Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1047710.32607/20758251-2015-7-2-6-16ReviewsОбзорыResearch ArticleMechanisms of Oncolysis by Paramyxovirus SendaiМеханизмы онколитического действия парамиксовируса СендайMatveevaO. V.МатвееваO. В.
United States
olga.matveeva@gmail.comKochnevaG. V.КочневаГ. В.
Russian Federation
olga.matveeva@gmail.comNetesovS. V.НетесовС. В.
Russian Federation
olga.matveeva@gmail.comOnikienkoS. B.ОникиенкоС. Б.
Russian Federation
olga.matveeva@gmail.comChumakovP. M.ЧумаковП. M
Russian Federation
olga.matveeva@gmail.comBiopolymer DesignCenter of Virology and Biotechnology “Vector”Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»Novosibirsk State UniversityНовосибирский государственный университетKirov Military Medical AcademyВоенно-медицинская академия им. С.М. КироваEngelhardt Institute of Molecular BiologyИнститут молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН1506201572VOL 7, NO2 (2015)ТОМ 7, №2 (2015)61617012020Copyright ©; 2015, Matveeva O.V., Kochneva G.V., Netesov S.V., Onikienko S.B., Chumakov P.M.Copyright ©; 2015, Матвеева O.В., Кочнева Г.В., Нетесов С.В., Оникиенко С.Б., Чумаков П.M.2015Matveeva O.V., Kochneva G.V., Netesov S.V., Onikienko S.B., Chumakov P.M.Матвеева O.В., Кочнева Г.В., Нетесов С.В., Оникиенко С.Б., Чумаков П.M.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10477

Some viral strains of the Paramyxoviridae family may be used as anti-tumor agents. Oncolytic paramyxoviruses include attenuated strains of the measles virus, Newcastle disease virus, and Sendai virus. These viral strains, and the Sendai virus in particular, can preferentially induce the death of malignant, rather than normal, cells. The death of cancer cells results from both direct killing by the virus and through virus-induced activation of anticancer immunity. Sialic-acid-containing glycoproteins that are overexpressed in cancer cells serve as receptors for some oncolytic paramyxoviruses and ensure preferential interaction of paramyxoviruses with malignant cells. Frequent genetic defects in interferon and apoptotic response systems that are common to cancer cells ensure better susceptibility of malignant cells to viruses. The Sendai virus as a Paramyxovirus is capable of inducing the formation of syncytia, multinuclear cell structures which promote viral infection spread within a tumor without virus exposure to host neutralizing antibodies. As a result, the Sendai virus can cause mass killing of malignant cells and tumor destruction. Oncolytic paramyxoviruses can also promote the immune-mediated elimination of malignant cells. In particular, they are powerful inducers of interferon and other cytokynes promoting antitumor activity of various cell components of the immune response, such as dendritic and natural killer cells, as well as cytotoxic T lymphocytes. Taken together these mechanisms explain the impressive oncolytic activity of paramyxoviruses that hold promise as future, efficient anticancer therapeutics.

Некоторые представители парамиксовирусов обладают онколитической активностью и могут использоваться в качестве противоопухолевых агентов. Такие парамиксовирусы включают непатогенные (аттенуированные) штаммы вирусов кори, вируса болезни Ньюкасла и вируса Сендай. Все эти вирусы и вирус Сендай, в частности, способны вызывать в большой степени специфическую гибель именно злокачественных, но не нормальных клеток. Гибель злокачественных клеток происходит за счет прямого цитолитического действия вируса, а также как следствие активации противоопухолевого иммунитета. Преимущественное взаимодействие парамиксовирусов со злокачественными клетками происходит за счет того, что эти клетки в избытке продуцируют некоторые гликопротеины, способные служить рецепторами для онколитических парамиксовирусов. Кроме того, частые генетические дефекты раковых клеток в системе интерферонового и апоптозного ответов создают благоприятные условия для репликации вируса именно в злокачественных клетках. Парамиксовирусы могут усиливать образование многоядерных клеточных конгломератов (синцитиев), что ускоряет вовлечение новых клеток в инфекционный процесс внутри опухоли и позволяет вирусу ускользать от нейтрализующего воздействия антител. Все эти факторы способствуют эффективному внутриопухолевому распространению вирусной инфекции и массовой гибели злокачественных клеток. Кроме того, онколитические парамиксовирусы способны вызывать иммуноопосредованную гибель злокачественных клеток. Они действуют как мощные индукторы интерферона и других цитокинов, стимулирующих противоопухолевую активность различных клеточных компонентов иммунного ответа, таких, как дендритные клетки, натуральные киллеры и цитотоксические Т-лимфоциты. Обнадеживающие результаты, полученные в различных исследованиях, проводимых с онколитическими парамиксовирусами, можно объяснить действием указанных механизмов.

attenuated measles virus strainsNewcastle disease virusSendai virusoncolytic paramyxovirusesviral anti-tumor mechanismviral anticancer immune stimulationcancer therapyвакцинные штаммы вируса коривирус болезни Ньюкаславирус Сендайонколитические парамиксовирусыпротивоопухолевый механизмпротивоопухолевый иммунитеттерапия ракаThis work was supported by a grant from the Ministry of Education and Science (RFMEFI60714X0014), as well as from the Russian Science Foundation (grant No. 14-15-01073).Работа поддержана грантом Министерства образования и науки (RFMEFI60714X0014), а также РНФ (грант № 14-15-01073).[1] Svejda J. // Lek. List. 1950, V.5, P.688-689[2] Arnesen K. // Tidsskr Nor Laegeforen. 1951, V.71, P.232-235[3] Higgins G.K., Pack G.T. // Bull. Hosp. Joint Dis. 1951, V.12, P.379-382[4] Loktev V.B., Ivan’kina T., Netesov S.V., Chumakov P.M. // Vestn Ross Akad Med Nauk. 2012, P.42-47[5] Sviatchenko V.A., Tarasova M.V., Netesov S.V., Chumakov P.M. // Mol Biol (Mosk). 2012, V.46, P.556-569[6] Kochneva G.V., Sivolobova G.F., Yudina K.V., Babkin I.V., Chumakov P.M., Netesov S.V. // Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2012, V.27, P.8-15[7] Chumakov P.M., Morozova V.V., Babkin I.V., Baykov I.K., Netesov S.V., Tikunova N.V. // Molecular Biology. 2012, V.46, P.712-725[8] Kim M., Chung Y.H., Johnston R.N. // J. Microbiol. (Seoul, Korea). 2007, V.45, P.187-192[9] Lech P.J., Russell S.J. // Expert Rev. Vaccines. 2010, V.9, P.1275-1302[10] Russell S.J., Peng K.W. // Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2009, V.330, P.213-241[11] Schirrmacher V., Fournier P. // Methods Mol. Biol. 2009, V.542, P.565-605[12] Keshelava V.V. // Vopr Onkol. 2009, V.55, P.433-435[13] Fournier P., Schirrmacher V. // Biology. 2013, V.2, P.936-975[14] Iwata S., Schmidt A.C., Titani K., Suzuki M., Kido H., Gotoh B., Hamaguchi M., Nagai Y. // Virology Journal 1994, V.68, P.3200-3206[15] Tashiro M., Yokogoshi Y., Tobita K., Seto J.T., Rott R., Kido H. // Virology Journal 1992, V.66, P.7211-7216[16] Sakai K., Kohri T., Tashiro M., Kishino Y., Kido H. // Europ. Resp. J. 1994, V.7, P.686-692[17] Sakai K., Kawaguchi Y., Kishino Y., Kido H. // J. Histochem. Cytochem. Official J. Histochem. Soc. 1993, V.41, P.89-93[18] Nagai Y. // Microbiol. Immunol. 1995, V.39, P.1-9[19] Scheid A., Choppin P.W. // Virology 1974, V.57, P.475-490[20] // Infectious diseases of mice and rats. // Nat. Acad. Press, Washington, DC 1991[21] Slobod K.S., Shenep J.L., Lujan-Zilbermann J., Allison K., Brown B., Scroggs R.A., Portner A., Coleclough C., Hurwitz J.L. // Vaccine. 2004, V.22, P.3182-3186[22] Kinoh H., Inoue M., Washizawa K., Yamamoto T., Fujikawa S., Tokusumi Y., Iida A., Nagai Y., Hasegawa M. // Gene Ther. 2004, V.11, P.1137-1145[23] Iwadate Y., Inoue M., Saegusa T., Tokusumi Y., Kinoh H., Hasegawa M., Tagawa M., Yamaura A., Shimada H. // Clin. Cancer Res. 2005, V.11, P.3821-3827[24] Kinoh H., Inoue M. // Front. Biosci. 2008, V.13, P.2327-2334[25] Tatsuta K., Tanaka S., Tajiri T., Shibata S., Komaru A., Ueda Y., Inoue M., Hasegawa M., Suita S., Sueishi K., Taguchi T., Yonemitsu Y. // Gene Ther. 2009, V.16, P.240-251[26] Yonemitsu Y., Ueda Y., Kinoh H., Hasegawa M. // Front. Biosci. 2008, V.13, P.1892-1898[27] Kurooka M., Kaneda Y. // Cancer Research 2007, V.67, P.227-236[28] Kawano H., Komaba S., Kanamori T., Kaneda Y. // BMC Med. 2007, V.5, P.28[29] Kawano H., Komaba S., Yamasaki T., Maeda M., Kimura Y., Maeda A., Kaneda Y. // Cancer Chemother. Pharmacol. 2008, V.61, P.973-978[30] Fujihara A., Kurooka M., Miki T., Kaneda Y. // Cancer Immunol. Immunotherapy: CII. 2008, V.57, P.73-84[31] Kawaguchi Y., Miyamoto Y., Inoue T., Kaneda Y. // Int. J. Cancer. 2009, V.124, P.2478-2487[32] Wheelock E.F., Dingle J.H. // N. Engl. J. Med. 1964, V.271, P.645-651[33] Senin V., Senina A., Matveeva O. // Russian issued Patent № 2519763. 2014[34] Senin V., Senina A., Matveeva O. // Patent application PCT/RU2013/001043, WO2014081346 A3. 2014[35] Lamb R.A., Parks G.D., Knipe D.M., Howley P.M. // Fields Virology / Lippincott. Philadelphia: Williams & Wilkins 2007, P.1449-1496[36] Bossart K.N., Fusco D.L., Broder C.C. // Adv. Exp. Med. Biol. 2013, V.790, P.95-127[37] Bitzer M., Lauer U., Baumann C., Spiegel M., Gregor M., Neubert W.J. // Virology Journal 1997, V.71, P.5481-5486[38] Chawla-Sarkar M., Lindner D.J., Liu Y.F., Williams B.R., Sen G.C., Silverman R.H., Borden E.C. // Apoptosis: Internat. J. Programmed Cell Death. 2003, V.8, P.237-249[39] Kotredes K.P., Gamero A.M. // J. Interferon Cytokine Res. 2013, V.33, P.162-170[40] Igney F.H., Krammer P.H. // Nat. Rev. Cancer. 2002, V.2, P.277-288[41] Rawling J., Cano O., Garcin D., Kolakofsky D., Melero J.A. // Virology Journal 2011, V.85, P.2771-2780[42] Ebert O., Shinozaki K., Kournioti C., Park M.S., Garcia-Sastre A., Woo S.L. // Cancer Research 2004, V.64, P.3265-3270[43] Nakamori M., Fu X., Meng F., Jin A., Tao L., Bast R.C., Jr. I.O., Zhang X. // Clin. Cancer Res. 2003, V.9, P.2727-2733[44] Gainey M.D., Manuse M.J., Parks G.D. // Virology Journal 2008, V.82, P.9369-9380[45] Altomonte J., Marozin S., Schmid R.M., Ebert O. // Molecular Therapy 2010, V.18, P.275-284[46] Bateman A., Bullough F., Murphy S., Emiliusen L., Lavillette D., Cosset F.L., Cattaneo R., Russell S.J., Vile R.G. // Cancer Research 2000, V.60, P.1492-1497[47] Galanis E., Bateman A., Johnson K., Diaz R.M., James C.D., Vile R., Russell S.J. // Hum. Gene Ther. 2001, V.12, P.811-821[48] Lin E.H., Salon C., Brambilla E., Lavillette D., Szecsi J., Cosset F.L., Coll J.L. // Cancer Gene Ther. 2010, V.17, P.256-265[49] Pearlstein E., Salk P.L., Yogeeswaran G., Karpatkin S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1980, V.77, P.4336-4339[50] Yogeeswaran G., Salk P.L. // Science. 1981, V.212, P.1514-1516[51] Benedetto A., Elia G., Sala A., Belardelli F. // Int. J. Cancer. 1989, V.43, P.126-133[52] Collard J.G., Schijven J.F., Bikker A., La Riviere G., Bolscher J.G., Roos E. // Cancer Research 1986, V.46, P.3521-3527[53] Passaniti A., Hart G.W. // J. Biol. Chem. 1988, V.263, P.7591-7603[54] Bresalier R.S., Rockwell R.W., Dahiya R., Duh Q.Y., Kim Y.S. // Cancer Research 1990, V.50, P.1299-1307[55] Hsu C.C., Lin T.W., Chang W.W., Wu C.Y., Lo W.H., Wang P.H., Tsai Y.C. // Gynecol. Oncol. 2005, V.96, P.415-422[56] Chang W.W., Yu C.Y., Lin T.W., Wang P.H., Tsai Y.C. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006, V.341, P.614-619[57] Chiang C.H., Wang C.H., Chang H.C., More S.V., Li W.S., Hung W.C. // J. Cell. Physiol. 2010, V.223, P.492-499[58] Cohen M., Elkabets M., Perlmutter M., Porgador A., Voronov E., Apte R.N., Lichtenstein R.G. // J. Immunol. 2010, V.185, P.5869-5878[59] Powell L.D., Whiteheart S.W., Hart G.W. // J. Immunol. 1987, V.139, P.262-270[60] Tyagarajan K., Forte J.G., Townsend R.R. // Glycobiology. 1996, V.6, P.83-93[61] Drzeniek R., Gauhe A. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1970, V.38, P.651-656[62] Brostrom M.A., Bruening G., Bankowski R.A. // Virology 1971, V.46, P.856-865[63] Hua J., Liao M.J., Rashidbaigi A. // J. Leukoc. Biol. 1996, V.60, P.125-128[64] Nyman T.A., Tolo H., Parkkinen J., Kalkkinen N. // Biochem. J. 1998, V.329, P.295-302[65] Costas M.A., Mella D., Criscuolo M., Diaz A., Finkielman S., Nahmod V.E., Arzt E. // J. Interferon Res. 1993, V.13, P.407-412[66] Cantell K., Hirvonen S., Kauppinen H.L., Myllyla G. // Methods Enzymol. 1981, V.78, P.29-38[67] Suzuki H., Kurooka M., Hiroaki Y., Fujiyoshi Y., Kaneda Y. // FEBS Lett. 2008, V.582, P.1325-1329[68] Ikeda H., Old L.J., Schreiber R.D. // Cytokine Growth Factor Rev. 2002, V.13, P.95-109[69] Dunn G.P., Bruce A.T., Sheehan K.C., Shankaran V., Uppaluri R., Bui J.D., Diamond M.S., Koebel C.M., Arthur C., White J.M., Schreiber R.D. // Nat. Immunol. 2005, V.6, P.722-729[70] Borden E.C., Sen G.C., Uze G., Silverman R.H., Ransohoff R.M., Foster G.R., Stark G.R. // Nat. Rev. Drug Discov. 2007, V.6, P.975-990[71] Jarahian M., Watzl C., Fournier P., Arnold A., Djandji D., Zahedi S., Cerwenka A., Paschen A., Schirrmacher V., Momburg F. // Virology Journal 2009, V.83, P.8108-8121[72] Arnon T.I., Lev M., Katz G., Chernobrov Y., Porgador A., Mandelboim O. // Eur. J. Immunol. 2001, V.31, P.2680-2689[73] Schirrmacher V., Haas C., Bonifer R., Ertel C. // Clin. Cancer Res. 1997, V.3, P.1135-1148[74] Harada Y., Yonemitsu Y. // Front. Biosci. 2011, V.16, P.2233-2242[75] Shibata S., Okano S., Yonemitsu Y., Onimaru M., Sata S., Nagata-Takeshita H., Inoue M., Zhu T., Hasegawa M., Moroi Y., Furue M., Sueishi K. // J. Immunol. 2006, V.177, P.3564-3576[76] Okano S., Yonemitsu Y., Shirabe K., Kakeji Y., Maehara Y., Harada M., Yoshikai Y., Inoue M., Hasegawa M., Sueishi K. // J. Immunol. 2011, V.186, P.1828-1839[77] Sugiyama M., Kakeji Y., Tsujitani S., Harada Y., Onimaru M., Yoshida K., Tanaka S., Emi Y., Morita M., Morodomi Y. // Mol. Cancer Ther. 2011, V.10, P.540-549[78] Yoneyama Y., Ueda Y., Akutsu Y., Matsunaga A., Shimada H., Kato T., Kubota-Akizawa M., Okano S., Shibata S., Sueishi K. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007, V.355, P.129-135[79] Komaru A., Ueda Y., Furuya A., Tanaka S., Yoshida K., Kato T., Kinoh H., Harada Y., Suzuki H., Inoue M. // J. Immunol. 2009, V.183, P.4211-4219[80] Kato T., Ueda Y., Kinoh H., Yoneyama Y., Matsunaga A., Komaru A., Harada Y., Suzuki H., Komiya A., Shibata S. // Neoplasia. 2010, V.12, P.906-914[81] Tanemura A., Kiyohara E., Katayama I., Kaneda Y. // Cancer Gene Ther. 2013, V.20, P.599-605[82] Nishikawa T., Tung L.Y., Kaneda Y. // Molecular Therapy 2014, V.22, №12, P.2046-2055[83] Zimmermann M., Armeanu-Ebinger S., Bossow S., Lampe J., Smirnow I., Schenk A., Lange S., Weiss T.S., Neubert W., Lauer U.M., Bitzer M. // PLoS One. 2014, V.9, P.e90508