Цитотоксическое действие онколитического вируса VV-GMCSF-Lact в отношении 3D-культур клеток глиобластомы человека U-87MG

Обоснование. Одним из перспективных методов лечения опухолей является виротерапия, в основе которой лежит прямой лизис вирусом опухолевых клеток и вирус-опосредованный противоопухолевый иммунный ответ организма. Для рекомбинантного штамма вируса осповакцины VV-GMCSFLact, продуцирующего GMCSF человека и онкотоксический белок лактаптин, показано цитотоксическое и противоопухолевое действие в экспериментах in  vitro и  in  vivo соответственно при использовании адгезивных культур клеток U-87 MG глиобластомы человека. 3D-культуры являются более релевантной моделью опухоли в сравнении с адгезивными моделями, так как более полно отражают реалистичный сценарий развития опухолевого процесса, а также ответа опухоли на противоопухолевую терапию.

Цель исследования. Оценка цитотоксического действия онколитического вируса VV-GMCSF-Lact в отношении клеток 3D-культур глиобластомы человека U-87 MG.

Методы. В работе использовались следующие методы: культивирование 3D-культур клеток; цитофлуориметрия; микроскопический анализ; титрование вируса; статистическая обработка данных.

Результаты. Клетки U-87  MG были трансдуцированы лентивирусным вектором, несущим ген GFP. Цитотоксичность вируса VV-GMCSF-Lact (IC50) в отношении исследуемых клеток составила 0,024 БОЕ/клетку. Далее клетки U-87 MG культивировали в условиях формирования 3D-структур. С помощью микроскопического анализа показано онколитическое действие вируса на клетки 3D-культур уже спустя 24 часа после начала инкубации. Методом проточной цитофлуориметрии показано увеличение гранулярности клеток глиобластомы под действием вируса, что указывает на активную репликацию вируса в клетках. Титр вируса составил 0,44 БОЕ/клетку.

Заключение. Рекомбинантный вирус VV-GMCSF-Lact оказывает цитотоксическое действие на 3D-культуры клеток глиобластомы человека U-87 MG, активно реплицируется в них. В дальнейшем для тестирования онколитического действия VV-GMCSF-Lact планируется использовать не только 3D-культуры глиобластомы человека, но и церебральные органоиды, полученные в процессе сокультивирования клеток глиобластомы и индуцированных плюрипотентных клеток человека.

1. Tykocki T, Eltayeb M. Ten-year survival in glioblastoma. A systematic review. J Clin Neurosci. 2018; 54: 7-13. doi: 10.1016/j.jocn.2018.05.002

2. Koval O, Kochneva G, Tkachenko A, Troitskaya O, Sivolobova G, Grazhdantseva A, et al. Recombinant vaccinia viruses coding transgenes of apoptosis-inducing proteins enhance apoptosis but not immunogenicity of infected tumor cells. Biomed Res Int. 2017; 2017: 3620510. doi: 10.1155/2017/3620510

3. Vasileva N, Ageenko A, Dmitrieva M, Nushtaeva A, Mishinov S, Kochneva G, et al. Double recombinant vaccinia virus: A candidate drug against human glioblastoma. Life (Basel). 2021; 11(10): 1084. doi: 10.3390/life11101084

4. Vasileva NS, Ageenko AB, Richter VA, Kuligina EV. The signaling pathways controlling the efficacy of glioblastoma therapy. Acta Naturae. 2022; 14(2): 62-70. doi: 10.32607/actanaturae.11623

5. Banijamali RS, Soleimanjahi H, Soudi S, Karimi H, Abdoli A, Seyed Khorrami SM, et al. Kinetics of oncolytic reovirus T3D replication and growth pattern in mesenchymal stem cells. Cell J. 2020; 22(3): 283-292. doi: 10.22074/cellj.2020.6686

6. O’Leary MP, Warner SG, Kim SI, Chaurasiya S, Lu J, Choi AH, et al. A novel oncolytic chimeric orthopoxvirus encoding luciferase enables real-time view of colorectal cancer cell infection. Mol Ther Oncolytics. 2018; 9: 13-21. doi: 10.1016/j.omto.2018.03.001

7. Huang Y, Wang S, Guo Q, Kessel S, Rubinoff I, Chan LL, et al. Optical coherence tomography detects necrotic regions and volumetrically quantifies multicellular tumor spheroids. Cancer Res. 2017; 77(21): 6011-6020. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-17-0821

8. Langhans SA. Three-dimensional in vitro cell culture models in drug discovery and drug repositioning. Front Pharmacol. 2018; 9: 6. doi: 10.3389/fphar.2018.00006

9. Xin X, Wang H, Han L, Wang M, Fang H, Hao Y, et al. Singlecell analysis of the impact of host cell heterogeneity on infection with foot-and-mouth disease virus. J Virol. 2018; 92(9): e00179-18. doi: 10.1128/JVI.00179-18

10. Novoa RR, Calderita G, Arranz R, Fontana J, Granzow H, Risco C. Virus factories: Associations of cell organelles for viral replication and morphogenesis. Biol Cell. 2005; 97(2): 147-172. doi: 10.1042/BC20040058

11. Kochneva G, Sivolobova G, Tkacheva A, Grazhdantseva A, Troitskaya O, Nushtaeva A. Engineering of double recombinant vaccinia virus with enhanced oncolytic potential for solid tumor virotherapy. Oncotarget. 2016; 7(45): 74171-74188. doi: 10.18632/oncotarget.12367

12. Law AMK, Rodriguez de la Fuente L, Grundy TJ, Fang G, Valdes-Mora F, Gallego-Ortega D. Advancements in 3D cell culture systems for personalizing anti-cancer therapies. Front Oncol. 2021; 11: 782766. doi: 10.3389/fonc.2021.782766

13. Gjorevski N, Piotrowski AS, Varner VD, Nelson CM. Dynamic tensile forces drive collective cell migration through three-dimensional extracellular matrices. Sci Rep. 2015; 5: 11458. doi: 10.1038/srep11458

14. Lancaster MA, Renner M, Martin CA, Wenzel D, Bicknell LS, Hurles ME, et al. Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature. 2013; 501(7467): 373-379. doi: 10.1038/nature12517

15. Ogawa J, Pao GM, Shokhirev MN, Verma IM. Glioblastoma model using human cerebral organoids. Cell Rep. 2018; 23(4): 1220-1229. doi: 10.1016/j.celrep.2018.03.105