Denník N

Vedci chcú využiť geneticky modifikované bunky pacienta na boj proti nádorom

Rakovinové bunky a lymfocyty. Foto - Fotolia
Rakovinové bunky a lymfocyty. Foto – Fotolia

Vakcína založená na dendritických bunkách by mohla umožniť, aby sme cielene bojovali proti nádorovým bunkám. Išlo by o výrazný krok smerom k personalizovanej medicíne.

Autor je imunológ, pôsobí v Slovenskej akadémii vied

Lekári a vedci v oblasti biomedicíny si čoraz viac uvedomujú, aký dôležitý je v našom boji s rozličnými ochoreniami osobitný prístup ku každému pacientovi. Nie je to nič nové, aj starí dobrí vidiecki lekári vedeli, že k 80-ročnej babičke musia pristupovať ináč ako k jej trinásťročnému vnukovi.

Moderný trend s názvom „personalizovaná medicína“ sa však neobmedzuje iba na osobitý prístup vo výbere vhodnej terapeutickej metódy, ale doslova využíva vlastné zdroje pacienta na boj proti chorobe. Napríklad imunitné bunky – biele krvinky.

Krok k personalizovanej medicíne

Výrazný krok smerom k personalizovanej medicíne urobili výskumníci zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu (EPFL) v Lausanne.

Pýtate sa, čo robí medicína na polytechnickom ústave? Veď tam predsa pracujú inžinieri vyvíjajúci všelijaké stroje. Presne tak. Tamojší bádatelia vyvinuli liečebný „bunkový stroj“ na špecifickú a mimoriadne účinnú likvidáciu nádorov.

Ako východiskový materiál na to použili umelo vytvorený chimérický receptor EVIR a biele krvinky – konkrétne dendritické bunky. Svoje výsledky publikovali minulý týždeň vo vedeckom časopise Nature Methods.

Podobná terapeutická metóda zvaná CAR-T už zachraňuje životy. Pri tejto technológii sa umelo vytvorený chimérický receptor TCR rozpoznávajúci nádor vkladá do cytotoxických T buniek pacienta, teda priamo do jeho vlastných bielych krviniek, a tie potom po ich opätovnom zavedení do tela nádor zikvidujú.

Pri novej technológii opísanej v Nature Methods sa iný umelý chimerický receptor, nazývaný EVIR, vloží do dendritických buniek izolovaných z pacienta, teda do iného typu bielych krviniek, ktoré pomáhajú T bunkám vyvinúť trvalú imunitu proti konkrétnemu nádoru. V tomto prípade teda ide o protinádorovú vakcínu.

Dendritické bunky

Dendritické bunky sú jedinečnou čatou bielych krviniek, t. j. leukocytov. Pod mikroskopom sú podobné košatým korunám stromov, to preto sa volajú dendritické. Strom sa v jazyku filozofov povie „dendron“.

Bez dendritických buniek by sme sa pred všade číhajúcimi patogénmi neubránili. Vytvárajú sa v kostnej dreni, odkiaľ putujú krvným riečiskom do všetkých orgánov a tkanív. Tam sliedia. Ako špióni. V prvej línii. Po boku sú im bratia v zbroji – kamikaze neutrofily a univerzálne makrofágy.

Dendritické bunky spolu s makrofágmi neustále hliadkujú a kontrolujú, či sa v tkanivách neskrýva nepriateľ, baktéria, vírus či nádorová alebo inak poškodená bunka.

Na túto činnosť sú dendritické bunky veľmi dobre vyzbrojené: na svojom povrchu nosia arzenál receptorov (tzv. TLR), ktorými dokážu presne rozpoznať, zamerať a chytiť podozrivo vyzerajúce elementy.

Dendritické bunky ich jednoducho zhltnú (volá sa to fagocytóza), následne zošrotujú v lyzozómoch na malé kúsočky proteínov, čiže peptidy, ktoré potom dopravia naspäť na svoj povrch.

Tam ostávajú proteínové zvyšky patogénov pevne naviazané na receptory kódované génmi hlavného histo-kompatibilného komplexu (MHC), kým ich dendritické bunky, alebo makrofágy, neprinesú lymfatickými cievami ukázať (prezentovať) do hlavného štábu – do lymfatických uzlín.

Tam sú pripravení iní profesionáli, tentoraz nie vyzvedači, ale vyškolení bojovníci v zálohe – spomínané T bunky.

Ilustrácia – Fotolia

T bunky

Kým dendritické bunky disponujú rozsiahlym arzenálom receptorov, ktorý im umožňuje vychytať čo najviac rôznych patogénov, T bunky majú len jeden – T bunkový receptor (TCR). T bunky sú teda vyškolené zničiť iba jedného konkrétneho nepriateľa.

Na druhej strane však na neho cielene udrú v oveľa väčšom množstve. Neberú z neho vzorky, zničia ho totálne. Kedy? To im práve ohlásia dendritické bunky prichádzajúce so vzorkou svojej koristi.

Hneď ako T bunka čakajúca v uzline pomocou svojho receptora TCR rozpozná nepriateľský peptid naviazaný na molekule MHC dendritickej bunky – t. j. antigén –, vrhne sa do boja.

Najprv sa však poriadne namnoží – z jednej bunky povstane armáda klonov –, a potom začne jeden klon cytotoxických T buniek (killers) zabíjať narušiteľov v priamom boji. Iný klon (helpers) naštartuje B bunky, aby sa tiež namnožili a začali zo seba chrliť obrovské množstvá presne mierených protilátok.

Iba vďaka spoločnému úsiliu dendritických buniek a makrofágov v prvej línii a T a B buniek v druhej línii dokáže náš imunitný systém zlikvidovať baktérie či vírusy. Alebo nádorovú bunku.

Veď nepriateľ môže udrieť aj znútra, napríklad keď sa dajaká bunka zvrhne a začne sa nekontrolovane množiť. Také bunky na sebe tiež nesú znaky, ktoré špeciálne školené T bunky dokážu rozlíšiť.

Očkovanie

V rámci klonových armád sa vyčlenia špeciálne jednotky pamäťových T a B buniek, ktoré pri najbližšom útoku zasiahnu toho istého nepriateľa omnoho rýchlejšie a účinnejšie. Taký je vlastne aj princíp očkovania: najprv sa do tela dopraví vakcína – očkovacia látka (oslabený patogén či jeho izolovaná alebo syntetická časť), tá vyvolá imunitnú odpoveď, ale nie chorobu.

Ak sa choroboplodný zárodok v budúcnosti objaví, T a B bunky už budú v pohotovosti a zlikvidujú ho skôr, ako stihne vyvolať ochorenie. Ak sa ako vakcína použije špecifický molekulový znak nádorovej bunky, môže to viesť k imunite proti nádorom. Ale také jednoduché  to, žiaľ,  nie je. S výnimkovou HPV vakcíny proti nádoru krčka maternice nie sú protinádorové vakcíny zatiaľ bežne používané.

Štandardná technika očkovania ústi najmä do priamej aktivácie B buniek, a teda do tvorby protilátok. To má svoje výhody, vďaka tomu sme zlikvidovali množstvo nebezpečných infekčných chorôb.

Prináša to však aj určité obmedzenia – nie každý odpovedá na podanie vakcíny dostatočnou tvorbou protilátok a nie každá choroba sa dá zlikvidovať iba protilátkami.

Vakcína založená na dendritických bunkách

Najlepšie je preto skombinovať útok B buniek s útokom T buniek. Ako keď udrie pravé a ľavé krídlo v jedinom zdrvujúcom údere. A práve na to sú nápomocné geneticky pozmenené dendritické bunky – vakcína novej generácie, ktorú vyvinul vedecký tím pod vedením Michele De Palmu zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu.

Princíp je taký, že sa priamo do dendritických buniek vloží gén pre umelo vytvorený chimérický receptor EVIR pripravený metódami génového inžinierstva. Tento receptor uľahčí dendritickým bunkám rozpoznať a vychytávavať špecifické proteíny uvoľnené z nádorovej bunky.

Modifikované dendritické bunky tieto proteíny zhltnú (fagocytujú), poštiepia a zvyšné peptidy prezentujú naviazané na svojich molekulách MHC T bunkám v uzlinách.

Tým sa zabezpečia dve dôležité veci: vysoká koncentrácia štruktúr odvodených z nádoru na povrchu dendritických buniek; a priame povolanie T a následne aj B buniek do útoku, čím sa do imunitnej odpovede zapoja aj cytotoxické zabijácke bunky a zároveň aj protilátky.

Vakcína založená na dendritických bunkách by mala byť preto účinnejšia ako klasické vakcíny. Mohla by umožniť cielene bojovať proti nádorovým bunkám, voči ktorým sa dnes pomocou očkovania ešte nedokážeme brániť tak efektívne, ako to dokážeme napríklad proti osýpkam.

Prvé klinické štúdie s využitím dendritických buniek pri protinádorovom očkovaní vyzerajú veľmi sľubne. V prípade geneticky modifikovaných dendritických buniek však ide o úplne novú technológiu, ktorá samozrejme musí byť otestovaná v predklinických a klinických štúdiách.

Dostupné z: doi:10.1038/nmeth.4579

Ako si budovať hlboké vzťahy bez osamelosti? Kúpte si knihu Umenie blízkosti – rozhovory Moniky Kompaníkovej s psychológom Jánom Hrustičom.

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].

Veda, Zdravie

Teraz najčítanejšie