Academic literature on the topic 'Virus Oncolitici'

The main types of oncolytic viruses and the mechanisms of their action on the tumor cells are described in this review. Examples of optimization of the viral genome are given with a view to enhancing the oncolytic properties of the virus. The achievements in the field of development of antitumour agents based on oncolytic viruses and methods of their application in oncology are described.

La terapia virale oncolitica sfrutta l’abilità dei virus di infettare e uccidere le cellule e si propone come cura per i tumori che non rispondono agli attuali approcci terapeutici. Un herpes simplex 1 (HSV-1) attenuato, denominato T-Vec, è l’unico virus oncolitico approvato per l’impiego in clinica. In questo virus, la sicurezza è stata ottenuta a spese della virulenza. Per superare i limiti dell’attenuazione, una strategia alternativa è quella di alterare lo spettro d’ospite del virus. Il legame della glicoproteina D (gD) di HSV-1 ad uno dei suoi recettori attiva le glicoproteine gH/gL e gB, che eseguono la fusione. Finora gD è stata l’unica glicoproteina che ha permesso di reindirizzare con successo il tropismo di HSV-1. Il lavoro di questa tesi prevede lo sviluppo di HSV-1 oncolitici, reindirizzati a recettori tumore-specifici, per condurli alla fase traslazionale. Il tropismo di HSV-1 è stato modificato ingegnerizzando un ligando eterologo in gH (nel virus R-809) o in gB (in R-909). Il ligando eterologo è un frammento anticorpale variabile a catena singola (scFv) diretto contro HER2, recettore sovra-espresso in diversi tumori. Il reindirizzamento ottenuto tramite gB o gH conferisce ad HSV-1 proprietà molto simili al reindirizzamento conseguito tramite gD, in termini di replicazione virale e attività oncolitica in vitro. Le modificazioni in gB o gH sono state combinate con quelle in gD, ottenendo, per la prima volta, due HSV-1 reindirizzati contemporaneamente verso due recettori distinti. R-805, diretto contemporaneamente verso HER2 ed EGFR, è stato caratterizzato in vitro e si è messo a punto un modello in vivo col quale studiare la sua efficacia oncolitica. R-313 è risultato in grado di utilizzare alternativamente due recettori, per infettare le cellule tumorali e le cellule produttrici non tumorali, in quanto la produzione di un vettore oncolitico in una linea tumorale non è compatibile con la sperimentazione clinica.
Oncolytic virotherapy exploits the ability of viruses to infect and kill cells and is envisioned as treatment for tumors that respond poorly to the current therapeutic approaches. The attenuated herpes simplex virus 1 (HSV-1), named T-Vec, is the only oncolytic virus approved so far for clinical practice. Safety was obtained at the expense of virulence. To overcome the attenuation limits, an alternative strategy consists in altering the host range of a virus. The binding of membrane-bound glycoprotein D (gD) of HSV-1 to one of its receptors activates the downstream glycoproteins gH/gL and gB. The latter executes the fusion virion-cell. So far, gD was the only glycoprotein that successfully enabled the retargeting of HSV-1. The work of this thesis focuses on the the development of oncolytic herpes simplex viruses (o-HSVs), retargeted to tumor-specific receptors, in order to bring retargeted o-HSVs to the translational phase. The tropism of HSV-1 has been modified by engineering a heterologous ligand in gH (in virus R-809) or in gB (in R-909). The selected heterologous ligand was a single chain variable fragment antibody (scFv) directed against HER2, a receptor overexpressed in several cancers. The retargeting achieved via gB or gH confers to HSV-1 very similar properties to the retargeting achieved via gD, in terms of virus growth and oncolytic activity in vitro. The changes in gB or gH were combined with those in gD, leading, for the first time, to two HSV-1 simultaneously redirected to two distinct receptors. R-805, directed simultaneously to HER2 and EGFR, has been characterized in vitro. An in vivo model to study its oncolytic efficacy was developed. R-313 was designed to enable the production of an oncolytic vector into a non-tumor cell line. R-313 is capable to use alternately two receptors, and to infect the tumor cells and the non-tumor-producing cells.

I virus oncolitici (OV) sono agenti terapeutici emergenti che si replicano selettivamente nelle cellule tumorali, o naturalmente o in seguito a modificazioni genetiche. Gli OV provocano anche una risposta immunitaria antitumorale e pertanto hanno anche un effetto immunoterapeutico. Inoltre, i virus oncolitici possono anche essere modificati per esprimere geni terapeutici. Un OV basato sul virus herpes simplex di tipo 1 (HSV1), il talimogene laherparepvec (T-VEC), è stato approvato negli Stati Uniti nel 2015 e nell’Unione Europea nel 2016 per il trattamento del melanoma in stadio avanzato. T-VEC ha una delezione del gene della neurovirulenza γ34.5 e del gene Us12 (Δγ34.5/ΔUs12), inoltre è armato col gene dello human granulocyte-monocyte colony stimulating factor (hGM-CSF). Il nostro gruppo di ricerca ha sviluppato diversi HSV-1 oncolitici (oHSV1) basati su un backbone Δγ34.5/ΔUs12, armati con diversi geni immunoterapeutici diversi da GM-CSF. Durante questo progetto di dottorato, il focus è stato spostato sullo sviluppo di un sistema di somministrazione sistemico basato su cellule carrier al fine di raggiungere un’ottimizzazione preclinica di oHSV1. I monociti sono stati scelti perchè 1)hanno un tropismo intrinseco per i tumori, essendo i precursori dei macrofagi associati a tumore (TAMs), 2)sono in grado di migrare nella maggior parte dei distretti corporei, incluso il sistema nervoso centrale, 3)i monociti autologhi possono essere recuperati in grande quantità con un semplice prelievo di sangue periferico. Usando la linea cellulare monocitaria umana THP-1, abbiamo dimostrato che i monociti possono migrare verso cellule di carcinoma mammario umano e trasmettere l’infezione da oHSV1. Queste osservazioni sono state confermate usando monociti umani primari. Le cellule THP-1 infettate sono state in grado anche di trasmettere l’infezione a cellule umane di carcinoma squamoso testa-collo (UM-SC-11B) che crescono sulla membrana corioallantoica di uova embrionate di pollo, in seguito a iniezione intravascolare. Infine, abbiamo sviluppato un nuovo sistema di neuroattenuazione basato su miRNA per oHSV1 per aumentare ulteriormente la sicurezza in seguito a somministrazione sistemica.
Oncolytic viruses (OVs) are emerging therapeutics that selectively replicate in cancer cells, either naturally or following genetic engineering. OVs also elicit an immune response against cancer and are therefore an immunotherapeutic tool. Furthermore, OVs can be modified to express therapeutic genes. An OV based on an attenuated herpes simplex virus type 1 (HSV-1), talimogene laherparepvec (T-VEC), has been approved in the US in 2015 and in the EU in 2016 for the treatment of advanced-stage malignant melanoma. T-VEC has deletions in the neurovirulence γ34.5 gene and Us12 gene (Δγ34.5/ΔUs12) and is further armed with human granulocyte-monocyte colony stimulating factor (hGM-CSF) gene. Our research group developed several oncolytic HSV-1 (oHSV1s) with a Δγ34.5/ΔUs12 backbone, armed with an array of immunotherapeutic genes other than GM-CSF. During this PhD project, we focused on developing a systemic delivery system by means of carrier cells, to achieve a pre-clinical optimization of oncolytic HSV-1. Monocytes were chosen because 1)they have an inherent tropism for tumors, being the precursors of tumor associated macrophages (TAMs), 2)they are capable of migrating into most compartments of the body, including the central nervous system, 3)autologous monocytes can be easily recovered in large amount from peripheral blood. Using the human monocytic cell line THP-1, we demonstrated that monocytic cells can migrate towards human breast cancer cells and transmit oHSV1 infection. These findings were confirmed with primary human monocytes. THP-1 cells also delivered oHSV1 to human head-and-neck UM-SC-11B cancer cells growing on the chorioallantoic membrane (CAM) of embryonated chicken eggs, following intravascular injection. Finally, we developed a new miRNA-based neuroattenuation system for oHSV1 to enhance safety following intravenous injection.

Background: Several studies show that Hepatocellular carcinoma (HCC) represents the 80% of primary hepatic tumours and it is one of the most common malignancies in the world. Because of the large numbers of cases and the lack of effective therapy, new therapeutic procedures are urgently needed. In this contest oncolytic viruses are emerging as a safe and effective promising therapeutic approach for cancer therapy in association with traditional therapies. Aims: In the contest of an European project (THOVLEN), our research group is involved in the development and construction of Herpes Simplex (HSV-1) based oncolytic vectors against HCC. To this purpose, the main goal is to construct replication-competent HSV-1 vectors strictly targeted to hepatocellular carcinomas (HCC), such that they will infect, replicate and spread efficiently only in the tumour mass, while displaying no virulence or toxicity in normal tissues, by means of receptorial and transcriptional targeting Methods: Design and construction of fusion molecules using cloning and PCR techniques, construction and purification of recombinant viruses using standard methods of: marker transfer/marker rescue, limiting dilution and Southern Blot; analysis in vitro and in vivo of growth and oncolytic ability of oncolytic viruses. Results: To target viral replication to hepatocytes and/or tumor cell lines, the first step was the construction of recombinant viruses H6HRE-gD e H6Ealb-gD in which expression of glycoprotein D, essential for HSV-1 replication, is under the transcriptional control of a hypoxia-induced tumour specific promoter, (HRE) or a tissue-specific promoter of albumin (EalbP), protein over expressed in liver. Successively, either an EGFP or a lucyferase expression cassette has been inserted in an intergenic HSV-1 region, not encoding viral genes, in order to facilitate the screening of recombinant viruses in vitro and to allow the in vivo tracking of such viruses in the murine model. In order to modify the reptional targeting, we used as a starting point recombinant virus previously constructed in our laboratory in which glycoproteins B and C, responsible of viral attachment and entry after interaction with Heparansulfate cellular receptor, have been engineered with insertion of a fusion molecule between gC and PreSap (gCPreSap), an active peptide of HBV involved in the attachment process of the virus to Hepatocytes. This recombinant virus shown a preferential binding to hepatocytes, giving a productive infection, will be further modified in order to delete the gD binding domain to its cellular receptor HVEM. To this purpose the binding domain of gD have been deleted and substitute by PreSap, creating a gD-PreSap fusion molecule. This elimination will eliminate viral wild type tropism to obtain a recombinant virus selective for hepatocytes. Conclusions: the growth ability of recombinant viruses has been evaluated in several cells lines and the in vivo viral biodistribution and oncolytic activity are ongoing. If the results will be promising, we plain to incorporate all the modifications into a single herpetic oncolytic vector in order to obtain a viral recombinant strictly targeted to hepatocellular carcinomas.

2012/2013
Il Glioblastoma (GBM), nonostante i migliori standard terapeutici, rimane una patologia a prognosi infausta. L’ipotesi delle Glioma Stem-like Cells (GSCs) prevede che, nella massa tumorale, sia presente una popolazione di cellule resistenti alla chemio e radioterapia e che tali cellule siano quindi le possibili responsabili della recidiva di malattia. Le GSCs, che possiedono caratteristiche comuni alle cellule staminali fisiologicamente presenti nel cervello adulto, sono cellule a lenta crescita, capaci di self-renewal, esprimono marker di staminalità, sono multipotenti e sono tumorigeniche quando vengono impiantate in vivo in modelli murini, formando lesioni istologicamente identiche a quelle originarie. Il relativo fallimento delle terapie ad oggi in uso ha portato a studiare nuove strategie dirette verso le GSCs e non soltanto verso le cellule a rapida divisione. Le terapie con virus oncolitici rappresentano, in questi termini, un approccio promettente. L’Herpes Simplex Virus di tipo 1 (HSV-1) è uno dei vettori più studiati e, nelle sue forme mutate, risulta sicuro ed efficace in vitro e in vivo. Questo studio dimostra come G47!, forma multimutata dell’HSV-1, sia in grado di infettare, replicarsi e uccidere le GSCs derivanti da linee primarie di GBM in vitro e in vivo sia in normossia, che in ipossia, condizione che, oltre ad essere comune in questo tumore, arricchisce la popolazione cellulare con caratteristiche stem-like. In questo progetto si descrive inoltre una nuova forma mutata di G47! denominata G47!Us11fluc, in cui il virus esprime luciferasi come gene late del ciclo di replicazione virale, offrendo una stima precisa del virus yield, nonchè un metodo di visualizzazione in tempo reale, con sistemi a bioluminescenza, della replicazione virale in vivo.
XXVI Ciclo
1980