Spersonalizowane szczepionki mRNA – nowa nadzieja w leczeniu nowotworów
Autorka: Monika Grzegorowska
Jesteśmy świadkami przełomu w leczeniu nowotworów – nowa spersonalizowana szczepionka przeciwko czerniakowi podawana w połączeniu z lekiem stymulującym działanie układu immunologicznego wydłuża okres bez nawrotu choroby oraz zmniejsza ryzyko przerzutów. Eksperci studzą entuzjazm, zaznaczając, że wstępne dane wymagają jeszcze pełnej analizy, jednak niewątpliwie wkraczamy w nową erę leczenia nowotworów.
Mówiąc o szczepionkach, najczęściej mamy na myśli preparaty profilaktyczne, czyli takie, które chronią nas przed zachorowaniem.
– Jeśli chodzi o szczepionki przeciwnowotworowe, to obecnie mamy dwa preparaty, które działają w taki sposób. Jest to szczepionka przeciwko wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV) oraz przeciwko wirusowi zapalenia wątroby typu B (WZW B), które chronią- odpowiednio przed rakiem szyjki macicy oraz rakiem wątrobowokomórkowym. Dowodem na ich skuteczność jest m.in. fakt, że wprowadzenie szczepień profilaktycznych przeciwko HPV w 2008 r. w Wielkiej Brytanii wyeliminowało raka szyjki macicy w zaszczepionej populacji – mówi prof. dr hab. n med. Natalia Marek-Trzonkowska, dyrektorka Międzynarodowego Centrum Badań nad Szczepionkami Przeciwnowotworowymi (ICCVS) przy Uniwersytecie Gdańskim.
Rak wątrobowokomórkowy i rak szyjki macicy, to jednak nieliczne nowotwory, których rozwój jest związany z zakażeniem wirusowym. Większość nowotworów pojawia się spontanicznie, bez udziału czynników infekcyjnych. W ich przypadku opracowanie szczepionki profilaktycznej jest obecnie niemożliwe. Nie znamy antygenów nowotworu dopóki się on nie pojawi. Nowotwory, nawet w obrębie danego typu charakteryzuje duża zmienność i nieprzewidywalność. W związku z tym, większość szczepionek przeciwnowotworowych, nad którymi się współcześnie pracuje, to szczepionki terapeutyczne. Czyli takie, które podaje się osobom, u których już pojawił się nowotwór. – zwraca uwagę specjalistka.
Pierwsze szczepionki przeciwnowotworowe były dość proste. – Mianowicie pobierano próbkę nowotworu od pacjenta, następnie trawiono go, żeby uzyskać zawiesinę komórek. Komórki te namnażano, a po uzyskaniu odpowiedniej liczby napromieniowywano. Dzięki temu po podaniu pacjentowi komórki takie nie mogły się już dzielić. Nie stwarzały więc ryzyka nawrotu choroby. Były jednak rozpoznawane przez układ immunologiczny chorego i pobudzały go do odpowiedzi przeciwnowotworowej.
Szczepionki te mają jednak wiele ograniczeń
– Głównym problemem jest to, że nie od każdego pacjenta można pozyskać próbkę nowotworu lub próbkę w ilości wystarczającej do wyprodukowania szczepionki. Metoda ta stanowi także wyzwanie logistyczne, ponieważ proces produkcji musi rozpocząć się natychmiast po chirurgicznym usunięciu guza. Aby uprościć te procedury, opracowano tzw. szczepionki allogeniczne, które wykorzystują komórki nowotworowe pochodzące od innego pacjenta. W tym przypadku z guza pobranego od chorego wyprowadza się linię komórkową, tj. komórki, które są nieśmiertelne i które można utrzymywać w laboratorium w nieskończoność. wyprowadzać Takie komórki można także mrozić i przesyłać między ośrodkami. W efekcie wykorzystując guz od jednego pacjenta, można wyprodukować miliony dawek szczepionki. Takie komórki podaje się chorym z podobnym typem nowotworu – wyjaśnia prof. Marek- Trzonkowska.
Badania prowadzone w latach 80. i 90. ubiegłego wieku nad szczepionkami allogenicznymi przyniosły słodko-gorzkie wnioski. Choć początkowo terapie te dawały spektakularne, pozytywne rezultaty, to u wielu pacjentów po pewnym czasie dochodziło do nawrotu choroby. W tamtym czasie zabrakło jednak szczegółowych badań monitorujących, które pozwoliłyby zrozumieć, dlaczego jedni pacjenci reagowali na szczepienie znacznie lepiej niż inni.
Leczenie czerniaka: w Polsce stosuje się już immunoterapię
Immunoterapia to przełom w leczeniu czerniaka. Przekonała się o tym pani Agata, która trafiła do szpitala z bardzo zaawansowaną chorobą, a dziś wszystko wskazuje na to, że pozbyła się choroby na dobre. Jeszcze nie tak dawno temu rokowanie dla niej byłoby bardzo pesymistyczne.
Równolegle w tym czasie doszło do rozwoju chemioterapii, radioterapii – metody te dawały bardzo szybkie rezultaty, co sprawiło, że zainteresowanie szczepionkami przeciwnowotworowymi zeszło na dalszy plan.
– Z czasem okazało się jednak, że chemioterapia i radioterapia niosą ze sobą poważne skutki uboczne i potrzebne jest bardziej precyzyjne podejście terapeutyczne. Nauka nigdy nie stoi w miejscu. Rozwój biotechnologii oraz lepsze rozumienie działania układu immunologicznego sprawiły, że wkrótce powrócono do myślenia o szczepionkach, ale już w bardziej wysublimowany sposób. W kolejnych badaniach nie testowano już działania całych komórek, ale wybranych białek nowotworu, bądź ich fragmentów.. Zaczęto więc intensywnie poszukiwać antygenów specyficznych dla guza, których nie ma w zdrowych komórkach. Nie jest to jednak proste, bo takich jest bardzo niewiele lub nie potrafimy ich zidentyfikować – tłumaczy prof. Marek-Trzonkowska.
W 2016 roku opublikowano wyniki projektu MAGRIT. Było to międzynarodowe i wieloośrodkowe badanie klinicznefazy III.
Jego celem było zweryfikowanie skuteczność szczepionki przeciwko niedrobnokomórkowemu rakowi płuca (NSCLC). Szczepionka ta zawierała białko MAGE-A3, które często występuje na powierzchni komórek nowotworowych, ale jest również obecne w spermatogoniach, czyli komórkach, z których rozwijają się plemniki. Warto też nadmienić, że białko MAGE-A3 w tej szczepionce było skoniugowane z białkiem D bakterii Haemophilus influenzae. Celem takiego połączenia było zwiększenie immunogenności MAGE-A3 i wywołanie silniejszej odpowiedzi układu odpornościowego.
– Dla uzmysłowienia, jak dużym wyzwaniem jest przeprowadzenie takiego badania klinicznego, dodam, że w wzięło w nim udział 590 ośrodków z 34 krajów. Przebadano ok. 14 tys. chorych, z czego do grupy leczonej zakwalifikowano jedynie 1515 osób. Około 700 chorych włączono do grupy kontrolnej, która otrzymywało placebo. Z kolei badanie ukończyło zaledwie 90 pacjentów, którzy przyjęli szczepionkę i około 40 chorych z grupy kontrolnej. Obserwacje prowadzono przez 38 miesięcy od zakończenia badania – opowiada prof. Marek- Trzonkowska.
Do terapii kwalifikowano chorych w stadium IB, II oraz IIIA NSCLC po całkowitej resekcji guza. Schemat leczenia polegał na podaniu 13 iniekcji szczepionki w ciągu 27 miesięcy. Część chorych otrzymywała równocześnie chemioterapię. Skuteczność działania szczepionki kontrolowano co 3 miesiące, przeprowadzając badania obrazowe (TK, RTG). W określonych odstępach czasu mierzono również poziom przeciwciał przeciwko MAGE-A3, żeby sprawdzić, czy stan aktywacji układu immunologicznego i ewentualny wpływ tych przeciwciał na skuteczność leczenia.
Skutki uboczne tej terapii były łagodne. Zgłosiło je 90 proc. pacjentów, którzy otrzymali szczepionkę oraz 73 proc. chorych z grupy placebo. Był to zwykle ból i zaczerwienienie w miejscu wkłucia i/lub objawy grypopodobne. Niestety, szczepionka okazała się równie „łagodna” w stosunku do nowotworu. Nie przedłużała czasu wolnego od objawów ani całkowitego czasu przeżycia pacjentów. Była bezpieczna, ale niestety nie była skuteczna.
– Warto w tym miejscu zadać sobie pytanie - dlaczego szczepionka była nieskuteczna? Czy w ogóle mogła działać, gdybyśmy zrobili coś inaczej? Obecnie możemy jedynie spekulować. Niemniej jednak jedną z przyczyn mogła być metodologia zastosowana do kwalifikacji pacjentów do terapii. Warunkiem włączenia do badania było wykrycie określonej ilości mRNA dla białka MAGE-A3 w komórkach nowotworowych pacjenta. Mierzono więc mRNA, tj. matrycę dla białka, nie oznaczając samego białka. Obecnie wiemy, że obecność mRNA w komórce nie gwarantuje, że powstanie z niego funkcjonalny antygen, który układ odpornościowy mógłby rozpoznać. W rzeczywistości nie było więc wiadomo jaki odsetek komórek nowotworowych leczonych pacjentów wykazywał obecność MAGE-A3. Jeśli nowotwór nie produkował białka MAGE-A, a jedynie jego mRNA, to szczepionka nie mogła działać. Warto w tym miejscu również wspomnieć, że w przypadku tej szczepionki celem był tylko 1 antygen. Komórki nowotworowe są natomiast heterogenne, to znaczy różnorodne. Zniszczenie komórek, które mają na swojej powierzchni dany antygen, nie oznacza, że zniszczyliśmy wszystkie komórki nowotworowe.
Optymalnym rozwiązaniem w przypadku szczepionek przeciwnowotworowych jest wyznaczenie kilku lub nawet kilkuset celów terapeutycznych. Wówczas jest szansa, że zniszczymy wszystkie lub chociaż większość komórek nowotworowych – wyjaśnia specjalistka.
Dużym problemem badań klinicznych dotyczących szczepionek przeciwnowotworowych, jest brak tzw. immunomonitoringu, czyli śledzenia, jak na leczenie reaguje układ immunologiczny pacjenta.
Prawie wszystkie badania kliniczne koncentrują się na ocenie stanu klinicznego pacjenta, zapominając o ustaleniu, dlaczego ten stan się poprawia. Podając szczepionkę chcemy doprowadzić do aktywacji układu immunologicznego. Co ciekawe, prawie nikt w badaniach klinicznych nie analizuje czy szczepionka rzeczywiście doprowadziła do takiej aktywacji. Monitoruje się tylko czy doszło do nawrotu choroby lub jej rozsiewu. W związku z tym badacze pozbywają się cennych informacji, które pomogłyby lepiej zaplanować przyszłe terapie. W przypadku wcześniej wspomnianego badania MARGIT śledzono poziom przeciwciał przeciwko antygenowi szczepionki. Pomiar ten można nazwać immunomonitoringiem, ale w bardzo okrojonej i ascetycznej formie. W związku z tym również niewiele wniosków można obecnie wyciągnąć z tego badania - zauważa prof. Marek- Trzonkowska.
Dysponujemy obecnie wieloma różnymi narzędziami, które pozwalają sprawdzić, dlaczego dana szczepionka działa bądź nie. Możemy ustalić, czy pacjenci wymagają zastosowania leków immunostymulujących, czy też może w ich organizmach doszło do namnożenia komórek hamujących działanie układu odpornościowego. Nie korzystając z tej wiedzy, pozbywamy się materiałów do budowy kolejnych, skuteczniejszych terapii.
Era szczepionek mRNA
Dziś uwagę badaczy i pacjentów przykuwa personalizowana szczepionka mRNA przeciwko czerniakowi. W sierpniu dwie firmy ogłosiły, że ich eksperymentalny preparat pomyślnie osiągnął kluczowe cele w badaniu klinicznym fazy III. To ogromny postęp, ponieważ technologia mRNA umożliwiła wprowadzenie personalizowanej szczepionki. Personalizacja wydaje się obecnie jedyną słuszną drogą w walce z nowotworami, a najnowsze wyniki tylko to potwierdzają.
– Atutem tej szczepionki jest personalizacja. Projektuje się ją bardzo precyzyjnie, wybierając dla każdego pacjenta inny zestaw antygenów (od 9 do 34).
Aby pacjent w ogóle mógł pomyśleć o udziale w takim badaniu, konieczne jest aby dysponował zabezpieczoną tkanką guza, z której będzie można wyizolować materiał genetyczny i zidentyfikować charakterystyczne mutacje. Zwykle taka tkanka jest przechowywana po utrwaleniu i zatopieniu w bloczku parafinowym. Jest to standardowa procedura po chirurgicznej resekcji guza. Od chorych zakwalifikowanych do terapii również pobiera się próbkę krwi i analizuje mutacje w komórkach krwi. Jest to ważne, ponieważ pozwala ocenić, które mutacje w guzie są rzeczywiście unikatowe dla nowotworu i nie występują w innych tkankach organizmu. Z próbki guza izoluje się również mRNA i wykonuje jego sekwencjonowanie. Pozawala to oszacować w przybliżeniu czy dana mutacja daje początek białku oraz ile tego białka może powstawać. – Samo wystąpienie mutacji w DNA nie oznacza, że komórka produkuje zmutowane białko. Badanie mRNA względnie potwierdza, które zmutowane geny są realnie „aktywne” (podlegają ekspresji) i jak dużo wadliwego białka powstaje – tłumaczy prof. Natalia Marek-Trzonkowska.
Na tym proces selekcji antygenów szczepionkowych się nie kończy. Dodatkowo wykonywana jest analiza cząsteczek HLA, które są unikatowe dla każdego pacjenta. Układ odpornościowy wykorzystuje je do odróżniania własnych komórek od obcych – to one stoją np. za odrzucaniem przeszczepów. Cząsteczki te znajdują się na powierzchni komórek naszego organizmu, a ich głównym zadaniem jest prezentowanie antygenów ( dokładnie peptydów, czyli fragmentów białek) limfocytom T (rodzaj komórek układu immunologicznego). Prezentacja antygenów pozwala limfocytom T odróżnić komórki prawidłowe od obcych, w tym rozpoznać komórki nowotworowe. Identyfikacja cząsteczek HLA pacjenta ma znaczenie dla skuteczności opracowywanej szczepionki mRNA. Szczepionka bowiem ma za zadanie dostarczyć do komórek chorego konkretne antygeny nowotworowe. Upraszczając, cząsteczki HLA pacjenta muszą następnie „złapać” te antygeny i pokazać je limfocytom T. Ponieważ każdy z nas ma inny zestaw genów HLA, ten sam antygen prezentowany przez różne cząsteczki HLA może działać inaczej na układ immunologiczny. Ta sama szczepionka u jednej osoby może zadziałać lepiej, niż u innej, gdzie cząsteczki HLA np. słabiej wiążą dany antygen i słabiej aktywują limfocyty. Dlatego podczas produkcji wspomnianej szczepionki mRNA wybiera się nie tylko zmutowane unikalne antygeny nowotworu, ale również sprawdza się czy wybrane antygenu będą później prezentowane układowi immunologicznego w optymalny sposób.
– W skrócie, do produkcji tej szczepionki wybiera się zmutowane antygeny występujące tylko w komórkach nowotworowych danego pacjenta i nieobecne w innych komórkach jego organizmu, Następnie, z tej puli selekcjonuje się antygeny, które w optymalny sposób wiążą się z cząsteczkami HLA pacjenta, a co za tym idzie lepiej aktywują limfocyty T do walki z nowotwoem– mówi prof. Marek-Trzonkowska.
Bardzo ważnym elementem tej terapii jest również podanie leku, który odblokowuje działanie układu odpornościowego. Jest to istotne, ponieważ nowotwór bardzo często hamuje odpowiedź immunologiczną. Wówczas podanie samej szczepionki może nie wywołać efektu terapeutycznego,
Większość działań niepożądanych obserwowanych po przyjęciu tej szczepionki to działania łagodne i samoograniczające się, a co najważniejsze – wygląda na to, że szczepionka działa. Ponad pięcioletnie obserwacje pokazały, że pacjenci poddani tej terapii dłużej przeżywają bez objawów choroby.
– Kolejne lata przyniosą prawdopodobnie intensywny rozwój szczepionek personalizowanych opartych na technologii mRNA. Umożliwiają one bowiem precyzyjne podejście do leczenia oraz dużą elastyczność. Są też bezpieczne, m.in. dlatego, że cząsteczki mRNA krótko utrzymują się organizmie. Dzięki tmu nie wywołują długotrwałej stymulacji układu immunologicznego, minimalizując ryzyko przewlekłych odczynów zapalnych czy chorób autoimmunologicznych – podsumowuje prof. Marek- Trzonkowska.
