vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ15.064vavilov-439Research ArticleМОДЕЛИРОВАНИЕ ПАТОЛОГИЙMODELING OF DISORDERS AND EXPERIMENTAL TREATMENTМодель искусственного метастазирования эпидермоидной карциномы человека А431 на мышах линии nude для исследования онколитической активности вируса осповакциныA model of the artificial metastasis of human epidermoid carcinoma A431 in nude mice for examination of the oncolytic activity of vaccinia virusКочневаГ. В.KochnevaG. V.kochneva@vector.nsc.ruГражданцеваА. А.GrazhdantsevaA. A.СиволобоваГ. Ф.SivolobovaG. F.ТкачеваА. В.TkachevaA. V.ШваловА. Н.ShvalovA. N.ЮнусоваА. Ю.UnusovaA. Yu.РябчиковаЕ. И.RyabchikovaE. I.НетесовС. В.NetesovS. V.Федеральное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор», р.п. Кольцово, Новосибирская область, РоссияРоссияThe State Research Center of Virology and Biotechnology “VECTOR”, Novosibirsk region, Koltsovo, RussiaRussian FederationФедеральное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор», р.п. Кольцово, Новосибирская область, Россия Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, РоссияРоссияThe State Research Center of Virology and Biotechnology “VECTOR”, Novosibirsk region, Koltsovo, Russia Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор», р.п. Кольцово, Новосибирская область, Россия Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, РоссияРоссияThe State Research Center of Virology and Biotechnology “VECTOR”, Novosibirsk region, Koltsovo, Russia Novosibirsk State University, Novosibirsk, RussiaRussian Federation201501122015194480486Copyright © Кочнева Г.В., Гражданцева А.А., Сиволобова Г.Ф., Ткачева А.В., Швалов А.Н., Юнусова А.Ю., Рябчикова Е.И., Нетесов С.В., 20152015Кочнева Г.В., Гражданцева А.А., Сиволобова Г.Ф., Ткачева А.В., Швалов А.Н., Юнусова А.Ю., Рябчикова Е.И., Нетесов С.В.Kochneva G.V., Grazhdantseva A.A., Sivolobova G.F., Tkacheva A.V., Shvalov A.N., Unusova A.Y., Ryabchikova E.I., Netesov S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/439

Мышам линии nude подкожно прививали клетки карциномы человека А431 в двух удаленных друг от друга точках. Один из двух сформировавшихся ксенографтов использовали для лечения рекомбинантным вирусом осповакцины, а второй служил искусственным метастазом. В работе использовали аттенуированный рекомбинантный вирус осповакцины (ВОВ) VVdGF-GFP2, штамм Л-ИВП (GenBank accession number KP233807), с делециями двух генов вирулентности – вирусного ростового фактора и тимидинкиназы, в район которой был встроен ген зеленого флюоресцентного белка GFP2. Лечение проводили путем однократного введения внутрь опухоли рекомбинантного ВОВ в дозе 107 БОЕ/мышь. Вирус обнаруживался в клетках искусственного метастаза уже через двое суток после инфицирования, а через 8 сут достигал концентраций, сравнимых с инфицированной опухолью (~109 БОЕ/мл). Ультраструктурное исследование показало избирательное размножение рекомбинантного виру­са в опухолевых клетках. Адресное накопление GFP2 в узлах опухоли и метастаза продемонстрировано на УФО-изо­бражениях мышей, полученных с использованием In-vivo Multispectral Imaging System (Bruker, Германия). Полная деструкция ткани опухоли регистрировалась через 12 сут, а метастаза – через 20 сут после инъекции VVdGF-GFP2. В обоих случаях деструкция сопровождалась выраженным отеком и лейкоцитарной инфильтрацией ксенографтов. Рекомбинантный вирус индуцировал значимое уменьшение размеров опухоли и метастаза, к окончанию эксперимента (35-е сут) размер ксенографтов контрольных мышей в 10 раз превышал аналогичный параметр леченных (5000 против 500 мм3). Проведенное исследование показы­вает, что аттенуированный ВОВ даже при локальном периферическом способе введения не только способен разрушать ткань первичного опухолевого узла, но и обладает отчетливым антиметастатическим действием.

Human carcinoma A431 cells were subcutaneously injected into nude mice at points remote from each other. One of the two xenografts developed after­wards was used for treatment with a recombinant vaccinia virus, while another served as an artificial metastasis. We used the attenuated recombinant vaccinia virus (VACV) VVdGF-GFP2 of the L-IVP strain (GenBank accession number KP233807), with deletion of two virulence genes: the virus growth factor and thymidine kinase, with the gene for the green fluorescent protein (GFP2) inserted in an area of the latter. Treatments were performed by a single intratumoral injection of the recombinant VACV at a dose of 107 PFU/mouse. VACV was detected in cells of the artificial metastasis as early as two days following infection, and after 8 days virus concentrations were com- parable with those in the infected tumor (~109 PFU/ml). Electron microscopy revealed selective replication of the recombinant in tumor cells. Targeted accumulation of GFP2 in both tumor and metastasis was shown in the UV-images of the mice obtained using the In-vivo Multispectral Imaging System (Bruker, Germany). Complete destruction of the tumor was registered after 12 days, and that of metastasis, after 20 days post injection of VVdGF-GFP2. The destruction process was accompanied by pronounced edema and leukocyte infiltration of tumor tissue. The recombinant virus induced a significant reduction in the sizes of the tumor and metastasis: by the end of the experiment (35 days) the xenografts in the control mice were 10 times larger than those in the treated mice (5000 vs. 500 mm3). Our study showed that the attenuated VACV administered by the peripheral route not only is able to destroy the primary tumor, but also has a distinct antimeta­static action.

рекомбинантный вирус осповакциныкарцинома человека А431ксенографтмодельный метастазонколитическая активностьrecombinant vaccinia virushuman carcinoma A431xenograftsmetastasis modeloncolytic activityРФФИ, Российский грант по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации, МинобрнаукиReferencesКочнева Г.В., Бабкина И.Н., Лупан Т.А., Гражданцева А.А., Юдин П.В., Сиволобова Г.Ф., Швалов А.Н., Попов Е.Г., Бабкин И.В., Нетесов С.В., Чумаков П.М. Апоптин усиливает онколитическую активность вируса осповакцины in vitro. Молекуляр. биология. 2013;47(5):842-852.Breitbach C., Arulanandam R., De Silva N., Thorne S., Thorne S., Daneshmand M., Moon A., Burke J., Hwang T. Oncolytic vaccinia virus disrupts tumor-associated vasculature in humans. Cancer Res. 2013;73(4):1265-1275.Кочнева Г.В., Сиволобова Г.Ф., Юдина К.В., Бабкин И.В., Чумаков П.М., Нетесов С.В. Онколитические поксвирусы. Молекуляр. генет., микробиол. и вирусология. 2012;1:8-15.Breitbach C., Burke J., Jonker D., Stephenson J., Haas A., Chow L., Nieva J., Hwang T., Moon A., Thorne S., Pelusio A., LeBoeuf F., Burns J., Evgin L., De Silva N., Cvancic S., Robertson T., Je J., Lee Y., Parato K., Diallo J., Fenster A., Daneshmand M., Bell J., Y., Parato K., Diallo J., Fenster A., Daneshmand M., Bell J., Kirn D. Intravenous delivery of a multi-mechanistic cancer-targeted oncolytic poxvirus in humans. Nature. 2011;477:99-102.Маренникова С.С., Щелкунов С.Н. Патогенные для человека ортопоксвирусы. М., 1998.Breitbach C.J., Thorne S.H., Bell J.C., Kirn D.H. Targeted and armed oncolytic poxviruses for cancer: the lead example of JX-594. Curr. Pharm. Biotechnol. 2012;3:1768-1772.Юнусова А.Ю., Зонов Е.В., Кочнева Г.В., Рябчикова Е.И. Морфология ксенографтов карциномы А431 человека у мышей линии nude. Вестн. НГУ. 2014;12(3):42-48.Cochran M.A., Puckett C., Moss B. In vitro mutagenesis of the promoter region for a vaccinia virus gene: evidence for tandem early and late regulatory signals. J. Virol. 1985;54(1):30-37.Breitbach C., Arulanandam R., De Silva N., Thorne S., Thorne S., Daneshmand M., Moon A., Burke J., Hwang T. Oncolytic vaccinia virus disrupts tumor-associated vasculature in humans. Cancer Res. 2013;73(4):1265-1275.Haddad D., Chen N., Zhang Q., Chen C.-H., Yu Y.A., Gonzalez L., Aguilar J., Li P., Wong J., Szalay A.A., Fong Y. A novel genetically modified oncolytic vaccinia virus in experimental models is effective against a wide range of human cancers. Ann. Surg. Oncol. 2012;19:S665-S674.Breitbach C., Burke J., Jonker D., Stephenson J., Haas A., Chow L., Nieva J., Hwang T., Moon A., Thorne S., Pelusio A., LeBoeuf F., Burns J., Evgin L., De Silva N., Cvancic S., Robertson T., Je J., Lee Y., Parato K., Diallo J., Fenster A., Daneshmand M., Bell J., Kirn D. Intravenous delivery of a multi-mechanistic cancer-targeted oncolytic poxvirus in humans. Nature. 2011;477:99-102.Kochneva G.V., Babkina I.N., Lupan T.A., Grazhdantseva A.A., Yudin P.V., Sivolobova G.F., Shvalov A.N., Popov E.G., Babkin I.V., ., Sivolobova G.F., Shvalov A.N., Popov E.G., Babkin I.V., Netesov S.V., Chumakov P.M. Apoptin enhances the oncolytic activity of Vaccinia Virus in vitro. Molekulyarnaya biologiya – Molecular Biology. 2013;47(5):842-852.Breitbach C.J., Thorne S.H., Bell J.C., Kirn D.H. Targeted and armed oncolytic poxviruses for cancer: the lead example of JX-594. Curr. Pharm. Biotechnol. 2012;3:1768-1772.Kochneva G.V., Sivolobova G.F., Yudina K.V., Babkin I.V., Chumakov P.M., Netesov S.V. Oncolytic poxviruses. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya – Mol. Genet. Microbiol. Virol. 2012; 1:8-15.Cochran M.A., Puckett C., Moss B. In vitro mutagenesis of the promoter region for a vaccinia virus gene: evidence for tandem early and late regulatory signals. J. Virol. 1985;54(1):30-37.Kochneva G., Zonov E., Grazhdantseva A., Unusova A., Sivolobova G., Popov E., Taranov O., Netesov S., Chumakov P., Ryabchikova E. Apoptin enhances the oncolytic properties of vaccinia virus and modifies mechanisms of tumor regression. Oncotarget. 2014;5(22): 11269-11282.Haddad D., Chen N., Zhang Q., Chen C.-H., Yu Y.A., Gonzalez L., Aguilar J., Li P., Wong J., Szalay A.A., Fong Y. A novel genetically modified oncolytic vaccinia virus in experimental models is effective against a wide range of human cancers. Ann. Surg. Oncol. 2012;19:S665-S674.Kochneva G.V., Urmanov I.H., Ryabchicova E.I., Streltsov V.V., Serpinsky O.I. Fine mechanisms of ectromelia virus thymidine kinasenegative mutants avirulence. Virus Res. 1994;34:49-61.Kochneva G., Zonov E., Grazhdantseva A., Unusova A., Sivolobova G., Popov E., Taranov O., Netesov S., Chumakov P., Ryabchikova E. Apoptin enhances the oncolytic properties of vaccinia virus and modifies mechanisms of tumor regression. Oncotarget. 2014;5(22): 11269-11282.Marennikova S.S., Shchelkunov S.N. Patogennye dlya cheloveka ortopoksvirusy [Orthopoxviruses Pathogenic for Humans]. Moscow: KMK, 1998.Kochneva G.V., Urmanov I.H., Ryabchicova E.I., Streltsov V.V., Serpinsky O.I. Fine mechanisms of ectromelia virus thymidine kinasenegative mutants avirulence. Virus Res. 1994;34:49-61.McCart A., Bartlett D., Moss B. Combined growth factor-deleted and thymidine kinase-deleted vaccinia virus vector. US Patent. 2007. N 7208313. 7208313.McCart A., Bartlett D., Moss B. Combined growth factor-deleted and thymidine kinase-deleted vaccinia virus vector. US Patent. 2007. N 7208313.Thorne S.H., Hwang T.H., O’Gorman B.E., Bartlett D.L., Sei S., Adiata F., Brown C., Werier J., Jo J.H., Lee D.E., Wang Y., Bell J., Kirn D.H. Rational strain selection and engineering creates a broad- D.H. Rational strain selection and engineering creates a broadspectrum, systemically effective oncolytic poxvirus, JX-963. J. Clin. Invest. 2007;117:3350-3358. 117:3350-3358. :3350-3358. 3350-3358.Thorne S.H., Hwang T.H., O’Gorman B.E., Bartlett D.L., Sei S. Adiata F., Brown C., Werier J., Jo J.H., Lee D.E., Wang Y., Bell J., Kirn D.H. Rational strain selection and engineering creates a broadspectrum, systemically effective oncolytic poxvirus, JX-963. J. Clin. Invest. 2007; 117:3350-3358.Unusova A.Yu., Zonov E.V., Kochneva G.V., Ryabchikova E.I. Morphology of human A431 carcinoma xenografts in nude mice. Vestnik Novosibirskogo Gosudarstvennogo Universiteta – The Herald of Novosibirsk State University. 2014;12(3):42-48.Weibel S., Raab V., Yu Y.A., Worschech A., Wang E., Marincola F.M., Szalay A.A. Viral-mediated oncolysis is the most critical factor in the late-phase of the tumor regression process upon vaccinia virus infection. BMC Cancer. 2011;11:68-74.Weibel S., Raab V., Yu Y.A., Worschech A., Wang E., Marincola F.M., Szalay A.A. Viral-mediated oncolysis is the most critical factor in the late-phase of the tumor regression process upon vaccinia virus infection. BMC Cancer. 2011;11:68-74.Yu Z., Li S., Brader P., Chen N., Yu Y.A., Zhang Q., Szalay A.A., Fong Y., Wong R.J. Oncolytic vaccinia therapy of squamous cell carcinoma. Mol. Cancer. 2009;8:45-53.Yu Z., Li S., Brader P., Chen N., Yu Y.A., Zhang Q., Szalay A.A., Fong Y., Wong R.J. Oncolytic vaccinia therapy of squamous cell Y., Wong R.J. Oncolytic vaccinia therapy of squamous cell carcinoma. Mol. Cancer. 2009;8:45-53.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.