Stačí si trochu pohrát s genetickou informací a náš imunitní systém se dokáže vypořádat s rakovinou i s AIDS. A nejen s nimi!
V roce 2005 proběhla klinická studie, při které se podařilo téměř nemožné. Pacienti, kteří si od onkologů vyslechli téměř jistý rozsudek smrti v podobě diagnózy pokročilého zhoubného nádoru kůže (melanomu), odešli po zkušební léčbě domů a i po dvou letech se stále těší dobrému zdraví. Rakovina zmizela!
Onkologové proti zákeřnému nádoru nenasadili žádné chemické zbraně, ale rozhodli se přebudovat přirozenou lidskou obranu. Odvedli celou armádu imunitních buněk „na přeškolení“ mimo tělo a po vnesení genu, který je nutil napadat melanomové buňky, je vrátili zpět. Krvinkám se podařilo zásah přežít, po návratu se jim dobře dařilo a pomalu vybíjely agresivní nádorové buňky.
Do klinického testu tehdy nastoupilo 15 lidí, u kterých selhaly veškeré snahy o léčbu tradičními postupy, léčba však zabrala jen u dvou z nich. Buňky ostatních nedokázaly nový gen nijak využít. I přesto je vyléčení dvou pacientů pro tuto metodu velkým příslibem do budoucnosti.
Nový obranný program
Vědci totiž vědí, kde vězí slabina jejich postupu. Aby bílé krvinky zvané cytotoxické T-lymfocyty mohly napadat melanom, musí se umět „přichytit“ svými receptory na bílkovinné řetězce, které přečnívají ven z povrchu nádorových buněk. A právě geny pro vazbu, která by byla silnější než ta v prvním klinickém testu, jsou v současné době středem zájmu genetických inženýrů. „Nejsme daleko od dokončení výzkumu, který nám umožní naše výsledky dramaticky zlepšit,“ říká Steven Rosenberf z National Cancer Institute v marylandské Bethesdě (USA).
Podobné změny v genech mohou v budoucnu vyléčit nejen mnoho dalších typů rakoviny, ale i většinu jiných chorob, s nimiž si současná medicína neví příliš rady. Na seznamu jsou například AIDS, tuberkulóza nebo cukrovka či artritida.
Jak poznat nepřítele?
Obrana našeho těla je neuvěřitelně účinná, stačí si uvědomit, s kolika patogeny či poškozenými buňkami našeho těla si musí umět poradit. Přesto není úplně neomylná a některým vetřelcům se daří nad ní vyzrát. Třeba v případě zhoubného bujení nedokáže imunitní systém nebezpečné buňky rozeznat od zdravých, protože je nastaven tak, aby zbytečně nestřílel do vlastních řad.
Rakovinné tkáně se mu sice mohou zdát podezřelé, ale jejich identifikační znaky nejsou natolik odlišné od spořádaných příslušníků těla, aby si mohl dovolit je bez okolků zlikvidovat. Brání mu v tom bezpečnostní systém, jenž spouští výrobu látek tlumících bojové nadšení strážců pořádku.
V jiných situacích tato pojistka naopak selže a běžné buňky pak krvinky považují za nebezpečné vetřelce, které musí co nejrychleji zničit. Takový omyl je pak příčinou autoimunitních onemocnění, jako je na příklad cukrovka prvního typu (viz samostatný článek Aby nestřílel do vlastních řad…).
Vetřelci bývají rychlejší!
Široké spektrum patogenů se za mnohatisícileté soužití s člověkem naučilo vyhýbat bdělým strážcům pořádku, ať již přímým zabíjením „vojáků“, jak to předvádí HIV, nebo vysíláním falešných zákazů útoku.
Náš imunitní systém se sice může vyvíjet a do boje nasazovat novější technologie, ale mikroorganismy mají obrovskou výhodu ve své jednoduchosti a rychlosti množení. Není tedy nijak překvapující, že se jim často daří vyvíjet metody, na které není naše tělo připraveno. Pak se už bez pomoci lékařů neobejdeme.
Někdy stačí imunitní systém na příchod agresora předem vytrénovat na oslabených vetřelcích. To dokázali pochopit již před mnoha staletími Arabové a primitivní formou vakcíny pak zachránili tisíce lidí před smrtící nákazou pravými neštovicemi.
Moderní organizovaná medicína ve vyspělých zemích dokázala tímto způsobem některé choroby zcela vymýtit. Přesto má tradiční vakcinace svá omezení a na všechny původce chorob zkrátka nestačí. Připomeňme například chřipkový virus, který svou odolnost dokáže rozvíjet stejně rychle, jako člověk připravovat vakcíny proti dalším a dalším kmenům.
Jak odhalit mistry převleku?
Genetické úpravy mají oproti běžným postupům tu výhodu, že mohou přesně zacílit na nepřítelovu zbraň. Nemusejí se spoléhat na to, co se jednotliví vojáci během výcviku s oslabeným patogenem naučí, ale dají všem jednotný pokyn.
Další výhodou je, že se lékaři nemusejí spoléhat na zbraně, které si imunitní systém dokázal během evoluce sám vyvinout, ale mohou mu sehnat technologie, ke kterým by se vlastními silami dostal jen těžko. Není to sice úplně čistá hra, ale na to se v boji se smrtelnými chorobami nehledí.
Například rakovinné buňky ukazují na svém povrchu spoustu proteinů, které zdravé buňky nemají. Imunitní systém je dokáže rozpoznat a mohl by jejich majitele snadno zabít, kdyby zároveň neukazovali další znaky, které říkají „na nás nestřílet, patříme k vám“. Naučit naši obrannou linii, aby překonala rozpaky a bez milosti nebezpečné protivníky pozabíjela, však není nijak jednoduché. Velmi často to totiž kromě nádorových buněk pak odnesou i tkáně, kterým nic není, jen mají tu smůlu, že jsou těm rakovinným v určitém směru podobné.
Stačí ale imunitním buňkám dát přímé rozkazy podmíněné pouze přítomností určité bílkoviny, a rakovinným buňkám budou jejich „legitimace“ právoplatných obyvatel k ničemu.
Nejmodernější výzbroj
Genetici tak vlastně náš imunitní systém trochu podvedou. Dají mu rozkazy, se kterými za běžných okolností vyrážejí do boje proti infekcím, a vyšlou ho zlikvidovat nádor.
Pří útoku bakterií nebo virů se spouští výroba tzv. cytotoxických T-lymfocytů, které mají na svém povrchu receptor na vyhledávání napadených buněk. Ten se pevně přichytí k proteinům přečnívajícím z povrchu vetřelců a pak imunitní zabiják do buňky vypustí jedy, jimiž ji zcela zničí. V případě rakovinných buněk však k namnožení T-lymfocytů se správným receptorem z bezpečnostních důvodů nedochází. Nicméně pokud tento receptor buňkám sami dáme, získáme všehoschopnou armádu dobře vycvičených zabijáků.
V první studii dostal imunitní systém genetickou modifikací do arsenálu receptor pro bílkovinu MART-1, jež se vyskytuje na povrchu melanomových buněk, zatímco zdravým chybí. Gen pro něj lékaři sehnali u pacientů s melanomem, kteří dokázali se zákeřnou chorobou sami bojovat. Pak už jen stačilo 17 lidem v klinické studii odebrat jejich lymfocyty, vyzbrojit je genem pro receptor a zase je vrátit do bitevní vřavy.
Velmi slibným výsledkem je, že takto pozměněné buňky domovské tělo dokázalo nadále přijímat za své a u 15 pacientů ještě po dvou měsících stále nechávalo kolovat v krvi. Pro vědce se tak otevírá cesta k přímé modifikaci imunitních buněk, jelikož mají velkou naději, že jimi přecvičené buňky nebudou po návratu do těla považovány za nebezpečné vetřelce.
Vynucená sebevražda
Lékaři se teď, kromě melanomových bílkovin, zaměřují hlavně na protein, který hraje klíčovou roli u mnoha typů nádorů. Jedná se o tzv. tumorsupresor (látka zabraňující zhoubnému bujení) p53. Jeho úkolem je nutit poškozené buňky k sebevraždě (tzv. apoptóze) a mnoho nádorů se rozvine právě vinou toho, že p53 nefunguje. Buňky poloviny všech známých typů rakoviny obsahují zvýšené množství poškozené formy tohoto proteinu.
Teoreticky je tedy možné, že by T-lymfocyty s receptorem proti nefunkčnímu p53 dokázaly zabíjet tkáně celé řady nádorů. Pokusné léčbě se již podrobil první pacient a lékaři teď musí přibližně jeden rok vyčkat, jak se u něj situace vyvine. Další část týmu z Bethesdy se snaží najít vhodné proteiny pro léčbu jiných typů zhoubného bujení, jako je například leukémie.
Nabízí genetika účinnější zbraně?
Kromě cytotoxických lymfocytů mají naše těla v arzenálu i další zbraně. Například protilátky, které se volně pohybují v krvi a váží se na bakteriální nebo virové bílkoviny. Tím jim buď zabrání v provádění nebezpečných kousků, nebo je alespoň zviditelní pro další složky imunitního systému, které je posléze zničí.
Tým Davida Baltimora z Kalifornského technologického institutu v Pasadeně (USA) má v plánu geneticky upravit lidské B-lymfocyty (bílé krvinky, které produkují protilátky) tak, aby vyráběly chemické zbraně proti HIV.
Právě v případě AIDS náš imunitní systém prohrává z toho důvodu, že nemá dostatečně silnou palebnou sílu. HIV totiž napadá bílé krvinky, jež by se měly podílet na jeho likvidaci. Jeho invaze je tedy závod s časem, při kterém jde zejména o rychlost a efektivitu zabíjení. Zatímco konvenční cestou takto silnou zbraň lidský imunitní systém obstarat neumí, genetičtí inženýři mohou bílé krvinky naučit vyrábět tak silnou protilátku, že z invazní armády HIV zbude jen neškodná hrstka odevzdaných mrzáků.
Bdělejší a hlučnější stráž
„HIV se vyvinul tak, aby si dokázal poradit s imunitním systémem, který zná. Jenže neví o novém proteinu, který teď od nás bílé krvinky dostanou čistě za účelem jeho likvidace,“ říká Baltimor.
Zatímco přirozené protilátky se dokáží vázat na dvě místa virového proteinu, specialita z pasadenské laboratoře má takové vazební pozice čtyři. Značně se tím snižuje možnost, že virus projde kolem stráže bez povšimnutí. Nové bílkoviny také dokáží vyvolat silnější imunitní reakci tím, že ztropí větší poplach.
Pokusy s protilátkami zatím nedosáhly stádia, kdy by mohly být spuštěny klinické studie, nicméně výsledky u zvířat vypadají velmi slibně. Tým počítá i s řešením dalších nemocí, jako je například malárie, tuberkulóza nebo žloutenka.
Aby nestřílel do vlastních řad…
Genetické inženýrství nemusí imunitní systém pouze vybízet k vyšší agresivitě, ale může tlumit i jeho zvrhlé nápady v případě, že si splete cíl a začne pálit do vlastních řad. Jednou z chorob, na kterou se vědci zaměřili, je cukrovka prvního typu. Ta vzniká vinou toho, že imunitní systém likviduje beta buňky v pankreatu, jež mají za úkol vyrábět inzulin.
Zatím se všechny způsoby léčby soustřeďují na to, jak nahradit poškozené buňky zdravými. Úpravou imunitního systému by však přestaly léčit symptomy a řešila by se rovnou příčina choroby. Vědci chtějí tzv. dendritické buňky (rozvědka, jež má za úkol vyhledávat vetřelce a dávat znamení dalším složkám imunitního systému) naučit produkovat signální molekuly, které obraně těla zakáží útok na pankreatickou tkáň.
Studie lidské i myší formy cukrovky ukazují, že v obou případech tělo trpí nedostatkem inteleukinu-4, tedy bílkoviny potlačující choutky bojechtivých krvinek. U myší to zatím funguje dobře a vědci chtějí co nejdříve spustit i klinickou studii.
Imunitní nanopomocníci
Genetické úpravy bílých krvinek jsou sice mocným nástrojem, ale nesou s sebou i mnohá nebezpečí. Pozměněné krvinky si mohou nové receptory za určitých okolností třeba vysvětlit jako svolení s volnou zábavou a pak už je nic nezastaví od zabíjení zdravých buněk. Proto se některé vědecké laboratoře snaží přeprogramovat obranu našeho těla, aniž by musely sahat do genetické informace.
Jeden z takových způsobů představují i nanokapsule, které slouží k přepravě látek, jež by nedokázaly v krevním řečišti samy o sobě přežít. Ve své výbavě mívají vyhledávací protilátky, díky nimž se nemohou nikdy splést a vždy se přichytí pouze na cílové tkáně. Jakmile nálož dorazí na místo určení, spustí se chemická reakce, v jejímž důsledku se nebezpečný náklad dostane z kapsule ven a zničí škodlivé buňky.
