@phdthesis{Haddad2011,
  author    = {Haddad, Dana},
  title     = {Design of oncolytic viruses for the imaging and treatment of cancer: The vaccinia construct GLV-1h153 carrying the human sodium iodide symporter},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56441},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Therapien mittels replikations-kompetenter onkolytischer Viren zeigten bereits vielversprechende Erfolge in klinischen Studien zur Bek{\"a}mpfung verschiedener Krebserkrankungen. Die Viren sind in der Lage, sich pr{\"a}ferentiell und selektiv in Krebszellen zu vermehren, wodurch das Tumorgewebe durch Zelllyse zerst{\"o}rt, das gesunde Gewebe jedoch nicht gesch{\"a}digt wird. Biopsien sind zurzeit der Gold-Standard zur {\"U}berwachung onkolytischer Virus Therapien. In der pr{\"a}klinischen und fr{\"u}hen klinischen Phasen ist dies auch durchf{\"u}hrbar, doch f{\"u}r weitere Studien am Menschen werden Methoden ben{\"o}tigt, die eine nicht-invasive {\"U}berwachung der Therapie erm{\"o}glichen. Das Nachverfolgen der Viren k{\"o}nnte Klinikern die M{\"o}glichkeit geben, die Verteilung der Viren im K{\"o}rper nachzuverfolgen, die Effizienz und therapeutische Effekte zu korrelieren bzw. die m{\"o}gliche virale Toxizit{\"a}t zu {\"u}berwachen. Im Fokus dieser Arbeit stand die Konstruktion und das Austesten des VACV Stamms GLV-1h153, welches das Gen f{\"u}r den humanen Natrium-Iodid-Symporter (hNIS) kodiert, das als Reportergen f{\"u}r nicht-invasive bildgebende Nachverfolgung der Viren diente. Demzufolge diente das hier vorgestellte Projekt der Entwicklung von Bildgebungsverfahren, die in der onkolytischen Virustherapie eingesetzt werden k{\"o}nnen. Weiterhin sollte als weitere Strategie zur Krebsbek{\"a}mpfung die M{\"o}glichkeit untersucht werden, mit Unterst{\"u}tzung der Viren eine gezielte Radiotherapie durchzuf{\"u}hren. Bei hNIS handelt es sich um ein intrinsisches Membranprotein welches den aktiven Transport und die Anreicherung von Iodid in Schilddr{\"u}senzellen und einigen anderen Geweben vermittelt. Zudem wird das Gen, neben einigen anderen humanen Genen, bereits in pr{\"a}klinischen Studien als Reportergen verwendet und wurde in klinischen Studien bereits zur Darstellung von Viren in Prostata-Krebspatienten benutzt. Der Transfer des hNIS-kodierenden Gens mittels viraler Vektoren k{\"o}nnte es erm{\"o}glichen, dass infizierte Tumorzellen Tr{\"a}ger-freie Radionuklidproben wie z.B. Iodid-124 (124I), Iodid-131 (131I), und 99m-Technecium Pertechtenate (99mTcO4), anreichern, welche schon lange f{\"u}r die Verwendung am Menschen zugelassen sind. Weitere Vorteile bei der Verwendung von hNIS als Reportergen humanen Ursprungs sind zum einen seine minimale Immunogenit{\"a}t und zum anderen die intrazellul{\"a}re Signalamplifikation durch die Transportfunktion des Systems. Der Stamm GLV1h153 wurde in der Pankreas-Adenokarzinom Zelllinie PANC-1 getestet. GLV-1h153 konnte diese Zellen infizieren, sich in ihnen replizieren und sie in Zellkultur schließlich ebenso effizient abt{\"o}ten wie GLV-1h68. Zudem wurde eine Dosis-abh{\"a}ngige Expression von hNIS in infizierten Zellen nachgewiesen. Immunfluoreszenzanalysen best{\"a}tigten den erfolgreichen Transport des Proteins an die Zellmembran bevor die Zelllyse stattfand, was die Zeit- und Dosis-abh{\"a}ngigen Aufnahme von 131I verst{\"a}rkte. In vivo war GLV-1h153, ebenso wie GLV-1h68, sicher und f{\"u}hrte zu einer effektiven Regression der Pankreasxenograft Tumoren. Die Infektion des Tumors wurde weiterhin durch optische Bildgebung und histologische Untersuchungen best{\"a}tigt. GLV-1h153 erm{\"o}glichte weiterhin die Bildgebung von Viren in Tumoren mittels 124I-abh{\"a}ngiger Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sowie 99m-Technecium Pertechnat-abh{\"a}ngiger (99mTcO4) Gamma Szintigraphie. Die Darstellung konnte sowohl mit intratumoral, wie auch mit intraven{\"o}s applizierten Viren erfolgen, war quantitativ, und die Radiotracer konnten bis zu 24 bzw. sogar 48 h nach deren Injektion nachgewiesen werden. Die quantitative Analyse der Radionuklidaufnahme aus PET-Bildgebungsdaten korrelierte mit den Daten der Bioverteilungsdaten aus isolierten Gewebn. Autoradiographische Untersuchungen von GLV-1h153 infizierten Tumoren zeigten, dass das Vorhandensein von Viren (visualisiert durch die viral vermittelte GFP Expression), lebendes Gewebe und ausreichender Blutfluss ben{\"o}tigt werden, um die Aufnahme des Radiotracers in den Tumor zu erh{\"o}hen. Dosimetrische Analysen infizierter Tumoren zeigten das Potential f{\"u}r eine systemisch applizierte Radiotherapie des Tumors auf. So f{\"u}hrte eine Kombination aus GLV-1h153 mit 131I-Behandlung zu geringf{\"u}gig besseren therapeutischen Erfolgen, als eine alleinige Therapie mit GLV-1h153. Zusammengefasst, ist GLV-1h153 demnach ein vielversprechender Kandidat zur Behandlung von Bauchspeicheldr{\"u}senkrebs und zur nichtinvasiven Bildgebung der viralen Therapie. Die Ergebnisse untermauern die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen und Entwicklungen in der Langzeitverfolgung viraler Therapien sowie synergistischer Effekte einer Radioiod-Kombinationstherapie mit dieser neuen therapeutischen und bildgebenden Substanzklasse.},
  subject      = {Onkolyse},
  language  = {en}
}
@article{HaddadChenZhangetal.2011,
  author    = {Haddad, Dana and Chen, Nanhai G. and Zhang, Qian and Chen, Chun-Hao and Yu, Yong A. and Gonzalez, Lorena and Carpenter, Susanne G. and Carson, Joshua and Au, Joyce and Mittra, Arjun and Gonen, Mithat and Zanzonico, Pat B. and Fong, Yuman and Szalay, Aladar A.},
  title     = {Insertion of the human sodium iodide symporter to facilitate deep tissue imaging does not alter oncolytic or replication capability of a novel vaccinia virus},
  series = {Journal of Translational Medicine},
  volume    = {9},
  journal   = {Journal of Translational Medicine},
  number    = {36},
  doi       = {10.1186/1479-5876-9-36},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-140847},
  pages     = {1-14},
  year      = {2011},
  abstract  = {Introduction: Oncolytic viruses show promise for treating cancer. However, to assess therapeutic efficacy and potential toxicity, a noninvasive imaging modality is needed. This study aimed to determine if insertion of the human sodium iodide symporter (hNIS) cDNA as a marker for non-invasive imaging of virotherapy alters the replication and oncolytic capability of a novel vaccinia virus, GLV-1h153. Methods: GLV-1h153 was modified from parental vaccinia virus GLV-1h68 to carry hNIS via homologous recombination. GLV-1h153 was tested against human pancreatic cancer cell line PANC-1 for replication via viral plaque assays and flow cytometry. Expression and transportation of hNIS in infected cells was evaluated using Westernblot and immunofluorescence. Intracellular uptake of radioiodide was assessed using radiouptake assays. Viral cytotoxicity and tumor regression of treated PANC-1tumor xenografts in nude mice was also determined. Finally, tumor radiouptake in xenografts was assessed via positron emission tomography (PET) utilizing carrier-free (124)I radiotracer. Results: GLV-1h153 infected, replicated within, and killed PANC-1 cells as efficiently as GLV-1h68. GLV-1h153 provided dose-dependent levels of hNIS expression in infected cells. Immunofluorescence detected transport of the protein to the cell membrane prior to cell lysis, enhancing hNIS-specific radiouptake (P < 0.001). In vivo, GLV-1h153 was as safe and effective as GLV-1h68 in regressing pancreatic cancer xenografts (P < 0.001). Finally, intratumoral injection of GLV-1h153 facilitated imaging of virus replication in tumors via (124)I-PET. Conclusion: Insertion of the hNIS gene does not hinder replication or oncolytic capability of GLV-1h153, rendering this novel virus a promising new candidate for the noninvasive imaging and tracking of oncolytic viral therapy.},
  language  = {en}
}