Jest to model adenowirusa typu 5, który powoduje infekcje dróg oddechowych. Kateryna Kon/Shutterstock.com

Kiedy większość ludzi myśli o słowie „wirus”, często odnoszą je do infekcji lub chorób. Jedynym celem wirusa jest zaatakowanie i zainfekowanie normalnej komórki, użycie jej do replikacji, a następnie zabicie jej. Niektóre przykłady obejmują wirus grypy i śmiercionośne Wirus Ebola.

Jednak w ostatnich czasach nasze rozumienie wirusów drastycznie ewoluowało. Nowe badania ujawniają niuanse różnych infekcji wirusowych, a inne próbują dowiedzieć się, jak wykorzystać zabójcze funkcje wirusów i wykorzystać je do celów terapeutycznych, takich jak leczenie raka. Do tej pory naukowcy lamentowali, że jedyne lekarstwo na raka oka u dzieci siatkówczak to chirurgiczne usunięcie chorego oka. Teraz, w niedawnym raporcie opublikowanym w Science Translational Medicine, naukowcy odkryli inne podejście do zwalczania siatkówczaka za pomocą bezpieczniejszego: wirusów zabijających raka.

To badanie przykuło moją uwagę, ponieważ Jestem badaczem okulistyki i nauk wizualnych i pracujemy nad zrozumieniem przyczyn dziedzicznych chorób oczu i opracowaniem skutecznych metod leczenia. W moim laboratorium badamy wykorzystanie zmodyfikowanych wirusów jako nośników w celu dostarczenia prawidłowej formy genu do chorych komórek oka. Niedawno opublikowane badanie opisuje to, co moim zdaniem jest podejściem zmieniającym zasady gry: użycie zmodyfikowanego wirusa do bezpośredniego zabijania komórek rakowych. Strategia wykorzystuje naturalną zdolność wirusa do zabijania komórek w leczeniu raka oka.

Siatkówczak zaczyna się jako guz w tkance światłoczułej zwanej siatkówką, która znajduje się w tylnej części oka. Objawy obejmują (od góry do dołu) leukokorię, białe zabarwienie oka oglądane z przodu, mrużenie lub zaczerwienienie oka, zapalenie oka. Inne części przedstawione na tym schemacie to rogówka, przezroczysta struktura z przodu oka, soczewka i dołek, obszar widzenia centralnego. VectorMine/Shutterstock.com

Wirusy atakujące siatkówczaka

Siatkówczak jest częstym nowotworem wieku dziecięcego i główną przyczyną ślepoty u dzieci. Chociaż podawanie leków i chemioterapia mogą przynieść pewne korzyści, skutki uboczne mogą prowadzić do utraty wzroku w przypadku długotrwałego i ostatecznego usunięcia oka. W związku z tym rozważane są nowe strategie terapeutyczne dla tej wyniszczającej choroby.

Wykorzystując wiedzę o tym, jak komórki siatkówczaka rozmnażają się, aby stać się nowotworem, zespół naukowców kierowany przez ngel Montero Carcaboso z Instytutu Badawczego Sant Joan de Déu w Barcelonie, Hiszpania, genetycznie zmodyfikowany wirus zwany adenowirusem, który rozpoznaje i zabija komórki siatkówczaka bez szkody dla sąsiednich, zdrowszych komórek.

Głównym problemem związanym z wykorzystaniem wirusów do terapii jest ich zdolność do oddalania się od zainfekowanego obszaru. Aby mieć pewność, że wirus nie zaszkodzi zdrowym komórkom, został specjalnie zaprojektowany do reprodukcji tylko w komórkach siatkówczaka. Zespół Carcaboso przetestował dystrybucję adenowirusa w innych częściach ciała po wstrzyknięciu zmodyfikowanego wirusa do oka myszy siatkówczaka. To samo zrobili u młodych królików bez guzów. Jego zespół odkrył, że wirus był ograniczony do komórek nowotworowych oka i wykazywał tylko niewielki i krótkotrwały wyciek do krwiobiegu. Układ odpornościowy myszy wydawał się wtedy usunąć wirusa, który wyciekł z systemu w ciągu sześciu tygodni. Autorzy wywnioskowali, że zmodyfikowany adenowirus był wystarczająco bezpieczny, aby przejść dalej.

Bezpieczeństwo i skuteczność zmodyfikowanych adenowirusów

Następnie naukowcy przeanalizowali zdolność zmodyfikowanego adenowirusa do zabijania komórek guza siatkówczaka po wstrzyknięciu wirusa do oczu myszy siatkówczaka. Naukowcy poinformowali, że wstrzyknięcie tych wirusów zwiększyło przeżycie oka o około 40 dni w porównaniu z okiem bez wstrzyknięcia. Kolejnym pozytywnym odkryciem było to, że wirus nie atakował normalnych, zdrowych komórek poza guzem.

Zachęceni sukcesem zmodyfikowanych wirusów w oczach myszy, autorzy przetestowali ich zdolność do zabijania raka w: małe badanie kliniczne u dwóch pacjentów. Pacjenci ci nie zareagowali na chemioterapię lub radioterapię, a jedyną pozostałą opcją było usunięcie oka, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się guza po całym ciele.

We wstępnych badaniach naukowcy odkryli, że zmodyfikowany adenowirus atakował komórki nowotworowe w oczach pacjentów. Niestety, oko jednego pacjenta musiało zostać usunięte chirurgicznie, ponieważ stało się zmętnione i nie mogło zostać zbadane przez naukowców. Kiedy zespół Carcaboso badał guz wyciętego oka, odkrył, że wirus rozmnaża się tylko w chorych komórkach, a nie w zdrowszej części oka. U drugiego pacjenta wydawało się, że nastąpiło zmniejszenie wielkości guza i liczby chorych komórek.

Podobny wirusy zabijające raka zostały wcześniej opisane w leczeniu czerniaka, śmiertelnego rodzaju raka skóry. W tym przypadku zmodyfikowany wirus został wstrzyknięty do czerniaka, który zabił tylko zakażone komórki. W rzeczywistości doprowadziło to do powstania pierwszego leku wykorzystującego wirusa zabijającego raka: zatwierdzony przez Food and Drug Administration.

Jest to model molekularny adenowirusa, wirusa DNA wywołującego infekcje dróg oddechowych i inne. Naukowcy pozbawiają tego wirusa jego potencjału wywoływania chorób i wykorzystują go do leczenia chorób. Kateryna Kon/Shutterstock.com

Wykorzystanie właściwości wirusów do opracowania terapii

Naukowcy w moim laboratorium zbadać, jak funkcjonują wirusy, gdy zostały zmodyfikowane tak, aby nie zabijały komórek, ale zamiast tego dostarczały im właściwy ładunek. Jednym z takich zastosowań jest dostarczenie prawidłowej postaci genu, który jest uszkodzony u pacjenta z zaburzeniem genetycznym. Jednym z problemów związanych z używaniem tych bezpieczniejszych zmodyfikowanych wirusów do dostarczania genów jest ograniczenie wielkości genu – około 4,000 jednostek DNA – które mogą przenieść do komórki. Pracujemy nad rozwiązaniem problemu dostarczania genów, które przekraczają ten limit i powodują poważne choroby ślepoty, takie jak barwnikowe zwyrodnienie siatkówki i Wrodzona ślepota Lebera.

Niedawno odkryliśmy strategię tworzenia krótszych form tych genów, które pasują do wirusów. Ostatnie badania przedkliniczne w moim laboratorium wykazali na myszach, że kiedy nasze wirusy dostarczają prawidłową wersję genu, który jest zmutowany lub którego brakuje w światłoczułych komórkach oka, możemy opóźnić początek ślepoty.

Badanie siatkówczaka Carcaboso wykorzystuje inną właściwość wirusów. Widzę, że wirusy dostarczają ładunki i zabijają komórki jako dwie strony tego samego medalu. Zmodyfikowane wirusy mogą dostarczać leki terapeutyczne lub geny bez zabijania komórki. Jednak wirusy zabijające raka są modyfikowane, aby wnikać i zabijać określone komórki.

Uważam, że badania Carcaboso są interesujące i ekscytujące, ale wciąż są na wstępnym etapie. Naukowcy muszą wykonać więcej pracy, aby zrozumieć, jak układ odpornościowy pacjenta reaguje na wstrzyknięty adenowirus. W końcu nasz układ odpornościowy jest zaprojektowany do wyszukiwania i niszczenia wirusów, zanim wyrządzą one szkodę. Wielkość guza siatkówczaka może również być czynnikiem ograniczającym korzystny wynik wstrzyknięcia. Trwające badania kliniczne dostarczą więcej informacji na temat bezpieczeństwa i zdolności leczniczych tych mikroskopijnych patogenów do zabijania raka.

O autorze

Hemant Khanna, profesor nadzwyczajny okulistyki, University of Massachusetts Medical School

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

książki_choroba