腫瘍溶解性ウイルス
ウイルスを自殺遺伝子を運ぶベクターとして用い、別に投与された無毒性のプロドラッグを代謝する酵素を生成して細胞内で細胞毒性を発現させて周囲に拡散し、隣り合った細胞を殺すことができる。チミジンキナーゼ自殺遺伝子を持つ単純ヘルペスウイルスの一つは、臨床試験が第III相まで実施された。SVSチミジンキナーゼは、プロドラッグであるガンシクロビルをリン酸化し、DNA合成経路に紛れ込ませてDNA合成を阻害する。腫瘍溶解性ウイルスの腫瘍選択性は、自殺遺伝子が癌細胞内のみで機能することを保証するが、のみならず周囲の癌細胞に「傍観者効果」を及ぼすことがいくつかの自殺遺伝子系で観察されている。
ヨウ化ナトリウム共輸送体(英語版)(NIS)遺伝子を付加されたウイルスを腫瘍細胞に感染させると、腫瘍細胞にNISが発現しヨウ素が集積される。放射性ヨウ素を用いた治療と組み合わせると、腫瘍局所への放射線治療が可能となり、甲状腺癌の治療に用いることができる。ガンマカメラを用いると放射性ヨウ素の集積箇所を可視化でき、ウイルスの感染箇所を確認できる。この手法はアデノウイルス、麻疹ウイルス、牛痘ウイルスでそれぞれ前臨床試験が成功している。
規制当局に初めて承認された腫瘍溶解性ウイルスは、H101(英語版)と呼ばれる遺伝子改変アデノウイルスであった。H101は2005年に中華人民共和国の国家食品薬品監督管理局(SFDA)から頭頸部癌の治療法として承認された。H101は正常細胞のP53遺伝子(癌細胞では多くの場合調節不全である)と相互作用するウイルス防御作用が取り除かれている点でOnyx-15(英語版)に極めて類似している。ウイルスの感染細胞選択性は初期のin vivo 研究では確認されていたが臨床試験では不完全であった。しかし、癌細胞を優先的に殺してはいる。全生存期間は未知であるが、奏効率は化学療法単独に比べてH101+化学療法では2倍になった。H101は腫瘍内に直接注入する投与法が最善であるが、発熱は免れない。静脈注射などの全身療法は転移を有する疾患に適している。現在はOncorineという商品名で販売されている。