Wielbłądowate (Camelidae) to duże parzystokopytne ssaki. Wielbłądy, dromadery, lamy i alpaki, jak dotąd, przysłużyły się ludzkości, odziewając ją w ciepłe pledy i płaszcze. Potrafiły też obładowane towarem i ludźmi dotrzeć tam, gdzie inne zwierzęta pociągowe nie mogły się przedostać. Od 1989 roku, gdy dwóch studentów Uniwersytetu w Brukseli odkryło przypadkiem, że surowica wielbłąda zawiera niespotykane u innych zwierząt przeciwciała, Camelidae zostały bohaterami nauki.
Immunoglobuliny wielbłądowatych wyglądają jak miniaturowa wersja ludzkich, składają się bowiem jedynie z dwóch łańcuchów ciężkich, brak im zaś łańcuchów lekkich. Co jednak zaskakuje, ich specyficzność na tym nie cierpi. Będąc takimi, od samego początku pobudziły umysły bioinżynierów. Nie da się bowiem ukryć, że rozmiary przeciwciał innych ssaczych rodzin są jednym z wielkich ograniczeń dla ich zastosowań terapeutycznych, a nawet diagnostycznych (są np. zbyt gigantyczne dla biosensorów opartych na grafenie).
Nanoprzeciwciało wielbłądowatych
W kwietniu 2019 roku naukowcy z Boston Children Hospital i MIT, kierowani przez dr. Hidde Ploegh?a opublikowali na łamach ?PNAS? pracę wskazującą, że te małe przeciwciała wielbłądowatych można przyciąć dalej, osiągając immunoczasteczkę zwaną nano-przeciwciałem. Ta immunoglobulina może się okazać rozwiązaniem problemu, który trapi jedną z najnowocześniejszych i najskuteczniejszych nowych onkoterapii, zwaną CAR-T. Istnieje bowiem problem ze stosowaniem tej innowacyjnej terapii przy leczeniu guzów litych i dziś jest ograniczona zasadniczo do hematologii.
W ubiegłym roku James P. Allison i Tasuku Honjo otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny, gdyż odkryli, że da się za pomocą specjalnych, immunologicznych w swej naturze leków ? przeciwciał ? zablokować naturalne hamulce działające w naszym układzie odporności, a dokładnie w limfocycie T. Dzięki temu ten nasz wielozadaniowy pojazd obronny jest w stanie dosłownie rozjechać raka na śmierć, nawet tak zabójczego jak czerniak skóry. Dziś te immunoterapie to już właściwie standard w leczeniu wielu nowotworów.
CAR-T
?Żyjący lek?, czyli CAR-T, to jednak ? przynajmniej w Polsce, nad czym ubolewają polscy hematolodzy ? nadal eksperyment na etapie badań przedklinicznych prowadzonych na Warszawskim Uniwersytecie Medycznym. ?Żyjący lek? ? podobnie jak te nagrodzone rok temu Noblem immunoterapie ? polega na zmodyfikowaniu działania limfocytów T, by lepiej rozpoznawały i zabijały ukryte w organizmie chorego komórki nowotworowe. CAR-T robi to jednak trwale, czyli póki żyje ów limfocyt. Metoda wykorzystuje komórki własne pacjenta i metody inżynierii genetycznej. Gen, ulepiony w laboratorium z kawałków DNA, wprowadzany do limfocytów T pobranych każdorazowo od pacjenta, koduje chimeryczny receptor. Jest on zdolny ze strony zewnętrznej rozpoznać antygen na powierzchni komórek nowotworowych. Ze strony wewnętrznej zaś ? wzmocnić i przekazać sygnał o tym odkryciu. Tak, aby na jego ?dźwięk? owa zabójcza komórka przeszła do nakierowanego precyzyjnie, zmasowanego ataku na raka. Pomiędzy znajdują się fragmenty: łącznikowy oraz zakotwiczający chimeryczny receptor w błonie komórki limfocytu T. Zmodyfikowane taką sporą genetyczną wrzutką limfocyty T podaje się ponownie do krwi pacjenta. Stąd i sama nazwa tej metody: chimeryczny antygenowy receptor w limfocycie T, czyli CAR-T. W Polsce przeszkodą jest brak stosownego laboratorium genetycznego, zdolnego z jakością adekwatną do zastosowań klinicznych dokonywać na bieżąco modyfikacji genetycznych limfocytów T pobieranych od pacjentów. Musimy zatem polegać na laboratoriach firm farmaceutycznych. A te oczywiście starają się najpierw uzyskać od Ministerstwa Zdrowia decyzję o refundacji ?żyjącego leku?. Bo cena, zwłaszcza owej indywidualnej dla każdego pacjenta genetycznej manipulacji, jest nadal niebagatelna. Faktem pozostaje, że po roku od jej zastosowania uzyskuje się remisje aż u 90 proc. pacjentów z oporną na leczenie przewlekłą białaczką limfoblastyczną. Spośród nich ponad połowa ma szanse na wyleczenie, na długotrwałe remisje. W przypadku chłoniaków rozlanych z dużych komórek B skuteczność tej terapii jest mniejsza, gdyż remisje uzyskuje się u 55 proc. chorych. Jednak ten wynik jest i tak zdumiewający, bo dzięki innym terapiom cofnięcie się choroby następowało u zaledwie 6 proc. chorych.
Jak naładować nanoimmunoglobuliny?
Wracając do wielbłądowatych i ich niezwykłych przeciwciał, to najpierw dr Ploegh i jego zespół z Boston Children?s Hospital oraz współpracownicy z MIT Koch Institute for Integrative Cancer Research, Noo Jalikhani i Richarda Hynesa, wykazali, że uzyskane z nich nanoimmunoglobuliny dają się naładować związkami umożliwiającymi obrazowanie. A to pozwala precyzyjnie namierzać przerzuty. Co więcej, naukowcy skierowali owe przeciwciała nie przeciw antygenom samych komórek rakowych, ale białek macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), stanowiącej mikrośrodowisko, w którym rozwija się guz. Ten właśnie ostatni koncept, skierowanie się ku ECM, a nie samym antygenom komórek nowotworowych, przenieśli później w próbach wykorzystania nanoprzeciwciał na bazie mikroprzeciwciał wielbłądowatych do terapii typu CAR-T skierowanej przeciw guzom litym (melanoma i rak okrężnicy w modelach mysich). Stworzono w tym wypadku limfocyty CAR-T z nanoprzeciwciałami rozpoznającymi specyficzne dla otoczenia guzów białka ECM: białko EIIIB, będące wariantem fibronektyny znajdowanej jedynie w naczyniach podczas angiogenezy, zapewniającej guzom dostawy krwi, oraz PD-L1, białko immunosupresyjne wykorzystywane przez większość nowotworów do wyciszania limfocytów T, które ośmielą się do nich zbliżyć.
Strategia walki z nowotworem
Najpierw oczywiście niezbędny był etap pozyskania specyficznych mikroprzeciwciał, czyli immunizacja wyżej wymienionymi białkami ECM dwóch alpak i pozyskanie po czasie stosownym ich surowicy. Z niej wyizolowano mikroprzeciwciała, z których uzyskano warianty nano. Tych użyto do konstrukcji receptorów dla mysich limfocytów CAR-T wykorzystanych w eksperymencie, który miał na celu wyleczenie modelowych gryzoni z czerniaka i gruczolakoraka okrężnicy. Nanoprzeciwciała uzyskane dzięki immunizacji alpak i oparte na nich w swej konstrukcji limfocyty CAR-T zabijały skutecznie komórki nowotworowe, spowalniając rozrost guzów i dając zwierzętom modelowym szanse na przedłużenie życia. Natychmiastowych działań niepożądanych terapii nie dostrzeżono. Na myszach wiele rzeczy w onkologii działa wręcz cudownie, a jak z nimi wejść do kliniki, to cudów nie ma. CAR-T jednak działa cuda w hematologii, a nanoprzeciwciała z wielbłądowatych nie powiedziały jeszcze ostatniego słowa. To, że naukowcy z Bostonu kierują swe trojańskie kucyki nano-CAR-T nie do wnętrza guza, ale w jego bezpośrednie otoczenie, z rozkazem niszczenia komórek wokół, też wydaje się podejściem nie gorszym niż to, które wykorzystujemy dziś, a które jest ludzkości znane od czasów Homera. Definitywnie wielbłądzie mikroimmunoglobuliny nie powiedziały ostatniego słowa, można je bowiem naładować cytokinami, stworzyć limfocyt T o wielu różnych chimerycznych receptorach, zasadniczo realizować z nimi każdą do pomyślenia strategię walki z nowotworem.
dr n. med. Magdalena Kawalec-Segond
