Nový přístup využívá starou imunitu
Čínský výzkumný tým přichází s inovativní strategií v léčbě rakoviny: namísto hledání slabých míst nádoru se zaměřuje na dlouhodobou paměť předchozích virových infekci. Tímto způsobem může bezpečně přivést imunitní systém k rozpoznání rakovinných buněk.
Klíčem k metodě je syntetická molekula zvaná iVAC, která nutí rakovinné buňky vypadat tak, jako by byly infikované virem. Jakmile si je imunitní systém uvědomí, aktivují se T lymfocyty, které se již v minulosti naučily rozpoznávat konkrétní patogeny, například cytomegalovirus.
Proč některé nádory zůstávají pro imunitu „neviditelné"
Imunoterapie patří mezi nejperspektivnější směry v onkologické léčbě poslední doby. Lékaři používají především protilátky blokující proteiny, které potlačují imunitní odezvu, jako jsou PD-1 nebo PD-L1. V mnoha případech to vede k pozoruhodným prodloužením života a dokonce k remisím. Problém spočívá v tom, že značná část pacientů vůbec neodpovídá na terapii.
Jedním z hlavních důvodů je skutečnost, že některé nádory obsahují velmi málo mutací a tedy vyrábějí málo atypických proteinů zvaných neoantigenů. Právě ty představují „vlajky", kterými imunitní systém pozná nepřítele. Když takových signálů chybí, T lymfocyty nedostanou jasný pokyn k tomu, aby danou buňku zničily.
Druhým problémem je vysoká hladina proteinu PD-L1 na povrchu rakovinných buněk. Funguje jako bezpečnostní brzda: i když se nějaký T lymfocyt nádorem zabývá, PD-L1 jej efektivně utlumí při přímém kontaktu.
Nová strategie obchází oba tyto problémy najednou: odstraňuje brzdu PD-L1 a zároveň rakovinným buňkám přidává jasný, virový signál nebezpečí.
Vědci ze Shenzhenské laboratoře Bay a Pekingské univerzity si uvědomili, že nemusí čekat, až nádor sám vytvoří správné antigeny. Rozhodli se je dodat zvenčí, čerpajíc z něčeho, co má u sebe drtivá většina lidí: imunitní paměť ze běžných virových infekcí.
Zbraň ze staré imunitní paměti
Každý, kdo prodělal větřici, chřipku nebo infekci cytomegalovirem (CMV), má v těle speciální T lymfocyty paměti. Tyto buňky umí léta, někdy i celoživotně, hlídat organismus a hledat známé patogeny.
Čínský tým navrhl využít tuto připravenou „záložní armádu". Místo aby se snažil učit imunitu od nuly, rozhodl se přeprogramovat rakovinné buňky tak, aby vypadaly jako buňky infikované dobře známým virem. V projektu zvolili část proteinu CMV – jednoho z nejčastějších virů na světě.
IVAC – umělá molekula měnící identitu rakovinných buněk
Pro uskutečnění nápadu vytvořili syntetickou molekulu nazvanou iVAC (intratumoral vaccination chimera). Lze si ji představit jako chytře navržený „obal" na rakovinné buňce, který plní dvě různé funkce současně.
Dvojitý úder proti buňce nádoru
- Odebrání brzdy PD-L1 – iVAC se váže na protein PD-L1 na povrchu rakovinných buněk a spouští jeho rychlý rozpad. Díky tomu zmizí „maskující" signály, které dosud paralyzovaly T lymfocyty.
- Zavedení virového signálu – zároveň molekula dodá rakovinné buňce fragment antigenů viru CMV. Po zpracování uvnitř buňky se tento fragment objeví na jejím povrchu, prezentovaný komplexem MHC I, přesně jako při skutečné infekci.
V důsledku toho paměťové T lymfocyty rozpoznávající CMV vidí rakovinnou buňku jako virem infikovanou a útočí. Důležité je, že iVAC působí místně – podává se přímo do nádoru a rozšíření v těle ukazuje, že molekula zůstává na místě nejméně tři dny.
Rakovinné buňky po ošetření iVAC se chování jako dočasné „antigenní prezentující buňky", tedy něco, co normálně jsou jen speciální prvky imunitního systému.
Analýzy na úrovni proteinů a genů odhalily, že v buňkách nádoru se aktivují dráhy spojené s interferonen gamma a komplexem STING – důležitými prvky vrozeného antivirového obranného systému. To ještě více posiluje signál „zde se děje něco nebezpečného".
Testy na myších a tkáních pacientů
Nová metoda se nezastavila jen u teorie. Vědci otestovali iVAC v několika předklinických modelech. Jedním z nich byly geneticky upravené myši, jejichž nádory produkovaly lidský protein PD-L1, čímž se podmínky více podobaly lidskému organismu.
V pokusu podávali iVAC přímo do nádoru ve čtyřech dávkách v třídenních intervalech. U hlodavců se pozorovaloji patrné zmenšování nádorů a silné „invaze" tumoru T lymfocyty CD8+, bunkami zodpovědnými za fyzické ničení cílových buněk.
Druhá fáze zahrnovala testy na tzv. shluků rakovinných buněk pocházejících přímo z nádorů pacientů. Tyto trojrozměrné mini-struktury lépe odrážejí chování skutečného nádoru než jednotlivé buňky v kultuře.
| Výzkumný model | Co se dělalo | Hlavní efekt |
|---|---|---|
| Myši s nádorem exprimujícím lidský PD-L1 | Čtyři injekce iVAC v třídenních intervalech přímo do nádoru | Výrazné zmenšení velikosti nádoru, příliv T lymfocytů CD8+ |
| Shluky rakovinných buněk pacientů (PTC) | Vystavení iVAC po dobu 7 dní | Pokles životaschopnosti buněk až o 80% v některých vzorcích |
Nejsilnější účinky se pozorovali ve vzorcích, kde více než 20% rakovinných buněk mělo na povrchu PD-L1. To naznačuje, že hladina tohoto proteinu by mohla v budoucnosti posloužit jako kritérium pro výběr pacientů vhodných pro terapii iVAC.
Vědci měřili také uvolňování interferonu gamma a TNF-alfa lymfocyty po kontaktu s iVAC. Zvýšení těchto molekul signalizovalo, že T lymfocyty paměti specifické pro CMV se skutečně silně aktivují a přechází do útoku na nádor.
Reprogramování nádoru a cesta k vysoce personalizované léčbě
Zajímavý vedlejší efekt, z hlediska terapie příznivý, spočívá v přeměně funkce rakovinných buněk. Po vystavení iVAC nejenže přitahují připravené paměťové lymfocyty, ale také aktivují tzv. naivní lymfocyty, které se s tímto antigenem předtím nesetkaly.
V pokusech, kde se pěstovaly spolu rakovinné buňky ošetřené iVAC, dendritické buňky a čerstvé T lymfocyty CD8+, ty poslední se intenzivně dělily a nabývaly schopnosti zabíjet. To znamená, že nádor přestával být jen pasivním cílem a na chvíli převzal roli „učitele" pro imunitní systém.
Dočasná přeměna rakovinných buněk v něco podobného antigenním buňkám může spustit úplně novou vlnu imunitní odpovědi proti různým částem nádoru.
Stejně důležité je, že dlouhodobá pozorování myší neukazovala klasické příznaky autoimunity. Vyšetření orgánů po skončení léčby neodhalilo poškození typické pro nekontrolovanou aktivaci imunity.
Projekt iVAC má od počátku modulární charakter. Místo fragmentu CMV by se teoreticky mohl použít jiný antigen, například související s virem Epsteinovy-Barrové či chřipkou. Výběr by závisel na tom, jaké viry pacient skutečně prodělal a které paměťové lymfocyty v něm dominují. To přesouvá těžiště personalizace: nejen genetika nádoru, ale i jednotlivá „imunitní historie" se stává součástí plánu léčby.
Co tato strategie může znamenat pro budoucí pacienty
Metoda popsaná v Nature je zatím ve stádiu předklinického výzkumu. Dříve než se dostane k lidem, musí projít celou řadou testů bezpečnosti a účinnosti. Začíná se však rýsovat zajímavý scénář: v budoucnosti by onkolog mohl nejen nařídit vyšetření mutací nádoru, ale také podrobný profil imunitní paměti pacienta.
Na základě toho by se volila „virová šablona" nejsnáze použitelná. Osoba se silnou pamětí po chřipce by dostala jiný variant iVAC než člověk, který prodělal aktivní infekci EBV či CMV. Takový přístup se může ukázat obzvlášť cenný u pacientů, u kterých dosavadní imunoterapie selhávají právě proto, že chybí dobrých nádorových antigenů.
Pro pacienty s nádory silně exponujícími PD-L1 by kombinovaný přístup spojující degradaci tohoto proteinu se zavedením virového antigenů mohl být dalším krokem po klasických inhibitorech kontrolních bodů nebo alternativou, když tato léčba neúčinkuje. Zásadní bude zjistit, jak dlouho se efekt „reprogramování" nádoru udrží a zda si organismus s časem nenaučí jej obcházet jiným způsobem.
Imunoterapie využívající paměť ze starých infekcí dobře ukazuje, jaký mocný nástroj je přesné řízení imunitního systému. Místo přidávání dalších toxických léků se vědci snaží využít, co v organismu již existuje: zkušenou armádu lymfocytů, která kdysi porazila virus a nyní může dostat úplně nový cíl – rakovinné buňky.
