Aumento de la potencia oncolítica de los adenovirus mediante el uso de virus adeno-asociados y generación de un adenovirus oncolítico canino como tratamiento para la clínica veterinaria y modelo para la clínica humana con adenovirus

Abstract

El cáncer es una de las principales causas de muerte en la población humana del mundo desarrollado. Los avances en las terapias convencionales, cirugía, quimioterapia, radioterapia, detección y diagnóstico del cáncer han permitido una mejora en los niveles de supervivencia y calidad de vida de los pacientes. Sin embargo, restan multitud de tipos de enfermedades oncológicas donde poco o nada se puede hacer por combatirlas. La viroterapia con adenovirus emerge como una aproximación esperanzadora para el tratamiento del cáncer. Esta terapia permite minimizar la dosis inicial administrada gracias a la replicación viral en el tumor, amplificando exponencialmente los niveles de virus. Además, los avances en el conocimiento biológico del adenovirus y de las técnicas moleculares, permiten conferir selectividad y potencia oncolítica a los adenovirus. Por otra parte, el gran número de vías implicadas en la replicación viral impide la aparición de las clásicas resistencias a los agentes quimioterapéuticos. De todas formas, al alcanzar los ensayos preclínicos in vivo y sobretodo las fases clínicas en pacientes humanos, se hacen patentes nuevas limitaciones relacionadas con esta terapia. Una de estas limitaciones es la falta de potencia oncolítica. Esta falta se debe, en parte, al ciclo viral del adenovirus salvaje, el cual está optimizado para maximizar su producción, limitando la liberación viral al medio inicialmente y disminuyendo la respuesta inmune antiviral. En los tumores existe, sin embargo, un estado de inmunidad deprimida. Además, el aumento y aceleración de la liberación adenoviral se correlaciona con mayor actividad antitumoral. En el primer capítulo de este trabajo hemos combinado los adenovirus con virus adeno-asociados ya que previamente se ha descrito un aumento de la apoptosis y necrosis celular al darse coinfecciones de ambos virus. Esta combinación ha resultado en un aumento de la liberación adenoviral al medio, aumentando la propagación y la citotoxicidad in vitro de los adenovirus y la actividad antitumoral in vivo tras la administración intratumoral de ambos virus. Otra limitación de la viroterapia adenoviral es la falta de modelos adecuados que reflejen fielmente la realidad que los adenovirus oncolíticos se encuentran en pacientes humanos. Los modelos murinos son ampliamente utilizados para los ensayos de toxicidad y eficacia. Sin embargo, son poco o nada permisivos a la replicación viral, disponen de sistemas inmunes comprometidos para permitir la implantación artificial de tumores humanos, que evolucionaran de forma muy diferente a los tumores espontáneos de los pacientes. Esto provoca bajas correlaciones de los índices terapéuticos y, a veces, de los efectos adversos, entre modelos y pacientes. En el segundo capítulo de este trabajo hemos generado y caracterizado preclínicamente un adenovirus canino oncolítico, ICOCAV17, para su uso como agente terapéutico en la clínica veterinaria y como modelo para la viroterapia en clínica humana. Su replicación esta ligada a la vía del Retinoblastoma, incorpora el gen de la hialuronidasa para aumentar su diseminación intratumoral y hemos insertado el motivo RGD en su cápside para aumentar la infectividad de células tumorales. Además, cinco pacientes caninos con diferentes tipos de tumores han sido tratados intratumoralmente. Los resultados obtenidos indican que ICOCAV17 parece seguro administrado por vía intratumoral y su actividad antitumoral ha sido comprobada en tres pacientes observando necrosis y reducciones tumorales.

Cancer remains as a main cause of death in the developed world. The improvements made in conventional therapies as chemotherapy, surgery, radiotherapy, detection, and diagnosis of cancer have led to increased survival indexes and higher patient quality of live. However, some tumor types have not effective treatments yet. Virotherapy with adenoviruses is as a promising therapy for cancer treatment as it allows minimizing the initial administered dose due to the amplification of the virus within the tumor. This amplification increases the amount of virus present in the tumor. Moreover, the knowledge about adenoviruses and new molecular technics allows us to confer the virus tumor selectivity and oncolytic potency. Further, due to the multiple pathways that are involved in the virus cycle, the development of tolerance is quite difficult, as it happens for the well-known chemotherapeutic agents. Nevertheless, when viruses reach preclinical in vivo assays or clinical phases in human patients, new limitations related with this therapy appear. Low oncolytic potency is an example of these limitations. Life cycle of wild type adenovirus is one of the reasons of this low potency as it is optimized to maximize the total production what needs of low levels of released virus at early times decreasing the immune response against virus. However, immune response in tumor environment is inhibited. Moreover, enhanced adenovirus release correlates with increased antitumor activity. In the first part of this work we have combined adenovirus with adeno-asociated virus as enhanced apoptosis and cell death is described when combination of both viruses is performed. This combination resulted in enhanced adenovirus release, increasing adenovirus propagation and cytotoxicity in vitro, and antitumor activity in vivo when both virus were injected intratumoraly. Another problem of virotherapy with adenovirus is the lack of good predictive models. Murine models are widely used for toxicity and efficacy assays. However, these models are poor permissive to adenovirus replication, they have compromised immune system to allow artificial implanted human tumors to grow subcutaneously, and these tumors show different clinical evolution compared to spontaneous tumors within patients. All these factors led to poor correlated therapeutic indexes when adenoviruses reach clinical phases and less frequently to unexpected adverse events. In the second part of this work we have generated and characterized in preclinical assays a canine oncolytic adenovirus named ICOCAV17. This virus was conceived as a therapeutic veterinary agent and a model to human virotherapy. ICOCAV17 is a retinoblastoma pathway controlled virus, expressing a hialuronidase to enhance virus spread through the tumor, and has an RGD motif in the fiber to increase tumor cell infectivity. Moreover, five canine patients with different tumor types have been treated intratumoraly. Results suggest a good safety profile injecting the virus intratumoraly and efficacy has been observed in three patients.