Adenovirus (Ad) has been applied fo

Adenovirus (Ad) has been applied for gene therapy in various applications. The current Ad vector system has two critical problems; low transduction of the target cancer cells and high transduction of nontarget normal organs. To address these issues, we have been working on “retargeting” of Ad vectors via transductional or transcriptional targeting. Transductional targeting has been achieved with application of various bridging moieties, genetical modification of vector capsid, or chemically coating viral particles. On the other hand, transcriptional targeting has been performed by employing natural or artificial transcriptional control elements with desired selectivity profile. In tire field of cancer gene therapy, such retargeting has achieved augmented infeetivity in the cancers that have been difficult to transduce with conventional Ad vector, as well as cancer specific transgene expression for avoiding toxicity. Success in cancer gene therapy requires vector design reflecting the pathological/physiologieal profile of the target disease, such as conditionally replicative adenovirus with combined retargeting mechanisms incorporated. In addition, we must continue to seek new targeting modalities because different tumor context always imposes unique challenges with respect to disease targeting. While reliable preelinical/clinical studies are necessary to establish a legitimate role of adenoviral retargeting in the field of cancer gene therapy, it is obvious that better vector targeting should leads to more potent and safe adenovirus based cancer therapeutics.
Key Words: A den o vims; retargeting; selectivity; infeetivity.
From: Cancel4 Drug Discovery and Development: Gene Therapy for CancerEdited by: K. K. Hunt, S. A. Vorburger, and S. G. Swisher (P Humana Press Inc., Totowa, NJ
197

198
Yamamoto and Curiel
THE NECESSITY OF ADENOVIRUS RETARGETING
Adenovirus (Ad) has been applied for gene therapy in various applications;, taking advantage of its high transduction efficiency in vivo (1). However, commonly used vectors based on Ad serotype 5 and 2 require the primary adenoviral receptor, the cox- sackie adenovirus receptor (CAR), for efficient infection and, hence, show tropism determined by the tissue distribution of the CAR expression (2—5). This characteristic of the durent adenoviral vector system leads to two fundamental problems; high transduction of nontarget cells and low transduction of the target cells.
The first issue is transduction of unwanted cell subsets. In vivo, systemieally administered adenovirus vectors (or those released from local injection sites) predominantly accumulate in the liver as a result of both CAR-dependent and -independent mechanisms, leading to strong expression of the payload gene (4-9). For some diseases like hemophilia, the expression of the transgene in the liver is desirable, because the predominant, natural production site of those proteins is the liver (10, 1J). However, for many diseases, which require transgene expression in target cells other than the hépatocyte, vector absorption by the liver and the possible toxicity resulting from ectopic expression of the transgene hampers the systemic application of adenoviral vectors. This is typically the case for cancer gene therapy. If nonselective vectors are employed, for example, for systemic suicide gene therapy, the expression of the activator enzyme in the liver would lead to severe adverse effects as a result of nontarget activation of the prodrug (6,12-14). Hence, a strategy to target cytotoxic transgene expression is required.
The second problem of the current adenoviral vectors is poor transduction efficiency in the cells with low-CAR expression. In many tumors, such as in pancreatic cancers (15,18), esophageal adenocarcinoma (16,17,19) as well as gastric (20), gall bladder (21), and bile duct cancers the cells express CAR on the surface at low levels only. As a result, transduction efficiency of those cells is extremely poor with vectors that display the native tropism of wild type Ad 2 or 5. To realize the therapeutic potential of Ad vectors in these CAR-deficient tumors, the development of a retargeted vector system with a CAR-independent infection machinery is mandatory.
These limitations spur the effort to develop retargeted adenoviral vectors in order to fully take advantage of the possibilities of adenoviral vector-based gene therapies.
ADENOVIRAL INFECTION
The knowledge of adenovirus infection provides the basics for the development of adenoviral retargeting strategies. The native adenoviral infection pathway starts with the adherence of the virus to the cell surface for which two cellular receptors are responsible. As shown in Fig. 1, the initial binding of the subtype C adenoviruses, like Ad type 5/2, on tile cell is mediated by attachment of die adenoviral fiber-knob region (the distal tip of each fiber monomer) onto CAR (2,3). This cell surface protein has two immunoglobulin-like domains in its extracellular region (22). It, thus, has been suggested that it plays a role in cell-cell junction (23,24), but its complete function has not been fully elucidated yet. After binding to the cell surface via CAR, receptor-mediated endocytosis of the virion requires a second step that involves the interaction of Arg- Gly-Asp (RGD) motifs in the penton base with the surface integrins avß3 or avß52:>. The viral entry is followed by a stepwise disassembly of the viius in die endosome and the consecutive endosomal lysis, which is mediated by the penton base and low

Kết quả (Việt) 1:

Của (quảng cáo) đã được áp dụng cho liệu pháp gen trong các ứng dụng. Vector hệ hiện tại của quảng cáo có hai vấn đề quan trọng; thấp dẫn truyền của tế bào ung thư mục tiêu và các dẫn truyền cao của cơ quan nontarget bình thường. Để giải quyết những vấn đề này, chúng tôi đã làm việc trên "retargeting" của vectơ quảng cáo thông qua nhắm mục tiêu transductional hoặc transcriptional. Nhắm mục tiêu transductional đã đạt được với các ứng dụng của moieties chuyển tiếp khác nhau, là sửa đổi véc tơ capsid, hoặc hóa học lớp phủ hạt virus. Mặt khác, nhắm mục tiêu transcriptional đã được thực hiện bằng cách sử dụng tự nhiên hay nhân tạo transcriptional kiểm soát các yếu tố với mong muốn chọn lọc hồ sơ. Trong lốp xe các lĩnh vực của liệu pháp gen ung thư, như vậy retargeting đã đạt được tăng cường infeetivity trong các loại ung thư đã được khó khăn để transduce với thông thường quảng cáo véc tơ, ung thư biểu hiện cụ thể transgene để tránh ngộ độc. Thành công trong trị liệu gen ung thư yêu cầu thiết kế vector phản ánh hồ sơ bệnh lý/physiologieal của bệnh mục tiêu, chẳng hạn như có điều kiện replicative của với kết hợp cơ chế retargeting hợp nhất. Ngoài ra, chúng tôi phải tiếp tục tìm kiếm phương thức nhắm mục tiêu mới vì bối cảnh khác nhau khối u luôn luôn áp đặt những thách thức độc đáo đối với bệnh nhắm mục tiêu. Trong khi nghiên cứu preelinical/lâm sàng đáng tin cậy là cần thiết để thiết lập một vai trò hợp pháp của adenoviral retargeting trong lĩnh vực của liệu pháp gen ung thư, nó là rõ ràng rằng nhắm mục tiêu véc tơ tốt hơn nên dẫn đến mạnh hơn và an toàn của dựa trên trị liệu ung thư. Từ khóa: Một den o vims; Retargeting; chọn lọc; infeetivity.Từ: Cancel4 phát hiện ma túy và phát triển: liệu pháp gen cho CancerEdited bởi: K. K. Hunt, S. A. Vorburger, và S. G. Swisher (P Humana nhân báo chí Inc, Totowa, NJ197198Yamamoto và CurielSỰ CẦN THIẾT PHẢI CỦA RETARGETING Của (quảng cáo) đã được áp dụng cho liệu pháp gen trong nhiều ứng dụng; lợi dụng hiệu quả cao dẫn truyền của nó tại vivo (1). Tuy nhiên, thường được sử dụng vector dựa trên quảng cáo serotype 5 và 2 yêu cầu các thụ thể adenoviral tiểu học, các thụ thể của cox-sackie (xe), hiệu quả nhiễm trùng và, do đó, Hiển thị tropism được xác định bởi phân phối mô biểu xe hơi (2-5). Đặc trưng của hệ thống adenoviral vector durent dẫn đến hai vấn đề cơ bản; cao dẫn truyền nontarget tế bào và dẫn truyền thấp của các tế bào mục tiêu. Vấn đề đầu tiên là dẫn truyền của tập con tế bào không mong muốn. Tại vivo, systemieally quản lý của vectơ (hoặc những người phát hành từ các trang web tiêm) chủ yếu tích tụ trong gan là kết quả của cơ chế cả phụ thuộc vào xe và - độc lập, dẫn đến các biểu hiện mạnh mẽ của tải trọng gen (4-9). Đối với một số bệnh như dể băng huyết, sự biểu hiện của transgene trong gan là mong muốn, bởi vì các trang web sản xuất chủ yếu, tự nhiên của các protein là gan (10, 1J). Tuy nhiên, đối với nhiều bệnh, yêu cầu transgene biểu hiện trong tế bào mục tiêu khác hơn so với hépatocyte, vector hấp thụ bởi gan và độc tính có thể gây ra bởi các biểu hiện ngoài tử cung của transgene cản trở việc áp dụng hệ thống adenoviral vector. Điều này thường là trường hợp cho liệu pháp gen ung thư. Nếu nonselective vector được tuyển dụng, ví dụ, cho các liệu pháp gen hệ thống tự sát, sự biểu hiện của enzym activator gan sẽ dẫn đến tác dụng phụ nghiêm trọng là kết quả của nontarget kích hoạt của mới (6,12-14). Do đó, một chiến lược với mục tiêu độc tế bào transgene cụm từ được yêu cầu. Vấn đề thứ hai của adenoviral Vector hiện tại là nghèo dẫn truyền hiệu quả trong các tế bào với thấp-xe biểu hiện. Trong nhiều khối u, chẳng hạn như trong bệnh ung thư tuyến tụy (15,18), thực quản adenocarcinoma (16,17,19) cũng như Dạ dày (20), túi (21), và ống mật chủ ung thư tế bào các nhận xe hơi trên bề mặt ở mức thấp. Kết quả là, dẫn truyền hiệu quả của các tế bào là rất nghèo với vectơ mà hiển thị tropism bản xứ của hoang dã loại quảng cáo 2 hoặc 5. Để nhận ra tiềm năng điều trị của quảng cáo vectơ trong những khối u này xe hơi thiếu, sự phát triển của một hệ thống retargeted véc tơ với máy móc thiết bị nhiễm độc lập xe hơi là bắt buộc. Những hạn chế này thúc đẩy các nỗ lực để phát triển retargeted adenoviral vector để hoàn toàn tận dụng lợi thế của các khả năng của liệu pháp gen véc tơ dựa trên adenoviral.ADENOVIRAL NHIỄM Kiến thức của nhiễm trùng cung cấp những điều cơ bản cho sự phát triển của adenoviral retargeting chiến lược. Lộ trình bản xứ adenoviral nhiễm bắt đầu với sự tuân thủ của các vi rút cho bề mặt tế bào mà hai tế bào thụ thể chịu trách nhiệm. Như minh hoạ trong hình 1, ràng buộc ban đầu của phiên bản C adenoviruses, giống như quảng cáo loại 5/2, trên gạch di động trung gian của tập tin đính kèm của chết adenoviral sợi-nhô lên vùng (đầu xa của mỗi sợi monomer) vào xe hơi (2,3). Protein bề mặt tế bào này có hai giống như globulin miễn dịch tên miền ở vùng ngoại bào (22). Do đó, người ta cho rằng nó đóng một vai trò trong tế bào-tế bào giao lộ (23,24), nhưng chức năng đầy đủ của nó đã không được hoàn toàn làm sáng tỏ được nêu ra. Sau khi ràng buộc để bề mặt tế bào thông qua xe, receptor-mediated endocytosis của virion yêu cầu một bước thứ hai liên quan đến sự tương tác của motif Arg-Gly-Asp (RGD) trong penton cơ sở với các bề mặt integrins avß3 hoặc avß52: >. Mục virus được theo sau bởi một tháo gỡ stepwise của viius trong chết endosome và lysis endosomal liên tiếp, đó là trung gian của các cơ sở penton và thấp

Kết quả (Việt) 2:

Adenovirus (Ad) đã được áp dụng cho liệu pháp gen trong các ứng dụng khác nhau. Các hệ thống vector Quảng Cáo hiện có hai vấn đề quan trọng; transduction thấp của các tế bào ung thư mục tiêu và dẫn truyền cao của các cơ quan bình thường nontarget. Để giải quyết những vấn đề này, chúng tôi đã được làm việc trên "nhắm mục tiêu lại" của vectơ Ad qua nhắm mục tiêu transductional hoặc phiên mã. Nhắm mục tiêu Transductional đã đạt được với các ứng dụng của các gốc khác nhau bắc cầu, sửa đổi sinh thực của vector capsid, hoặc các hạt virus sơn hóa học. Mặt khác, nhắm mục tiêu phiên mã đã được thực hiện bằng cách sử dụng các yếu tố kiểm soát phiên mã tự nhiên hoặc nhân tạo với cấu hình chọn lọc mong muốn. Trong lĩnh vực lốp của liệu pháp gen ung thư, nhắm mục tiêu lại như thế đã đạt infeetivity Augmented trong những bệnh ung thư đã được khó khăn để tải nạp với vector rao vặt thông thường, cũng như ung thư biểu hiện gen chuyển cụ thể để tránh ngộ độc. Thành công trong điều trị gen ung thư cần phải thiết kế vector phản ánh các hồ sơ bệnh lý / physiologieal của bệnh tiêu, chẳng hạn như adenovirus có điều kiện nhân lên với cơ chế nhắm mục tiêu lại kết hợp kết hợp. Ngoài ra, chúng ta phải tiếp tục tìm kiếm các phương thức nhắm mục tiêu mới, vì bối cảnh khối u khác nhau luôn luôn áp đặt thách thức duy nhất đối với bệnh nhắm mục tiêu với. Trong khi nghiên cứu preelinical / lâm sàng đáng tin cậy là cần thiết để thiết lập một vai trò hợp pháp của nhắm mục tiêu lại adenovirus trong lĩnh vực liệu pháp gen ung thư, nó là rõ ràng rằng vector tốt hơn mục tiêu nên dẫn đến adenovirus phương pháp điều trị ung thư dựa trên hiệu quả và an toàn hơn.
Từ khóa: A den o VIMS ; nhắm mục tiêu lại; chọn lọc; . infeetivity
Từ: Cancel4 Drug Discovery và Phát triển: Gene Therapy cho CancerEdited bởi: KK Hunt, SA Vorburger, và SG Swisher (P Humana Press Inc, totowa, NJ
197 198 Yamamoto và Curiel CÁC SỰ CẦN THIẾT của adenovirus nhắm mục tiêu lại Adenovirus (quảng cáo) có được áp dụng cho liệu pháp gen trong các ứng dụng khác nhau ;, tận dụng hiệu quả dẫn truyền cao của nó trong cơ thể (1). Tuy nhiên, các vector thường được sử dụng dựa trên serotype Quảng cáo 5 và 2 yêu cầu các receptor adenovirus chính, thụ cox- sackie adenovirus (CAR) ., nhiễm trùng hiệu quả và, do đó, show ái tính được xác định bởi sự phân bố mô của biểu thức CAR (2-5) Đặc điểm này của hệ thống vector adenovirus durent dẫn đến hai vấn đề cơ bản; transduction cao của các tế bào và dẫn truyền nontarget thấp của các mục tiêu tế bào. Vấn đề đầu tiên là dẫn truyền các tập con tế bào không mong muốn. Trong cơ thể, systemieally quản vector adenovirus (hoặc những người được thả từ vị trí tiêm địa phương), chủ yếu tích tụ trong gan như là kết quả của cả hai cơ chế CAR phụ thuộc và -independent, dẫn đến biểu hiện mạnh mẽ của gen payload (4-9). Đối với một số bệnh như bệnh ưa chảy máu, sự biểu hiện của gen chuyển ở gan là mong muốn, vì chủ yếu, trang web sản xuất tự nhiên của những protein này là gan (10, 1J). Tuy nhiên, đối với nhiều bệnh, trong đó yêu cầu biểu hiện gen chuyển trong các tế bào đích khác tế bào gan, vector hấp thu qua gan và độc tính có thể có do biểu hiện ngoài tử cung của gen chuyển cản trở việc áp dụng hệ thống của các vec tơ adenovirus. Điều này thường là trường hợp cho liệu pháp gen ung thư. Nếu vectơ không chọn lọc được sử dụng, ví dụ, cho liệu pháp gen tự sát hệ thống, sự biểu hiện của các enzyme hoạt hóa trong gan sẽ dẫn đến các tác dụng phụ nghiêm trọng như là kết quả của hoạt nontarget của tiền chất (6,12-14). Do đó, một chiến lược để nhắm mục tiêu biểu hiện gen chuyển gây độc tế bào là cần thiết. Vấn đề thứ hai của các vec tơ adenovirus hiện nay là hiệu quả dẫn truyền nghèo ở các tế bào với các biểu hiện-CAR thấp. Trong nhiều khối u, chẳng hạn như trong các bệnh ung thư tuyến tụy (15,18), ung thư tuyến thực quản (16,17,19) cũng như dạ dày (20), túi mật (21), và ung thư ống mật các tế bào CAR thể hiện trên bề mặt ở mức thấp chỉ. Như một kết quả, hiệu quả dẫn truyền của các tế bào này là cực kỳ nghèo với vectơ mà hiển thị ái tính bản địa của loại quảng cáo hoang dã 2 hoặc 5. Để nhận ra tiềm năng điều trị của vectơ Ad trong các khối u CAR thiếu, sự phát triển của một hệ thống vector retargeted với một máy nhiễm CAR-độc lập là bắt buộc. Những hạn chế này thúc đẩy các nỗ lực để phát triển các vec tơ adenovirus retargeted để tận dụng tối đa các khả năng của liệu pháp gen dựa trên vector adenovirus. NHIỄM adenovirus Các kiến thức về nhiễm adenovirus cung cấp các kiến thức cơ bản cho sự phát triển của chiến lược nhắm mục tiêu lại adenovirus. Con đường lây nhiễm adenovirus bản địa bắt đầu với việc tuân thủ của virus vào bề mặt tế bào mà hai thụ thể tế bào chịu trách nhiệm. Như thể hiện trong hình. 1, các ràng buộc ban đầu của các subtype C adenovirus, như kiểu rao 5/2, trên tế bào ngói được trung gian bởi các tập tin đính kèm của chết adenovirus vùng xơ-núm (đầu xa của mỗi monomer sợi) vào CAR (2,3). Protein bề mặt tế bào này có hai globulin miễn dịch giống như trong khu vực ngoại bào của nó (22). Nó, do đó, có ý kiến cho rằng nó đóng một vai trò trong ngã ba tế bào của tế bào (23,24), nhưng chức năng đầy đủ của nó đã không được làm sáng tỏ đầy đủ chưa. Sau khi gắn vào bề mặt tế bào qua CAR, endocytosis thụ qua trung gian của các virion đòi hỏi một bước thứ hai có liên quan đến sự tương tác của Arg- Gly-Asp (RGD) các họa tiết trong cơ sở Penton với integrins bề mặt avß3 hoặc avß52:>. Việc xâm nhập của virus được theo sau bởi một tháo gỡ từng bước của viius trong nội bào chết và ly giải endosomal liên tiếp, mà là qua trung gian bởi các cơ sở Penton và thấp