Wirusy pogromcy nowotworów
advertisement
Zmor´ ludzkoÊci, wirusy, mo˝na wykorzystaç do walki z innà zmorà – rakiem Dirk M. Nettelbeck i David T. Curiel W irusy to jedne z najbardziej podst´pnych tworów natury. Podró˝ujà z niewielkim baga˝em, zabierajàc w drog´ tylko w∏asny materia∏ genetyczny ciasno upakowany we- wnàtrz bia∏kowego p∏aszcza, kapsydu. Nast´pnie przyczepiajà si´ do komórek, umieszczajà w nich w∏asne geny i wykorzystujà komórkowe mechanizmy do ich skopiowania oraz syntezy swoich bia∏ek. Dzi´ki temu powielajà si´ w miliardach egzemplarzy. Nowo powsta∏e wirusy mogà si´ wydostaç z komórki w maleƒkich p´cherzykach „ukradzionych” z b∏ony komórkowej albo dalej si´ namna˝ajà, dopóki komórka nie zostanie rozerwana. W obu przypadkach wirusy kolejno zaka˝ajà i niszczà swoich gospodarzy, powodujàc ró˝ne choroby, od zwyk∏ego przezi´bienia po AIDS. Wirusy wywo∏ujà bardzo ró˝ne choroby. Dzieje si´ tak m.in. dlatego, ˝e przed wnikni´ciem do komórki wirus musi przy∏àczyç si´ do odpowiedniego receptora na jej powierzchni. Relacja gospodarz–wirus jest oparta na swoistoÊci tego zjawiska. Komórki wàtroby majà receptory jednego rodzaju, wykorzystywane przez konkretnà rodzin´ wirusów, podczas gdy na powierzchni komórek nerwowych znajdujà si´ zupe∏nie inne receptory, atakowane przez wirusy z innej rodziny. Badacze chorób nowotworowych od lat zazdroszczà wirusom tak precyzyjnej selekcji celu ataku: gdyby potrafili równie dok∏adnie celowaç w komórki nowotworowe, nie wyrzàdzajàc szkody zdrowym, mo˝na by uniknàç wielu szkodliwych dzia∏aƒ niepo˝àdanych w leczeniu raka. Niektórzy naukowcy, wÊród nich i my, stosujà metody in˝ynierii genetycznej do konstruowania pocisków wirusowych, których zadaniem 40 ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2003 ADENOWIRUSY wydostajà si´ z rozerwanej komórki nowotworowej, która wczeÊniej zosta∏a zaka˝ona w celu unicestwienia. Wirusy mogà teraz atakowaç i niszczyç kolejne komórki guza. CZERNIAK NA CELOWNIKU jest znaleêç i zniszczyç cel. Ich rola polega na selektywnym zaka˝aniu i zabijaniu komórek rakowych i pozostawieniu w spokoju komórek zdrowych. Ta nowa strategia, zwana wirusoterapià, da∏a obiecujàce rezultaty podczas testów na zwierz´tach. Obecnie trwajà próby kliniczne. Badacze oceniajà skutecznoÊç terapii wirusowej jako samodzielnej metody leczenia oraz jako nowego sposobu dostarczania tradycyjnych leków stosowanych w chemioterapii bezpoÊrednio do komórek nowotworowych. Naukowcy pos∏ugujà si´ tak˝e wirusami wyposa˝onymi we wskaêniki promieniotwórcze lub fluorescencyjne, aby Êledziç drog´ przemieszczania si´ komórek rakowych. CZERNIAK, zbyt póêno zdiagnozowany, nale˝y do najbardziej ÊmiercionoÊnych odmian raka. Powstaje w wyniku niekontrolowanego wzrostu komórek barwnikowych w skórze, zwanych melanocytami. Naukowcy stosujà nowà metod´ – terapi´ wirusowà – aby selektywnie uÊmiercaç komórki czerniaka, nie uszkadzajàc komórek zdrowych. Jedna z technik wykorzystywanych w badaniach nad czerniakiem Atrakcyjny adenowirus pewien w∏oski ginekolog zaobserwowa∏ remisj´ raka szyjki macicy u kobiety, którà wczeÊniej zaszczepiono przeciwko wÊciekliênie. Wirus u˝yty do szczepienia by∏ os∏abionà formà tego samego, który wywo∏ywa∏ wÊcieklizn´. By∏ to jeden z pierwszych przypadków, gdy zauwa˝ono, ˝e wirusy mogà przydaç si´ w walce z rakiem. Pod koniec lat czterdziestych pacjentom leczonym na raka zacz´to celowo podawaç wirusy, ale tylko u nielicznych chorych zaobserwowano popraw´. 20 lat póêniej naukowcy odkryli, ˝e wirus wywo∏ujàcy u drobiu tzw. chorob´ Newcastle (pomór rzekomy kur) ma sk∏onnoÊç do atakowania komórek nowotworowych. Wtedy podj´to prób´ wzmocnienia jego dzia∏ania, hodujàc w laboratoriach niezliczone pokolenia wirusów na kulturach ludzkich komórek rakowych. Przeciwnicy oponowali, ˝e wirusy takie mogà oddzia∏ywaç na nowotwór jedynie poÊrednio, ogólnie aktywizujàc uk∏ad odpornoÊciowy pacjenta, dzi´ki czemu ∏atwiej wykrywa on i niszczy komórki rakowe. Jednak w literaturze medycznej wcià˝ pojawia∏y si´ doniesienia ∏àczàce infekcj´ wirusowà z remisjà raka. Na poczàtku lat siedemdziesiàtych i w latach osiemdziesiàtych dwie grupy lekarzy opisa∏y zmniejszanie si´ ch∏oniaków, zaobserwowane u pacjentów, którzy zachorowali na odr´. Idea nowoczesnej terapii wirusowej pojawi∏a si´ pod koniec lat dziewi´çdziesiàtych. Kalifornijscy badacze pod kierunkiem Franka McCormicka z firmy ONYX Pharmaceuticals w Richmond i Daniela R. Hendersona z Calydon w Sunnyvale w Kalifornii niezale˝nie od siebie og∏osili, ˝e potrafià zastosowaç terapi´ wirusowà do niszczenia ludzkich komórek rakowych wszczepionych myszom (obecnie firma ONYX nie prowadzi ju˝ badaƒ nad wirusoterapià, a Calydon zosta∏ przej´ty przez Cell Genesys z South San Francisco). Obie grupy po- Przeglàd / Wirusoterapia n n n Terapia wirusowa to nowa strategia leczenia raka, polegajàca na selektywnym zaka˝aniu i uÊmiercaniu przez wirusy komórek nowotworowych. Badacze testujà ró˝ne sposoby naprowadzania wirusów (zw∏aszcza adenowirusów) na komórki rakowe bez szkody dla zdrowych tkanek. Stosowane w terapii wirusy albo bezpoÊrednio niszczà komórki nowotworowe, rozrywajàc je od wewnàtrz, albo w∏àczajà w ich DNA geny zwi´kszajàce podatnoÊç na tradycyjne rodzaje chemioterapii. Wirusy tego samego typu przy∏àczajàce si´ do komórek nowotworowych mo˝na zaopatrywaç w znaczniki fluorescencyjne lub promieniotwórcze. W przysz∏oÊci lekarze b´dà wykorzystywaç t´ mo˝liwoÊç w technikach obrazowania wykrywajàcych niewielkie zmiany nowotworowe. 42 ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2003 s∏u˝y∏y si´ wywo∏ujàcym przezi´bienia adenowirusem. (Inne badane wirusy to Herpes simplex, czyli wirus opryszczki zwyczajnej, parwowirus, wirus krowianki i reowirus). Adenowirus jest atrakcyjny m.in. dlatego, ˝e badacze po latach poszukiwaƒ leku na przezi´bienie i eksperymentów molekularnych bardzo dobrze znajà jego biologi´. Wirus sk∏ada si´ z dwudziestoÊciennej os∏onki bia∏kowej, czyli kapsydu, wype∏nionej DNA i uzbrojonej w 12 bia∏kowych wypustek. Ewoluowa∏y one przez tysiàce lat, zdobywajàc umiej´tnoÊç przy∏àczania si´ do komórkowego receptora, który u∏atwia tworzenie Êcis∏ych po∏àczeƒ mi´dzykomórkowych. Adenowirusy ró˝nià si´ od typowych wirusów wykorzystywanych w terapii genowej chorób dziedzicznych. W tej metodzie tradycyjnie stosuje si´ retrowirusy, dzi´ki którym „leczniczy” gen zostaje na sta∏e wbudowany do komórek pacjenta, rekompensujàc brak jego poprawnie dzia∏ajàcej kopii. W odró˝nieniu od retrowirusów adenowirusy nie wmontowujà swoich genów w DNA zaka˝onych komórek. Wprowadzajà do nich swoje geny, ale funkcjonujà one jedynie przez krótki czas, a potem ulegajà zniszczeniu. Naukowcy prowadzà szeroko zakrojone badania nad zastosowaniem adenowirusów do leczenia raka metodami zbli˝onymi do terapii genowej. Chodzi o to, by wirusy przenosi∏y geny zwi´kszajàce podatnoÊç komórek rakowych na chemioterapi´ lub radioterapi´. Testy z wykorzystaniem adenowirusów sà uwa˝ane za bezpieczne. Niestety, w 1999 roku jeden z ochotników zmar∏ po podaniu adenowirusów podczas prób klinicznych terapii pewnego schorzenia wàtroby [ramka na stronie 46]. SpecjaliÊci od terapii genowej pracujà nad przekszta∏ceniem wektorów wirusowych (czyli zmodyfikowanych wirusów przenoszàcych geny do komórki) w taki sposób, by ograniczyç do minimum ryzyko powtórzenia si´ takiej tragedii. Te wysi∏ki majà chyba jeszcze wi´ksze znaczenie dla badaczy zajmujàcych si´, jak my, terapià wirusowà. Staramy si´ opracowaç bezpieczniejsze, precyzyjniej ukierunkowane wektory, poniewa˝ w terapii wirusowej chodzi o to, by uÊmiercaç zaka˝one komórki rakowe, nie zadowalajàc si´ wstawieniem do nich terapeutycznego genu. A zniszczenie niew∏aÊciwych komórek mo˝e mieç powa˝ne skutki. Cechy charakterystyczne adenowirusów sprawiajà, ˝e mogà one byç groêniejsze lub bezpieczniejsze, zale˝nie od okolicz- TERESE WINSLOW (poprzednie strony) W 1912 ROKU na czerwono, komórki zaka˝one wirusem – na zielono. Zdj´cie Êrodkowe wykonano przy u˝yciu wirusów nieukierunkowanych selektywnie na komórki czerniaka. Te wirusy by∏y w stanie przeniknàç do komórek zdrowych, zabarwiajàc je na ˝ó∏to. Natomiast wirusy ukierunkowane na komórki nowotworowe (z prawej) nie zakazi∏y ˝adnych zdrowych komórek, dlatego ˝adna z nich nie by∏a ˝ó∏ta. noÊci. Niemal ka˝dy zetknà∏ si´ z adenowirusami. Oznacza to, ˝e prawie wszyscy mamy w organizmie przeciwcia∏a wytwarzane przez uk∏ad odpornoÊciowy w celu niszczenia adenowirusów. W zwiàzku z tym dawka wirusów podanych w terapii przeciwrakowej mo˝e wywo∏ywaç powa˝ne objawy przypominajàce gryp´ i uruchamiaç skierowanà przeciwko wektorom reakcj´ immunologicznà. Tyle tylko ˝e zniszczenie wirusów oznacza∏oby niepowodzenie terapii. Jednak wirusy, które zosta∏y rozpoznane przez uk∏ad odpornoÊciowy, nie zacznà si´ powielaç w sposób niekontrolowany. Badacze pracujà obecnie nad rozmaitymi sposobami ograniczenia ryzyka dzia∏aƒ niepo˝àdanych terapii adenowirusami. Rozwa˝a si´ strategie oparte na podawaniu leków immunosupresyjnych w czasie leczenia oraz takie modyfikowanie adenowirusów, by nie wywo∏ywa∏y reakcji uk∏adu odpornoÊciowego. wstrzykuje w∏asne DNA. Wkrótce komórka rozpoczyna wytwarzanie kopii wirusowego genomu, syntez´ wirusowych bia∏ek i ∏àczenie tych elementów w miliardy nowych adenowirusów. Kiedy ca∏kowicie wype∏nià one komórk´, wirus aktywizuje „gen Êmierci”, powodujàcy jej rozpad i uwolnienie nowo powsta∏ych wirusów, które atakujà kolejne komórki. Mo˝emy równie˝ przekszta∏caç bezpoÊrednio same wirusy. Zespó∏ Curiela z Gene Therapy Center w University of Alabama opracowa∏ adenowirusy wià˝àce si´ z bia∏kami transb∏onowymi, zwanymi integrynami. Czàsteczki te u∏atwiajà komórkom przywieranie do siateczki tkanki ∏àcznej, zwanej macierzà zewnàtrzkomórkowà, organizujàcej komórki w spójnà tkank´. Choç integryny sà wytwarzane równie˝ przez zdrowe komórki, to nowotwory zaczynajà produkowaç je w wielkiej obfitoÊci w chwili, kiedy nast´puje ich z∏oÊliwienie, tzn. gdy zaczynajà si´ przeciskaç przez poszczególne warstwy tkanek i przemieszczaç po ca∏ym organizmie, tworzàc przerzuty. Grupa badaczy z University of Alabama uzyska∏a zach´cajàce wyniki, podajàc przekszta∏cone wirusy myszom zaka˝onym ludzkim rakiem jajnika. Wirusy odszuka∏y komórki rakowe i je uÊmierci∏y, dzi´ki czemu zwierz´ta wyzdrowia∏y. Ukierunkowanie transkrypcyjne z regu∏y wykorzystuje genetyczne w∏àczniki (promotory), regulujàce aktywnoÊç danego genu w komórkach okreÊlonego typu. Choç ka˝da komórka organizmu zawiera pe∏nà informacj´ genetycznà, to wyspecjalizowane komórki, na przyk∏ad mózgu czy wàtroby, korzystajà z ró˝nych genów. Komórkowy genom mo˝na porównaç do encyklopedii – poszczególne grupy komórek cz´- DIRK M. NETTELBECK Uniwersytet w Erlangen i N. SANJIB BANERJEE, THOMAS R. BROKER i LOUISE T. CHOW University of Alabama w Birmingham Strza∏ w dziesiàtk´ BADACZE OPRACOWUJÑ dwie podstawowe strategie, bardzo precyzyjne i niepowodujàce dzia∏aƒ niepo˝àdanych. Pierwsza metoda, zwana ukierunkowaniem transdukcyjnym (transductional targeting), polega na próbach takiego przekszta∏cenia wirusów, by ch´tniej zaka˝a∏y komórki rakowe ni˝ zdrowe. W drugiej, okreÊlanej jako ukierunkowanie transkrypcyjne (transcriptional targeting), wirusy sà poddawane modyfikacjom, które sprawiajà, ˝e aktywizacja, czyli transkrypcja, ich genów staje si´ mo˝liwa wy∏àcznie wewnàtrz komórek nowotworowych [ilustracje na stronach 44 i 45]. Adenowirusy ∏atwiej wià˝à si´ w organizmie z komórkami zdrowych tkanek ni˝ z wi´kszoÊcià nowotworów. T´ sytuacj´ mo˝na jednak zmieniç, tworzàc czàsteczki poÊredniczàce w ataku wirusa na nowotwór. Jednym elementem takiej czàsteczki mo˝e byç przeciwcia∏o chwytajàce wypustki wirusa niczym klucz nasadowy nakr´tk´. Do niego mo˝na do∏àczyç drugie przeciwcia∏o lub innà czàsteczk´ wià˝àcà si´ wybiórczo z bia∏kiem obecnym tylko na komórkach nowotworowych. Mamy nadziej´, ˝e w ten sposób uniemo˝liwimy adenowirusom zaka˝anie innych komórek. Kiedy zwiàzany z przeciwcia∏em wirus przy∏àczy si´ do komórki b´dàcej celem ataku, jej los jest przesàdzony. Komórka otacza go fragmentem b∏ony i wciàga do Êrodka. Po rozpadzie p´cherzyka wirus przemieszcza si´ w stron´ jàdra komórkowego i przez por jàdrowy O AUTORACH polega na ∏àczeniu jego komórek (czarne punkty na mikrofotografii z lewej) ze zdrowymi komórkami skóry (keratynocytami) i kolagenem w sztuczne ogniska raka, hodowane w laboratoriach. Jeden z autorów tego artyku∏u, Nettelbeck, stworzy∏ wraz ze wspó∏pracownikami adenowirusa zdolnego wnikaç wybiórczo w komórki czerniaka. Na zdj´ciach poÊrodku i z prawej zdrowe keratynocyty sà zabarwione DIRK M. NETTELBECK i DAVID T. CURIEL rozpocz´li wspó∏prac´ w Gene Therapy Center w University of Alabama w Birmingham (UAB), gdzie Curiel kieruje oddzia∏em terapii genowej cz∏owieka. Curiel, majàcy doktorat z medycyny, prowadzi równie˝ Katedr´ Badaƒ nad Nowotworami Kobiecymi im. Ann Griffin przy UAB i jest profesorem terapii genowej we Vrije Universiteit Amsterdam w Holandii. Nettelbeck, kierujàcy obecnie grupà badawczà koncentrujàcà si´ na leczeniu czerniaka za pomocà wirusów, dzia∏ajàcà przy Instytucie Dermatologii Uniwersytetu w Erlangen w Niemczech, w latach 2000–2003 przebywa∏ w University of Alabama na stypendium podoktoranckim z mikrobiologii. Doktorat uzyska∏ w roku 2000 w Phillips-Universität w Marburgu w Niemczech; jest laureatem nagrody dla absolwentów przyznawanej przez Novartis Foundation for Therapeutic Research. LISTOPAD 2003 ÂWIAT NAUKI 43 WIRUSEM W KOMÓRK¢ RAKOWÑ W TERAPII WIRUSOWEJ, w której wykorzystuje si´ namna˝anie wirusów do niszczenia nowotworów, stosuje si´ dwie ró˝ne strategie. Pierwsza metoda, nazywana ukierunkowniem transdukcyjnym (poni˝ej), polega na takim przekszta∏caniu wirusów (g∏ównie adenowirusów, powodujàcych normalnie infekcje uk∏adu oddechowego), ZWYK¸Y ADENOWIRUS by selektywnie zaka˝a∏y i niszczy∏y wy∏àcznie komórki zrakowacia∏e. Naukowcy do∏àczajà do os∏onki bia∏kowej wirusa czàsteczki adaptorowe, aby uniemo˝liwiç mu przenikanie do komórek zdrowych i ukierunkowaç go na komórki rakowe. Druga strategia (poni˝ej) polega na wbudowaniu w pobli˝u kluczowych genów adenowirusa WIRUSOTERAPIA O UKIERUNKOWANIU TRANSDUKCYJNYM Komórka si´ rozrywa, a wirus zaka˝a i uÊmierca kolejne komórki rakowe Wypustki os∏onki bia∏kowej wirusa Czàsteczka adaptorowa na zmodyfikowanym genetycznie adenowirusie Receptor adenowirusa na zdrowej komórce Komórka nie jest zaka˝ana i niszczona ZDROWA KOMÓRKA Receptor wytwarzany wy∏àcznie przez komórki guza Ukierunkowany wirus przejmuje kontrol´ nad komórkà rakowà, namna˝ajàc si´ w iloÊciach powodujàcych jej zniszczenie KOMÓRKA RAKOWA TERESE WINSLOW DNA WIRUSA 44 DNA KOMÓRKOWE ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2003 DNA KOMÓRKOWE sekwencji DNA (promotora) specyficznej dla danego typu nowotworu. Promotor dzia∏a jak precyzyjny w∏àcznik, pozwalajàc danemu genowi funkcjonowaç tylko wewnàtrz komórki rakowej. Przekszta∏cone w ten sposób wirusy sà w stanie wniknàç do zdrowej komórki. Nie mogà si´ tam jednak namna˝aç, nie powodujà wi´c uszkodzeƒ. Natomiast wewnàtrz komórki rakowej charakterystyczny dla danego typu raka promotor umo˝liwia wirusowi replikacj´ w milionach egzemplarzy i – w ostatecznym rachunku – rozerwanie komórki. Uwolnione z niej wirusy mogà przenosiç si´ do innych ognisk raka i je niszczyç. WIRUSOTERAPIA O UKIERUNKOWANIU TRANSKRYPCYJNYM Zmodyfikowany adenowirus z promotorem charakterystycznym dla danego nowotworu Komórka si´ rozrywa, a wirus zaka˝a i uÊmierca kolejne komórki rakowe Promotor Dochodzi do zaka˝enia, ale zdrowa komórka nie wytwarza czynnika aktywizujàcego gen umo˝liwiajàcy replikacj´ wirusa. Nie mo˝e si´ on przez to namna˝aç ani uÊmierciç komórki ZDROWA KOMÓRKA DNA WIRUSA DNA KOMÓRKOWE KOMÓRKA RAKOWA Promotor charakterystyczny dla danego nowotworu Komórka wytwarza czynnik uruchamiajàcy geny niezb´dne do replikacji wirusa LISTOPAD 2003 ÂWIAT NAUKI 45 Êciej zaglàdajà na okreÊlone strony ni˝ na pozosta∏e. Komórki naskórka zwane melanocytami muszà na przyk∏ad syntezowaç barwnik melanin´, podczas gdy komórkom wàtroby bia∏ko to nie jest potrzebne. Dlatego promotor kluczowego enzymu odpowiadajàcego za syntez´ melaniny jest w∏àczony w melanocytach, a w wi´kszoÊci innych tkanek pozostaje zwykle nieaktywny. W przypadku czerniaka – groênego nowotworu z∏oÊliwego skóry – gen kodujàcy wspomniany enzym zachowuje pe∏nà aktywnoÊç, przez co nowotwór przybiera barw´ czarnà. Uda∏o si´ nam, podobnie jak innym badaczom, wytworzyç adenowirusy, w których promotor enzymu z melanocytu zosta∏ po∏àczony z genami niezb´dnymi wirusowi do replikacji. I choç wirus ten mo˝e zaka˝aç ró˝ne komórki, na przyk∏ad wàtroby, to namna˝aç mo˝e si´ wy∏àcznie wewnàtrz melanocytów. Tylko w tych komórkach wyst´puje kombinacja czynników aktywujàca promotor, a przez to uruchamiajàca produkcj´ istotnych bia∏ek wirusa. Badacze pracujà obecnie nad wstawieniem w genom adenowirusów rozmaitych promotorów, ograniczajàcych ich dzia∏anie do okreÊlonych narzàdów lub tkanek. Do walki z nowotworami wàtroby mo˝na na przyk∏ad wykorzystaç fakt, ˝e w ich komórkach zostaje ponownie aktywowany promotor genu kodujàcego bia∏ko alfa-fetoprotein´. Normalnie traci on aktywnoÊç ju˝ w okresie p∏odowym. Adenowirusy wyposa˝one w ten promotor sà wi´c nadziejà na skutecznà walk´ z nowotworami wàtroby. Naukowcy z Johns Hopkins University z Baltimore, pod kierunkiem Jonathana W. Simonsa, wypróbowali analogicznà metod´ na pacjentach, u których mimo naÊwietlaƒ nastàpi∏ nawrót raka prostaty. Badacze wykorzystali adenowirusy stworzone przez Cell Genesys zawierajàce promotor antygenu specyficznego dla prostaty, wytwarzanego w du˝ych iloÊciach przez nowotwory tego narzàdu. Terapii poddano 20 pacjentów, podajàc im ró˝ne dawki adenowirusów. W 2001 roku Simons i jego wspó∏pracownicy og∏osili, ˝e u ˝adnego z m´˝czyzn nie wystàpi∏y istotne dzia∏ania niepo˝àdane, a u pi´ciu, którzy otrzymali najwi´ksze dawki, nowotwór zmniejszy∏ si´ co najmniej o po∏ow´. Inteligentne terapie SPECJALIÊCI OD TERAPII WIRUSOWEJ po∏àczà mo˝e kiedyÊ strategie ukierunkowania transdukcyjnego i transkrypcyjnego, tak aby wirusy uÊmierca∏y wy∏àcznie komórki nowotworu. Na razie adenowirusy zmodyfikowane na przyk∏ad po dodaniu promotora enzymu regulujàcego syntez´ melaniny sà w stanie namna˝aç si´ w komórkach czerniaka, ale równie˝ w normalnych melanocytach. Zamiast leczyç, mogà wi´c same powodowaç powstawanie znamion barwnikowych na skórze. Natomiast prawdopodobieƒstwo zaatakowania zdrowej komórki przez wirusa wyposa˝onego w kilka ró˝nych mechanizmów bezpieczeƒstwa powinno byç du˝o ni˝sze. Nadal nie dysponujemy jednak danymi, które potwierdzi∏yby, ˝e po∏àczenie obu strategii zwi´ksza precyzj´ ukierunkowania wirusów. Kolejna strategia ukierunkowanej wirusoterapii wykorzystuje jednà z najbardziej podstawowych cech komórek nowotworowych – zdolnoÊç do niekontrolowanych, ciàg∏ych podzia∏ów. Zdrowe komórki wytwarzajà bia∏ka – przede wszystkim p53 i retinoblastoma (Rb), które s∏u˝à im jako naturalny hamulec podzia∏ów. Proces nowotworowy jest zwiàzany z mutacjà w jednym z genów kodujàcych te bia∏ka lub jego inaktywacjà. Niektóre wirusy (w tym adenowirusy) ingerujà W obu rodzajach leczenia szerokie zastosowanie znajdujà adenowirusy. Autopsja po Êmierci Gelsingera pozwoli∏a Adenowirusy, wykorzystywane w wielu stwierdziç, ˝e zmodyfikowane adenowirusy strategiach terapii wirusowej, cztery lata temu dotar∏y do jego Êledziony, w´z∏ów ch∏onnych spowodowa∏y Êmierç pacjenta podczas i szpiku kostnego, a analiza historii choroby badaƒ klinicznych terapii genowej. wykaza∏a, ˝e mia∏ zapewne zbyt upoÊledzone funkcje wàtroby, by braç udzia∏ w badaniu. WE WRZEÂNIU 1999 roku osiemnastoletni Wielu naukowców sugerowa∏o te˝, ˝e tak Jesse Gelsinger zmar∏ po zastrzyku silna reakcja immunologiczna mog∏a byç adenowirusów do wàtroby. Cierpia∏ wynikiem przebytej wczeÊniej infekcji na ∏agodnà postaç dziedzicznej dolegliwoÊci naturalnie wyst´pujàcym adenowirusem. wàtroby, zwanej deficytem transkarbamylazy Po tym zdarzeniu specjaliÊci od terapii ornitynowej. Ch∏opiec wzià∏ udzia∏ w teÊcie genowej i wirusowej skoncentrowali si´ klinicznym nowej terapii genowej, w której na dopracowaniu modyfikacji adenowirusów, stosuje si´ adenowirusy jako wektory by uczyniç je bezpieczniejszymi. Badacze przenoszàce do komórek wàtroby prawid∏owà nadal jednak nie sà pewni, dlaczego reakcja wersj´ genu odpowiedzialnego za t´ chorob´. organizmu ch∏opca na wstrzykni´te wirusy Niestety, cztery dni po wstrzykni´ciu wirusów pacjent zmar∏ wskutek zespo∏u ostrych JESSE GELSINGER zmar∏ w 1999 roku by∏a a˝ tak silna – drugi pacjent uczestniczàcy zaburzeƒ oddechowych i niewydolnoÊci podczas badaƒ nad terapià adenowirusami w tym samym badaniu klinicznym dobrze zniós∏ podobnà dawk´. A na ca∏ym Êwiecie leczono wielu narzàdów. Zaburzenia by∏y (zdj´cie z albumu rodzinnego). ju˝ dotàd adenowirusami dziesiàtki osób najprawdopodobniej zwiàzane z bardzo i u ˝adnej z nich nie wystàpi∏y powa˝niejsze dzia∏ania niepo˝àdane. ostrà reakcjà immunologicznà na du˝à dawk´ adenowirusów. Raport sporzàdzony przez National Institutes of Health Choç Êmierç Gelsingera nastàpi∏a podczas badania nad terapià po Êmierci Gelsingera zaleca Êcis∏à obserwacj´ uczestników genowà, wnioski z tej tragedii dotyczà równie˝ nowego dzia∏u podobnych prób klinicznych pod kàtem reakcji toksycznych przed medycyny, jakim jest terapia wirusowa. Terapia genowa i po podaniu preparatu wirusowego. Postuluje równie˝ poddawanie wykorzystuje os∏abione formy odpowiednich wirusów, uczestniczàcych w eksperymentach ochotników badaniom by wprowadzaç do komórek nowe geny. W terapii wirusowej diagnostycznym, wykrywajàcym wszelkie czynniki zwi´kszajàce stosuje si´ aktywnie namna˝ajàce si´ wirusy (z dodatkowymi wra˝liwoÊç na wirusy. genami lub bez) do uÊmiercania komórek okreÊlonego typu. 46 ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2003 MBR/KRT Czy sà bezpieczne? Wybrane firmy prowadzàce badania nad terapià wirusowà Nazwa firmy Siedziba Typ wirusa Choroby Sposoby modyfikacji wirusa BioVex Abingdon, Oxfordshire, Wielka Brytania Herpes simplex Rak piersi, czerniak Przenosi gen czynnika stymulujàcego wzrost kolonii granulocytowo-makrofagowych, pobudzajàcy uk∏ad odpornoÊciowy Status prób klinicznych Faza I i II Cell Genesys South San Francisco, Kalifornia Adenowirus Rak prostaty Ukierunkowany na komórki raka prostaty z wykorzystaniem promotorów typowych dla tego narzàdu Faza I i II Crusade Laboratories Glasgow Herpes simplex Glejak (rak mózgu), rak g∏owy i szyi, czerniak Brak funkcjonalnego genu umo˝liwia wirusowi replikacj´ tylko w aktywnie dzielàcych si´ komórkach, jak komórki rakowe Faza II (glejak, rak g∏owy i szyi); faza I (czerniak) MediGene Martinsried, Niemcy Herpes simplex Glejak i rak okr´˝nicy z przerzutami Usuni´cie dwóch genów uniemo˝liwia replikacj´ w zdrowych komórkach Faza II (glejak); faza I (rak okr´˝nicy z przerzutami) Oncolytics Biotech Calgary, Alberta, Kanada Reowirus Rak prostaty i glejak Zdolny do replikacji wy∏àcznie wewnàtrz komórek rakowych z aktywnym onkogenem ras Faza II (rak prostaty); faza I i II (glejak) UWAGA: Próby w fazie I majà na celu ocen´ bezpieczeƒstwa terapii na ma∏ych grupach pacjentów. Faza II i III s∏u˝à, odpowiednio, okreÊleniu w∏aÊciwego dozowania i skutecznoÊci terapii. w system hamulcowy zdrowej komórki, wytwarzajàc bia∏ka, które ∏àczà si´ z Rb lub p53. Zablokowanie hamulca pozwala tym wirusom si´ namna˝aç – mogà to robiç tylko wtedy, gdy komórka szykuje si´ po podzia∏u. Kilka zespo∏ów badawczych i firm biotechnologicznych tak zmodyfikowa∏o adenowirusy, aby nie wytwarza∏y bia∏ek blokujàcych Rb i p53. Zdrowe komórki, produkujàce te dwa czynniki, zatrzymajà namna˝anie takich wirusów, blokujàc swoje podzia∏y. Zmodyfikowane adenowirusy b´dà mog∏y si´ powielaç jedynie w tych komórkach, w których nie dzia∏ajà bia∏ka p53 i Rb – czyli w nowotworach. I b´dà takie komórki zabijaç. Curiel ju˝ planuje wykorzystaç t´ strategi´ w badaniach klinicznych raka jajników. Naukowcy tworzà te˝ wirusy terapeutyczne uzbrojone w geny zwi´kszajàce podatnoÊç zaka˝onych komórek na chemioterapi´. Technika ta polega na wprowadzaniu do materia∏u genetycznego wirusa genów kodujàcych enzymy przekszta∏cajàce nietoksyczne substancje (proleki) w zabójcze zwiàzki stosowane w chemioterapii. W opisanym w 2002 roku przypadku André Lieber z University of Washington i jego wspó∏pracownicy wytworzyli adenowirusy zdolne do przenoszenia genów kodujàcych enzymy katalizujàce przekszta∏cenie oboj´tnych proleków w zwiàzki przeciwrakowe, jak kamptotecyna i 5-fluorouracyl. Naukowcy przygotowali wirusy w taki sposób, by mog∏y one wytwarzaç enzymy jedynie w aktywnie dzielàcych si´ komórkach, takich jak komórki rakowe. Po wstrzykni´ciu wirusów i proleków myszom z wszczepionymi uprzednio komórkami ludzkiego raka okr´˝nicy lub szyjki macicy stwierdzono namna˝anie si´ i rozprzestrzenianie wirusów w obr´bie nowotworów. Tego rodzaju inteligentne terapie wirusowe to ostatni hit medycyny. Ale samo leczenie to nie wszystko. Lekarze muszà te˝ znaç sposoby monitorowania jego skutków w organizmie, by jak najdok∏adniej oceniaç efektywnoÊç poszczególnych strategii i dalej je ulepszaç. SpecjaliÊci od terapii wirusowych wspó∏pracujà z radiologami nad opracowaniem nowych technik obrazowania, pozwalajàcych ∏atwo mierzyç szybkoÊç namna˝ania si´ u˝ytych w terapii wirusów. Techniki te polegajà na wbudowaniu w genom wirusa genu regulujàcego wytwarzanie czàstek znacznikowych. Czàstkà takà mo˝e byç albo fluorescencyjne bia∏ko, które da si´ obserwowaç bezpoÊrednio, albo bia∏ko ∏atwo wià˝àce si´ z radionuklidami stosowanymi w standardowych technikach obrazowania radiologicznego. Fluorescencyjne bia∏ko mo˝e byç szczególnie dobrym znacznikiem w przypadku nowotworów mo˝liwych do obserwowania podczas badaƒ endoskopowych (np. raka krtani). Lekarz mo˝e za pomocà endoskopu dok∏adnie okreÊliç miejsce wyst´powania wirusów – a wi´c i komórek rakowych – patrzàc, gdzie pojawia si´ fluorescencja. Na razie metoda ta daje najlepsze wyniki w przypadku wirusów nieuÊmiercajàcych komórek. JesteÊmy mimo to przekonani, ˝e tego rodzaju wyrafinowane techniki obrazowania w przysz∏oÊci umo˝liwià naukowcom wyciàganie miarodajnych wniosków z testów klinicznych z zastosowaniem terapii wirusowych. Kilka lat temu pionier terapii genowej W. French Anderson przewidywa∏, ˝e „do roku 2000 (...) wczesne wersje wektorów do wstrzykiwania, zdolne do odnalezienia specyficznych komórek, b´dà w stadium badaƒ klinicznych” [patrz: W. French Anderson „Terapia genowa”; Âwiat Nauki, listopad 1995]. I rzeczywiÊcie testy takie rozpocz´∏y si´ zgodnie z harmonogramem Andersona, podobnie jak próby z innymi terapiami, których w 1995 roku nikt n nie móg∏ jeszcze przewidzieç. JEÂLI CHCESZ WIEDZIEå WI¢CEJ Gene Therapy: Designer Promoters for Tumour Targeting. D. M. Nettelbeck, V. Jérôme i R. Müller; Trends in Genetics, tom 16, s. 174-181; 2000. Replicative Adenoviruses for Cancer Therapy. R. Alemany, C. Balagué i D. T. Curiel; Nature Biotechnology, tom 18, s. 723-727; 2000. Vector Targeting for Therapeutic Gene Delivery. Red. D. T. Curiel i J. T. Douglas; John Wiley & Sons, 2002. Cytolytic Viruses as Potential Anti-Cancer Agents. C. J. A. Ring; Journal of General Virology, tom 83, s. 491-502; 2002. Baza danych o próbach klinicznych terapii genowych prowadzona przez Journal of Gene Medicine: www.wiley.com/legacy/wileychi/genmed/clinical/ Strona internetowa American Society of Gene Therapy: www.asgt.org LISTOPAD 2003 ÂWIAT NAUKI 47
