Respiratory syncytial virus fusion protein (RSVF)-mediated oncolytic exosome for cancer immunotherapy
- 주제(키워드) Respiratory syncytial virus F protein , Oncolytic virus , Cancer immunotherapy , Exosome
- 발행기관 고려대학교 KU-KIST융합대학원
- 지도교수 김인산
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위구분 석사
- 학과 KU-KIST융합대학원 NBIT융합전공
- 원문페이지 55 p
- UCI I804:11009-000000127522
- DOI 10.23186/korea.000000127522.11009.0000943
- 본문언어 영어
초록/요약
Oncolytic virotherapy has been shown to be effective in the tumor treatments, whereas systemic use of oncolytic virus was hardly possible considering that they are quickly cleared from the blood and other drawbacks. Exosomes are extracellular vesicles secreted from cells mediating important biological functions and have been widely used as therapeutics or carriers. In order to make exosomes acting as oncolytic viruses, we engineered exosomes to express a viral fusion protein, respiratory syncytial virus F protein (RSVF). We found that RSVF-exosomes fused with preferentially cancer cells in nucleolin dependently, which is highly expressed on the surface of cancer cells. Further, tumor cells treated with RSVF-exo underwent immunogenic cell death through endoplasmic reticulum stress pathway indicating that RSVF-exosomes can not only xenogenize but also lyse cancer cells. Intratumorally injected RSVF-exosomes showed remarkable tumor regression effects through immune activation in CT26.CL25 tumor bearing mice. Systemically injected RSVF-exosomes selectively accumulated in tumor sites and showed anti-tumor effects by activating the immune systems. The combinational therapy with RSVF-exosome and PD-1 antibody showed synergistic anti-tumor effect and long-term survival. These results indicate that RSVF-mediated oncolytic exosomes would be a new strategy that allows for systemic administration for cancer immunotherapy while retaining the advantages of oncolytic virotherapy.
more초록/요약
항암바이러스를 이용한 암 치료는 좋은 효과를 보이고 있지만, 바이러스에서 유래한 물질이기 때문에 혈류 내에서 빠르게 제거되어 정맥 주사를 통한 전신 적용은 거의 불가능 하였다. 반면, 엑소좀은 세포에서 유래한 세포 밖 소포체로 여러 중요한 생물학적 역할을 담당하고 있기 때문에 치료제나 운반체로 많이 응용이 되어왔다. 엑소좀을 항암바이러스처럼 만들기 위해서, 우리는 호흡기 세포 융합 바이러스의 F 단백질 (RSVF)을 엑소좀 표면에 발현 시켰다. 실험 결과, 우리는 RSVF-엑소좀이 종양 세포와 우선적으로 융합되고 그것이 뉴클레오린에 의존하는 방식으로 일어나는 것을 확인 하였다. 이에 더해, RSVF-엑소좀이 처리된 종양 세포는 면역 유발 세포 사멸을 유도하여 체내에 항종양성 면역 반응을 유도 할 수 있는 알 수 있었다. RSVF-엑소좀을 CT26.CL25 대장암 모델에 종양 내 투여 한 경우 면역 반응을 활성화 시켜 효과적인 항암 효과를 보이는 것을 알 수 있었다. 마찬가지로, 정맥 주사를 통해 전신으로 퍼진 RSVF-엑소좀 암 조직 내부에 잘 축적 될 뿐 아니라 체내의 면역 세포들을 활성화 시켜 항암 효과를 유도하였다. PD-1 항체와 RSVF-엑소좀이 병용 치료 된 경우 상승적 효과를 내어 더 큰 항암 효과와 생존율을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은 RSVF 매개 항암 엑소좀이 항암 바이러스의 장점을 유지하면서도 전신의 치료 효과를 유도 할 수 있는 새로운 전략으로 사용 될 수 있음을 시사한다.
more목차
1. Introduction 1
2. Materials and Methods 4
2.1. Cell culture 4
2.2. Isolation of exosome 5
2.3. Characterization of Exosome 5
2.3.1. Western blotting 5
2.3.2. Flow cytometry 6
2.3.3. Dynamic light scattering (DLS) 7
2.3.4. Cryogenic transmission electron microscopy 7
2.4. In vitro cell surface nucleolin expression 7
2.5. In vitro properties of RSVF-Exo 8
2.5.1. Membrane editing 8
2.5.2. Nucleolin dependency of Membrane editing 8
2.5.3. Cell viability assay 9
2.5.4. Damage-associated molecular pattern (DAMP) analysis 9
2.5.5. Calreticulin analysis 9
2.5.6. HSP70 and HMGB1 analysis 10
2.5.7. Mechanism of cell death via RSVF-Exo 10
2.6. In vivo properties of RSVF-Exo 11
2.6.1. Biodistribution of exosome 11
2.6.2. In vivo membrane editing 12
2.6.3. In vivo murine tumor experiments 12
2.6.4. In vivo DC maturation analysis 13
2.6.5. In vivo T cell infiltration analysis 13
2.6.6. T cell activation in draining lymph node and spleen 14
2.6.7. ELISA assay for IFN-γ 14
3. Results 16
3.1. RSVF-Exo can preferentially fuse with cancer cells in nucleolin-dependent manner 16
3.2. RSVF-Exo selectively fuses with cancer cells in vivo 17
3.3. RSVF-Exo selectively induces immunogenic cell death of cancer cells through ER stress 18
3.4. Intratumoral injection of RSVF-Exo showed tumor regression effects in CT26.CL25 tumor bearing mice 19
3.5. Systemically injected RSVF-Exo accumulated in tumor site in CT26.CL25 tumor bearing mice 20
3.6. Systemically administrated RSVF-Exo induced tumor regression and had synergistic tumor regression effects with PD-1 combination therapy in CT26.CL25 model mice 22
4. Discussion 39
References 42
Abstract in Korean 47
