Bitva o život začíná

Bylo mu 32 let, když opouštěl republiku s vizí dvouleté stáže za velikou louží. Dnes je Karel Pacák celosvětově nejcitovanějším vědcem ve svém oboru a hledá metody, jak bojovat proti nemocem sužujícím lidstvo.

Je dnes více nádorů hormonálních žláz než v době, kdy jste začínal? — Statistiky ukazují, že je více především neuroendokrinních nádorů gastrointestinálního traktu. Příčinou tohoto trendu je patrně např. změna stravovacích návyků společnosti. Na druhou stranu statistiky ovlivňuje i fakt, že o těchto nádorech víme mnohonásobně více. Přicházejí za námi kupříkladu členové rodin požadující vyšetření, neboť tuší, že jsou nositeli nějakého nádorového genu. Často se při takovém vyšetření nádor skutečně najde.

Dalším faktorem je zlepšení zobrazovacích a biochemických metod. Často se dnes stává, že lidé přicházejí s jinými obtížemi, kupříkladu s nějakou bolestí, a v nemocnici se bez problémů dostanou na vyšetření počítačovým tomografem (CT). To bylo před třiceti čtyřiceti lety nemyslitelné. Dnes je CT na každém rohu. Proto se nádory často daří odhalit daleko dříve a procento lidí, u nichž onemocnění zjistíme, je tak přirozeně vyšší.

Souhrnná zpráva za Spojené státy ale tvrdí, že se výskyt rakoviny snížil asi o 1,5 až 2 %. — Podle mne to neznamená výrazné snížení výskytu v populaci, ale naši schopnost více bojovat proti rakovinným buňkám a nádorům a v některých případech provádět i účinná preventivní opatření. To např. znamená, že počet vyléčených lidí je dnes vyšší než před třiceti či čtyřiceti lety, ale dokonce i než před pěti lety. Samozřejmě jsou nové úspěšné terapie či jejich nové kombinace a další speciální terapeutické přístupy, ale myslím si, že co se nemění k lepšímu, je náš životní styl. Spíše naopak.

Jak jsme tedy pokročili ve schopnosti nádory léčit? — Pokud jde o neuroendokrinní nádory, kterými se zabýváme, zlepšení je veliké. Existují nové radioterapie, vyvinuté se znalostí receptorů na buňkách nádorů. Povedlo se syntetizovat radiofarmaka, která jsou schopna se navázat na receptory a umožnit dokonalejší zobrazení těchto nádorů – to znamená, že detekce nádorů je daleko citlivější a přesnější – a pokročila rovněž i naše schopnost použít tato a jiná radiofarmaka k radioaktivní léčbě těchto i jiných nádorů. Takže pacient dostane radioaktivní látku, která se vstříkne do žíly, ta putuje krevním řečištěm přímo k nádoru, kde si ji rakovinná tkáň vychytává podle svých specifických receptorů. Funguje to jako klíč, který si hledá nejvhodnější zámek, v případě neuroendokrinních nádorů je to takzvaný somatostatinový receptor, který se nachází na buněčné membráně. Ke klíči je připojen izotop – většinou se používá lutecium –, který pak nádor zničí. To je v současnosti velký pokrok, využívaný s velmi dobrými výsledky právě u neuroendokrinních nádorů. Ukazuje se, že metoda zastavuje růst neuroendokrinních nádorů až v 90 procentech, což je obrovský úspěch.

Prof. MUDr. Karel Pacák, DrSc. (*1958)
Endokrinolog, světově uznávaný odborník na diagnostiku a léčbu endokrinních nádorů, hlavně nádorů nadledvin. Je významným objevitelem nových terapeutických postupů pro maligní feochromocytomy. Uvedl do praxe nové biochemické a zobrazovací metody feochromocytomu, model metastatického feochromocytomu u zvířat a úlohu některých genů v patogenezi metastatického feochromocytomu. Založil tradici mezinárodních sympozií o feochromocytomu. Roku 2013 spoluobjevil geneticky podmíněnou chorobu – Pacákův-Zhuangův syndrom.
Prof. Pacák po absolutoriu Fakulty všeobecného lékařství Univerzity Karlovy pracoval na III . interní klinice 1. lékařské fakulty UK. V devadesátých letech vycestoval na stáž do USA , kde působí dosud. V Národním institutu dětského zdraví a rozvoje v Bethesdě je vedoucím oddělení pro výzkum a léčbu neuroendokrinních nádorů. Ve svém oboru je nejcitovanějším autorem světa.Snímek Jan Rasch

Do popředí zájmu se, jak jsem si všiml, dostává v posledních několika letech také imunoterapie. — To je u neuroendokrinních nádorů trochu svízelnější, protože jde o tzv. „chladné“ nádory. Ty neobsahují dostatečné množství imunitních buněk, které jsou mimořádně důležité pro zničení buněk nádoru. Když je tam nemáte, nádory lépe odolávají pokusům o jejich imunoterapeutické odstranění. Naštěstí díky výzkumným objevům a spolupráci s Přírodovědeckou fakultou v Českých Budějovicích, hlavně s biochemikem Janem Ženkou, máme určitý postup, jak ten nádor můžeme změnit. Do nádoru, který nemá dostatečné množství imunitních buněk, je natáhneme.

Jak? — Zajímavě. Používáme takový polysacharid, který se jmenuje „manan“. Uchytíme jej pomocí jakési kotvy (bam) a tu připevníme na membránu nádorových buněk. Látku stříkneme do nádoru (intratumorální aplikace), čímž vznikne zánětlivá reakce. Dáváme tam ještě další látky, takzvané toll-like receptory (pozn. red.: viz Vesmír 95, 624, 2016/11), které zánětlivou reakci ještě posilují. Nádor pak „natáhne“ neutrofily, makrofágy a další imunitní buňky, které do něj putují jako mravenci, a nádorové buňky pohlcují a zpracovávají. Přitom nádorové buňky buď uvolňují antigeny, anebo jsou rozbité na částečky, které samy působí jako antigeny. Uvolnění antigenů je signál pro příchod a činnost dendritických buněk. Ty vystaví antigeny na svém povrchu, vracejí se do svého mraveniště (např. lymfatické uzliny) a dají signál lymfocytům, že se něco děje. Lymfocyty uspořádají nájezd do nádoru a bitva o život začíná.

Využíváte tedy naší přirozené obranyschopnosti. — Ano, říká se tomu vrozená imunita (innate immunity). Jde o mechanismus fungující spolehlivě, kdykoliv máte např. infekci nebo nějaké poranění. Je to ale velmi nespecifická imunitní reakce. Je tedy zcela lhostejné, jaký je původce prvotního signálu např. při infekci, různé imunitní buňky se dostávají do místa infekce a začne obrana.

Jde o mimořádně rychlý mechanismus, v němž první buňky z vrozené imunity vše připraví a začnou trénovat lymfocyty, které se pak dostávají do nádoru. Aby k tomuto tréninku došlo i při boji s rakovinou, nepoužíváme tzv. získanou imunitu nebo lymfocyty, protože ty ještě nejsou připravené.¹⁾ Je to jako v armádě vojáků: aby věděli, koho napadnout, musí nejprve absolvovat výcvik. Ten dostávají tím, že jsou vystaveni nějakému antigenu (cizorodé látce), který do těla nepatří a který se právě k této výkonné armádě vojáků dostane pomocí buněk vrozené imunity. Ohmatají si jej, začnou s takovou informací pracovat, vybudí se, začnou měnit určitou funkci, připraví se na boj, a jakmile jsou připraveni, zaútočí. A řeknu vám, imunitní systém člověka je nesmírně vynikající vojsko schopné porazit všechno. Je to největší zbraň vůbec, ale my ji ještě stále neumíme tolik využívat.

Jaké nádory jste touto metodou schopni likvidovat? — Jejich škála je poměrně široká, což nás mimořádně těší, protože při použití nespecifické imunity je celkem jedno, o jaký nádor jde. Což je důležité, protože když používáte specifickou imunitu, musíte mít nějaký specifický antigen, nebo něco, proti čemu bojujete (to se samozřejmě u některých nádorů využívá s poměrně dobrými výsledky). Nespecifická imunita antigeny připraví sama tak, aby lymfocyty začaly pracovat podle přítomnosti aktuálního antigenu. Jde tedy o poněkud odlišný přístup, než razí někteří kolegové, podle kterých se znalosti o získané imunitě využívají ihned na počátku boje s nádorem. My si naopak myslíme, že imunita se potřebuje na nádor velmi dobře připravit a vše si dobře ohmatat, než začne proti nádoru útočit. To má analogii s tím, že kdybychom poslali vojáky do boje bez tréninku, většina z nich zahyne. Přesně takový koncept jsme připravili a pomocí zvýšené nespecifické imunitní reakce v nádoru trénujeme a poté spouštíme specifickou nádorovou imunitu.

To téměř vypadá na zajímavou terapii budoucnosti léčby nádorů. — Výsledky máme velmi dobré, proto teď všichni přemýšlíme, jak to dále využít.

Jak ale rakovinný nádor přimět, aby si obránce pozval až takříkajíc do kuchyně? — Musíme prvotní prozánětlivé látky vstříknout přímo do nádoru. Nelze je nemocnému podat nitrožilně, neboť by to mělo vedlejší účinky – takto podané látky by muselo být větší množství, čímž by se, krom místa určení, dostala do celého těla. To nechceme. Hodláme zničit jen nádor. V takovém případě látku dopravíme přímo do nádoru, aplikace je lokální a nemá vedlejší účinky (nebo jsou minimální) a její množství je ve srovnání se systémovou aplikací samozřejmě rovněž minimální.

Vy se už přes dvacet let věnujete výzkumu vzácných nádorů, převážně feochromocytomu, při němž se vám podařilo objevit onemocnění, které se jmenuje po vás – Pacákův-Zhuangův syndrom. Oč jde? — V roce 2011 a začátkem roku 2012 se k nám dostaly dvě pacientky. Jedna pocházela z USA, druhá z Evropy, ale když jsme se podívali, jakými nemocemi trpí, překvapilo nás, jak mnoho mají společného. Jako by to byly sestry.

Měly dva rakovinné nádory: feochromocytom a neuroendokrinní nádor ve dvanáctníku, tzv. somatostatinom, a zvýšený počet červených krvinek. Jde o poruchu známou jako erytrocytóza nebo tzv. polycytémie.

To znamená, že i když jsou z jiných zemí, mají prakticky stejný projev svého onemocnění. Při pátrání po příčinách jsme si uvědomili, že patrně jde o nějakou genetickou poruchu, nějaký gen, který bude problematický, jinými slovy mutovaný.

To asi není moc obvyklé, aby v sobě člověk měl dva druhy nějakého neuroendokrinního nádoru? — Je to velice výjimečné. Jsou samozřejmě pacienti, kteří mají současně různé nádory, ale aby měli hned dva takovéto vzácné nádory, je naprosto výjimečné. Nahlédl jsem do speciální databáze, ve které jsem zjistil, že už jsem kdysi jednu pacientku s obdobnou diagnózou vyšetřoval. Pocházela z Bostonu, kde ji také operovali. Bylo zřejmé, že musí existovat nějaký mechanismus ovlivňující, že mají pacienti vždy stejnou sadu nádorů. Pracovat s genetickou informací nádorů by bylo velice obtížné, protože mohou obsahovat desítky až tisíce mutací různých genů, kterým bychom měli věnovat pozornost. S kolegy z vládní agentury National Cancer Institute (NCI) jsme proto začali hledat geny ovlivňující polycytemii. Není totiž tak častá, a když ji někdo má, pravděpodobně může existovat mechanismus, upozorňující na to, proč k onemocnění došlo.

Po diskusích s prof. Josefem Prchalem, který k nám jednu z oněch pacientek poslal, a později po poradě s Greggem Semenzou, který jako jeden z prvních poukázal na existenci genů ovlivňujících polycytemii, jsme prozkoumali tkáň nádorů obou (u nás operovaných) pacientek a nalezli jsme hledanou mutaci genu HIF2A. Jde o tzv. genofunkční mutaci, což znamená, že mutace funkci genu posiluje.

Levý panel: Při normální hladině kyslíku (21 %) dochází v cytoplazmě buňky k hydroxylaci faktoru HIF pomocí prolylhydroxylázy (PHD). Tato enzymatická reakce vyžaduje přítomnost a-ketoglutarátu, vitaminu C a železa. Hydroxylovaný HIF se váže na Von Hippelovu-Lindauovu bílkovinu (VHL) a je degradován v proteazomu. Pravý panel: Při snížené hladině kyslíku, tzv. hypoxii (<5 %), nedochází k dostatečně hydroxylaci faktoru HIF v důsledku snížené aktivity prolylhydroxylázy. V tomto případě se HIF neváže na Von Hippelovu-Lindauovu bílkovinu, a tudíž není degradován v proteazomu. Dochází k tzv. stabilizaci faktoru HIF, poločas této bílkoviny se prodlužuje a HIF se přesouvá z cytoplazmy buňky do jejího jádra. V jádru buňky se HIF váže na speciální vazebná místa (HRE: na hypoxii odpovídající části DNA ) mnoha genů, především těch, které se podílejí na nádorové transformaci buněk a v konečném důsledku na vzniku nádorů. Poznámka: Důsledkem námi objevené mutace genu HIF2A je vznik mutované bílkoviny HIF-2α, která se v buňce chová podobně, jako by buňka neměla dostatek kyslíku. Mutovaná bílkovina HIF-2α se přesouvá do buněčného jádra, kde vyvolává nádorovou či jinou transformaci především těch buněk, které pocházejí z neurální lišty.Schéma Karel Pacák

Na základě mutace genu HIF2A jsme pak zjistili, jak celý ten systém funguje. Je to něco, za co dostali Gregg Semenza a jeho kolegové William Kaelin a Peter J. Ratcliff Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství za rok 2019. A my jsme jejich mimořádné výsledky dále rozšířili o nové poznatky o funkci genu HIF2A a vzniku nádorů.

Jediná mutace jediného genu dá vzniknout dvěma různým vzácným nádorům? — Ano, a nejen to. Dnes už víme, že zároveň způsobuje polycytémii. A tím jsme popsali nové onemocnění (syndrom = shluk několika onemocnění), které je způsobeno mutací specifického genu.

Objev, na jehož začátku byly pouhé dvě pacientky. — Ono jich bylo trochu více. Před deseti patnácti lety Japonci publikovali obdobný případ, ale dospěli k závěrům, s nimiž jsem nemohl tak úplně souhlasit. Napsal jsem jim, že mám pravděpodobně řešení, co přesně se s jejich pacientem událo. Odpověděli, že v jeho případě jde o jinou mutaci genu. Odepsal jsem, že bych potřeboval od toho pacienta určité množství tkáně, abych mohl jejich závěry přezkoumat. Odmítli to. Prý tkáně od pacientů neposkytují, což jsem chápal.

Poté jsem kontaktoval Francii. V časopise New England Journal of Medicine totiž tamní tým publikoval mutaci u jiného genu spojenou s výskytem feochromocytomu a polycytemie. My jsme ale v našich výsledcích takovou mutaci neviděli. Když jsem se zajímal o podrobnosti, vysvětlili mi, že jde o výjimečný případ, a tím naše komunikace skončila.

Jak dlouho to trvalo? — To vše, co tu popisuji, hodně zkracuji. Ve skutečnosti nám snaha o získání dalších materiálů zabrala přes rok.

Pak tu byla ještě pacientka z Bostonu, kterou jste vyšetřoval. — Jistě, ale neměl jsem její rakovinné tkáně. Volal jsem tedy kolegům do nemocnice, kde ji operovali zhruba asi pět let předtím, a požádal je o tkáně s tím, že se domnívám, že mám pro její onemocnění nějaké řešení. Také tady mě vlastně odmítli, protože už prý vzorky dali někomu jinému, což jsem samozřejmě chápal.

Konkurenční tým? — Ano. Vzpomínám si, že to bylo asi v červnu 2012 a jakákoliv práce na výzkumu tak brzy spadala do období prázdnin. Své skupině jsem oznámil, že doporučuji pozdržet cestování a pracovat dále, protože asi existuje někdo, kdo jde po téže stopě, jako my.

Znal jste je? — Ano, velmi dobře spolupracujeme. Volali jsme si, a bylo mi řečeno, že mají něco zajímavého ohledně tohoto syndromu. No a já jim po telefonu řekl, že už s nimi nemohu dále mluvit, že to je střet zájmů a že nechci vůbec nic slyšet a ať mi nic nepovídají. Přes prázdniny jsme to pak dali dohromady a poslali článek do časopisu New England Journal of Medicine s tím, že jsme objevili nové onemocnění s genem a mutací. Asi do tří týdnů jsme dostali odpověď, že je ta práce výborná. Hned nato článek vyšel a my tak získali prvenství.

Ta bostonská pacientka tedy mohla pomoci? — Určitě. Později, když už jsme objev publikovali, mi ochotně materiál poslali. Měla přesně tu námi objevenou mutaci genu HIF2A. Takže kdyby nás kvůli konkurenčnímu týmu neodmítli, když jsme v roce 2012 publikovali v New England Journal of Medicine, bývali bychom měli pacientky tři.

Jaký byl ohlas mezi kolegy? — Značný. Hned, jak článek vyšel, mi volalo několik onkologů a hematologů a doporučovali další pacienty. Zakrátko jsme jich měli šest. Vzhledem k velké vzácnosti onemocnění to bylo v zásadě velké číslo. Tyto výsledky jsme pak publikovali v časopise Journal of Clinical Oncology, což je v současné době asi nejlepší časopis v oboru klinické onkologie.

Jenomže tím příběh nekončí, brzy jste zjistili, že ti pacienti mají další problém… — Příroda je fantastická a nádherná... Při zkoumání genetické stopy nemoci nám něco závažného uniklo. Přišli jsme na to až po otištění článku, když mi zavolal jeden lékař s tím, že má dceru, která – v té době jí bylo asi devět let – má právě feochromocytom a polycytemii, a žádal mne, abych ji vyšetřil. Když přišli, sdělil mezi řečí, že dcera má navíc i něco s očima a že to trvá již od narození. To mne zaujalo, protože ty dvě pacientky, co jsme měli, si nestěžovaly na nějaké zrakové problémy.

Naši oční specialisté zjistili, že má dívka výrazné poruchy na sítnici. Byla poseta sérií jakýchsi malých chomáčků, vypadajících jako drobné nádory. To nás zaujalo. Začali jsme přemýšlet, proč by něco takového měla. Vrátil jsem se proto zpět do odborných knih a začal studovat vývojová stadia plodu a uvědomil si, že sítnice je z neurálních buněk nervové lišty. A když si vezmete feochromocytom, ten je také z neurální lišty, z nervových buněk. Nádor somatostatinom ve dvanáctníku, tedy neuroendokrinní buňky, z kterých je s největší pravděpodobností tento nádor, jsou také pozůstatky neurální lišty.

Vše do sebe začalo krásně zapadat. Proto jsme pozvali všechny pacienty zpět na vyšetření, během nichž jsme zjistili, že asi 70 % z nich má právě tyto poruchy na sítnici. Dnes už tedy námi popsaný syndrom není jen syndromem feochromocytomu, paragangliomu, somatostatinomu a polycytémie, ale navíc syndromem sítnice.

Před nedávnem jsme navíc publikovali ještě podrobnější práci, kdy jsme zjistili další změny týkající se sítnice. A nejenom to, máme nyní další práce, u nichž víme, že pacienti mají ještě změny na cévách, v kostech a mozku. Tento článek nyní připravujeme k publikaci.

Nyní, pokud vím, zkoumáte s kolegy z NCI transgenní myši, nesoucí mutaci genu HIF2A. Jaké máte výsledky? — Zjistili jsme, že zvířata mají krom již zmíněných potíží ještě různé změny na srdci a nejen ty. Syndrom, který jsme ze začátku objevili, se nyní rozšiřuje o další abnormality, jež vidíme u pacientů s tímto genem.

Když jste mluvil o pacientech, na kterých jste svůj syndrom popsal a zkoumal, byly to samé ženy, žádný muž. Je tento syndrom jen ženským problémem? — To je velmi důležité téma. To já vám říct nemůžu, protože to právě zkoumáme. [směje se] Ale domníváme se, že důvodem je, že u žen se na tom podílejí estrogeny. To znamená, že existuje určitá vazba mezi signální cestou faktoru HIF a mezi estrogeny. Proto se nemoc prakticky objevuje pouze u žen.

Muži tuto nemoc nemohou dostat? — To také tak docela neplatí. Máme nyní prvního muže, u kterého jsme zjistili tentýž syndrom, ale tam jsme teprve na začátku. Ještě nevíme, jestli bude mít vyšší hladinu estrogenu nebo nižší hladinu testosteronu. Myslíme si ale, že v tom hrají velkou roli estrogeny, které ovlivňují HIF, nebo jak už jsem se zmínil, že je tam vztah mezi estrogeny a faktorem HIF.

A o čem dalším přemýšlíte? — Gregg Semenza, William Kaelin a Peter J. Ratcliff objevili, že HIF má velký vliv na tvorbu cév (angiogenezi). To znamená, že když máte zvýšený HIF, vznikají nové cévy. Buď je to vznik krevních cév v tkáni (neovaskularizace), nebo i rozšíření cév (vazodilatace) či jejich poruchy ve vývoji. Což je důležité pro nádor, protože při růstu samozřejmě potřebuje živiny. Jako by byl hladový. Čím více má cév, tím více se cítí jako ryba ve vodě. Působení faktoru HIF nahrává rakovině právě tím, že většina nádorů, které mají zvýšený (exprimovaný) HIF, což pozorujeme i u našich pacientů, významně tvoří nové cévy, což nyní dokazujeme a brzy budeme publikovat.

Dá se ovlivněním tohoto mechanismu nádory brzdit nebo i odstranit? — Nad tím, jak HIF s tímto efektem ovlivnit, právě uvažujeme. Naději přináší, že ve stádiu klinických studií již jsou nové látky, které HIF utlumit dokážou.

Na jaký typ rakoviny fungují? — Velmi dobré výsledky mají například u karcinomu ledvin. Náš tým navíc přemýšlí o tom, že bychom využili mechanismů imunity lidského těla. Přístup, kterým na problém cílíme, je poněkud mimo aktuální „dogma“, což znamená, že pokud bude fungovat, nebude jednoduché s ním prorazit.

Můžete vysvětlit jeho podstatu? — Předpokládáme, že když zkombinujeme schopnosti vrozené imunity s blokátory faktoru HIF, účinek by měl být zajímavý. Vzhledem k faktu, že HIF je skutečně velice důležitým faktorem vzniku nádoru, předpokládám, že tlumiče faktoru HIF budou znamenat velice dobrou terapii u těžko léčitelných nádorů. Mohlo by to svým způsobem navázat na českého lékaře Karla Foltýna, který měl zajímavý nápad chirurgicky podvázat cévy, tím nádor vyhladovět, a způsobit tak nedostatek kyslíku v nádorové tkáni. Samozřejmě takový nedostatek kyslíku v nádoru způsobuje zvýšení exprese genů HIF. Přídavek blokátoru faktoru HIF by proto mohl původní nápad ještě vylepšit.