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Gli scienziati della Duke-NUS hanno innovato una terapia antitumorale utilizzando il virus Zika per uccidere selettivamente le cellule tumorali del cervello, presentando un’opzione terapeutica promettente per i pazienti affetti da glioblastoma. Questo approccio sfrutta i ceppi del virus Zika per colpire efficacemente le cellule tumorali risparmiando le cellule sane, offrendo potenzialmente una nuova strada per il trattamento dei tumori cerebrali aggressivi con opzioni terapeutiche attualmente limitate.
Gli scienziati hanno scoperto che i ceppi vaccinali dei virus oncolitici Zika sradicano le cellule tumorali del cervello risparmiando quelle sane.
Gli scienziati della Duke-NUS Medical School (Duke-NUS) hanno sviluppato un nuovo approccio utilizzando il virus Zika per distruggere le cellule tumorali del cervello e inibire la crescita del tumore, risparmiando le cellule sane. Utilizzando i candidati vaccini contro il virus Zika sviluppati alla Duke-NUS, il team ha scoperto come questi ceppi prendono di mira le cellule in rapida proliferazione rispetto alle cellule mature, rendendoli un’opzione ideale per colpire le cellule cancerose a crescita rapida nel cervello adulto.
I loro risultati, pubblicati sul Journal of Translational Medicine, offrono potenzialmente una nuova alternativa terapeutica per i pazienti affetti da cancro al cervello che attualmente hanno una prognosi sfavorevole.
Il glioblastoma multiforme è il tumore maligno al cervello più comune, con oltre 300.000 pazienti diagnosticati ogni anno in tutto il mondo. I tassi di sopravvivenza per questi pazienti sono scarsi (circa 15 mesi), principalmente a causa dell’elevata incidenza di recidiva del tumore e delle limitate opzioni di trattamento. Per tali pazienti, la viroterapia oncolitica – o l’uso di virus ingegnerizzati per infettare e uccidere le cellule tumorali – può affrontare le attuali sfide terapeutiche.
La promessa del virus Zika nella viroterapia oncolitica
Il virus Zika è una di queste opzioni nelle prime fasi di sviluppo. Il team Duke-NUS ha utilizzato ceppi di vaccino vivo attenuato del virus Zika (ZIKV-LAV), che sono virus “indeboliti” con capacità limitata di infettare le cellule sane, ma che possono comunque crescere rapidamente e diffondersi all’interno di una massa tumorale.
“Abbiamo selezionato il virus Zika perché infetta naturalmente le cellule che si moltiplicano rapidamente nel cervello, permettendoci di raggiungere le cellule tumorali che sono tradizionalmente difficili da colpire. I nostri ceppi ZIKV-LAV si replicano anche nelle cellule tumorali del cervello, e sono per questa loro capacità una terapia vivente in grado di diffondersi e attaccare le cellule malate vicine”, ha affermato la Dott.ssa Carla Bianca Luena Victorio, prima autrice dell’articolo e Senior Research Fellow at the Cancer & Stem Cell Biology Research Programme at Duke-NUS.
Neuroni umani in coltura infettati con ZIKV-LAV. Infezione in rosa e nuclei cellulari in blu. Credito: Duke-NUS Medical School
Il Dottor Victorio e il team hanno stabilito che i ceppi ZIKV-LAV erano altamente efficaci nell’infettare le cellule tumorali poiché questi virus si legano alle proteine presenti in livelli elevati solo nelle cellule tumorali e non in quelle sane. Dopo aver infettato una cellula tumorale, questi ceppi virali dirottano le risorse della cellula per riprodursi, uccidendola infine. Quando la membrana protettiva della cellula tumorale che muore si rompe, rilascia il suo contenuto, inclusa la progenie del virus che può infettare e uccidere le cellule tumorali vicine. Inoltre, alcune proteine cellulari rilasciate dalle cellule infette possono attivare una risposta immunitaria per inibire ulteriormente la crescita del tumore.
Attraverso i loro esperimenti, i ricercatori hanno osservato che l’infezione da ceppi ZIKV-LAV ha causato la morte dal 65 al 90% delle cellule tumorali del glioblastoma multiforme. Sebbene i ceppi ZIKV-LAV abbiano infettato anche il 9-20% delle cellule dei vasi sanguigni del cervello, l’infezione non ha ucciso queste cellule sane. Al contrario, il ceppo originale del virus Zika ha ucciso fino al 50% delle cellule cerebrali sane.
Gli scienziati hanno inoltre scoperto che i ceppi ZIKV-LAV non erano in grado di riprodursi bene anche quando riuscivano a infettare le cellule sane. La quantità di virus misurata nelle cellule cerebrali sane infette da ZIKV-LAV era solo da 0,36 a 9 volte superiore rispetto a prima dell’infezione. Al contrario, la quantità di virus nelle cellule tumorali cerebrali infette da ZIKV-LAV era da 100 a un miliardo di volte superiore rispetto a prima dell’infezione. Ciò dimostra ulteriormente che le condizioni nelle cellule tumorali sono significativamente più favorevoli alla riproduzione del virus rispetto alle cellule normali.
Direzioni e applicazioni future
“Dall’epidemia del virus Zika nel 2016, comprensibilmente, c’è stata paura della natura del virus e sui suoi effetti devastanti. Attraverso il nostro lavoro, speriamo di presentare il virus Zika sotto una nuova luce evidenziando il suo potenziale di uccidere le cellule tumorali. Quando un virus vivo viene attenuato, in modo tale da renderlo sicuro ed efficace nella lotta contro le malattie infettive, può essere benefico per la salute umana, non solo come vaccino, ma anche come potente agente di eradicazione del tumore”, ha affermato la Prof.ssa assistente Ann-Marie Chacko del programma di ricerca sulla biologia delle cellule staminali e del cancro della Duke-NUS. Chacko è anche l’autrice senior dell’articolo.
Da destra, la Prof.ssa assistente Ann-Marie Chacko, la Prof.ssa assistente Alfred Sun, la Dr.ssa Carla Bianca Luena Victorio e il Professor Ooi Eng Eong, con una coltura dei loro ceppi di vaccino Zika. Credito: Duke-NUS Medical School
I ceppi virali vivi attenuati sono stati originariamente sviluppati come vaccino dal gruppo del Professor Ooi Eng Eong del programma di ricerca sulle malattie infettive emergenti della Duke-NUS. Come controllo, i ceppi virali sono stati testati anche su neuroni cerebrali o cellule nervose che erano state coltivate da cellule staminali umane dal team dell’assistente Professore Alfred Sun del Programma di ricerca sulle neuroscienze e sui disturbi comportamentali di Duke-NUS. Ciò fornisce uno strumento di screening affidabile per valutare la sicurezza e l’efficacia dell’uso del virus come terapia nelle cellule umane.
Il gruppo del Prof. Chacko sta migliorando questi e altri ceppi del virus Zika per aumentare la loro potenza nell’uccidere non solo le cellule tumorali del cervello, ma anche altri tipi di cellule tumorali, rendendoli al tempo stesso più sicuri per l’uso nei pazienti. I ricercatori stanno anche modificando il virus in modo che possa essere ripreso in modo non invasivo dopo che è stato iniettato in un paziente. Ciò consentirà ai medici di monitorare dove il virus penetra nel paziente e per quanto tempo è funzionale nel tumore.
A tal fine, il gruppo sta esplorando la possibilità di commercializzare i propri ceppi virali sia come vaccino Zika che come trattamento per il cancro al cervello e potenzialmente per altri tumori, come il cancro alle ovaie.
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Il Professor Patrick Tan, vicePreside senior per la ricerca presso la Duke-NUS, ha dichiarato: “Questo è un ottimo esempio di come diversi programmi di ricerca all’interno della Scuola si uniscono per sfruttare le loro diverse competenze per far avanzare la conoscenza medica e migliorare la vita dei pazienti. Le preziose intuizioni del team potrebbero un giorno tradursi in una nuova opzione di trattamento per controllare la crescita del tumore o addirittura offrire una cura per il cancro”.