W badaniach nad terapią przeciwnowotworową naukowcy wykorzystują wirusy i transfer genów, aby wywołać zniszczenie guza przez układ odpornościowy, dając nadzieję na walkę z trudnym do wyleczenia czerniakiem. Zmodyfikowane wirusy i terapia genowa powstrzymują wzrost guza i wydłużają przeżycie u myszy.
Czerniak jest jednym z najbardziej agresywnych i powszechnych nowotworów. Chirurgia, chemioterapia i radioterapia są podstawą leczenia czerniaka, ale nie są w stanie kontrolować agresywnych zmian nowotworowych, zwłaszcza gdy rozwija się oporność na leczenie.
Nowe badanie, opublikowane w czasopiśmie Scientific Reports, zbadało skuteczność połączonej terapii bakteriofagowo-genowej w mysim modelu czerniaka.
Każdego roku na całym świecie odnotowuje się ponad 132 000 nowych przypadków czerniaka. Badania ostatnich lat pozwoliły poznać wiele aspektów dotyczących biologii tego nowotworu, co doprowadziło do opracowania skutecznych form immunoterapii, w tym szczepionek przeciwnowotworowych oraz terapii genowych.
Szczepionki przeciwnowotworowe stymulują ukierunkowaną na antygen nowotworowy specyficzną odpowiedź immunologiczną na komórki nowotworowe. Nanotechnologia zrewolucjonizowała dziedzinę szczepionek przeciwnowotworowych.
Do najbardziej niezawodnych metod w tej dziedzinie należą metody oparte o bakteriofagi (fagi), najliczniejsze formy życia w wielu środowiskach, w tym w ludzkim ciele.
Zastosowanie bakteriofagów w terapii przeciwnowotworowej, w tym w szczepionkach przeciwnowotworowych to bardzo obiecujący, ale nadal eksperymentalny kierunek badań. Choć bakteriofagi nie niszczą komórek nowotworowych bezpośrednio, mogą odegrać ważną rolę jako nośniki antygenów nowotworowych oraz jako modulatory układu odpornościowego.
Bakteriofagi nitkowate M13 mają prostą, łatwą do zaprojektowania strukturę, umożliwiającą im jednoczesne prezentowanie wielu antygenów związanych z nowotworem w celu stymulowania odpowiedzi immunologicznej. Niosą również jednoniciowe DNA bogate w motywy CpG, które indukują intensywną odpowiedź immunologiczną, a tym samym działają jako adiuwanty szczepionki przeciwnowotworowej, wzmacniając odpowiedź przeciwnowotworową. Rzadko infekują komórki ssaków i nie mogą się w nich replikować, co czyni je bezpiecznymi do stosowania.
„Te osiągnięcia stawiają immunoterapię opartą na bakteriofagach w czołówce strategii leczenia raka nowej generacji”.
Takie szczepionki mogą być łączone z innymi formami immunoterapii. Podobne podejścia, wykorzystujące inhibitory immunologicznych punktów kontrolnych, takie jak np. inhibitory anty-PD-1, które były już oceniane we wcześniejszych badaniach. Wykazano, że mikrośrodowisko guza indukuje immunosupresję i hamuje funkcję limfocytów T, często powodując ich wyczerpanie.
Interleukina-12 (IL-12) jest cytokiną immunomodulującą, która może wzmocnić reakcję immunologiczną, częściowo odwracając immunosupresję związaną z nowotworem.
W opisywanym badaniu testowano bakteriofaga M13, który prezentuje trzy antygeny związane z nowotworem, czyli: MAGE-A1, gp100 i MART-1 pod kątem jego wpływu na wzrost i przeżycie komórek czerniaka u myszy. Zastosowano wiele antygenów, aby zapobiec rozwojowi oporności nowotworu często poprzez zmniejszenie lub wyeliminowanie ekspresji antygenów nowotworowych na powierzchni komórek docelowych przez układ odpornościowy gospodarza.
Po drugie, szczepionkę połączono ze stymulacją IL-12. W tym celu do guza wprowadzono plazmid kodujący IL-12 metodą elektroporacji – elektrotransferu genów (GET) – IL-12. Metoda ta ma na celu osiągnięcie trwałej lokalnej produkcji IL-12 w mikrośrodowisku guza i zminimalizowanie poważnych działań niepożądanych spowodowanych nadmiernym poziomem rekombinowanych cytokin wprowadzanych innymi drogami. Metoda GET-IL-12 jest jednak nadal badana.
Celem bdania była ocena różnicy w aktywności przeciwnowotworowej przy zastosowaniu połączonego podejścia. W badaniu wykorzystano wysoce agresywny model czerniaka B16 F10 z niewielką liczbą limfocytów naciekających guz, który stanowi wyzwanie dla immunoterapii nowotworów.
W porównaniu z innymi modelami nowotworów, takimi jak CT26, które są bardziej immunogenne, guzy B16 F10 są zwykle oporne na monoterapię i słabiej reagują na aktywację immunologiczną.
Eksperyment zakończono, gdy guz osiągnął 400 mm³. Nastąpiło to po medianie 17 dni w grupie kontrolnej w porównaniu do 26 dni w przypadku zastosowania fagów typu dzikiego. Monoterapia zmodyfikowanymi fagami wydłużyła ten okres do mediany 40,5 dnia, wydłużając przeżycie o 23,5 dnia. Kiedy zastosowano monoterapię GET-IL-12 (bez fagów), mediana przeżycia również wzrosła, a całkowitą odpowiedź zaobserwowano u 10% myszy.
Podczas gdy fagi typu dzikiego połączono z GET-IL-12, mediana przeżycia wzrosła do 57 dni. Najwyższy czas przeżycia odnotowano w przypadku połączenia fagów GET-IL12 i wynosił 96,5 dnia. Co ciekawe, 30% myszy wykazało całkowite zniknięcie nowotworu. Obszar guza pierwotnego uległ depigmentacji zarówno skóry, jak i włosów, z pojawieniem się bielactwa. Monoterapia fagowa nie spowodowała całkowitego ustąpienia nowotworu w żadnej grupie, prawdopodobnie dlatego, że guz w tym przypadku był tak agresywny.
W przypadku monoterapii fagowej guz był naciekany przez komórki odpornościowe w porównaniu do minimalnego nacieku obserwowanego w grupie kontrolnej. Terapia fagowa doprowadziła do rozległych obszarów martwicy guza, uwalniając antygeny nowotworowe i promując prezentację antygenu nowotworowego komórkom odpornościowym gospodarza. Leczenie skojarzone wywołało znacznie większą aktywność przeciwnowotworową w porównaniu z monoterapią. Intensywny naciek limfocytarny zmniejszył guzy do małych objętości.
Autorzy zauważyli, że fagi aktywują odpowiedź immunologiczną poprzez wiele mechanizmów, w tym sygnalizację receptorów toll-podobnych (TLR) poprzez ich jednoniciowe DNA, wychwyt przez komórki prezentujące antygen oraz udział zarówno w odporności wrodzonej, jak i adaptacyjnej.
Zauważyli również, że fagi ułatwiają krzyżową prezentację antygenów nowotworowych przez komórki dendrytyczne, dodatkowo zwiększając aktywację limfocytów T CD8+. Ograniczeniem terapii fagowej IL-12 jest jej niezdolność do indukowania długotrwałej odporności. Aby to zrekompensować, mogą być wymagane dawki przypominające lub można dodać inne immunoterapie, takie jak inhibitory punktów kontrolnych. Jest to zgodne z szerszą literaturą na temat zimnych guzów, gdzie immunoterapia często nie podtrzymuje odpowiedzi pamięci.
Podsumowując, eksperyment ten przeprowadzony w warunkach in vivo wykazał bezpieczeństwo i skuteczność połączonej szczepionki przeciwnowotworowej M13 fag-GET-IL-12. Wywołała ona skuteczną przeciwnowotworową odpowiedź immunologiczną, eliminując guza w prawie jednej trzeciej przypadków i drastycznie zmniejszając guz w pozostałych przypadkach poprzez promowanie niszczenia guza za pośrednictwem komórek odpornościowych.
Fagi typu dzikiego były mniej skuteczne niż fagi zmodyfikowane, niezależnie od tego, czy były stosowane samodzielnie czy z IL-12. Połączenie GET-IL-12 ze zmodyfikowanymi fagami wyrażającymi różne peptydy nowotworowe na swoich kapsydach znacznie wydłużyło czas przeżycia w porównaniu z grupą kontrolną lub monoterapią fagami typu dzikiego. Ta kombinacja zwiększyła infiltrację guza przez komórki odpornościowe, głównie limfocyty T, wykazując synergistyczne działanie z terapią fagową.
Autorzy podkreślili potrzebę starannej regulacji, standaryzacji produkcji fagów i nadzoru nad bezpieczeństwem biologicznym przed przejściem do badań na ludziach. Przełożenie szczepionek przeciwnowotworowych opartych na fagach na zastosowanie kliniczne będzie wymagało dalszych badań w celu potwierdzenia bezpieczeństwa, optymalnego dawkowania i skuteczności, a także sprostania wyzwaniom regulacyjnym. Potrzebne są dalsze badania w celu potwierdzenia bezpieczeństwa i skuteczności monoterapii lub terapii skojarzonych, a także optymalnych strategii leczenia.
Warto zauważyć, że badania te pozostają na etapie badań przedklinicznych, a wyniki uzyskane na myszach, choć obiecujące, będą wymagały znacznej walidacji przed zastosowaniem u ludzi.
Zobacz całą publikację: Thomas L, Engineered viruses and gene therapy halt tumor growth and extend survival in mice, news-medical.net, Jun 2 2025.