КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-74-10102
НазваниеРазработка рекомбинантных штаммов онколитических вирусов, экспрессирующих биотерапевтические комплексы для ингибирования новообразования сосудов в солидных опухолях
Руководитель Липатова Анастасия Валерьевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук , г Москва
Конкурс №85 - Конкурс 2023 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-110 - Общая и молекулярная микробиология; вирусология
Ключевые слова онколитические вирусы, анти-VEGF терапия, микроокружение опухоли, вирус осповакцины
Код ГРНТИ62.37.41
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
За последние 30 лет было разработано огромное количество подходов к терапии злокачественных новообразований, но несмотря на это онкологические заболевания остаются одной из основных причин смертности. Высокая гетерогенность опухолей и как следствие возникновение резистентности приводит к неэффективности классических подходов.
Роль опухолевого микроокружения тяжело переоценить, ведь суперпролиферативное состояние клеток, усиленный ангиогенез и метаболическая перестройка клеток стромы в первую очередь поддерживает активное развитие опухоли и метастазирование. Терапия, нацеленная на микроокружение зачастую оказывается более эффективной, чем терапия против раковых клеток.
Быстрый рост опухоли во многом определяется уровнем экспрессии эндотелиального фактора роста сосудов (VEGF) и рецептора эпидермального фактора роста (EGFR), их гиперэкспрессия связана с неблагоприятным прогнозом у пациентов с раком молочной железы, толстой кишки, легких, головы и шеи и другими видами рака.
Моноклональные антитела (мАТ) против EGFR и VEGF-A были включены в протоколы лечения метатстатического рака чуть менее 20 лет назад (цетуксимаб и бевацизумаб). Клиническая эффективность данной таргетной терапии несколько ограничена в первую очередь из-за неэффективного проникновения в опухоль и быстрого выведения мАТ из кровотока, что подразумевает многократное введение высоких доз и более длительную продолжительность лечения, что также делает терапию чрезвычайно дорогостоящей.
Возможность создания репликативно-компетентного вирусного вектора с высокой опухолевой селективностью, поддерживающего эффективную экспрессию функционально активных терапевтических антител, видится весьма перспективной. Подобным вектором может служить аттенуированный рекомбинантный штамм вируса осповакцины, с хорошо изученным профилем безопасности и имеющим сродство к различным солидным опухолям.
В проекте предлагается рассмотреть возможность создания вектора, экспрессирующего максимально эффективный биотерапевтический комплекс для нарушения функционирования опухолевого микроокружения и ингибирования образования новых сосудов.
В качестве биологически активных комплексов (БАК) предлагаются:
- наноантитела против VEGF (разработаны в лаборатории Тиллиба С.В., обладают высокой активностью в отношении указанного фактора)
- наноантитела против EGFR (разработаны в лаборатории Тиллиба С.В., обладают высокой активностью в отношении указанного фактора)
- внеклеточный домен ингибитора ангиогенеза мозга (BAI) – белок васкулостатин - VSTAT
- моноклональное одноцепочечное антитело anti-VEGF-A с доказанной клинический эффективностью (аналог бевацизумаба)
- интерферон альфа и гамма – обладают эффективными свойствами для ингибирования трансляции и активации противоопухолевого иммунитета. Интерфероны с бевацизумабом входят в терапевтическую схему для лечения рака толстого кишечника.
Вирус осповакцины обладает существенным литическим потенциалом в отношении опухолевых клеток.
В рамках выполнения проекта планируется создание эффективных экспрессоров на базе рекомбинантного штамма вируса осповакцины каждого отдельного белка, проверка синергетического действия их комбинации на специально разработанных клеточных in vitro моделях , а в последствии и in vivo моделях подкожных ксенографтов человеческих опухолей в иммунодефицитных бестимусных мышах.
Будет проведена оценка фармакодинамических свойств предложенных БАК, исследована возможность сочетания виротерапевтических препаратов с химиотерапевтическими. Кроме этого будет проверена эффективность подхода с экспрессией матриксных металлопротеиназ в вирусном векторе для улучшения фармакодинамики БАК и усиления онколитического эффекта.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В течение первого года были созданы штаммы вируса осповакцины, экспрессирующие различные биологически активные комплексы (БАК) с предполагаемыми антиангиогенными и антипролиферативными свойствами. Лучшие комбинации протестированы in vitro методом коинфекции на эндотелиальных клетках HUVEC и в 3D-моделях сфероидов из HUVEC, фибробластов и опухолевых клеток (RKO, CAOV3). Оценка жизнеспособности проводилась с использованием аламарового синего. Отобраны наиболее перспективные комбинации: Штамм 1: anti-VEGF(3), anti-EGFR(2), IFNg, штамм 2: VSTAT, anti-EGFR(2). С использованием кДНК MMP9 была получена из проекта Horizon (clone id: 4054882) был создан штамм, экспрессирующий MMP9. Ген был клонирован в вектор с красным флуоресцентным белком (RFP), конструкция введена в локус тимидинкиназы вируса. Рекомбинантный штамм получен на HEK293T deltaIFNAR1 и подтверждён секвенированием. Были получены два рекомбинантных штамма, экспрессирующих 2 или 3 БАК, подтвержден сиквенс их генома. Кинетика репликации изучена на клеточной линии BHK21 при различных MOI (0.01, 0.1, 1). Максимальный титр через 72 ч составил: 2.5×10⁶ БОЕ/мл и 4.2×10⁶ БОЕ/мл для штаммов 1 и 2 соответственно. Оба штамма эффективно лизировали клетки BHK21, RKO, CAOV3, A549 при MOI ≥ 0.1.
Экспрессия БАК в супернатантах подтверждена ИФА с использованием HA-/His-tag и антител к IFN-γ. Штамм 1 протестирован на нескольких опухолевых и первичных линиях (RKO, A549, и др.). Показана высокая экспрессия БАК в течение 72 ч. Активность БАК подтверждена на репортерной линии HEK293T-VS и по снижению пролиферации HUVEC. Анализ экспрессии путем проведения ПЦР в реальном времени выявил подавление VEGF- и EGF-индуцированных генов (DLL4, DUSP1 и др.). Функциональность экспрессируемой MMP9 показана на клетках 4Т1 в тесте на инвазию через трансвеллы с Matrigel. Вирус, несущий MMP9-RFP, обеспечивал активную миграцию (150–400 клеток/лунку), тогда как контрольный штамм — единичные клетки. БАК с антиангиогенными свойствами (anti-VEGF(3), VSTAT) тестировались на модели куриных эмбрионов. Сначала на репортерном штамме, экспрессирющем люциферазу подтвердили продуктивную инфекцию. Начиная с 5-х суток эмбриогенеза наблюдалось достоверное угнетение ангиогенеза: изменение окраски, снижение плотности сосудов, остановка развития. Вирус с VSTAT вызывал выраженные морфологические изменения куриного эмбриона. Рекомбинантные штаммы протестированы на моделях подкожных ксенографтов RKO и MDA-MB-231-fluc на бестимусных мышах. В обеих моделях вирусы, экспрессирующие VSTAT и anti-VEGF(3), вызывали достоверное уменьшение опухоли по сравнению с контрольным штаммом, экспрессирующим только RFP. Проводилось исследование отдалённых эффектов на моделях 4T1 и CT-26 у мышей Balb/c. Эксперимент продемонстрировал значительное снижение сосудистого покрытия опухолей в группах, получивших терапию штаммами, экспрессирующими с anti-VEGF(3) и VSTAT. Запланирована оценка отсроченных системных эффектов и гистология органов после терапии.
Публикации
1.
Сона Булоян, Арпине Арутюнян, Грачик Гаспарян, Анаит Саакян, Астхик Шаххатуни, Наталия Ф. Закирова, Гаухар Юсубалиева, Илья М. Кириллов, Ирина Т. Федякина, Павел Н. Сольев, Анастасия В. Липатова, Михаил А. Богомолов, Владимир С. Прасолов, Тимофей Д. Лебедев и Александр В. Иванов
Piperazine-Substituted Pyranopyridines Exhibit Antiproliferative Activity and Act as Inhibitors of HBV Virion Production
International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences. 2025; 26(9):3991. https://doi.org/10.3390/ijms26093991 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26093991
2. Мартин А. Зенов, Дмитрий В. Январёв, Ольга Н. Иванова, Екатерина А. Денисова, Михаил В. Голиков, Артемий Федулов, Роман Фрыкин, Виктория Саркисова, Дмитрий А. Голдштейн, Петр М. Чумаков, Анастасия В. Липатова, Александр В. Иванов Moderate metabolic changes are dispensable for replication and oncolytic activity of poliovirus in glioblastoma cells International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2025)
Аннотация результатов, полученных в 2026 году
1. Оценена противоопухолевая активность рекомбинантного вируса осповакцины, экспрессирующего матриксную металлопротеиназу 9 (VV-MMP9) на модели иммунокомпетентных мышей линии Balb/c с подкожными ксенографтами аденокарциномы молочной железы 4T1 и колоректальной карциномы CT26. В модели CT26 введение VV-MMP9 приводило к достоверному снижению объёма опухоли по сравнению с контрольной группой (p < 0,05, средний объем опухоли 870 мм3 против 1640 мм3 в контроле), тогда как группа VV-RFP демонстрировала промежуточный эффект, статистически значимо не отличающийся от контроля (средний объем опухоли 1116 мм3) (Рис.1 А). Аналогичная закономерность наблюдалась в модели 4T1, где VV-MMP9 обеспечивал наиболее выраженное угнетение опухолевого роста: к концу наблюдения объём опухолей в группе VV-MMP9 был значимо меньше как по сравнению с контролем (194 мм3 против 927 мм3 , p < 0,01), так и по сравнению с VV-RFP (432 мм3 , p < 0,05) . Полученные морфологические данные коррелируют с динамикой роста опухолей и подтверждают, что терапевтический эффект VV-MMP9 реализуется через комплексный механизм: прямой онколиз, усиление некроза опухолевой паренхимы и нарушение опухолевого ангиогенеза. В группе мышей, получавших VV-MMP9, методом ПЦР в реальном времени выявлялась ожидаемая достоверная экспрессия человеческого MMP9. Одновременно наблюдалась значимая гиперэкспрессия мышиного Dll4 , что согласуется с гистологическими данными о нарушении сосудистой архитектуры опухоли и может отражать компенсаторную активацию Notch-зависимых механизмов в ответ на деградацию периваскулярного матрикса, индуцированную экспрессией MMP9.
2. Оценена онколитическая активность штаммов, экспрессирующих биологически активные комплексы anti-VEGF(3)/anti-EGFR(2)/IFNγ и VSTAT/anti-EGFR(2), на моделях иммунодефицитных мышах линии Balb/c nu/nu (возраст 8-10 недель) с ксенографтами MDA-MB-231 или RKO, экспрессирующих люциферазу светлячка под управлением CMV промотора. Динамика опухолевого роста свидетельствует о высокой эффективности штамма VV-VSTAT/anti-EGFR(2), терапия которым на линии MDA-MB-231-luc приводила к снижению объема опухоли более чем в три раза по сравнению с контрольными опухолями (256 мм3 против 886 мм3). Группы получавшие другие штаммы (VV-anti-VEGF(3)/anti-EGFR(2)/IFNγ , VV-RFP) также продемонстрировали значительное замедление опухолевого роста.
3. Проведена комплексная оценка безопасности и хронической токсичности сочетанного применения двух разработанных рекомбинантных штаммов вируса осповакцины. Исследуемый препарат представлял собой смесь штамма 1 (экспрессирующего нанотела anti-VEGF(3) и anti-EGFR(2) совместно с IFNγ) и штамма 2 (кодирующего васкулостатин VSTAT и нанотело anti-EGFR(2)). Эксперимент in vivo был выполнен на мышах, разделенных на три группы по 12 особей (по 6 самок и 6 самцов в каждой). Первая (опытная) группа получала внутрибрюшинную инъекцию смеси вирусных штаммов в дозе 2 * 10^8 инфекционных единиц каждого вируса. Вторая группа (отрицательный контроль) получала физиологический раствор. Третья группа (препарат сравнения) получала коммерческий антиангиогенный препарат бевацизумаб (Авегра®, ЗАО «Биокад») в дозе 5 мг/кг. Введение препаратов во всех группах осуществляли курсом из 6 инъекций с интервалом в 4 дня.
Для оценки среднесрочных и отсроченных токсических эффектов половина животных из каждой группы была планово выведена из эксперимента путем эвтаназии через 30 суток после завершения курса терапии, а оставшаяся половина — через 90 суток. Был проведен детальный гистологический анализ внутренних органов (печень, почки, легкие, сердце, селезенка, ткани ЦНС) с классической окраской гистологических срезов гематоксилином и эозином. Значительных структурных отклонений в головном мозге, печени, сердце, селезенке и почках не выявлено. Введение бевацизумаба приводило к увеличению клеточности в легких к 30-му дню после завершения инъекций, аналогичный эффект наблюдался при введении смеси штаммов. К 90-му дню у одной из мышей, получавших бевацизумаб внутрибрюшинно, развился пневмонит. У мышей, получавших смесь штаммов, к 90-му дню сохранялась повышенная клеточность легких, но других патологических изменений не было выявлено.
Таким образом, доказано, что многократное курсовое системное введение смеси созданных антиангиогенных онколитических штаммов в высокой дозировке характеризуется благоприятным профилем безопасности, отсутствием острой и хронической органной токсичности, а также не уступает по профилю безопасности коммерчески доступным антиангиогенным препаратам.
4) на регистрацию был подан программный комплекс, предназначенный для анализа оцифрованных изображений гистологических препаратов опухолевого материала человека, окрашенных гематоксилином и эозином. На основе валидированной открытой модели нейронной сети с его помощью проводится предсказательная оценка степени инфильтрации опухоли и опухолевого микроокружения иммунными клетками и предполагаемых перестроек некоторых сигнальных путей, проводится оценка потенциальных уязвимостей опухолевых клеток для подбора максимально эффективных онклитических вирусов или их комбинации с химеотерапией. Заявка на регистрацию EA-186215 05.05.2026 «Программный комплекс для анализа изображений гистологических препаратов опухоли с помощью методов глубокого обучения для оценки потенциальной эффективности применения онколитических вирусов».
Также был подан патент на биоселекционированный онколитический штамм энтеровируса, полученный методом направленной биоселекции, в результате чего вирус утратил зависимость от FcRn-рецептора для проникновения в клетку. Это позволило вирусу эффективно лизировать опухоли, не экспрессирующие данный рецептор (FcRn-негативные), что расширяет спектр уязвимых новообразований, в том числе резистентных к вирусу осповакцины. Это попоможет создать терапевтическую схему с высокой результативностью, выполняя глобальную задачу проекта по повышению эффективности виротерапии. Заявка №2025138765 от 26.12.2025 «Онколитический биоселекционированный штамм Эховируса 1 для терапии злокачественных новообразований с нарушенным путем проникновения вирусов через рецептор FcRn»
Возможность практического использования результатов
Онкологические заболевания являются одной из ведущих причин смертности в Российской Федерации, формируя значительную медико-социальную и экономическую нагрузку на систему здравоохранения. Разработанные в рамках проекта решения обладают высоким потенциалом практического применения сразу в нескольких направлениях. Были получены два рекомбинантных онколитических штамма вируса осповакцины (ЛИВП) на базе отечественного вакцинного штамма, несущих терапевтические кассеты: анти-VEGF(3)/анти-EGFR(2)/IFNγ и VSTAT/анти-EGFR(2). Доказана их онколитическая и антиангиогенная активность in vivo на моделях аденокарциномы молочной железы и колоректальной карциномы, а также благоприятный профиль безопасности при многократном системном введении, сопоставимый с коммерческим препаратом бевацизумаб. Эти результаты формируют большой доклинический задел, необходимый для перехода к доклиническим и клиническим испытаниям отечественного противоопухолевого биотерапевтического препарата на основе вируса осповакцины. Такой препарат поможет пациентам в терапии опухолей, резистентных к стандартной химио- и иммунотерапии, и снизить зависимость от импортных биологических препаратов (Авастин/бевацизумаб и аналогов). Разработан и запатентован (заявка №2025138765 от 26.12.2025) биоселекционированный штамм Эховируса 1, утративший зависимость от FcRn-рецептора для проникновения в клетку. Это позволяет поражать FcRn-негативные новообразования, в том числе устойчивые к вирусу осповакцины, что принципиально расширяет терапевтические возможности виротерапии и создаёт основу для разработки комбинированных вирусных терапевтических схем с повышенной результативностью. В рамках проекта созданы уникальные репортерные клеточные линии для скрининга антиангиогенных и антипролиферативных препаратов, а также коллекция рекомбинантных штаммов с охарактеризованными биологическими свойствами. Данный задел может быть использован другими научными группами и биотехнологическими компаниями для ускоренной разработки новых онколитических агентов и сопутствующих диагностических инструментов. Реализация проекта вносит вклад в импортозамещение в сфере онкологических биопрепаратов, развитие отечественной биофармацевтической промышленности и укрепление технологического суверенитета России в области передовых медицинских технологий. Повышение эффективности лечения онкологических заболеваний, являющихся второй по значимости причиной смертности в стране, обеспечивает прямой социальный эффект — снижение смертности, увеличение продолжительности и качества жизни населения, а также уменьшение экономических потерь, связанных с утратой трудоспособности.