-VEC gibi Teserpaturev de ICP34.5 ve ICP47 genleri silinmiş rekombinant bir HSV-1 virüsüdür, fakat T-VEC'ten farklı olarak GSP-CSF geni eklenmemiş ve ICP6 geni inaktive edilmiştir. ICP6 geninin inaktivasyonu viral nükleotid sentezi için gerekli olan ribonükleotit redüktaz (RR) üretimini sekteye uğratır. Sağlıklı hücrelerde bu, Teserpaturev virüsünün replikasyon başarısını olumsuz etkilerken tümör hücrelerindeki DNA replikasyonu tamir yolağının bozulmuş olması ve aşırı nükleotid sentezi sayesinde modifiye edilmiş virüs bu hücrelerde çoğalmaya devam edebilir.^[15]

Diğer Onaylı OV Temelli ilaçlar

H101

Oncorine/H101, Çin'de üretilip nazofarinjal kombinasyon tedavisinde kullanılmak üzere Çin Sağlık Bakanlığı tarafından onaylanmıştır. Kafa, boyun ve özofagus skuamöz hücre kanserlerinin tedavisi için test edilmektedir. H101'in tümör hücre seleksiyonu adenoviral vektörde EB1B-55kDa geninin silinmesiyle sağlanmıştır. Bu rekombinant adenovirüsün cisplatin terapisiyle birlikte kullanıldığında tolere edilebilir yan etkiler ve önemli antitümör etki gösterdiği kayıtlara geçilmiştir. EB1B-55kDa geni, güçlü bir p53 baskılayıcısıdır ve adenovirüste silinmiş olması virüsün p53 mutasyonuna sahip kanser hücrelerinde çoğalabilirken p53 üretimi sağlam olan sağlıklı hücrelerde çoğalmasını engellemek için yapılmıştır.^[16]

ECHO-7/Rigvir

ECHO-7 pikornavirüsü sırasıyla Letonya (2004), Gürcistan (2015) ve Ermenistan (2016) tarafından melonoma tedavisi için onaylanmıştır. Rigvir listedeki rekombinant olmayan tek onaylanmış OV terapisidir, fakat üretici şirketi skandalların odağı olmuş ve başarısı çeşitli otoriteler tarafından sorgulanmaya başlayınca ilacın üretimi 2019'da durdurulmuştur.^[16] Üretici şirketin ilaç başına düşen virüs miktarını normalde olduğundan çok yüksek göstermesi ve başlangıçta alınan olumlu sonuçların yeteri kadar veri oluşturmaması ilacın üretiminin sonunu getirmiştir. Klinik verileri ve sonuçları sakıncalı olmakla beraber Rigvir'in çeşitli in vitro çalışmalarda melanoma, gastrik adenokarsinoma ve başka kanser hücrelerinin yaşamsallığını olumsuz etkilediği gösterilmiştir.^[17]

Üretici şirketinin dahil olduğu skandallara rağmen in vitro çalışmalar Rigvir'in hala onkolitik potansiyele sahip olduğunu ve belki de diğer onaylanmış OV terapilerinde olduğu gibi gelişmiş genetik manipülasyon stratejileriyle tekrardan klinik olarak test edilebilecek duruma getirilebileceğini göstermektedir.^[18]

Kanser Tedavisinde OV Kullanımının Optimizasyonu: Kombinasyon Tedaviler

Çoğu preklinik ve klinik çalışmada OV'lerin diğer konvansiyonel kanser tedavileriyle beraber kullanıldığında daha başarılı sonuçlar verdiği gösterilmiştir. OV'lerin düşük yan etki ve toksisite profili de birlikte kullanıldığı tedavilerin yan etkileriyle çakışmayıp tolere edilebilirliğin kombine tedavilerde de korunmasını sağlamıştır. Bunun sebebi OV'lerin diğer terapilerden farklı çalışan kendine has antitümör mekanizmalara sahip olmaları ve diğer tedavilerin yan etkileriyle sinerjiye girmelerinin olasığının düşük olmasıdır. Örnek olarak, PD1 ve PDL1 proteinlerini hedefleyen immün kontrol noktası inhibitörleri (ICIs) OV'lerle birlikte kullanıldığında başarılı sonuç veren tedavilerden biridir.

ICI'ler genelde PD1-PDL1 ekspresyonuna bağımlıdır ve "çöl tümör" denilen immün hücrelerinin ulaşımının zor olduğu tümörlere karşı etkisi düşüktür. OV'ler hücresel IFNy salınımına sebep olarak PD1 ve PDL1 ekspresyonunu arttırabilir ve ICI'lerle sinerjiye girip çöl tümörlerine karşı tedavinin başarı oranını arttırabilir. T-VEC de dahil olmak üzere çeşitli OV'ler, ICI'ler ile kombinasyon terapisi olarak preklinik çalışmalarda başarılı etki göstermiştir.

Ayrıca OV'ler, CAR-T hücreleri ve TIL terapileri ile de başarılı sinerji göstermiştir. OV'lerin sebep olduğu inflamasyon sonucu immün hücrelerinin TNF ve IL-2 gibi sitokinlerin ve CXCL9 & CXL10 gibi kemokinlerin salınımına yol açması T hücrelerinin tümörlere karşı immün etkisini arttırır. ICIs ve immün hücre terapilerine ek olarak kemoterapiler ve radyoterapilerle kullanıldığında OV'lerin daha güçlü etkiye sahip olabileceği preklinik çalışmalarca göstermiştir.^{[1], [2]}

OV'lerin Geliştirilmesinin Önündeki Klinik Zorluklar

OV'lerin kanser terapisi olarak tam potansiyelleriyle kullanılmalarının önünde hala önemli zorluklar mevcuttur. Bunlardan bazıları OV'lerin hücre tropizminin düşük olması ve hayvan modellerinin insandaki etkiyi tam yansıtamamasıdır.

HSV-1 virüsüyle karşılaştırıldığında Vaccina Virus bu açıdan kullanım alanı daha geniş olan ve tropizmi yüksek bir OV türüdür, fakat HSV-1'e göre genomu daha kısadır ve manipülasyona daha az uygundur. HSV-1'nin farelerde çalışılma nedeni ise çoğu fare suşlarının HSV-1'e dayanıklı olmasıdır. Tropizm ve OV seçimindeki diğer klinik sınırlamalar OV terapilerinin gelişimindeki önemli engellerdir.^[1]

OV'ler genel olarak tümörlere doğrudan enjeksiyon ile verilir ve intravenöz olarak verilmeleri biyodistrübisyonu sınırlayarak antiviral antikorlar tarafından tümöre ulaşmadan nötralizasyonlarına sebebiyet verebilir.

Biyokimyasal kaplamalar gibi ilaç teslim stratejileri OV'lere tümöre ulaşana kadar koruma sağlayabilir fakat bu strateji tedavinin geliştirme, üretme ve muhafaza etme açısından masrafını arttırabilir.

OV'lerin etkinliği hastalarda önceden gelişmiş antiviral bağışıklıklarla da sınırlı hale gelebilir. OV'lerin teslimat stratejilerinin optimizasyonu ve hastalardaki olası antiviral direncin tedavi üzerindeki etkileri hala tartışmalı konulardır ve daha fazla klinik çalışma gerektirmektedir.^[7]

Sonuç

Özetle OV terapisi, tümörleri hedefleyip sağlıklı hücrelerde az etkinlik gösteren hayvan virüslerini kullanan özgün bir kanser terapisi metodudur. Tümörler üzerinde seçici viral litik etkilerine ek olarak, ökaryotik anti-tümöral transgen yüklerini tümörde eksprese ederek anti-tümör immün tepkiyi aktive edebilirler. OV'lerin sebep olduğu tümör spesifik enfeksiyon ve inflamasyon TME'leri bozup tümörleri diğer ICI ve immün hücre terapileri gibi konvansiyonel kanser terapilerine karşı daha savunmasız hale getirebilir.

2015'ten bugüne kadar sağlık kurumlarınca onaylanmış OV kanser terapilerinin az olması, çok sayıdaki klinik çalışmada elde edilen pozitif sonuçlarla karşılaştırıldığında bu terapi metodunun hala geliştirilme aşamasında olduğunu gösterebilir. OV kanser terapilerinin daha yaygın ve başarılı bir şekilde kullanılması için daha fazla klinik çalışma ve modelleme ile ilaç teslim stratejilerinin optimizasyonu gerekli olsa da bu tekniğin preklinik ve klinik başarısı gelecek için ümit vermektedir.