一种感染豆类的植物病毒，叫做豇豆花叶病毒，它有一种你可能不知道的特殊能力:当注射到肿瘤中时，它会触发免疫系统来治疗癌症，甚至是转移性癌症，并防止它复发。
在过去的七年里，加州大学圣地亚哥分校和达特茅斯学院的研究人员一直在研究和测试豇豆花叶病毒——以纳米颗粒的形式——作为一种癌症免疫疗法，并在实验室小鼠和宠物狗患者身上报告了有希望的结果。该团队测试过的其他抗癌策略都无法与它的表现相媲美。但它成功的确切原因仍然是个谜。
在《分子药剂学》杂志上发表的一项新研究中，研究人员揭示了解释为什么豇豆花叶病毒对癌症特别有效的细节。
这项工作由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授Nicole Steinmetz和达特茅斯盖泽尔医学院的微生物学和免疫学教授Steven Fiering领导。Steinmetz和Fiering是一家名为Mosaic ImmunoEngineering Inc.的生物技术初创公司的联合创始人，该公司已经获得了豇豆花叶病毒纳米技术的许可，并正在努力将其转化为癌症免疫疗法的临床应用。
到目前为止，斯坦梅茨、菲林和他们的团队对他们的主要候选人是如何工作的有一个大致的了解。豇豆花叶病毒纳米颗粒在植物中具有传染性，但在哺乳动物中没有，直接注射到肿瘤中作为免疫系统的诱饵。人体的免疫细胞将病毒纳米颗粒识别为外来物质，并发动攻击。当免疫细胞看到病毒纳米颗粒在肿瘤内时，它们就会攻击癌细胞。
Steinmetz指出，这种方法的美妙之处在于，它不仅能治疗一个肿瘤，而且还能启动系统免疫反应，对抗任何转移性和未来的肿瘤。研究人员已经在黑色素瘤、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌和胶质瘤的小鼠模型中看到了它的作用。他们还成功地将其用于治疗患有黑色素瘤、乳腺癌和肉瘤的犬类患者。
同样有趣的是，与研究人员研究的其他植物病毒或病毒样颗粒相比，豇豆花叶病毒在触发抗癌免疫反应方面表现最好。“我们已经证明了它是有效的，现在我们需要证明是什么让它如此特别，以至于它能引起这种反应，”第一作者、斯坦梅茨实验室的前博士后研究员Veronique Beiss说。“这就是我们希望填补的知识鸿沟。”
为了得到答案，研究人员将豇豆花叶病毒与来自同一家族的其他两种具有相同形状和大小的植物病毒进行了比较。其中一种病毒，豇豆严重花叶病毒，具有相似的RNA序列和蛋白质组成。另一种是烟草环斑病毒，仅在结构上与之相似。Steinmetz说:“我们认为这将是一个很好的比较，看看这种强大的抗肿瘤功效是否适用于这种特定的植物病毒家族。”“我们可以通过比较有和没有序列同源性的亲戚来深入挖掘。”
研究人员创造了基于植物病毒的纳米颗粒免疫疗法，并将其注射到小鼠的黑色素瘤中。每个免疫疗法候选人分别给予3次剂量，间隔7天。注射豇豆花叶病毒纳米颗粒的小鼠存活率最高，肿瘤最小，肿瘤生长在第二次注射4天后基本停止。
然后，研究人员从治疗小鼠的脾脏和淋巴结中提取免疫细胞，并对其进行分析。他们发现，植物病毒都有一个蛋白质外壳，可以激活免疫细胞表面的受体，称为toll样受体。但豇豆花叶病毒的独特之处在于，它通过RNA激活了一个额外的toll样受体。激活这种额外的受体会触发更多类型的促炎蛋白，即细胞因子，有助于增强免疫系统的抗癌反应。换句话说，触发更强的炎症反应会使免疫系统更努力地寻找和清除肿瘤，Beiss解释道。
该团队的分析还发现了豇豆花叶病毒增强免疫反应的另一种独特方式。在第二次注射四天后，研究人员测量出高水平的细胞因子。这些水平在很长一段时间内都保持在高位。“我们在其他两种植物病毒中没有看到这种情况。细胞因子水平迅速达到峰值，然后下降并消失，”Beiss说。“这种延长的免疫反应是豇豆花叶病毒的另一个关键区别。”
虽然这揭示了豇豆花叶病毒的超强效力和功效，但Steinmetz承认还有更多的工作要做。“我们在这里发现的答案引发了更多的问题，”她说。“这种病毒纳米颗粒是如何在细胞中被处理的?它的RNA和蛋白质发生了什么变化?为什么可以识别豇豆花叶病毒的RNA，而不能识别其他植物病毒的RNA ?了解这种颗粒在细胞中的详细旅程，以及它与其他颗粒的比较情况，将有助于我们确定是什么使豇豆花叶病毒对癌症具有独特的疗效。”
