Biblioteką w nowotwór

Komórki nowotworowe produkują białka, których nie powinny robić. Czasem są to białka z jakąś mutacją, a czasem takie, których normalnie ten typ komórek nie produkuje, lub robi to tylko w małych ilościach. Komórki przystrojone takim antygenami mogą zostać rozpoznane jako obce i zaatakowane przez nasz układ odpornościowy. Ale skoro jednak nowotwory rosną, to znaczy, że ochrona immunologiczna nie zawsze działa. W nowotworach często pojawiają się nowe mutacje i rozwijają się mechanizmy, dzięki którym komórki mogą ukryć się przed takim atakiem. Przykładem może być zmniejszenie ekspresji MHC – cząsteczek, na których prezentowane są antygeny, albo wydzielanie przez nowotwór cytokin hamujących działanie układu odpornościowego. Jak więc pomóc naszemu organizmowi zwalczyć nowotwór? Może szczepionką?

Jedna z prac na ten temat pojawiła się ostatnio w Nature Medicine. Opisuje ona podane myszom szczepionki DNA, które wyleczyły je z nowotworu prostaty. Autorzy uznali, że w dotychczasowych próbach takiej immunoterapii problem może polegać na tym, że używa się tylko jednego albo kilku antygenów. Można więc podejrzewać, że stosunkowo łatwo mogą się pojawić takie komórki nowotworowe, które je tracą, stając się w ten sposób niewidzialne dla układu odpornościowego. Oczywiście podobne próby hurtowego podawania białek nowotworowych w celu wywołania reakcji odpornościowej przeprowadzano już wcześniej, ale raczej podawano całe (zabite) komórki rakowe. Z kolei autorzy w jednej ze swych wcześniejszych publikacji zaobserwowali, że także podanie zabitych zdrowych komórek powoduje rekację immunologiczną skierowaną przeciw nowotworowi z tej samej tkanki, co zabite komórki. Zapewne dzieje się tak dlatego, że z wnętrza nieżywych zdrowych komórek uwalniają się wszystkie te białka, które normalnie są niedostępne dla komórek rozpoznających antygen. A zwichrowany metabolizm komorek nowotworowych może powodować, że część z tych antygenów jest przez nie prezentowana.

Wirus VSV (foto CDC)

Do stworzenia szczepionki użyto  VSV – wirusa pęcherzykowatego zapalenia jamy ustnej, który nie jest groźny dla ludzi. VSV chętnie infekuje dzielące się komórki (a to właśnie robią komórki nowotworowe).Tę jego właściwość usiłuje się wykorzystać w badaniach nad leczeniem guzów mózgu, ale to inna historia. W naturze jest to wirus RNA, ale jego cDNA też jest infekcyjne, a za to łatwiej nim manipulować. Tu manipulacja polegała na tym, że w środku genomów wirusa umieszczono bibliotekę cDNA z ludzkiej zdrowej prostaty. Zatem wirusy niosły ze sobą DNA wszystkich genów ulegających ekspresji w ludzkiej prostacie. Nie miały natomiast genów ulegających ekspresji tylko w innych tkankach, np. TYRP2 charakterystycznego dla melanocytów.

Następnie taką bibliotekę wirusów z cDNA wstrzykiwano myszom, w nadziei, że wirus zainfekuje komórki i zacznie oprócz własnych białek produkować te zapisane na cDNA, a one wywołają reakcję immunologiczną. Dodatkowo białka wirusa, ewidentnie obce, powinny wzmocnić tę odpowiedź.

Do doświadczeń użyto szczepu myszy, którym pod skórę wprowadzono komórki mysich linii nowotworowych, prostaty (TC2) albo czerniaka (B16). Kiedy rozwinęły się u nich guzy, podano im szczepionkę. I co? Szczepionka podana myszom z nowotworem prostaty spowodowała, że żyły one dłużej. Przy czym wstrzykiwanie dożylne działało lepiej, niż wstrzykiwanie do guza. Podobna biblioteka utworzona z cDNA z mysich komórek czerniaka powodowała, że myszy z czerniakiem żyły dłużej (ale nie na odwrót). Dodatkowo przy wielokrotnym podawaniu szczepionki na nowotwór prostaty udało się uzyskać zmniejszenie się lub zniknięcie guzów oraz wydłużenie przeżycia u 80% myszy. Wygląda więc na to, że białka ludzkie ze zdrowej prostaty są na tyle różne od mysich, że wywołują odpowiedź immunologiczną, i to skierowaną przeciw mysiemu nowotworowi. Dlaczego? Czy niektóre mutacje w mysich komórkach rakowych powodują, że mają one antygeny bardziej podobne do ludzkich białek? A skąd te różnice w zależności od sposobu podania? Autorzy sądzą, że podanie dożylne ułatwia dostanie się zmutowanych białek do węzłów chłonnych, gdzie mogą się z nimi zaznajomić komórki prezentujące antygen

Równocześnie autorzy twierdzą, że nie zaobserwowali reakcji autoimmunologicznych wobec zdrowej tkanki prostaty, kiedy szczepionkę podawano dożylnie. Zauważyli je natomiast u myszy, które dostawały szczepionkę zastrzykiem w prostatę – początkowo gruczoły sie powiększyły, a następnie zmniejszyły, a do tego w tkance pojawiły sie liczne komórki układu odpornościowego. Do tych doświadczeń wykorzystali myszy bez wszczepionych pod skórę komórek nowotworu prostaty. Niestety pokazują tylko wyniki po 2 i 10 dniach dla zastrzyków w prostatę i po 60 dniach dla zastrzyków dożylnych.  Nie spróbowali też przenieść reakcji autoimmunologicznej na zdrowe zwierzęta. Być może różnica w reakcji wiąże się z tym, że podanie wirusa bezpośrednio do prostaty powoduje infekcję tamtejszych zdrowych komórek i dodatkowe sygnały zapalne. A może ta reakcja jest tylko przejściowa – skoro nie ma obrazków, to można sobie pospekulować.

Z drugiej strony  pokazane (lub wspomniane) są różne wykresy z produkcją interleukiny-17 przez splenocyty zaszczepionych myszy w odpowiedzi na mysie komórki TC-2 (linia nowotworowa prostaty) albo mysie komórki prostaty. Widać, że produkcja IL-17 wzrasta w odpowiedzi na komórki nowotworowe, ale także i w odpowiedzi na zdrowe komórki prostaty. Jednak ponieważ komórki nowotworowe wywodzące się z innego typu tkanki (czerniak, linia B16) nie stymulują splenocytów zaszczepionych myszy, to jest szansa, że reakcje autoimmunologiczne byłyby ograniczone tylko do tkanek prostaty, a nie obejmowałyby całego organizmu.

Czas przeżycia myszy. ASEL - cDNA z ludzkiej prostaty, SEL - cDNA z mysiej prostaty, PBS i GFP - kontrole

Dla porównania naukowcy spróbowali też użyć szczepionki zawierajacej bibliotekę cDNA ze zdrowej mysiej prostaty, i okazało się, że też działa, choć nie tak dobrze, jak ludzkie cDNA. W przypadku tego doświadczenia nie opisują jednak, czy zbadali reakcje autoimmunologiczne in vivo.

A co z tymi myszami, którym pierwsza szczepionka nie pomogła? W przypadku tych 20% guzy najpierw malały, ale później znów rosły, co oznacza, że uodporniły się na szczepionkę. Autorzy zrobili więc szczepionki cDNA z tych opornych guzów. Tu musieli jeszcze pobawić się trochę z podawaniem szczepionki, ponieważ wstrzykiwanie wirusów z nowa bibliotekę nie pomagało. Dopiero podanie wirusa z biblioteką nowotworową przyczepionego do limfocytów CD8+ pomogło i taka szczepionka wyleczyła połowę myszy z opornymi guzami.

Oczywiście ostatnie zdanie publikacji wspomina coś o tym, jak łatwo tę nową ideę używania szczepionek z całych bibliotek własnego cDNA lub nieco zmienionego własnego cDNA przenieść do kliniki. Owszem, na pewno dużym ułatwieniem będzie fakt, że szczepionki oparte na wirusie VSV już są badane klinicznie, i użycie VSV wydaje się bezpieczne. Ale którą szczepionkę autorzy widzą tak blisko kliniki? W końcu myszy dostawały ludzkie cDNA jako ‘zmienione własne cDNA’, co więc byłoby odpowiednikiem tego rozwiązania u ludzi? cDNA myszy? Jakieś losowe mutacje? Z kolei biblioteka cDNA ze zdrowych komórek zadziałała słabiej, a do tego nie pokazali, czy wywołuje silniejsze reakcje autoimmunologiczne in vivo. Natomiast drugi etap, używanie biblioteki cDNA z nowotworów, jest logicznym połaczeniem setek prac na temat szczepienia całymi (zabitymi) komórkami i szczepionek opartych na VSV, ale ten fragment pracy jakoś został pominięty w konkluzji. Ale i tak ciekawa jestem bardzo, jak i czy się to rozwinie.

Badania nad immunoterapią nowotworów prostaty dały już zresztą widoczne wyniki – prowadzi się badania kliniczne nad różnymi podejściami, a jeden lek, Sipuleucel-T, został dopuszczony do użycia przez FDA. Jego mechanizm działania jest jednak zupełnie inny. Z krwi chorego izoluje się komórki dendrytyczne, specjalizujące się w prezentacji antygenu. Następnie hoduje się je w obecności białka fuzyjnego składającego się z PAP – białka charakterystycznego dla komórek prostaty, i GM-CSF, cytokiny wzmacniającej odpowiedź immunologiczną. Komórki dendrytyczne pobierają te antygeny, a kiedy wstrzykuje się je z powrotem pacjentowi, stymulują limfocyty T do odpowiedzi skierowanej przeciw komórkom przystrojonym antygenem PAP. W badaniach klinicznych odnotowano wydłużenie życia pacjentów o kilka miesięcy przy stosunkowo niewielkiej liczbie poważnych efektów ubocznych.

 

---

Kottke, T., Errington, F., Pulido, J., Galivo, F., Thompson, J., Wongthida, P., Diaz, R., Chong, H., Ilett, E., Chester, J., Pandha, H., Harrington, K., Selby, P., Melcher, A., & Vile, R. (2011). Broad antigenic coverage induced by vaccination with virus-based cDNA libraries cures established tumors Nature Medicine DOI: 10.1038/nm.2390