Development of an oncolytic agent based on the Herpes Simplex Virus type 1 expressing the KillerRed protein targeted to the plasma membrane.

Cancer virotherapy is a promising approach for the treatment of tumours and solid neoplasms, especially those with poor prognosis and limited effectiveness of conventional therapeutic approaches (surgical resection, chemotherapy and radiotherapy). The underlying mechanism of oncolytic virotherapy is based on oncolytic viruses (OV), viruses capable of infecting and replicating selectively in cancer cells. These viruses can act with two distinct mechanisms of action: they can directly induce cancer cell lysis, as a result of the cytopathic activity of viral particles, and/or trigger an immune response in the body. In this study, an oncolytic virus based on the Herpes Simplex Virus type 1 (oHSV-1) was developed, genetically engineered to express the Killer Red protein targeted to the plasma membrane. Killer Red is a red fluorescent protein which, when photoactivated at a certain wavelength, stimulates the production of reactive oxygen species (ROS) within cancer cells, triggering the process of "photobleaching". Among the different isoforms of the protein, the membrane isoform was selected as being, as indicated in the literature, more effective than the mitochondrial counterpart in exercising the phototoxic action. The virus produced, combining its cytopathic and immunotherapeutic activity with the phototoxic activity of the KR protein, is therefore proposed as a promising therapy for treating several forms of particularly aggressive cancers.

La viroterapia oncologica rappresenta un promettente approccio per la cura di tumori e neoplasie solide, specialmente per quelli caratterizzati da prognosi infausta e limitata efficacia degli approcci terapeutici classici (resezione chirurgica, chemioterapia e radioterapia). Il meccanismo alla base della viroterapia oncologica si basa sull’utilizzo di virus oncolitici (OV) ovvero virus attenuati in grado di infettare e replicarsi selettivamente in cellule tumorali. Tali virus possono agire con due meccanismi d’azione distinti: possono indurre direttamente la lisi delle cellule cancerose, come conseguenza dell’attività citopatica delle particelle virali, e/o indurre l’attivazione di una risposta immunitaria nell’organismo. In questo studio è stato sviluppato un virus oncolitico basato sul Virus dell’Herpes Simplex di tipo 1 (oHSV-1), geneticamente ingegnerizzato per esprimere la proteina Killer Red indirizzata all membrana plasmatica. La Killer Red è una proteina fluorescente rossa, che, una volta fotoattivata a determinata lunghezza d’onda, stimola la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) all’interno delle cellule tumorali, innescando il processo di “photobleaching “. Tra le diverse isoforme della proteina, è stata selezionata l’isoforma di membrana essendo, come indicato in letteratura, più efficace rispetto alla controparte mitocondriale nell’esercitare l’azione foto-tossica. Il virus prodotto, combinando la propria attività citopatica ed immunoterapica con l’attività fototossica della proteina KR, si propone dunque come una terapia promettente per il trattamento di diverse forme di cancro particolarmente aggressive.