溶瘤病毒(OVs)被定义为能够选择性复制并杀死癌细胞的病毒。早在20世纪初，医生就观察到一些癌症患者在自然感染后病情有所缓解。因此，科学家假设癌细胞在某种程度上更容易受到病毒感染，减毒病毒株可用于癌症治疗。然而，包括安全性考虑、细胞毒性化疗的发展以及缺乏控制病毒的工具在内的许多因素阻碍了该领域的研究。
近年来，由于对病毒基因功能的进一步认识和分子生物学的进步，对病毒基因组的精确改造可以最大限度地提高疗效和安全性，OV的研究领域重新活跃起来。
在过去的几年中，出现了一种新的模式，根据这种模式，OVs也可以作为一种免疫疗法发挥作用。事实上，一些研究表明，病毒提供的促炎刺激可以克服TME(肿瘤微环境)免疫抑制，从而引发全身抗肿瘤免疫反应。当局部(肿瘤内)注射OVs而不是全身注射时，也观察到这种反应。
但是，OVs仍然不够强大，尤其是对于免疫原性很小或免疫抑制的实体瘤。不幸的是，这种肿瘤在人群中非常常见，如胰腺癌、三阴性乳腺癌和肝细胞癌。这种效力的缺乏有些出乎意料，因为由于炎症和病毒抗原的存在，OV应该使TME的免疫原性显著增强。
上述考虑使人们感到OV疗法领域的重大改进即将到来。如何充分发挥OVs的治疗潜力至关重要。意大利帕多瓦大学分子医学系阿尔贝托里勒等人讨论了溶瘤病毒免疫治疗的一些观点。
作者认为，更好地了解OVs在体内的机制和药代动力学，以及病毒和宿主之间的复杂相互作用，是进一步阐明设计更安全和更有效的OVs的关键方面。在这方面，还有一些不同的问题需要解决：
1.减毒OV应该有多“减毒”?
这个问题听起来可能不值一提，答案是“减毒到只能在癌细胞中复制”。然而，应用这种过于简化的原则可能会产生可怕的后果，因为它没有考虑到肿瘤的真正复杂性。
鉴于癌细胞正在积极复制，而健康细胞却没有，许多OVs被设计成仅在积极分裂的细胞中复制，例如，通过删除特定基因(如HSV或VACV(痘苗病毒)胸苷激酶和核糖核苷酸还原酶)。不幸的是，肿瘤块中的许多癌细胞没有复制。更糟糕的是，TME还有很多非肿瘤细胞(包括巨噬细胞、内皮细胞、淋巴细胞、成纤维细胞、MDSCs)。这些细胞不支持根据上述原理设计的OVs复制，因此它们可以保护恶性细胞免受病毒传播。
此外，由于众所周知的癌症的异质性，假设所有患者的所有癌细胞都将表现出相同的特定分子特征(如某些肿瘤抑制基因的突变和/或单一途径的过度表达)，并且OV对癌细胞的特异性仅取决于这些特征，这是一种危险的想法。
研究表明，癌细胞对病毒复制的易感性增加主要是由于抗病毒反应和细胞周期调节途径的可变变化的结合。因此，当使用人类病原体的已知来源时，产生OVs的更明智的方法可能是削弱它们，直到它们不会引起与其相关的危险疾病。即重点可以从“不能在非恶性细胞中复制”转移到“不能在与人类疾病相关的特定靶细胞中复制”。
就HSV-1而言，几乎所有具有免疫能力的成年人的严重发病率和死亡率都是由神经元的扩散和复制引起的，从而导致脑炎。因此，尽管该病毒至少部分保留了在“健康”成纤维细胞或上皮细胞中复制的能力，但可以降低神经元中HSV-1毒性的基因组修饰可能足以产生安全的OV。这个功能甚至可能是有用的，因为它使病毒在TME更有效。
2.如何使筛选OVs的体外模型对癌细胞的选择性与体内一致？
这个问题与应用于组织培养细胞本身的“非恶性”定义有关。即使是在免疫抑制小鼠中接种后不能形成肿瘤的细胞系也常常能够永生，并且具有与体内类似细胞非常不同的特征，这可能导致OVs在这些“健康”细胞中复制。此外，细胞系(包括癌细胞系)对病毒复制的易感性通常是不可预测的：即使具有广泛细胞定向的病毒有时在一些细胞系中产生非常低的滴度。
这就提出了寻找一种真正“健康”的细胞系的问题，在这种细胞系中，被评估的OV不会复制，因为该细胞系没有恶性特征，而不是因为该细胞系的特征在于对病毒的抗性。原电池虽然技术要求高，但可以部分克服一些困难。另一方面，来源于恶性和健康组织的类器官正在成为广泛用于各种研究的体外模型。它的优点是细胞可以在3D环境中生长，更接近体内情况。因此，organoid可能是检测OV对癌细胞特异性的最佳体外模型。
3.什么是测试OVs安全性和有效性的最合适的动物模型？
到目前为止，大多数研究依赖于免疫缺陷或裸鼠，这是一种容易获得的模型。由于免疫抑制，小鼠或人类癌细胞系可以茁壮成长。然而，这种特性(特别是缺乏有效的T细胞反应)深刻地改变了OVs的机制。在这些模型中，病毒的直接溶瘤可能实际上是延长动物存活的主要作用机制，这在人类患者中可能不会发生。
使用具有免疫功能的小鼠可以部分克服这个困难。然而，小鼠和人类免疫系统之间的差异仍然是一个障碍，特别是当OV影响癌细胞免疫反应的能力正在被评估时。人源化小鼠，即完全免疫缺陷小鼠，通过接受人类造血干细胞(HSC)移植，加上人类胚胎胸腺和肝脏组织，保证T细胞成熟，可以解决这个问题。
4.宿主免疫系统/OV相互作用在决定肿瘤病毒疗法成功方面的确切作用是什么？
一些研究人员认为，免疫系统具有有害影响，因为它可以在杀死足够数量的癌细胞之前消除OV，特别是如果OV来自广泛存在于人群中的人类病原体。因此，人们花费大量的精力来隐藏免疫系统的病毒，或者使用那些在普通人群中不太可能有预免疫的病毒。
然而，这个概念显然是植根于OVs直接杀死癌细胞的旧范式，而不是最近OVs作为免疫治疗工具的想法。事实上，最近的数据强烈表明，OV复制引起的危险信号和炎症的释放以及针对感染细胞的免疫系统的激活是OV自身抗肿瘤潜力的重要组成部分。
在T-VEC病例中，HSV-1血清阴性和血清阳性患者之间的治疗效果没有差异。最近对用副粘病毒NDV(新城疫病毒)治疗的黑色素瘤小鼠模型的研究表明，用NDV免疫的小鼠具有增强的抗肿瘤活性。
此外，在用T-VEC治疗肿瘤后，观察到未注射的病变(包括一些内脏转移)消退。在最近的一项临床试验中，活化的CD8淋巴细胞浸润预测退化，而检查点抑制剂促进退化。这种模式与在许多可触及的病变中由病毒注射引起的免疫反应一致，但对于未检测到病毒的未注射病变也有效。
5.OV的最佳施用方式是什么？
通常，人们认为理想的OV应该注射到全身。有一些很好的理由：本质上是原发肿瘤感染和转移的可能性，以及这种途径相对无创，可以反复注射。
虽然一些OVs通过静脉注射给患者，没有严重的副作用，但最常用的途径是局部(肿瘤内)注射。这也是OV唯一认可的方法，即T-VEC法。通常，出于安全原因选择肿瘤内给药，或者特别是对于HSV-1，以最小化在病毒到达靶之前预先存在的循环抗体中和病毒的机会。然而，在T-VEC病例中，未注射的病变和内脏转移显示消退，这可能是由于病毒引起的免疫反应。
6.OV作为转基因传递/表达的平台
病毒具有一个重要的特征，这使得它们作为癌症疗法特别有吸引力：它们不仅是癌细胞杀手或促炎刺激物，而且还是转基因传递/表达的平台。这一特征允许开发具有治疗基因的“武装”OVs，其中一些已经在临床试验中进行了评估。一个例子是，除了病毒基因中的特定突变，在人巨细胞病毒直接早期启动子的转录控制下[57]，它还携带两个拷贝的人粒细胞-单核细胞集落刺激因子的编码序列。
这一特征使得OVs治疗基因的发展成为“手臂”,其中一些基因已经在临床试验中得到评估。例如，T-VEC除了病毒基因中的特定突变外，还携带两个拷贝的人粒细胞-单核细胞集落刺激因子(hGM-CSF)编码序列，受人CMV直接早期启动子的转录控制。
然而，大多数这些工程病毒仅表达单一的免疫刺激性细胞因子或配体。因此，这些OVs没有利用最近积累的关于癌症免疫学和TME的丰富信息，甚至可能已经过时。例如，最近的综述质疑了hGM-CSF在癌症免疫治疗中的作用。
癌症免疫治疗的问题不是简单地促进“睡眠”免疫反应，而是癌细胞积极利用免疫抑制机制并招募导致耐受的细胞。OV可用于局部递送高浓度和恒定浓度的单链抗体或其他蛋白配体，从而破坏这些免疫抑制特性。在这方面，可以设计许多不同的策略，包括降解一些肿瘤中存在的丰富细胞外基质的酶的表达(成纤维反应)，或免疫抑制细胞因子的主要无活性形式(如TGF-)。
更具体地说，是否存在表达检查点抑制剂的工程OVs的空间，如单链抗体、完全抗体或具有相同功能的蛋白质？
目前，有强大的免疫检查点抑制剂(CKIs)全身递送，大多数研究人员关注现有检查点抑制剂和OVs之间的协同作用。然而，通过OVs作为治疗基因表达的CKIs在TME可能具有长期局部递送优势，这可能原则上避免了通常与系统性CKIs相关的自身免疫副作用。
7.有没有可能对病毒进行更广泛的细胞特异性重编程？
理想情况下，一旦OV到达TME，它应该会在不同的细胞类型中产生不同的效果。当然，它应该在癌细胞中复制并导致癌细胞死亡，同时保留周围的正常组织和/或不导致严重的疾病。
然而，可能有更多的细微差别。例如，OV可以被设计成在受感染的巨噬细胞中特异性地触发Th1表型，或者在癌症相关的成纤维细胞或内皮细胞中复制，这可能成为更持久的治疗性基因产物“工厂”。在细胞特异性启动子转录控制下的转基因可能发挥这一作用。虽然“启动子重定向”已经被探索用于增强癌细胞中的病毒复制，至少就作者所知，这种TME多样性的方法还没有被研究。
例如，创新的OV设计有很大的空间来更好地实现TME规则。理想的候选病毒应该是一种大型dsDNA病毒，它可以允许多个转基因插入其基因组，而不会失去复制和杀死癌细胞的能力，并且对于这种病毒来说，“强大的”基因编辑技术是可用的。
OVs面临的最大挑战是免疫“冷”肿瘤的治疗，由于缺乏淋巴细胞浸润，这些肿瘤通常对检查点抑制剂没有反应。病毒(尤其是复制能力强的病毒)的存在可以通过增强免疫细胞的浸润和产生促炎信号来深刻改变TME。这是否足以使冷肿瘤对免疫检查点抑制敏感？
必须考虑到这些肿瘤往往表现出免疫细胞浸润或纤维化的微环境，可以保护恶性细胞免受病毒的免疫原性刺激。武装孤儿和易受感染儿童可能再次成为这个问题的解决办法。
事实上，感染细胞原位高浓度释放的治疗性基因产物可以通过杀死免疫抑制细胞或抑制其活性来与OVs协同作用。此外，OVs可以被设计成表达降解纤维化细胞外基质的酶，从而帮助解决非常“困难”的肿瘤微环境。
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