Estudio de la actividad antitumoral de una vacuna atenuada recombinantemente del virus de Newcastle

Abstract

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, el cáncer es la principal causa de muerte alrededor del mundo, con 8.8 millones de muertes (13% de todas las muertes de 2014). El cáncer es el resultado ya sea por el decrecimiento en la muerte celular o por un incremento en la replicación celular. La limitada eficacia de los quimioterapéuticos, que pueden también tener efectos secundarios indeseables hace su uso virtualmente inaccesible en países subdesarrollados. Los virus oncolíticos, tienen la habilidad de matar células cancerígenas sin dañar las células normales y han sido usados en el tratamiento contra el cáncer desde inicios de los 50’s. Estos virus tienen una fuerte actividad antitumoral e inmunoestimuladora tales como el virus de la enfermedad de Newcastle (NDV). El mecanismo oncolítico del NDV esta mediado en parte por las proteínas de la membrana, la hemaglutinina-neuraminidasa (HN) y la de fusión (F). Es por ello que nos enfocamos en evaluar dos puntos importantes: primero si la glicoproteína HN del NDV, puede ser expresada y purificada de un sistema de producción de proteínas basado en plantas de Nicotiana benthamiana; segundo, determinar si una versión recombinante del virus, generado a partir de una cepa mexicana (rNDV-P05), posee capacidad antitumoral e inmunoestimuladora, tanto in vitro como in vivo. La proteína HN expresada en hojas cosechadas de N. benthamiana posee actividad biológica, pero muy bajo rendimiento de purificación. Mientras que la precipitación con metanol/cloroformo, es mayor pero pierde su actividad biológica. La filtración reduce la concentración de la proteína HN en la muestra al localizarse en fracciones microsomales y debris celular. Se logró expresar la proteína HN-tag en plantas completas de N. benthamiana y se purificó por IMAC, sin embargo no mostró actividad hemaglutinante. El rNDV-P05 mostró una actividad antitumoral contra cuatro de cinco líneas probadas y estimuló en PBMC la expresión de citocinas antitumorales (TNF‑α, IFN‑α, TRAIL e IFN‑γ). Además mostró ser segura en células normales como en PBMC. En un modelo ortotópico singénico de cáncer de mama, inducido con células 4T1 en ratón Balb/c, rNDV-P05 mostró que la administración por vía sistémica es significativamente menor sobre el tamaño del tumor primario y la metástasis. El modelo de administración intratumoral con rNDV-P05 fue inefectivo para todos los parámetros evaluados.

According to the World Health Organization, cancer is the leading cause of death in the world, with 8.8 million deaths (13% of all deaths in 2014). Cancer is the result of either a decrease in cell death or an increase in cell replication. The limited efficacy of chemotherapeutics, which can also have undesirable side effects that makes their use virtually inaccessible in underdeveloped countries. Oncolytic viruses have the ability to kill cancer cells without damaging normal cells and have been used in the treatment of cancer since the early 50's. These viruses have a strong antitumor and immunostimulatory activity such as the Newcastle disease virus (NDV). The oncolytic mechanism of NDV is mediated in part by membrane proteins, hemagglutinin-neuraminidase (HN) and fusion (F). That is why we focus on evaluating two important points: first, whether the HN glycoprotein of NDV can be expressed and purified from a protein production system based on Nicotiana benthamiana plants; second, to determine whether a recombinant version of the virus, generated from a Mexican strain (rNDV-P05), has antitumor and immunostimulatory capacity, both in vitro and in vivo. The HN protein expressed in harvested leaves of N. benthamiana possesses biological activity, but very low yield of purification. While precipitation with methanol / chloroform, it is greater but loses its biological activity. The filtration reduces the concentration of the HN protein in the sample when located in microsomal and cellular debris fractions. The HN-tag protein was expressed in whole plants of N. benthamiana and purified by IMAC, however, it did not show haemagglutinating activity. rNDV-P05 showed antitumor activity against four out of five tested lines and stimulated in PBMC the expression of antitumor cytokines (TNF-α, IFN-α, TRAIL and IFN-γ). It also showed to be safe in normal cells as in PBMC. In a syngeneic orthotopic model of breast cancer, induced with 4T1 cells in Balb/c mice, rNDV-P05 showed that systemic administration offers significant reduction on the primary tumor and metastasis. The intratumoral administration model with rNDV-P05 was ineffective for all parameters evaluated.