Віруси проти раку

У 1904 р з однієї італійської жінкою сталися два небезпечних для життя інциденту: у неї діагностували рак шийки матки, а трохи пізніше її вкусила собака. Біль-ної ввели звичайну вакцину проти сказу, після чого її «величезна пухлина» таємничим чином зникла. Рак не давав про 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 Расі), у деяких з них пухлина зменшилася в размерах- в основному тому, що вірус якимось чином знищував ракові клітини. На жаль, пізніше хвороба повернулася, і все пацієнтки в кінці кінців померли.

Незважаючи на сумний результат, сам факт існування вірусів, що вбивають ракові клітини (сьогодні їх називають онколітичних), 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 стояло безліч перепон: неясність механізму дії вірусів, невизначеність в їх використанні для досягнення лікувального ефекту, відсутність інструментів отримання більш ефективних штамів і цілком зрозуміле небажання лікарів інфікувати і без того хворих людей. Вони вважали за краще використовувати отруйні речовини (мається на увазі хіміотерапія), а не мікроорганізми в основному тому, що це було рутинною справою і вони більш-менш представляли, як діють хіміопрепарати.

Сьогодні картина виглядає по-іншому. Починаючи з 1990-х рр. ставало дедалі зрозуміліше, що представляють собою ракові клітини і віруси, які здатні їх знищувати, ас 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 приносити плоди. У 2005 р в Китаї отримав дозвіл влади на застосування онколітичних вірус, активний відносно пухлин голови та шиї. Більше десятка вірусів, потенційно здатних атакувати різні пухлини, знаходяться на різних стадіях випробувань. Є підстави вважати, що в найближчі кілька років Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів (FDA) США схвалить використання одного, а можливо і двох вірусів в якості онколітичних агентів.

Так згідно з даними, представленим в 2013 р на щорічній конференції Американського товариства клінічної онкології, 11% випробовуваних у великій групі хворих смеланомой, які пройшли курс вірусної терапії, «повністю вилікувалися» - ракові клітини у них не виявлялися. Препарат, який отримав назву T-VEC, був генетично модифікований вірус простого герпесу подвійної дії: він не тільки руйнував клітини, але і синтезував білок (GM-CSF), додатково стимулює імунну систему до знищення ракових клітин. На відміну від хіміотерапевтичних препаратів з їх болісними побічними ефектами, вірус викликав лише симптоми, схожі з симптомами грипу: слабкість, озноб і підвищення температури. Компанія Атдеп, яка випускає цей препарат, опублікувала дані про його ефективність в 2013 р і навесні 2014 г. Тривалість життя хворих, які приймали T-VEC була в середньому на чотири місяці більше, ніж у отримували тільки GM-CSF.

Результати не надто надихають. Але слід враховувати, що один з десяти пацієнтів повністю виліковувався. Частота лікування при прийомі T-VEC у багато разів перевищує ту, яка характерна для всіх недавно схвалених препаратів для боротьби з меланомою в тому числі і для вемурафеніба, дозволеного до застосування в 2011 р після опублікування результатів випробувань в New England Journal of Medicine: в цьому випадку частка тих, що вилікувалися була менше 1%.

Але найдивніше полягало в тому. що при розмірно 90% тих. на кого вплинула вірусна терапія, жили більше трьох років після лікування. Так, одні пацієнтка з Нью-Джерсі - назвемо її Сью Болін - безуспішно лікувалася від меланоми традиційними методами і в кінці кінців потрапила в групу піддослідних, на яких перевірялося дію T-VEC. Через три роки після проходження курсу вірусної терапії у неї як і раніше не виявлялося ніяких ознак раку. «Я - одна з тих щасливчиків, кому ліки допомогло. Це просто чудо! »- говорила вона.

Тепер потрібно домогтися, щоб таких щасливчиків було не 11%. а набагато більше. Деякі з вірусів, які застосовуються в клінічних випробуваннях, дійсно показують кращі результати. Номи продовжуємо пошуки способів підвищення ефективності вже апробованих штамів.

Програмована біологічна машина

Віруси мають ряд властивостей, які обумовлюють доцільність їх застосування в якості протиракового засобу. Так, деякі з них-самі по собі або при зовнішньому воздействіі- вибірково інфікують ракові клітини або швидко реплицируются тільки в них. Здорові клітини майже не зачіпаються, що дуже важливо для мінімізації побічних ефектів, справжнього бича традиційної хіміо- і променевої терапії.

Проникнувши в ракову клітину, віруси негайно починають свою руйнівну роботу. Вони використовують клітинний апарат копіювання генетичного матеріалу і синтезу білків для власних потреб. При сприятливих умовах ракова клітина виявляється переповненій вірусними частинками, лопається (лідирує, звідки й походить слово «онколітичних») і викидає в міжклітинний простір цілу армію «бійців», що вражають інші клітини пухлини, іноді навіть ті які вже почали утворювати метастази на значній відстані від первинного вогнища пухлинного росту. В альтернативних випадках вірус діє більш приховано: він поступово перепрограмує ракову клітину так що вона вступає на шлях саморуйнування (апоптозу). По суті, віруси перетворюють ракові клітини в «фабрики» з виробництва все більших і більших кількостей нових вірусних частинок.

Ще одна перевага вірусної терапії полягає в її багатопрофільність. Багато протиракові препарати виводять з ладу якийсь 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 з часом зазнали генетичні аберації і інші зміни. Саме тому протипухлинний препарат може бути активний відносно одних клітин і не діяти на інші. Цю проблему вирішують, застосовуючи комбіновану хіміотерапію (як при лікуванні хворих на СНІД). Вірусна терапія за самою своєю природою подібна до комбінованої, оскільки вірус впливає на багато клітинні процеси і ймовірність резистентності різко падає.

Крім прямого руйнування ракових клітин вірус використовує обхідні шляхи впливу на них. зокрема викликає судинний колапс. В цілому онколітичних віруси специфічні щодо ракових клітин, але деякі штами інфікують і клітини вистилки кровоносних судин пухлини. Ця «вторинна» інфекція, в свою чергу, викликає приплив до місця ураження імунних клітин, які ушкоджують кровоносні судини і перекривають потік крові, що постачає пухлина 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 вглиб пухлини. Тому на перших порах намагалися відстрочити імунну відповідь, з тим щоб дати вірусу час на виконання його завдання.

Пізніше з'ясувалося, що іноді імунні клітини перепрограмовуються і переходять на сторону пухлини, замість того щоб боротися з нею що у багатьох випадках зводить нанівець дію хіміотерапії. Ми не знаємо достеменно, яким чином, коли і чому відбувається перемикання, але зате нам відомо, що процес інфікування і руйнування ракових клітин супроводжується утворенням клітинних уламків, які ініціюють вироблення невеликих імуностимулюючих молекул- цитокінів, і активацією дендритних клітин. У нормі ці клітини циркулюють але всьому організму, відшукуючи будь чужорідні агенти, і активують Т-клітини, які їх знищують. У нашому випадку чужорідними агентами служать уламки ракових клітин.

Крім усього перерахованого у вірусної терапії є ще одна перевага: віруси можна генетично модифікувати для того, щоб послабити їх здатність розмножуватися в нормальних клітинах і підвищити швидкість реплікації в клітинах пухлини. Можна надати їм і інші властивості, такі, наприклад, якими володіє T-VEC. додатково стимулює імунну систему до боротьби з пухлиною.

супервірус

Використовуючи всі ці відомості, біологи намагаються вдосконалити вірусну терапію, модифікуючи віруси. Деякі з отриманих ними продуктів вже проходять клінічні випробування, в їх числі - видозмінений вірус, здатний зв'язуватися зі специфічними рецепторами, яких у ракових клітин набагато більше, ніж у нормальних. За допомогою рецепторів вірусні частинки проникають в клітини, і в результаті ймовірність інфікування пухлинних клітин у багато разів перевищує таку для їх здорових аналогів.

Альтернативний підхід полягає в підвищенні швидкості реплікації вірусу в ракових клітинах. Оскільки останні безперервно діляться, в них утворюються в великих кількостях речовини, необхідні для синтезу структур нових клітин. Ці речовини потрібні і реплікується вірусним частинкам, чому вони вважають за краще розмножуватися в клітинах пухлин. З урахуванням цього були сконструйовані віруси, особливо потребують речовинах, які в надлишку присутні в ракових клітинах. Зокрема, один з таких вірусів генетично модифікували таким чином, що він не міг продукувати тимидин, один з будівельних білків ДНК, і змушений був шукати його джерело «на стороні». Таким джерелом могла служити тільки ракова клітина, в нормальних клітинах його недостатньо для задоволення потреб вірусу. Терапія із застосуванням цього вірусу вже проходить тестування.

Група, очолювана Джоном Беллом (John Bell) з Науково-дослідного інституту при Клінічної лікарні Оттави, спільно з Гленом Барбером (Glen Barber) і його колегами з Університету Майамі виявила ще одну причину, по якій віруси успішніше розмножуються в ракових клітинах: на шляху до малігнізації 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 модифікований вірус везикулярного стоматиту, VSV) які не можуть розмножуватися ніде, крім ракових клітин, що залишилися без противірусного захисту. Один з таких VSV проходить тестування на хворих, які страждають на рак печінки.

Що стосується мене і 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 їх 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, присутні активовані Т-клітини.

В рамках тієї ж імуностимулюючої стратегії наші колеги з Університету Макмастера в Онтаріо і Клініки Мейо в Рочестері. штат Міннесота, спільно з одним з нас (Девідом Штойдлем) вбудували в онколітичних віруси гени, що кодують специфічні білки (антигени), на які реагує імунна система. Як приклад можна привести меланомоспеціфічний антиген (MAGE). Як показали досліди на тваринах, дані антигени розміщуються на поверхні інфікованих ракових клітин, компоненти імунної системи розпізнають їх і знищують клітини. В цей час онколітичних вірус теж руйнує пухлинні клітини і змінює микроокружение пухлини так, що в результаті посилюється імунна відповідь. Очікується, що вже на початку цього року почнуться клінічні випробування нового підходу.

Ідея «подстегнуть- 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 від них позбутися. Немає сенсу «підстьобувати» 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-іммуносунрессанти які орудують в надрах пухлини паралельно з онколітичних вірусами. Якщо це вдасться зробити, імунна система, отримавши додатковий стимул від онколітичних вірусу, зможе боротися з раком більш ефективно. У даній роботі великою підмогою для нас стали успіхи, досягнуті вході багаторічних досліджень імунологів, які апробували безліч способів придушити імуносупресію. Один з таких способів, що представляється найбільш перспективним, заснований на використанні моноклональних антитіл, які зв'язуються зі специфічними молекулами, званими PD-1. З великою ймовірністю подібні комбіновані стратегії значно підвищать частоту лікування ракових хворих.

Слід пам'ятати, однак, про ризики, пов'язані із застосуванням комбінованої терапії. Незважаючи на те що вірусна терапія сама по собі показала свою безпеку (в ході клінічних випробувань зазначалося дуже невелике число випадків, коли виникали серйозні побічні ефекти), немає повної впевненості, що вірус поведеться так само при одночасно проведеної імунотерапії або при підвищенні титру. «До сих пір опколітіческан 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 повинні це враховувати ».

Вірусна протираковий терапія не могла б з'явитися на світ без використання досягнень в різних областях біології і медицини - молекулярної генетики, біології раку, імунології пухлин, імунотерапії, вірусології та генної терапії. Багаторічні дослідження в цих напрямках дали вченим набір інструментів і інформацію, які необхідні для розуміння взаємодій між вірусами і організмом людини. Те що онколітичних вірусна терапія працює, не викликає сумнівів. Питання в тому як зробити її більш ефективною і здійснити тим самим мрію Миколи де Паче, який ще 100 з гаком років тому повідомив про таємниче зменшенні розмірів пухлини після введення вакцини на основі вірусу.

залишити емоцію

Зворушило Ха-Ха Ого Печаль Злюся