ViruGuard-浙江大学2021iGEM课题项目简介

课题：

ViruGuard ZJU-China

主要内容：

利用溶瘤病毒来治疗肝癌。

关键词：

溶瘤病毒，肝癌，治疗，HP

1.课题背景

肝癌有不同的种类，经过初步调查和研究，该团队决定专注于hepatocellular carcinoma (HCC)。它是中国最常见的恶性肿瘤之一，中国人的饮食特点同时庞大的乙肝患者群体是这类高发病率的原因。高患病人群以及高发病率使得预防治愈肝癌是一个亟待解决的问题。同时，包括手术放疗和化疗在内的传统治疗方法由于其副作用而在肝癌治疗中并没有起到特别有效的结果。

2.设计思路

首先，他们设计使得这个溶瘤病毒可以一定程度上防止机体免疫系统的识别，提高早期病毒存活率。

免疫细胞识别腺病毒并开始以下免疫行为的第一步是免疫细胞表面的TLR9受体与病毒基因组中的特异性CpG序列之间的互连。DNA序列TLR9i(TLR9 干扰)可用于干扰TLR9受体的功能(TLR9i寡核苷酸在TLR9上的结合位点与CpG DNA部分重叠，与TLR9的结合亲和力高于CpG DNA)。TLR9i寡核苷酸形成的茎环结构紧密嵌入TLR9环结构中，以防止TLR9的二聚化和活化。通过将TLR9i序列插入Ad5基因组，当它与CpG序列共存时，TLR9i将与TLR9竞争性结合。TLR9i序列比CpG序列具有更强的TLR9结合亲和力，当它与受体结合时不会导致TLR9受体活化。通过这种方式，免疫系统将减少免疫系统对病毒的早期清除。这确保了病毒以后可以成功进入癌细胞。

其次，他们使用了改良的表面融合纤维，增强病毒对细胞的特异性识别。将肿瘤细胞与正常细胞进行比较，CAR在肿瘤细胞中的表达较低，导致腺病毒更倾向于附着和感染正常细胞，这是常规溶瘤药严重副作用和低特异性的原因之一病毒疗法。在研究的HCC中，有一个特殊表达的受体GPC3肝癌细胞表面，其表面不存在正常细胞表面。GPC3 scFv，其能结合HCC细胞特异性表达的受体GPC3，病毒与正常细胞结合的可能性显著降低，病毒与肝癌细胞结合的可能性增加。因此，抗GPC3 scfv不仅可以通过限制CAR在正常细胞结合病毒，还可以提高ViruGuard感染的特异性和效率。

图1 两个靶向基因。VEGFA用于阻断营养物质。hTERT 阻断无限增殖能力

最后，病毒对肿瘤细胞的杀伤作用是通过RNAi实现的。涉及与肿瘤存活密切相关的两个基因：VEGFA和hTER。

前者基因具有产生血管表皮生长因子的能力，在细胞中广泛表达，在肿瘤细胞中高表达。它的表达允许肿瘤周围形成血管，为其生长提供新鲜血液，这是外源性最重要的来源之一肿瘤生长所必需的因素。因此，VEGFA的敲低意味着肿瘤细胞饥饿。此外，由于肿瘤中细胞外基质ECM中致密的血管系统和胶原束的存在会阻碍病毒在肿瘤中的进一步传播，因此靶向VEGFA的siRNA可以有效减少肿瘤血管生成和细胞外基质合成，从而增强病毒在肿瘤中的传播。

后一种蛋白仅在恶性肿瘤和人类中表达胚胎。它是一种端粒逆转录酶基因，可以减少甚至消除端粒缩短引起的细胞分裂，保证无限肿瘤细胞增殖。因此，敲低hTERT意味着削弱癌细胞的复制能力。

3.HP部分

经过与其它学校的交流，我发现HP并不像自己想象的只是咨询课题背景与设计问题那样简单，因此，我决定更为细致的阅读一下课题的HP部分。

该团队的HP主要分为几个部分，有发布问卷、采访医生专家、病人。由于他们是基于癌症疾病的治疗，由于课题主题的特殊性，使得他们必须重视医生与患者的相应采访。因为，设计的可行性以及受众的接受度是一款医疗产品必不可少的要考虑的点。

这里，发布问卷主要是调查大家对于肝癌的关注度与了解情况。采访医务工作者，一个是他们认为其是否具有可行性，以及是否会支持使用如此治疗方法。采访专家主要是针对自身课题严谨性与可行性的完善，其中，对于病人的采访，主要是询问他们是否有意愿使用如此产品，同时也起到了向肝癌患者科普新型治疗方式的作用。

接下来的团队合作方面，一个是比较常见的，他们同多个团队进行了线上的交流，互通课题方面的问题。另一个，我认为是他们做的比较深入的，是与同年南京大学团队形成了一个合作关系，较为深入的分享了各自的经验，同时帮助对方解决课题方面的相关问题。

他们在宣传方面，主要做了到学校对口的小学新疆地区的某小学进行科普活动，同时录制了广播与视频，进行科普教育，与课题宣传。他们的Wiki设计涉及与中国美术学院的合作，因此也对中国美术学院的部分同学进行讲解，也算作了EDUCATION TO PUBLIC方面。