Genová léčba zhoubných nádorů

Genová léčba zhoubných nádorů používá přenos genetického materiálu do pacientových buněk a jejím cílem je dodat geny s léčebnými účinky. Vnesené geny buď poskytují buňce novou funkci, která je důležitá v protinádorové obraně jedince, nebo napravují nedostatečnost obranných funkcí organizmu. Pomocí vakcín z geneticky pozměněných nádorových a dendritických buněk bylo v kontrolovaných klinických pokusech zatím léčeno na světě celkem přes 2000 pacientů s nádory.

Čtyři přístupy genové léčby zhoubných nádorů

• První přístup vychází z předpokladu, že organizmus reaguje na přítomnost a růst zhoubných nádorů jen nedostatečnou obrannou (imunitní) odpovědí, kterou však lze posílit pomocí vakcinace geneticky upravenými buňkami. Za tímto účelem se do nádorových buněk vnesou geny, které umožní tvorbu molekul aktivujících imunitní systém pacienta. Geneticky upravené nádorové buňky pak samy produkují molekuly potřebné pro protinádorovou obrannou odpověď. Následuje ozáření, které má zabránit růstu a množení těchto nádorových buněk, avšak musí je zachovat při životě a nesmí poškodit funkci bílkovin, jež jsou produkovány vnesenými geny. Zmíněnou cestou připravíme vakcínu k tomu, aby mohla být opakovaně podávána pacientům. Pracujeme s ní obdobně jako s vakcínou proti infekčním chorobám.

  Jinou možností je vnést nové geny přímo do buněk zprostředkujících imunitu. Tuto funkci plní dendritické buňky (Vesmír 82, 212, 2003/4; Vesmír 82, 254, 2003/5), jež zpracovávají nádorový materiál, vystavují jeho „vzorky“ na svém povrchu, a tím s ním seznamují bílé krvinky, které umějí imunitně reagovat a nádor likvidovat (Vesmír 81, 131, 2002/3). Do dendritických buněk můžeme vpravit geny pro tvorbu cizorodého nádorového materiálu (tzv. nádorových antigenů). Genetická manipulace zaručí, že dendritické buňky budou tento cizorodý nádorový materiál (nádorové antigeny a z nich odvozené oligopeptidy) samy tvořit a vystavovat na svém povrchu – samy se stanou vakcínou, která je použitelná k imunizaci pacienta proti nádoru. Do dendritických buněk můžeme vpravit i geny, které nemají nic společného s nádorovou buňkou ani s nádorovými antigeny, ale zlepšují porušenou či nedostatečnou funkci imunitního systému. Právě poruchy funkce dendritických buněk jsou u pacientů s nádory běžné a jejich rozsah často určuje osud nemocného. Do dendritických buněk proto vpravujeme geny pro aktivační signály imunitního systému, např. pro interleukiny (IL-2, IL-12; Vesmír 67, 263, 1988/5)

.
• Druhý přístup využívá vnesení „sebevražedných“ genů do nádorových buněk. Sebevražedný gen vytváří produkt, nejčastěji enzym, který má schopnost přeměnit zprvu netoxické léky ve vysoce jedovaté látky. Přeměna léku proběhne v místě jeho setkání s enzymem – v nádorové buňce, kterou pak produkt přeměny usmrtí. Účinek sebevražedných genů je posílen tím, že jedovaté látky zasáhnou i další nádorové buňky, do nichž nebyl tento gen vnesen. Navíc rozpad nádorových buněk vyvolá obrannou reakci schopnou postihnout i vzdálená ložiska nádoru, která sebevražedné geny neobsahují.
• Třetí přístup používá molekuly nukleových kyselin obsahující nukleotidy komplementární ke genu, který je třeba inaktivovat. Tento přístup vychází z poznání, že nádorové onemocnění je geneticky podmíněné a vzniká změnami genů nazývaných onkogeny a antionkogeny. Vnesením antionkogenů nebo potlačením onkogenů pomocí komplementárních molekul nukleových kyselin lze zamezit zhoubnému chování buňky.
• Čtvrtým přístupem je vnesení genů, které řídí odolnost vůči protinádorovým lékům (cytostatikům), a to do kmenových krvetvorných buněk. Může se pak použít účinnější cytostatická léčba a sníží se i rizika, která jsou s ní spojena
.

Vnášení genů do nádorových buněk

V současné době je nejlépe poznán první z uvedených přístupů, jenž je založen na vnesení genů pro signály imunitního systému do nádorových buněk. Proto se o něm zmíníme podrobněji.

Pro obrannou reakci namířenou proti nádorovým buňkám je klíčová aktivace dvou typů lymfocytů („druhů“ bílých krvinek). První typ je schopen přímo zabít nádorovou buňku, a proto je označován jako „zabíječský“ lymfocyt (typická molekula jeho povrchu je CD8). Druhý typ zabíječskému lymfocytu v jeho práci pomáhá, a proto o něm mluvíme jako o „pomocném“ lymfocytu (typickou molekulou jeho povrchu je CD4). Pomoc je založena na tvorbě bílkovin ze skupiny interleukinů. Tyto bílkoviny předávají zabíječům signály, které startují jejich množení a provokují je k vyšší účinnosti. Klíčovou roli v tomtu procesu hraje interleukin 2 (IL-2). Zabíječ se aktivuje kontaktem s nádorovou buňkou (viz obrázek 2A) – svým receptorem (TCR) rozezná znaky nádorových buněk, jež jsou pro organizmus cizí – molekuly TRA (z anglického tumour rejection antigens, antigeny vedoucí k odhojení nádoru). Molekuly TRA jsou neseny bílkovinami, které jsou přítomny na všech buňkách organizmu (označují se MHC I). Pomocná buňka pro svou aktivaci potřebuje ještě další buňku, která již molekuly TRA pohltila (fagocytovala), zpracovala a nabídla jí je spolu se svými „soukromými“ molekulami (označují se MHC II). Těmito nabízeči či předkladači TRA-antigenů jsou právě dendritické buňky (obrázek). Pomocný lymfocyt aktivovaný vhodně předloženými TRA-molekulami nádorových buněk začne tvořit a do krevního oběhu vylučovat interleukin 2, který zabíječům dává pokyn k množení a aktivitě. Kolotoč likvidace nádoru je roztočen.

Každou z uvedených molekul – TRA, MHC I, MHC II, IL-2 ad. – mohou mít nemocní s nádorem nedostatečnou, a to jak v množství, tak v kvalitě. Tuto závadu pomáhá napravit genová léčba založená na vnesení genů, které v původní buňce fungovaly nedostatečně (obrázek 2B). Geneticky modifikovaná nádorová buňka je „dovybavena“ a nese pak nejen svůj vlastní (první) signál – molekuly TRA vázané na nosič MHC I – ale i uměle podstrčený druhý signál – interleukin 2, popřípadě i signály další.

Protože různé nádory a jejich nositelé mívají různé defekty zmíněných molekul, začalo se uvažovat o individuálních postupech genové léčby „šitých na míru“ pro každého pacienta. K tomu by bylo třeba podrobně znát zastoupení nejen molekul TRA a dalších imunologicky účinných molekul v příslušném nádoru, ale mít i přehled o poruchách obranných mechanizmů každého nemocného jedince. U většiny lidských nádorů však nelze tyto informace rychle zjistit a příprava individuálních vakcín pro léčbu nádoru je nesmírně náročná jak technicky, tak fi nančně a časově. Proto se v současné době pozornost zaměřuje spíše na vývoj „univerzálních“ vakcín, které nesou molekuly TRA sdílené více nádory a dodávají obecněji využitelné imunologické aktivační signály.

Jsme stále na začátku

Použití vnesených genů pro léčbu nádorů je dosud v počátečních fázích, je třeba vyřešit řadu technických problémů. Rychle se však vyvíjejí naše znalosti o nádorových antigenech, mechanizmech protinádorové obrany a defektech imunostimulačních molekul. Dosažitelnější jsou klonované geny kódujících molekuly, které zvyšují imunizační účinky nádorů a opravují imunologické defekty nositelů nádorů. Tyto skutečnosti mají rozhodující význam pro budoucí využití genové léčby nádorů a nabízejí slibnou perspektivu. Přístupy ke genové léčbě byly rozpracovány na modelových zvířecích experimentálních nádorech a formou kontrolovaných klinických pokusů se postupně přenášejí i do zdravotnické praxe. Dva příklady za všechny: Před deseti lety bylo v USA schváleno a používáno několik klinických postupů genové léčby, v současné době jich je již několik desítek. Některé vakcíny pro genovou léčbu už dnes ve světě vyrábějí farmaceutické firmy.