豇豆馬賽克病毒是一種感染豆類的植物病毒，它有一種你可能不知道的特殊力量：當注射到腫瘤中時，它能激活免疫系統來治療癌症–甚至是轉移性癌症，並防止其複發。加州大學聖地亞哥分校和達特茅斯學院的研究人員在過去的七年中，一直在研究和測試豇豆馬賽克病毒以納米粒子的形式作為癌症免疫療法，並在實驗室小鼠和伴侶犬患者身上報告了令人鼓舞的結果。
其有效性是研究人員所研究的其他抗癌技術所無法比擬的。然而，其有效性的確切原因一直是個謎。
在最近發表在《分子藥物學》雜誌上的一項研究中，研究人員發現了一些細節，解釋了為什麼豇豆馬賽克病毒特別對癌症異常有效。這種方法的美妙之處在於，它不僅能解決那一個腫瘤，而且還能對任何轉移性和未來的腫瘤發起系統性的免疫反應。
這項工作由加州大學聖地亞哥分校雅各布斯工程學院的納米工程教授Nicole Steinmetz和達特茅斯大學Geisel醫學院的微生物學和免疫學教授Steven Fiering領導。Steinmetz和Fiering是一家名為Mosaic ImmunoEngineering Inc.的生物技術初創公司的共同創始人，該公司已獲得豇豆花葉病毒納米技術的許可，並正在努力將其轉化為臨床的癌症免疫療法。
這項研究有助於驗證豇豆花葉病毒納米粒子作為主要癌症免疫療法候選物的有效性，現在已有機制數據來解釋為什麼它是最有效的候選藥物，這進一步降低了它在臨床轉化中的風險。
Steinmetz、Fiering和他們的團隊對他們的主要候選藥物的工作原理有一個大致的了解。豇豆馬賽克病毒納米顆粒在植物中具有傳染性，但在哺乳動物中沒有，它被直接注射到腫瘤內，作為免疫系統的誘餌。身體的免疫細胞將病毒納米顆粒識別為外來製劑，並被激發出來進行攻擊。當免疫細胞看到病毒納米顆粒在腫瘤內時，它們會去攻擊癌細胞。這種方法的好處是，它不僅能解決一個腫瘤，而且還能對任何轉移性和未來的腫瘤發起系統性的免疫反應。研究人員已經看到它在黑色素瘤、卵巢癌、乳腺癌、結腸癌和膠質瘤的小鼠模型中發揮作用。他們還成功地用它來治療犬類的黑色素瘤、乳腺癌和肉瘤患者。
同樣有趣的是，與研究人員所研究的其他植物病毒或病毒樣顆粒相比，豇豆馬賽克病毒在觸發抗癌免疫反應方面效果最好。第一作者Veronique Beiss說：”我們已經證明了它的作用，現在我們需要證明是什麼讓它如此特別，可以誘發這種反應，這就是我們想要填補的知識空白”。
為了得到答案，研究人員將豇豆花葉病毒與同一家族的另外兩種具有相同形狀和大小的植物病毒進行了比較。一種病毒，即豇豆嚴重花葉病毒，具有類似的RNA序列和蛋白質組成。另一種，煙草環斑病毒，只在結構上相似。”我們認為這些將是很好的比較，看看這種強大的抗腫瘤功效是否在這個特定的植物病毒家族中運行，”Steinmetz說。”而且我們可以通過與具有和不具有序列同源性的親屬進行比較，進行更深入的挖掘。”
研究人員創造了基於植物病毒的納米粒子免疫療法，並將它們注射到小鼠的黑色素瘤腫瘤中。每種候選免疫療法都分三次給葯，間隔7天。給予豇豆馬賽克病毒納米顆粒的小鼠存活率最高，腫瘤最小，在第二次給葯4天後，腫瘤的生長基本上停止了。
研究人員隨後從接受治療的小鼠的脾臟和淋巴結中提取免疫細胞並進行分析。他們發現，這些植物病毒都有一個蛋白質外殼，可以激活免疫細胞表面的受體，即所謂的toll樣受體。但是豇豆花葉病毒的獨特之處在於，它通過其RNA激活了一個額外的收費類受體。激活這個額外的受體會觸發更多類型的促炎症蛋白，稱為細胞因子，這有助於提高免疫系統的抗癌反應。Beiss解釋說，換句話說，觸發更強的炎症反應使免疫系統更努力地尋找和擺脫腫瘤。
研究小組的分析還發現了豇豆馬賽克病毒促進免疫反應的另一種獨特方式。在第二次服藥的四天後，研究人員測量了高水平的細胞因子。而且這些水平在很長一段時間內都保持在較高水平。”我們在其他兩種植物病毒中沒有看到這種情況。細胞因子水平迅速達到峰值，然後下降並消失，”Beiss說。”這種長時間的免疫反應是使豇豆花葉病毒與眾不同的另一個關鍵區別”。
雖然這揭示了豇豆花葉病毒的卓越效力和功效，但Steinmetz承認，還有更多的工作要做。”我們在這裡發現的答案開啟了更多的問題，”她說。”這種病毒納米顆粒在細胞中是如何被處理的？它的RNA和蛋白質會發生什麼變化？為什麼豇豆花葉病毒的RNA能被識別，而其他植物病毒的RNA卻不能？了解這種顆粒在細胞中的詳細旅程，以及它與其他顆粒的比較，將有助於我們確定是什麼使豇豆馬賽克病毒對癌症具有獨特的效力”。