STTT：牛津大学团队首次发现，肿瘤低氧反而是溶瘤腺病毒繁殖的“温床”！

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低氧是实体瘤治疗需面临的棘手问题。

随着肿瘤不断生长，内部血管往往杂乱而低效，一些区域得不到足够的氧和药物。

生活在这些区域的癌细胞会调整代谢、减慢增殖，并启动一系列低氧应答程序，从而对放疗、化疗和免疫治疗产生更强的耐受性。

近日，由牛津大学Egon J. Jacobus和Leonard W. Seymour领衔的研究团队，在Signal Transduction and Targeted Therapy上发表一篇重要研究论文。

他们发现，给各种治疗手段制造困难的低氧，竟然能够显著增强溶瘤腺病毒enadenotucirev（EnAd）的复制能力。其背后的关键在于，癌细胞用于感知低氧的HIF-2α/HIF-1β转录因子复合物，会直接打开病毒的E1A基因，由此启动一条放大病毒增殖的级联反应。

EnAd是一种由Ad11p和Ad3构建的嵌合型B组腺病毒，经过定向进化筛选后，能够优先在上皮来源的癌细胞中复制。它具有较好的血液稳定性，可以经静脉给药。研究人员曾在小鼠肿瘤中观察到，EnAd感染灶会出现在低氧区域附近，但当时还不清楚这种分布意味着什么。

牛津团队首先分析了静脉注射EnAd后的小鼠结直肠癌移植瘤，结果显示，代表病毒感染的蛋白信号，在距离低氧核心50微米以内的区域富集最显著。这一现象提示，低氧区域可能并非病毒复制的禁区，甚至可能形成有利于病毒活动的微环境。

为了检验低氧的影响，研究人员把结直肠癌和卵巢癌细胞预先置于1%氧浓度下，再用EnAd进行同步感染。经过一个病毒复制周期，低氧培养产生的有感染力子代病毒增加了约4～14倍。

研究人员随后逐一排查病毒生命周期的不同环节，发现低氧没有提高病毒受体CD46的表达，也没有增加病毒的黏附和进入；病毒导致细胞病变的时间、基因组装入衣壳的效率，以及子代病毒的蛋白质组成也没有明显变化。由此看来，问题可能出在病毒进入细胞之后的基因表达阶段。

Jacobus/Seymour团队发现，最早出现变化的是E1A。它是腺病毒进入细胞后首先启动的一批基因之一，可以看作病毒复制程序的“总开关”。感染仅2小时，低氧条件下的E1A信使RNA最高已达到常氧条件的17倍，E1A蛋白随后也明显增加。

E1A升高后，编码病毒DNA聚合酶的E2B基因被进一步激活，其信使RNA在感染5小时后最高增加约30倍；到了12小时，病毒基因组的合成量增加约4.5倍；负责制造病毒衣壳的基因也随之增强，纤突蛋白、六邻体蛋白和五邻体蛋白的合成均有所上升。

这一结果颇为反常。因为低氧使细胞整体蛋白质合成下降约30%，但病毒蛋白仍然增加。

这表明EnAd可以在宿主细胞资源总体收紧的情况下，优先放大自己的基因表达程序。病毒携带的治疗性基因也能从中受益：低氧使EnAd编码的EpCAM/CD3双特异性T细胞衔接分子的分泌量增加约15%，不过这一增幅远小于病毒自身部分基因的变化。

接下来，研究人员找到了低氧打开E1A的分子“开关”。氧气充足时，HIF-2α会被细胞降解；氧气不足时，它得以稳定下来，与HIF-1β组成转录因子复合物并进入细胞核。研究人员在E1A启动子中发现了一段ACGTG序列，它符合缺氧反应元件HRE的特征；HIF-2α/HIF-1β可以结合这段序列，促进E1A转录。

值得注意的是，牛津团队发现，HRE序列还保守存在于59种人腺病毒基因型中。他们也在常用于基因治疗和溶瘤病毒研究的C组5型腺病毒中，观察到低氧增强E1A表达和基因组复制的现象。因此，利用低氧应答系统可能是多种腺病毒共有的生物学特征。

过去，在设计低氧靶向溶瘤病毒时，研究人员总会考虑加入低氧响应启动子。这个研究结果表明，部分腺病毒本身已经携带能够感知低氧的调控元件。对EnAd来说，实体瘤中的低氧区域，可能是促进病毒复制和治疗载荷表达的有利生态位。未来，围绕HIF-2α/E1A轴优化溶瘤病毒，或许有助于提高溶瘤腺病毒深入肿瘤低氧区域的能力。

总的来说，牛津大学团队这项研究，揭示了溶瘤腺病毒适应肿瘤低氧环境的一套内在机制：癌细胞的HIF-2α/HIF-1β低氧应答系统，会激活病毒E1A，E1A再依次推动病毒DNA复制、结构蛋白合成和子代病毒产生。这一发现意味着，低氧区域可能是肿瘤暴露出的一种可以被病毒利用的弱点。

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参考文献：

[1].Jacobus, E.J., Lafleur, V.N., Fisher, K.D. et al. Hypoxia increases the activity of oncolytic adenoviruses through HIF-2α-stimulated E1A expression. Sig Transduct Target Ther 11, 320 (2026). https://doi.org/10.1038/s41392-026-02895-y

本文作者丨BioTalker