Egy új tumorvakcina képes kiirtani a rákot

Az amerikai Harvard Egyetemen kísérleti állatok bőre alá körömnyi méretű szerkezetet ültettek be, amely folyamatosan a ráksejtek elleni harcra serkentette az immunrendszert. Az állatok közel fele teljesen daganatmentessé vált a kezelés hatására. Ha megelőzésként adták a vakcinát, az állatok 90%-a daganatmentes maradt, pedig rákos sejteket juttattak beléjük.

Először sikerült kiirtani a daganatokat emlősökben egy olyan vakcinációs eljárás segítségével, amelyet körömnyi méretű implantátum formájában juttattak a szervezetbe. Az új módszert a Harvard Egyetem biomérnökei és biológusai együtt fejlesztették ki David J. Mooney professzor vezetésével.

Mindenkiben folyamatosan keletkeznek rákos sejtek (tumorsejtek). Szervezetünk védekezik ellenük, folyamatosan elpusztítja őket, azaz a tumorsejtek immunválaszt váltanak ki. Bizonyos idő elteltével azonban ezek az elfajult sejtek képesek kijátszani a szervezet ellenállását: "elmaszkírozzák magukat" az egészséges sejtekre jellemző sejtfelszín kialakításával, de termelhetnek olyan anyagokat is, amelyek gátolják az immunrendszer működését. Így "eltűnhetnek" az őket pusztító immunsejtek elől, és osztódásukkal kialakulhat a daganatos betegség.

Az úgynevezett tumorvakcinálás célja az, hogy mesterséges módon felerősítsék az immunrendszer tumorellenes működését. A tumorvakcinák egyik fajtáját az úgynevezett terápiás vakcinák alkotják, amelyek a már megjelent ráksejtek pusztítását célozzák. Klinikai vizsgálatokban már több ilyen módszert is tesztelnek, ám ezek hatékonysága egyelőre nem megfelelő.

Immunsejtek kiképzése ráksejtek ellen

Az egyik leggyakoribb eljárás szerint például a beteg saját immunsejtjeit (úgynevezett dendritikus sejteket), valamint a rákos sejtekre jellemző, az immunsejteket "aktiváló" molekulákat (úgynevezett tumorantigéneket) mesterséges körülmények között együtt tartják fenn egy sejtkultúrában. Az immunsejtek itt "megismerik" a ráksejtekre jellemző molekulákat, s ez a szoros kölcsönhatás képessé teszi őket arra, hogy a szervezetbe visszajuttatva erőteljes immunválaszt idézzenek elő a tumorsejtek ellen. Az injektálást követően azonban a sejtek döntő hányada azelőtt elpusztul, hogy bármilyen hatást kiválthatna a szervezetben.

A fehérvérsejteknek mindössze ezredrészét kitevő dendritikus sejtek az elsők között találkoznak a szervezetet megtámadó kórokozókkal, így az immunválasz megindításában kulcsszerepet töltenek be. A vöröscsontvelőben fejlődnek, majd szétrajzanak a szövetekbe, ahol folyamatos őrjáratot végeznek.

Egy kórokozóval vagy tumorsejttel való találkozáskor a betolakodókat megtámadják, és az ezeken lévő idegen molekulák (antigének) jellemző részleteit más immunsejteknek bemutatják, további védekezési folyamatokat indítva el.

Az immunrendszer számos sejtje rendelkezik ilyen antigén-bemutató képességgel, de a dendritikus sejtek minden más típusnál hatékonyabban végzik ezt a munkát.

A képen: egy dendritikus sejt (balra, gömb alakú) és másik immunsejttel kommunikál (lapos sejt)

Kiképzés helyben

A Mooney vezette kutatócsoport egészen új irányból közelíti meg a terápiás tumorvakcinálás fogalmát. Nem vesznek ki immunsejteket a szervezetből, hanem a rákra jellemző mintákat viszik el az immunsejtekhez. Ezt úgy valósítják meg, hogy kisebb tabletta nagyságú, bőr alá ültethető implantátumok segítségével juttatnak az adott rák sejtjeire jellemző molekulákat (tumorantigéneket) a szervezetbe.

A bőr szöveteiben állandóan járőröző immunsejtek (a már említett dendritikus sejtek) találkoznak ezekkel az antigénekkel, felveszik és a közeli nyirokcsomókba szállítják azokat. A nyirokcsomókban az antigénnel való találkozás hatására újabb immunsejtek aktiválódnak (főként úgynevezett citotoxikus T-limfociták), amelyek hatékony támadást képesek intézni a ráksejtek ellen, s elpusztítják azokat.

Az állatok egy részéből teljesen eltűntek a ráksejtek

A vizsgálatokat egyelőre egereken végezték. A kutatók beszámolója valóban ígéretes: eszerint az implantátumok alkalmazásával első ízben sikerült teljesen kiirtani ráksejteket (a rosszindulatú festékes bőrdaganat, a melanoma sejtjeit) egy emlősállat szervezetéből. Amellett, hogy kísérleti állatok egy részében a kezelés hatására a tumor teljesen visszafejlődött, kiderült az is, hogy az előzetes vakcinálás az egereket bizonyos mértékben felvértezi egy későbbi tumor kialakulásával szemben.

Az implantátumok hatását olyan egereken vizsgálták, amelyeket a vakcinálást követő 14. napon (körülbelül 2 hét szükséges a hatékony immunválasz megjelenéséhez) tumorsejtekkel fertőztek. Az egerek 90%-a teljesen egészséges maradt, nem fejlődött ki a szervezetükben a rák, míg a maradék 10%, illetve a kontroll (vakcinálatlan) állatcsoport utolsó tagja is elpusztult a kísérlet 23. napjára a rákos elfajulás következtében.

Ezt követően a kutatók azt is megvizsgálták, hogy a már tumorsejtekkel fertőzött állatok szervezetére milyen hatással van a vakcinálás. A rákos sejtekkel történő fertőzéstől számított 9. napon ültették be az implantátumokat az állatok bőre alá. A kontroll csoport tagjai, amelyek csak üres (tumorantigéneket és a dendritikus sejtekre ható anyagokat nem tartalmazó) vakcinát kaptak, a 24. napra elpusztultak. A többi állat esetében a vakcina jelentősen megnövelte az átlagos élettartalmat, de a kísérlet 58. napján a kutatók elaltatták őket, mert a ráksejtek túlságosan elszaporodtak a szervezetükben.

Abban az esetben azonban, amikor az egereket duplán, a tumorsejtekkel történő fertőzés 9. és 19. napján is vakcinálták, az állatok közel felében teljesen visszafejlődött a daganat. A kísérleteket úgy is megismételték, hogy a fertőzést követő két későbbi időpontban, a 13. és a 23. napon vakcinálták az állatokat, amelyeknek 20%-ából ebben az esetben is teljesen eltűnt a rák.

A kutatók a Science Translational Medicine-ben számoltak be eredményeikről (In situ regulation of DC subsets and T-cells mediates tumor regression in mice).

Az amerikaiak által tervezett implantátumok az FDA (amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerengedélyezési Hivatal) által jóváhagyott biológiailag lebomló polimerből készülnek. Rendkívül porózusak, az immunsejtek számára könnyedén átjárhatóak (az implantátum belső szerkezetét lásd a képen).

Az implantátumok tumorantigéneket tartalmaznak, valamint olyan anyagokat szabadítanak fel a bőrben, amelyek az implantátumhoz vonzzák a dendritikus sejteket, és elősegítik a szaporodásukat, ezzel is növelve az eljárás hatékonyságát.

Forrás: Science / AAAS

* * *

A tumorvakcinák egyik fő célpontja

A sejtek élettartamának egyik meghatározó tényezője a kromoszómák végein található speciális szakaszok, az ún. telomerák (másképpen telomerek) hossza. A telomerák szerepe az, hogy védjék a kromoszómák végeit az osztódások során. A telomerák szintéziséért és fenntartásáért a telomeráz enzim felelős. Ennek aktivitása azonban a legtöbb sejtünkben olyan alacsony, hogy a telomerák minden osztódás alkalmával rövidülnek, mígnem annyira elfogynak, hogy nem tudják megakadályozni a kromoszómák összecsapzódását. A kromoszómák fúziója következtében a DNS-állomány sérülékennyé válik, a sejtosztódáskor feltöredezik, degradálódik, ami a sejt öregedéséhez és halálához vezet. A 2009-es orvosi-élettani Nobel-díjjal kitüntetett kutatók fedezték fel, hogyan védik a telomera-szakaszok a kromoszómákat, illetve megtalálták a telomera-szakaszokat szintetizáló enzimet, a telomerázt.

A tumorsejtek halhatatlanságának egyik oka lehet a telomeráz enzim nagyobb aktivitása. A telomeráz blokkolása ezért egy jövőbeli új terápia alapja lehet. Ugyanakkor figyelni kell majd arra, hogy ez ne bénítsa meg az őssejtek telomeráz-aktivitását is a folyamatosan megújuló normális szövetekben.