Nowe nadzieje onkologii

Choć rak ciągle zbiera śmiertelne żniwo, naukowcy nie szczędzą wysiłków, by zmusić go do odwrotu. I choć wiemy, że nie istnieje jedno lekarstwo, które cudownie uwolni nas od nowotworów, to z każdym rokiem dysponujemy większą wiedzą o mechanizmach ich powstawania i rozwoju, a co za tym idzie - możliwościami leczenia.

To wszystko przez ewolucję i seks. Poważnie! Organizmy jednokomórkowe rozmnażały się, po prostu dzieląc na dwa potomne. Wielokomórkowe czynią to w czasie aktu płciowego, uzyskując kombinację swojej informacji genetycznej. I ta fundamentalna zmiana, przyniosła ze sobą ryzyko powstania niebezpiecznych mutacji...

Gdy ok. 700 mln lat temu pojawiły się pierwsze zwierzęta, komórki budujące ich ciała dalej rozmnażały się przez podział, wykorzystując odziedziczoną maszynerię molekularną. Zaczęły się jednak także specjalizować, a dzieląc się, tworzyły różne tkanki. Powstanie skomplikowanych, wielokomórkowych ciał dzisiejszych zwierząt stało się możliwe dzięki pojawieniu się nowych genów, które mogły kontrolować przebieg podziału komórek - np. zatrzymując ich reprodukcję, gdy dany narząd osiągał właściwe rozmiary.

Duże, złożone ciało to jednak nie tylko same zalety - to również poważne zagrożenie. Gdy tylko któraś z jego komórek dzieli się, w jej DNA może powstać mutacja zagrażająca rozwojem nowotworu. "Każdy podział komórki niesie ryzyko nowotworzenia" - twierdzi Judith Campisi z Lawrence Berkeley National Laboratory1.

Krótka historia walki z rakiem

Medycyna długo była bezradna wobec raka. Zaczęło się to zmieniać wraz z rozwojem antyseptyków. Dzięki nim i opracowaniu metod znieczulenia możliwe stały się operacje chirurgiczne. Z kolei odkrycie, że iperyt stosowany w czasie I wojny światowej niszczy leukocyty białaczkowe, legło u podstaw chemioterapii. Natomiast odkrycie promieniowania gamma i promieniotwórczości pozwoliło na stworzenie nowych technik obrazowania oraz radioterapii. Niemal każdego dnia słyszymy o naukowcach badających kolejne tropy, mogące pomóc w walce z tą chorobą. I z każdym rokiem ich wysiłki są coraz bardziej widoczne w statystykach. W USA umieralność na raka jelita grubego, piersi i gruczołu krokowego od 1990 r. spadła o 30%.

Pewne mutacje mogą np. pozbawić komórki naturalnych hamulców i pozwolić im na rozmnażanie się w niekontrolowany sposób. Inne nadają zbuntowanym komórkom zdolność atakowania okolicznych tkanek i rozprzestrzeniania się w organizmie albo pomagają oszukać układ odpornościowy lub pobudzić wzrost naczyń krwionośnych zapewniających guzowi dopływ tlenu.

Niebezpieczne infekcje

Zdaniem American Cancer Society aż w 17% przypadków praprzyczyną nowotworu są infekcje wirusowe. I tak brodawczak ludzki (HPV) ma na swoim koncie 0,5 mln zachorowań na raka szyjki macicy rocznie. Mechanizm kancerogenny polega na tym, że patogen wbudowuje własne geny w genom gospodarza (to znaczy zaatakowanej komórki) albo amplifikuje, czyli zwielokrotnia istniejące uprzednio u zaatakowanej osoby onkogeny.

To nie wszystko. Rozwijający się nowotwór może przejąć kontrolę nad ukadem immunologicznym i wykorzystując jego mechanizmy i dzięki temu ułatwiać sobie wzrost.

Od kilkudziesięciu lat wiadomo, że każdemu nowotworowi towarzyszy zapalenie. Jednak dopiero niedawno dostrzeżono, że stan zapalny wcale nie jest konsekwencją raka. Okazuje się, że często może być jego przyczyną. Jak to możliwe? Otóż stan zapalny to potężna broń, jaką dysponuje układ immunologiczny do zwalczania patogenów. Jednak bywa, że jest to miecz obosieczny i indukowanie stanu zapalnego staje się przyczyną chorób przewlekłych, np. cukrzycy, reumatoidalnego zapalenia stawów, depresji i... nowotworów2.

Nasze siły obronne gotowe są walczyć z intruzami na różne sposoby: mogą ich zabijać, pożerać w całości, a nawet dziurawić chemicznie. Rzecz w tym, że po bitwie zawsze trzeba posprzątać, zainicjować gojenie się ran, pochować poległych etc. By do tego doszło, organizm inicjuje reakcję zapalną. I tu zaczynają się kłopoty... Jak pokazują badania, przekształcenie się lokalnie rozwijającego się raka w takiego, który hojnie sieje przerzutami, wymaga bowiem udziału komórek, które wspomagają gojenie się ran. I tak badacze ze zdumieniem odkryli, że makrofagi wzięte w jasyr przez raka produkują cytokiny, które normalnie w dużym stężeniu są dla niego zabójcze, a w niewielkich ilościach wydzielanych przez zniewolone makrofagi ułatwiają wzrost guza.

Stąd pojawiła się koncepcja, by zamiast ruszać na wojnę z nowotworem, rozpocząć działania wygaszające procesy zapalne, które mu towarzyszą. Dzięki temu można by "udomowić" raka i przekształcić go w podlegające kontroli schorzenie przewlekłe, z którym można żyć przez długie lata.

Potwierdza to m.in. doświadczenie przeprowadzone na Uniwersytecie Hebrajskim, które dowiodło, że zatrzymując u myszy z rakiem wątroby wpływ cytokin TNF za pomoc neutralizującego przeciwciała, można zatrzymać postęp choroby.

 

Pod butem białka

Oczywiście organizm ludzki ma swoje sposoby na powstrzymanie rozwoju nowotworów. Jednak fakt, że co roku miliony ludzi zapadają na raka, wskazuje, że jak dotąd to on zwycięża w tej rozgrywce. W laboratoriach na całym świecie trwają prace, które mają wspomóc nas w walce z rakiem. Jak dotąd badacze doszli do dość smutnych wniosków: co prawda ewolucja zapewniła nam kilka mechanizmów obrony, jednak ich zadaniem jest opóźnienie wystąpienia choroby, a nie jej eliminacja. Naukowcy próbują dociec do korzeni tych procesów, bowiem dzięki temu zyskają nowe narzędzia terapii przeciwrakowych

Jednym z najskuteczniejszych czynników defensywnych są proteiny zwane białkami supresorowymi nowotworów. Jak wynika z różnych badań, niektóre z nich zapobiegają rozwojowi guzów, monitorując rozmnażanie się komórek. Jeśli któraś dzieli się nieprawidłowo, powodują jej śmierć albo przejście w stan przedwczesnej starości. Komórka taka żyje, lecz nie może się już dzielić. Białka supresorowe nowotworów mają wielkie znaczenie dla naszego przetrwania. Niestety mają też swoją ciemną stronę... Otóż jak wykazali naukowcy z University of North Carolina w Chapel Hill, białka te, choć chronią przed rakiem, to jednocześnie mogą przyspieszać procesy starzenia3.

Bibliografia

  1. https://goo.gl/iqHg1c
  2. https://goo.gl/gpfRXa
  3. Nature, tom 443, s. 404-405; 28.09.2006
  4. https://goo.gl/GFiUw4
  5. https://goo.gl/h25nk7
  6. https://goo.gl/mAq6JE
  7. https://goo.gl/KK5a1P
  8. Nature Reviews Cancer, tom 5, nr 12, s. 965-976; XII/2005
  9. https://goo.gl/gNPQ2j
  10. https://goo.gl/6F18D8
  11. https://goo.gl/RN73Ar

Odsunąć w czasie

Opóźnienie rozwoju nowotworów można też uzyskać, ustawiając obronę schodkową. Badania jelita grubego pokazują, że w komórkach tego narządu muszą pojawić się mutacje co najmniej kilku genów, by rozwinął się nowotwór. Dzieje się tak, dopiero gdy ostatni bastion padnie. Co prawda mechanizm ten nie chroni, ale konieczność zmutowania kilku genów w jednej komórce zmniejsza ryzyko zachorowania i odsuwa je znacząco w czasie. W USA średni wiek pacjenta w momencie rozpoznania choroby to 70 lat2.

Nanocząstki w ataku

O ile Natura - która ukierunkowana jest na przekazanie informacji genetycznej - może poprzestać na opóźnianiu rozwoju choroby, o tyle ludzie po prostu nie chcą chorować. Dlatego też naukowcy stale pracują nad skutecznymi sposobami zapobiegania oraz walki z nowotoworem. Ostatnio łódzcy badacze opracowali metodę termicznego niszczenia rozsianych komórek rakowych z użyciem nanozasobników wypełnionych ferromagnetykiem. Dzięki niej możliwe jest niszczenie jedynie zmienionych komórek, bez uszkodzenia zdrowych.

Wprowadzone do organizmu chorego nanorurki węglowe - wypełnione żelazem - odnajdują guza i przyczepiają się do zdegenerowanych komórek. Wtedy za pomocą generatorów o częstotliwości radiowej w zakresie od setek kiloherców do rzędu kilkudziesięciu megaherców uruchomiony zostaje proces termoablacji, czyli nagrzewania polem elektromagnetycznym. W jego rezultacie napromieniowane komórki rakowe giną. Martwe komórki są wydalane z organizmu4.

Rozwiązanie to wychodzi naprzeciw niedoskonałościom obecnie stosowanych metod leczenia raka - chemioterapii i radioterapii, które niszczą także zdrowe komórki, oraz sytuacjom, w których leczenie operacyjne nie jest możliwe, gdyż choroba przeszła już w stadium nieoperacyjne. Działanie nanozasobników sprawdzano na komórkach raka jelita grubego. Teraz musi przejść testy na zwierzętach i kliniczne.

Limfocyty T wkraczają do akcji

Z kolei zespół z Fred Hutchinson Cancer Research Center zastosował nowatorską metodę leczenia białaczki. Badacze pobrali od chorych, u których zawiodły wszystkie inne metody leczenia, limfocyty T. Następnie zmodyfikowali je, tak by zamiast z wirusami walczyły z nowotworem, i wyposażyli w tzw. chimeryczne receptory antygenowe. Tak uzbrojone limfocyty T wróciły do krwiobiegu chorych. Okazało się to strzałem w 10. Leczenie doprowadziło do ustąpienia białaczki aż u 90% pacjentów w bardzo zaawansowanym stadium choroby. Teraz naukowcy chcą sprawdzić, czy terapia sprawdzi się w innych rodzajach nowotworów5.

 

Cel - guz

Klasyczna chemioterapia może być stosowana jedynie przez ściśle określony czas ze względu na znaczą toksyczność leczenia. Na szczęście coraz częściej dostępne są leki ukierunkowane molekularnie, które odcinają dopływ krwi do guza, uniemożliwiając mu w ten sposób zaprowiantowanie i rozwój. Zagłodzony rak umiera. Inną opcją są środki, które powstrzymują rozmnażanie komórek nowotworowych. To bardzo ważne, gdyż w przeciwieństwie do zdrowych komórek zmutowane nie podlegają apoptozie, czyli procesowi samozniszczenia. Leki oddziałują na poziomie molekularnym, skąd płynie sygnał do stałego rozmnażania się komórek. Terapie celowane wykorzystuje się w leczeniu raka płuc, jelita grubego i nerki6.

Czerniak w opałach

Przez ponad 20 lat dla chorych z zaawansowanym czerniakiem nie było skutecznej terapii. Przełom nastąpił dopiero z chwilą odkrycia 2 nowych leków - ipilimumabu i wemurafenibu. Ipilimumab to ludzkie, rekombinowane przeciwciało monoklonalne blokujące antygen CTLA-4 na powierzchni limfocytów T. Blokada ta zwiększa ich aktywność, pobudzając układ odpornościowy do walki z komórkami nowotworowymi. Preparat ten uzyskał rejestrację Komisji Europejskiej do stosowania w krajach Unii Europejskiej w terapii wcześniej leczonego zaawansowanego czerniaka - nieoperacyjnego lub przerzutowego.

Z kolei wemurafenib to doustny lek, którego działanie polega na blokowaniu nieprawidłowego białka kodowanego przez zmutowany gen BRAF. Mutacja tego genu występuje u ok. 60% pacjentów ze zdiagnozowanym czerniakiem. Zastosowanie go może zahamować u nich wzrost guza. Badania kliniczne dowodzą, że dzieje się tak w 90% przypadków. Średnia długość życia chorego z zaawansowanym czerniakiem, czyli takim, który daje już przerzuty (do węzłów chłonnych, płuc, mózgu, wątroby, kości), wynosi zaledwie 6 miesięcy. Tylko co 4. pacjentowi udaje się przeżyć rok, a co 10. - 2 lata. Nowe leki są w stanie wydłużyć czas przeżycia dwukrotnie7.

A może szczepionka?

Trwają intensywne prace nad wakcynami przeciwnowotworowymi. Badacze podzielili się na 2 grupy: pierwsza zakłada stworzenie szczepionki chroniącej przed nawrotem choroby, zaś druga chce opracować środek pozwalający zapobiec rozwojowi nowotworu. Niestety jest raczej mało prawdopodobne, by mogła powstać jedna szczepionka, która nauczyłaby nasz układ immunologiczny rozpoznawać i niszczyć komórki nowotworowe. Po pierwsze rodzajów raka jest wiele, a po drugie wiemy już, że nowotwory dysponują różnymi technikami maskującymi ich obecność w organizmie. Istnieje jednak szansa na opracowanie szczepionek przeciw onkogennym wirusom, takich jak np. szczepionka przeciwko wirusowi brodawczaka ludzkiego, który jest sprawcą raka szyjki macicy.

Samonaprowadzający pocisk

Wirusy to jedne z najbardziej podstępnych tworów natury. Działają troszkę na zasadzie kukułki - przyczepiają się do komórek, umieszczają w nich własne geny i wykorzystują energię i komórkowe mechanizmy do ich skopiowania oraz syntezy swoich białek. Dzięki temu powielają się w tysiącach egzemplarzy. Nowo powstałe wirusy mogą się wydostać z komórki w maleńkich pęcherzykach "ukradzionych" z błony komórkowej albo dalej się namnażają, dopóki nie zostanie ona rozerwana. W dodatku są precyzyjne jak zegarmistrz. Bez pudła odszukują przyjazne sobie receptory, przy których mogą spokojnie przycumować...

Dotychczas onkolodzy zerkali na nie z zawiścią. Też chcieliby tak precyzyjnie namierzać komórki nowotworowe. I wtedy przyszedł pomysł: a czemu nie wykorzystać wirusów jak samonaprowadzających pocisków, których zadaniem jest znaleźć i zniszczyć cel? Niech ich umiejętność selektywnego zakażania wreszcie na coś się przyda. Ta nowa strategia, zwana wirusoterapią, daje obiecujące rezultaty. Wykorzystanie wirusów uzbrojonych w odpowiednie geny pozwoli dostarczyć leki bezpośrednio do komórek nowotworowych8.

Światło ultrafioletowe

Szukając lekarstwa na rzadką chorobę - porfirię - lekarze uświadomili sobie, że wywołujące ją związki mogą znaleźć zastosowanie w onkologii. Tym bardziej, że porfiryny mają tendencję do gromadzenia się w komórkach nowotworowych. Okazało się, że gdy zaktywizuje się je światłem, niszczą otaczającą je tkankę guza. Metoda ta została nazwana terapią fotodynamiczną - od ang. photodynamic therapy (PDT). Obecnie wykorzystywana jest do 2 celów - rozpoznawania nowotworów i destrukcji komórek rakowych.

Choremu podaje się preparat, będący pochodną związków porfirynowych, zwany inaczej fotouczulaczem lub fotosensybilizatorem. Następnie, wykorzystując promienie lasera lub specjalną lampę z filtrami o długości fali ok. 400 nm naświetla się określoną część ciała. W konsekwencji przy tej długości fal następuje różowa luminescencja tkanki nowotworowej. Zjawisko to pozwala odróżnić ją od zdrowej tkanki, która daje zieloną luminescencję. Sposób ten umożliwia jednoznaczne określenie lokalizacji, wielkości i kształtu zmiany nowotworowej. Wtedy guz zostaje ponownie naświetlony promieniami o długości ok. 632 nm, które są w stanie przeniknąć głębiej przez tkanki i zniszczyć nowotwór. Dochodzi do niedotlenienia w obrębie nowotworu i jego martwicy9.

NanoKnife

Zabieg polega na aplikacji w leczonym rejonie od 3 do 6 sond w kształcie igieł. Ich umieszczenie odbywa się pod kontrolą USG, w trakcie operacji lub też przez skórę pod kontrolą tomografii komputerowej lub USG. Następnie aplikowane są impulsy elektryczne o bardzo krótkim czasie trwania, powodujące nieodwracalne uszkodzenie komórek. Urządzenie wykorzystuje nowatorską metodę nietermicznej ablacji, działającą w oparciu o nieodwracalną elektroporację błony komórkowej. Pozwala to na trwałe uszkodzenie komórek rakowych przy jednoczesnym zachowaniu funkcji struktur ważnych dla organizmu, takich jak np. naczynia krwionośne. NanoKnife jest wykorzystywany w leczeniu nieresekcyjnych przypadków raka trzustki, wątroby, prostaty, nerek i płuc. Dodatkowo pozwala na terapię niesłychanie trudnych wznów nowotworów w obrębie węzłów chłonnych oraz wznów miejscowych, np. po leczeniu operacyjnym10.

Automatyczny skalpel

Od dokładności i precyzji w trakcie wykonywania operacji wiele zależy. Parametry te znacznie zwiększa robot da Vinci - to specjalistyczne urządzenie, przy pomocy którego można precyzyjnie wykonać nawet najbardziej skomplikowane zabiegi, m.in. ogranicza ryzyko nietrzymania moczu albo zaburzeń wzwodu u mężczyzn cierpiących na raka prostaty, u których konieczna jest operacja11. Po operacjach laparoskopowych cewnik usuwany jest w 10., a nawet 14. dobie, po operacjach z wykorzystaniem robota da Vinci już w 2.-3. dobie. Chory po zabiegu zostaje 3-4 dni w szpitalu. Dzięki temu da się zminimalizować ryzyko zapaleń dróg moczowych, których przyczyną może być dłuższy czas utrzymywania cewnika. Lekarze, jako zaletę metody wskazują też znacznie szybszy powrót trzymania moczu czy też funkcji seksualnych u pacjenta.

Robot da Vinci wykorzystywany jest w zabiegach prostatektomii radykalnej (usunięcia gruczołu krokowego u mężczyzn, u których stwierdzono raka prostaty), cystotektomii (usunięcia pęcherza moczowego) czy resekcji nerki. Niestety operacje z jego użyciem nie są refundowane.

Człowiek czy kolonia?

Badania nad nowotworami pokazują, że wciąż nie mamy dobrego rozwiązania problemu. Zdaniem prof. Jarle Breivika z Instytutu Nauk Medycznych na Uniwersytecie w Oslo rak jest konsekwencją tego, że stanowimy tymczasowe kolonie założone przez nasze geny w celu przekazania ich przyszłym generacjom. Norweski naukowiec uważa, że moglibyśmy się uwolnić od nowotwo - rów jedynie wtedy, gdybyśmy zaczęli się rozmnażać w inny sposób...

 

Zobacz też:

Zobacz także

Aronia na choroby oczu

Aronia na choroby oczu

Jej cierpkie owoce to najlepsze rodzime źródło antyoksydantów, niezastąpione w profilaktyce chorób układu krążenia.

Zespół Retta: stopić neurolodowiec

Zespół Retta: stopić neurolodowiec

Postępująca choroba układu nerwowego właśnie trafiła na silnego przeciwnika. Czy nowe terapie ocalą życie setek dziewczynek zwanych "milczącymi aniołami"?

Białaczka u dziecka: czy choroby można uniknąć?

Białaczka u dziecka: czy choroby można uniknąć?

Choroby krwi to podstępny, a zatem trudny przeciwnik. Jednak najnowsze badania pokazują, że wielu przypadkom ostrej białaczki limfoblastycznej - najczęstszego nowotworu u dzieci - można zapobiec.

Katar sienny: lepiężnik różowy czy leki?

Katar sienny: lepiężnik różowy czy leki?

Czy w walce z katarem siennym możemy polegać na ziołolecznictwie, czy też jesteśmy skazani na środki antyhistaminowe? Sprawę bada Joanna Evans.

9 przyczyn zmiany smaku

9 przyczyn zmiany smaku

Dziwny smak w ustach każdy odczuł choć raz. Jeśli jednak nie mija, warto wytropić jego przyczynę, bowiem może być symptomem choroby.

Raport specjalny

Prawa pacjenta

Prawa pacjenta

Nowości

Mitochondria kontra zawał serca

Mitochondria kontra zawał serca

3 październik 2018

Wydanie tabletowe

Tablet O Czym Lekarze Ci Nie Powiedzą App Store