Sviluppo e ricostituzione di virus oncolitici armati per un approccio combinato di fotoviroterapia per tumori solidi

The treatment of solid tumors still represents a complex challenge for oncology: traditional therapeutical approaches seem to be limited or completely uneffective, because of cancer heterogeneity and the rising of drug resistances. Among the strategies more recently explored by scientific research, oncolytic virotherapy exploits oncolytic viruses, which are able to infect and selectively kill tumor cells; on the other side, photodynamic therapy achieves the same result by stimulating the production and accumulation of reactive oxygen species from photoactivable proteins. This experimental work presents the development and reconstitution of oncolytic viruses, based on Herpes Simplex Virus-1, expressing both the immunomodulatory transgenes hIL-12 and aPD-1, and the photosensitizer KillerRed, which is localized in the membrane (mem-KillerRed), or the fluorescent protein mCherry as a reporter. The purpose of this combined photovirotherapy approach is facing the neoplasm from two different sides, enhancing the oncolytic properties of the virus while simultaneously delivering the photosensitizer to the tumor site, in order to increase selectivity and reduce side effects. Microscopic observations of the cells infected by these armed viruses confirmed the correct expression of the fluorescent proteins and the clear cytopathic effect induced, laying the principles for a future employment of this strategy.

Il trattamento dei tumori solidi rappresenta tuttora una sfida complessa in ambito oncologico: di fronte alla grande eterogeneità tumorale e all’insorgenza di resistenze ai farmaci, spesso le terapie tradizionali risultano poco o per nulla efficaci. Tra gli approcci esplorati più recentemente dalla ricerca, la viroterapia oncolitica sfrutta virus oncolitici, capaci di infettare e uccidere selettivamente le cellule cancerose, mentre la terapia fotodinamica dà il medesimo esito stimolando la produzione e l’accumulo di specie reattive dell’ossigeno a partire da proteine fotoattivabili. In questo lavoro sperimentale si descrivono lo sviluppo e la ricostituzione di virus oncolitici, basati sull’Herpes Simplex Virus-1, esprimenti sia i transgeni immunomodulatori hIL-12 e aPD-1, sia la proteina fotoattivabile KillerRed localizzata in membrana (mem-KillerRed), o mCherry come proteina reporter. L’obiettivo di questo approccio combinato di fotoviroterapia è contrastare la neoplasia su due fronti sinergici, potenziando l’azione oncolitica propria del virus e contemporaneamente portando l’agente fotosensibilizzante al sito tumorale, per aumentare la selettività e ridurre gli effetti collaterali. Le osservazioni al microscopio di cellule infettate con questi virus armati hanno confermato la corretta espressione delle proteine fluorescenti e l’evidente effetto citopatico indotto, ponendo le basi per un futuro impiego di questo approccio.