Wirusy onkolityczne
Co roku ponad 9 milionów ludzi na całym świecie umiera z powodu nowotworów. Liczba ludzi u których diagnozuje się chorobę jest ponad dwukrotnie większa. Dlaczego pomimo tylu badań dalej nie mamy wymarzonego, zawsze działającego lekarstwa? A może odkryte przed ponad wiekiem wirusy onkolityczne mogłyby zasłużyć na to miano? Czy wirusy mające swoje sposoby na unicestwianie komórek nowotworowych, mogą okazać się skutecznym lekiem na raka?
Gdyby zapytać przypadkową grupę osób o to, jakie znają metody zwalczania nowotworów prawdopodobnie najczęściej usłyszymy słowo: „chemioterapia”. Rzeczywiście, jest to wciąż najpopularniejszy sposób, w jaki medycyna próbuje radzić sobie z tymi schorzeniami, jednak można wymienić tyle samo zalet, co wad jego stosowania. Bywa, że chemioterapia przynosi więcej start niż korzyści. Jest to związane z faktem, że powoduje ona nie tylko zniszczenie komórek nowotworowych, ale wpływa niekorzystnie na cały organizm. Chemioterapia polega bowiem na podaniu pacjentowi leków, które mają zatrzymać niekontrolowane podziały komórek i umożliwić pozbycie się ich. Atakują one jednak również komórki zdrowe i bardzo osłabiają organizm. W dodatku komórki nowotworowe „nie siedzą sobie z założonymi rękami”, czekając na zagładę, lecz mają swoje strategie opierania się chemioterapii. Są w stanie wypompowywać substancje lecznicze ze swego wnętrza, przejść w stan uśpienia i przeczekać trudny okres (stąd częste nawroty choroby) lub produkować substancje inaktywujące leki. Jest to nie lada problem, oczywistym więc jest fakt, że poszukuje się nowych rozwiązań. I dlatego możliwe jest, że gdyby powyższe pytanie zadać wśród lekarzy i studentów medycyny, usłyszelibyśmy o terapii celowanej. I całkiem możliwe, że jako przykład takiej terapii dowiedzielibyśmy się o wirusach onkolitycznych.
Wirus onkolityczny (według definicji National Cancer Institute - link) jest typem wirusa, który selektywnie infekuje i lizuje komórki nowotworowe, ale nie narusza przy tym komórek prawidłowych. Istnieją dwie grupy wirusów onkolitycznych: grupę pierwszą stanowią wirusy naturalnie zakażające komórki nowotworowe (oczywiście są jednocześnie niepatogenne dla ludzi) lub związane są ze ścieżkami sygnalizacyjnymi onkogenów. Przykładami mogą tu być: wirus myksomatozy (MYXV, Myxoma Virus), wirus choroby Newcastle (NDV, Newcastle Disease Virus) i reowirusy. Druga grupa to wirusy modyfikowane genetycznie, tak aby wykazywały pożądane w terapii cechy np. adenowirusy czy wirus opryszczki pospolitej typu 1 (HSV-1, Herpes Simplex Virus). Są one pozbawione genów, które umożliwiają im replikację w komórkach zdrowych.
Wirusy naturalnie zakażające komórki nowotworowe
Dla przykładu przyjrzyjmy się wirusowi rzekomego pomoru drobiu, czyli wspomnianemu już NDV. Replikuje się on 10 000 razy szybciej w komórkach zmienionych nowotworowo niż w większości komórek prawidłowych. Po replikacji powoduje zniszczenie komórek, a może to czynić na dwa sposoby: szczepy lityczne powodują zmiany w błonie komórkowej komórek docelowych, co prowadzi do wytworzenia syncytiów i lizy komórek. Szczepy nielityczne z kolei upośledzają metabolizm komórki i tym przyczyniają się do regresji guza. Ponadto może on stymulować układ odpornościowy do zwalczania nowotworu, co ukazuje nam kolejną strategię wirusów do walki z tym przeciwnikiem.
Stymulacja układu odpornościowego w tym przypadku polega m.in. na wpływaniu na produkcję cytokin np. interferonów. Są to białka wytwarzane i uwalniane przez komórki organizmu jako odpowiedź na pojawienie się patogenów. Zapewniają komunikację pomiędzy komórkami ciała, w celu ich zwalczenia, poprzez uruchomienie mechanizmów obronnych systemu immunologicznego. NDV stymuluje też wytwarzanie komórek NK (ang. natural killer), a także makrofagów. Oprócz tego ułatwia też adhezję komórek prezentujących antygen (APC – antygen presenting cell), co działa jak postawienie przy komórkach nowotworowych tabliczki z napisem: „Obiekt niebezpieczny. Unicestwić natychmiast!”. Możliwe jest też łatwiejsze przyłączenie limfocytów odpowiedzialnych właśnie za owo unicestwienie. Oba te zjawiska zachodzą dzięki ekspresji wirusowych glikoprotein na powierzchni komórek zakażonych.
Wirusy modyfikowane genetycznie
Obok wirusów typu NDV do walki z rakiem można wykorzystać wspominane wcześniej wirusy modyfikowane genetycznie. Mamy obecnie odpowiednie narzędzia, aby stworzyć z nich wektory dla leków, proleków, immunomodulatorów oraz substancji mających wpływ na proces apoptozy komórek nowotworowych. Przykładowo adenowirusy modyfikuje się tak, że kodują cząsteczkę TRAIL (tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing lingand; ligand czynnika martwicy nowotworu indukującego apoptozę). Pobudza on w sposób selektywny mechanizmy zewnętrzne apoptozy. TRAIL przyłącza się do receptorów śmierci (DR, death receptor) i uruchamia kaskadę zdarzeń, prowadzących komórki do apoptozy. Obecnie jest to mechanizm badany pod kątem leczenia nowotworu gruczołu krokowego i jego wykorzystanie przynosi już pozytywne skutki. Dodatkowo podczas replikacji adenowirusów powstaje białko E1A. Uwrażliwia ono komórki na czynnik martwicy nowotworów (TNF, tumor necrosis factor), natomiast fakt występowania białek wirusa na powierzchni komórek nowotworowych przyczynia się do ich lizy przez limfocyty cytotoksyczne (CTL, cytotoxic lymphocytes). Znowu więc stykamy się ze stymulacją układu immunologicznego.
Oczywiście praca z tak specyficzną materią, jaką są wirusy, zawsze stwarza pewne zagrożenia. Wirusy onkolityczne pochodzą od zwierząt, istnieje więc ryzyko przekroczenia przez nie bariery międzygatunkowej i wywołania schorzeń u ludzi. Może się też zdarzyć, że wirus jednak zaatakuje zdrowe komórki albo polegnie w walce z nowotworem i dojdzie do nawrotu choroby. Mimo wszystko, bilans korzyści i zagrożeń pokazuje znaczą przewagę po stronie tych pierwszych. I choć nie istnieje i może nigdy nie zaistnieć terapia idealna, to można zaryzykować stwierdzenie, że wirusy onkolityczne mają wystarczająco duży potencjał, by pewnego dnia stały się powszechnie stosowane w leczeniu nowotworów.
Źródła
- Augustyniak, J., Sawicki, K., Skrzypczak, M., & Kapka-Skrzypczak, L. (2012). Zastosowanie wirusów onkolitycznych w terapii przeciwnowotworowej. Probl Hig Epidemiol, 93(4), 654–662.
- Chodkowski, M., Cymerys, J., Słońska, A., & Bańbura, M. W. (2017). Onkolityczne wirusy zwierzȩce i ich zastosowanie w terapiach przeciwnowotworowych. Medycyna Weterynaryjna, 73(1), 4–9. https://doi.org/10.21521/mw.5631
- Radziszewska, A. (2017). Microplastic Tutoring Gedanensis Czasopismo Tutess i Tutorów. 2(1), 1–99.
- https://pl.wikipedia.org/wiki/Interferony
- https://www.cancer.gov/search/results
Artykuł powstał w ramach programu MNiSW „Mistrzowie dydaktyki” w czasie zajęć tutoringowych we współpracy między p. Anną Adamek, studentką II roku biotechnologii i dr Sławomirem Sułowiczem na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.
Projekt jest współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego.