Віруси проти раку, Світ Знань
У 1904 р. з однією італійською жінкою трапилися два небезпечні для життя інциденти: у неї діагностували рак шийки матки, а трохи пізніше її вкусив собака. Хворий запровадили звичайну вакцину проти сказу, після чого її «величезна пухлина» таємничим чином зникла. Рак не давав себе знати до 1912 р. Незабаром після цього дивного випадку аналогічну вакцину на основі ослабленого вірусу сказу ввели ще кільком пацієнткам з таким же діагнозом. За повідомленнями італійського лікаря Нікола де Паче (Nicola De Расе), у деяких з них пухлина зменшилася в розмірах, в основному тому, що вірус якимось чином знищував ракові клітини. На жаль, пізніше хвороба повернулася, і всі пацієнтки зрештою померли.
Незважаючи на сумний результат, сам факт існування вірусів, що вбивають ракові клітини (сьогодні їх називають онколітичними), не пройшов повз увагу вірусологів. Вили поставлені досліди на тваринах, що дали більш менш обнадійливі результати, проведені пробні клінічні випробування — але ще довго ця область перебувала на периферії інтересів дослідників. На шляху розвитку вірусної терапії стояла безліч перешкод: неясність механізму дії вірусів, невизначеність у їх використанні для досягнення лікувального ефекту, відсутність інструментів отримання більш ефективних штамів і цілком зрозуміле небажання лікарів інфікувати і без того хворих людей. Вони воліли використовувати отруйні речовини (мається на увазі хіміотерапія), а не мікроорганізми-в основному тому, що це було рутинною справою і вони більш-менш уявляли, як діють хіміопрепарати.
Сьогодні картина виглядає інакше. Починаючи з 1990-х років. ставало дедалі зрозуміліше, що є ракові клітини івіруси, які здатні їх знищувати, а появою можливості маніпулювати генами почали розкриватися деталі впливу вірусних частинок на ракові клітини. Тепер генетики можуть створювати віруси з підвищеною агресивністю щодо ракових клітин і при цьому дають менше небажаних побічних ефектів.
Зусилля вчених вже почали давати плоди. У 2005 р. у Китаї отримав дозвіл влади на застосування онколітичний вірус, активний щодо пухлин голови та шиї. Більше десятка вірусів, які потенційно здатні атакувати різні пухлини, знаходяться на різних стадіях випробувань. Є підстави вважати, що в найближчі кілька років Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів (FDA) США схвалить використання одного, а можливо, і двох вірусів як онколітичні агенти.
Але найдивовижніше полягало в тому. що приблизно 90% тех. на кого подіяла вірусна терапія, жили понад три роки після лікування. Так, одні пацієнтка з Нью-Джерсі - назвемо її Сью Болін - безуспішно лікувалася від меланоми традиційними методами і врешті-решт потрапила до групи піддослідних, на яких перевірялася дія T-VEC. Через три роки після проходження курсу вірусної терапії у неї, як і раніше, не виявлялося жодних ознак раку. «Я — одна з тих щасливчиків, кому ліки допомогли. Це просто диво! - казала вона.
Тепер потрібно досягти, щоб таких щасливчиків було не 11%. а набагато більше. Деякі з вірусів, які застосовуються у клінічних випробуваннях, дійсно показують найкращі результати. Номи продовжуємо пошуки засобів підвищення ефективності вже апробованих штамів.
Програмована біологічна машина
Віруси мають ряд властивостей, які зумовлюють їх доцільність.застосування як протираковий засіб. Так, деякі з них - самі по собі або при зовнішній дії - вибірково інфікують ракові клітини або швидко реплікуються тільки в них. Здорові клітини майже не торкаються, що дуже важливо для мінімізації побічних ефектів, справжнього бича традиційної хіміо- та променевої терапії.
Проникнувши в ракову клітину, віруси негайно розпочинають свою руйнівну роботу. Вони використовують клітинний апарат копіювання генетичного матеріалу та синтезу білків для потреб. За сприятливих умов ракова клітина виявляється переповненою вірусними частинками, лопається (лідирує, звідки й походить слово «онколітичний») і викидає в міжклітинний простір цілу армію «бійців», що вражають інші клітини пухлини, іноді навіть ті, які вже почали утворювати метастази на значному віддаленні від первинного осередку пухлинного росту. В альтернативних випадках вірус діє більш потайливо: він поступово перепрограмує ракову клітину так що вона вступає на шлях саморуйнування (апоптозу). Фактично, віруси перетворюють ракові клітини на «фабрики» з виробництва дедалі більших кількостей нових вірусних частинок.
Ще одна перевага вірусної терапії полягає у її багатопрофільності. Багато протиракових препаратів виводять з ладу один елемент клітинного апарату, і ракова клітина нерідко знаходить спосіб компенсувати даний дефект. Крім того, пухлина це. по суті, клітинна екосистема, всі компоненти якої походять від однієї ураженої клітини, але згодом зазнали генетичних аберацій та інших змін. Саме тому протипухлинний препарат може бути активним щодо одних клітин і не діяти на інші. Цю проблему вирішують, застосовуючи комбінованухіміотерапію (як при лікуванні хворих на СНІД). Вірусна терапія за своєю природою подібна до комбінованої, оскільки вірус впливає на багато клітинних процесів і ймовірність резистентності різко падає.
Крім прямого руйнування ракових клітин вірус використовує обхідні шляхи на них. зокрема, викликає судинний колапс. Загалом онколітичні віруси специфічні щодо ракових клітин, але деякі штами інфікують і клітини вистилання кровоносних судин пухлини. Ця «вторинна» інфекція, у свою чергу, викликає приплив до місця ураження імунних клітин, які пошкоджують кровоносні судини та перекривають струм крові, що забезпечує пухлину поживними речовинами. Ще один важливий аспект вірусної терапії – швидке залучення клітин імунної системи до місця первинної інфекції. Довгий час це вважалося основною перешкодою на шляху застосування вірусної терапії: масована атака на пухлину в принципі повинна призводити до руйнування інфікованих клітин ще до того, як вірус встигне проникнути всередину пухлини. Тому спочатку намагалися відстрочити імунну відповідь, щоб дати вірусу час виконання його завдання.
Пізніше з'ясувалося, що іноді імунні клітини перепрограмуються і переходять на бік пухлини, замість того, щоб боротися з нею, що в багатьох випадках зводить нанівець дію хіміотерапії. Ми не знаємо точно, яким чином, коли і чому відбувається перемикання, зате нам відомо, що процес інфікування та руйнування ракових клітин супроводжується утворенням клітинних уламків, які ініціюють вироблення невеликих імуностимулюючих молекул-цитокінів, та активацією дендритних клітин. У нормі ці клітини циркулюють по всьому організму, відшукуючи будь-які чужорідні агенти, і активують Т-клітини, які їх знищують.У нашому випадку чужорідними агентами є уламки ракових клітин.
Крім всього перерахованого у вірусної терапії є ще одна перевага: віруси можна генетично модифікувати для того, щоб послабити їхню здатність розмножуватися в нормальних клітинах та підвищити швидкість реплікації в клітинах пухлини. Можна надати їм інші властивості, такі, наприклад, якими володіє T-VEC. додатково стимулює імунну систему до боротьби з пухлиною.
Супервіруси
Використовуючи ці відомості, біологи намагаються вдосконалити вірусну терапію, модифікуючи віруси. Деякі з отриманих ними продуктів вже проходять клінічні випробування, серед них — видозмінений вірус, здатний зв'язуватися зі специфічними рецепторами, яких у ракових клітин набагато більше, ніж у нормальних. За допомогою рецепторів вірусні частинки проникають у клітини, і в результаті ймовірність інфікування пухлинних клітин у багато разів перевищує таку для їх здорових аналогів.
Альтернативний підхід полягає у підвищенні швидкості реплікації вірусу у ракових клітинах. Оскільки останні безперервно діляться, вони утворюються у великих кількостях речовини, необхідні синтезу структур нових клітин. Ці речовини потрібні і вірусним частинкам, що реплікуються, чому вони воліють розмножуватися в клітинах пухлин. З урахуванням цього були сконструйовані віруси, що особливо потребують речовин, які в надлишку присутні в ракових клітинах. Зокрема, один із таких вірусів генетично модифікували таким чином, що він не міг продукувати тимідин, один із будівельних білків ДНК, і змушений був шукати його джерело «на стороні». Таким джерелом могла служити лише ракова клітина, у нормальних клітинах його недостатньо задоволення потреб вірусу. Терапія зЗастосуванням цього вірусу вже проходить тестування.
Група, очолювана Джоном Беллом (John Bell) з Науково-дослідного інституту при Клінічній лікарні Оттави, спільно з Гленом Барбером (Glen Barber) та його співробітниками з Університету Майамі виявила ще одну причину, через яку віруси успішніше розмножуються в ракових клітинах: на шляху малігнізацію клітини зазнають генетичні та інші зміни, в результаті яких послаблюється їх здатність протистояти інфекції. Так вони перестають виробляти інтерферон. Маючи це на увазі. Белл і Барбер сконструювали ряд вірусів (серед них — генетично видозмінений вірус везикулярного стоматиту, VSV) які не можуть розмножуватися ніде, крім ракових клітин, що втратили противірусний захист. Один з таких VSV проходить тестування на хворих, які страждають на рак печінки.
Що стосується мене та моїх колег, то ми зосередилися на пошуках способу посилення імунної реакції організму у відповідь намалігнізацію. Випробування з використанням вірусу T-VEC показали, що він інфікує не всі ракові клітини, що утворюють метастази у віддалених від первинної пухлини частинах тіла. Але при цьому 11% пацієнтів виліковуються повністю: ніде в їхньому організмі аномальних клітин не виявляється, швидше за все тому, що генетично модифікований вірус стимулює імунну систему і вона знаходить і руйнує клітини, до яких вірус па дістався. Про це свідчить і той факт, що в місцях, де з'явилися метастази, є активовані Т-клітини.
У рамках тієї ж імуностимулюючої стратегії наші колеги з Університету Макмастера в Онтаріо та Клініки Мейо у Рочестері. штат Міннесота, разом з одним з нас (Девідом Штойдлем) вбудували в онколітичні віруси гени, що кодують специфічні білки (антигени), наякі реагує імунна система Як приклад можна навести меланомоспецифічний антиген (MAGE). Як показали досліди на тваринах, дані антигени розміщуються на поверхні інфікованих ракових клітин, компоненти імунної системи розпізнають їх та знищують клітини. У цей час онколітичний вірус теж руйнує пухлинні клітини та змінює мікрооточення пухлини так, що в результаті посилюється імунна відповідь. Очікується, що вже на початку цього року розпочнуться клінічні випробування нового підходу.
Ідея «підстегнути-імунну систему є досить привабливою. Але багаторічні дослідження ефективності імунотерапії показали, що пухлини виробили різноманітні системи захисту і можливо, для того, щоб досягти успіху, потрібно їх позбутися. Немає сенсу «підштовхувати» імунітет, якщо пухлина пригнічує імунну відповідь.
Один з нас (Дуглас Махоні) разом з колегами з Університету Калгарі працюють зараз над тим, щоб вивести з ладу клітини-імуносурессанти, які орудують у надрах пухлини паралельно з онколітичними вірусами. Якщо це вдасться зробити, імунна система, отримавши додатковий стимул від онколітичного вірусу, зможе боротися з раком ефективніше. У цьому роботі великою підмогою нам стали успіхи, досягнуті вході багаторічних досліджень імунологів, які апробували безліч способів придушити імуносупресію. Один з таких способів, який представляється найбільш перспективним, заснований на використанні моноклональних антитіл, які зв'язуються зі специфічними молекулами PD-1. З великою ймовірністю подібні комбіновані стратегії значно підвищать частоту лікування ракових хворих.
Слід пам'ятати, проте, про ризики, пов'язані із застосуванням комбінованої терапії. Незважаючина те що вірусна терапія сама по собі показала свою безпеку (у ході клінічних випробувань відзначалося дуже невелика кількість випадків, коли виникали серйозні побічні ефекти), немає повної впевненості, що вірус поведе себе так само за одночасної імунотерапії або при підвищенні титру. «Досі опколітично вірусна терапія не викликала побоювань. - Каже наш колега Стівен Расселл (Stephen Russell), професор медицини з Клініки Мейо. — Але з підвищенням її потенціалу та розширенням сфери застосування, особливо на тлі маніпуляцій з імунною системою організму-господаря, збільшується ризик побічних ефектів, і ми маємо це враховувати».
Вірусна протиракова терапія не могла б з'явитися на світ без використання досягнень у різних галузях біології та медицини – молекулярної генетики, біології раку, імунології пухлин, імунотерапії, вірусології та генної терапії. Багаторічні дослідження у цих напрямах дали вченим набір інструментів та інформацію, які необхідні для розуміння взаємодій між вірусами та організмом людини. Те, що онколітична вірусна терапія працює, не викликає сумнівів. Питання в тому, як зробити її більш ефективною і здійснити тим самим мрію Ніколи де Паче, який ще 100 років тому повідомив про таємниче зменшення розмірів пухлини після введення вакцини на основі вірусу.