Det myggspridda Zika-viruset som är känt för sina kopplingar till hjärnskador hos barn födda till infekterade mödrar har potential att rikta och förstöra hjärncancer, har forskare funnit.
Ny forskning har avslöjat att Zika-viruset bryter in i hjärnceller genom att använda en speciell molekylär nyckel, och forskare tror att viruset kan justeras så att det bara infekterar hjärncancerceller och lämnar friska celler oskadda.
Det aggressiva hjärncancer glioblastoma trotsar ofta standardcancerbehandling eftersom sjukdomen förvandlar normala hjärnceller till stamceller. Medan typiska neuroner slutar dela sig efter så många replikationer, kan stamceller reproducera sig på obestämd tid och växa en helt ny tumör från bara en handfull celler. Patienter överlever vanligtvis mindre än 20 månader efter diagnosen glioblastom; även om cancern kan tvingas till remission växer tumörerna vanligtvis igen och tar patientens liv inom 12 månader.
Men där standardbehandlingar misslyckas kan Zika-viruset erbjuda en ny strategi för att utplåna den dödliga sjukdomen, enligt ett par studier publicerade 16 januari i tidskrifterna Cell Reports och Cell Stem Cell.
"Även om vi troligen skulle behöva modifiera det normala Zika-viruset för att göra det säkrare att behandla hjärntumörer, kan vi också kunna dra nytta av de mekanismer som viruset använder för att förstöra celler för att förbättra sättet vi behandlar glioblastom," äldre författare Dr Jeremy Rich, chef för neuro-onkologi och för Brain Tumor Institute vid UC San Diego Health, sade i ett uttalande. (Rich och hans kollegor författade Cell Stem Cell-papper.)
När Zika-viruset infekterar utvecklande foster, bedömer viruset hjärnutvecklingen genom att rikta in sig på neurala stamceller och stunta deras spridning. Rich och hans medförfattare undrade om virusets strategi skulle kunna samordnas för att krympa hjärntumörer. I en studie 2017 publicerad i The Journal of Experimental Medicine, satte teamet sin teori på testet och fann att Zika-viruset faktiskt föredrar att infektera stamceller från glioblastom över normala hjärnceller - åtminstone i petriskålar och musmodeller av sjukdomen. Anledningen bakom denna preferens förblev ett mysterium fram till nu.
För att lära sig hur Zika bryter membranen i cancerceller, skannade teamet virusets yta för integriner - receptorer som virus ofta använder för att spärra sig på sina offerceller och glida inuti. Efter att ha identifierat olika integriner på den virala ytan blockerade forskarna sedan var och en med ett protein. Sedan släppte de ut det modifierade viruset i en labbskål som innehåller en blandning av normala stamceller i hjärnan och cancerformiga. Om en viss integrin hjälpte Zika att hacka in hjärnceller, bör blockering av receptorn stoppa det infektiösa viruset i dess spår.
Genom test och fel fick teamet veta att ett integrin som heter αvβ5 fungerar som nyckeln som låter Zika in i hjärnceller.
"När vi blockerade andra integriner var det ingen skillnad," sade Rich. "Men med αvβ5 blockerade den med en antikropp nästan fullständigt virusets förmåga att infektera stamceller från hjärncancer och normala stamceller i hjärnan."
Enligt studien består αvβ5 av två halvor: αv och β5. Den förra halvan förekommer i överflöd på stamceller i hjärnan, vilket kan hjälpa till att förklara hur viruset riktar sig till både friska och cancerformiga hjärnstamceller. Den senare hälften förefaller dock mest på cancerceller och gör tumörer mer aggressiva när det gäller hur snabbt de kan sprida sig.
Av denna anledning kan glioblastomas vara mer sårbara för Zika-infektion än normala stamceller. Teamet bekräftade idén genom att injicera Zika i mänskliga hjärnorganorganoider - små modeller av den mänskliga hjärnan som odlas i en labbskål. I minihjärnorna infekterade viruset pålitligt cancerceller oftare än friska celler. Men utan en intakt αvP5-receptor kunde viruset inte infektera cellerna alls.
Den andra studien, publicerad i Cell Reports, bekräftade också att αvβ5 ger Zika sina cancerkrossande krafter.
Med hjälp av CRISPR-genredigeringsmetod raderade forskarna selektiva specifika gener från glioblastomastamceller och exponerade varje mutanttumör för Zika-viruset. När de raderade genen som innehöll instruktioner för att bygga αvβ5 kunde Zika inte längre ta tag i cancercellerna. Upptäckten "gjorde perfekt mening" eftersom αvβ5 förekommer i så stora mängder på neurala stamceller, virusets primära mål, äldre författare Tariq Rana, professor och chef för Division of Genetics i Department of Pediatrics vid UC San Diego School of Medicine och Moores Cancer Center, sade i uttalandet.
Med kunskapen om att αvβ5 kan vara en mjuk plats i aggressiva glioblastomas, syftar forskarna nu till att genetiskt modifiera Zika-viruset för att rikta in cancern medan de sparar friska celler.
Andra dödliga virus kan också tjäna som vapen mot hjärncancer. I en studie publicerad 2018 i The New England Journal of Medicine behandlade forskare glioblastompatienter med ett genetiskt modifierat poliovirus och fann att mer än 20% förblev levande tre år senare, jämfört med 4 procent av patienterna som fick en standardbehandling, Live Vid den tiden rapporterade vetenskapen. När viroteregionen fortsätter att växa kan en gång dödliga sjukdomar visa sig vara kraftfulla vapen i kampen mot cancer.
