Tiskane izdaje
Možganski tumorji ali glioblastomi spadajo med ene najbolj trdovratnih rakastih tvorb. Sodobna medicina, ki jim z operacijami, obsevanjem in zdravili ni zadovoljivo kos, raziskuje nove pristope. Med drugim preverjajo možnost, ali bi lahko s tako imenovanim trojanskim konjem, v katerem je samomorilni gen, vplivali na tumorske matične celice.
V svetu glioblastome proučuje veliko raziskovalcev, ta problematika pa je pri raziskovanju možganov tudi med prednostnimi v evropskem programu Obzorje 2020. Pri nas se z njo že dolgo ukvarja raziskovalna skupina na oddelku za genetsko toksikologijo in biologijo raka na Nacionalnem inštitutu za biologijo, ki ga vodi prof. dr. Tamara Lah Turnšek.
Zakaj so glioblastomi tako drugačni in odporni proti zdravljenju?
Glioblastom spada med najbolj maligne in usodne tumorje. Po mednarodni klasifikaciji Svetovne zdravstvene organizacije se lahko postopoma razvije v štirih stopnjah iz glialnih oziroma astrocitnih celic. Predvsem pri starejših bolnikih pa napredujejo tako hitro, da sploh ne zaznajo posameznih razvojnih faz in tumorje odkrijejo v najbolj maligni fazi, kot tako imenovane primarne glioblastome. Poleg tega se ta vrsta rakastih tumorjev razvije v možganih, torej na najmanj dostopnem in najbolj občutljivem delu živčnega sistema, kar dodatno otežuje zdravljenje. Pri mlajših bolnikih jih sicer pogosteje odkrijejo v zgodnejših stopnjah razvoja, vendar se ti astrocitni tumorji tudi po radikalni operaciji radi ponovijo kot sekundarni glioblastomi.
Pri raziskovanju rakastih tumorjev se vse pogosteje omenja vloga matičnih celic. Kako je s tem pri gliomih oziroma glioblastomih?
V normalnih možganih je, podobno kot skoraj v vsakem tkivu, tudi nekaj nevralnih matičnih celic. Nahajajo se predvsem v osrednjem predelu možganov, od koder se lahko izplavljajo in »odpotujejo« na poškodovano mesto, na primer po nezgodi. Tako se možgani lahko obnavljajo s pomočjo matičnih celic. Raziskave kažejo, da so nevralnim podobne, a rakasto spremenjene matične celice, tako imenovane rakave matične celice, tudi v glioblastomih. Njihova narava in vloga ni še popolnoma jasna, zato skušamo podrobneje raziskati vlogo matičnih celic pri razvoju glioblastomov. Proučevanje možganskih tumorjev in drugih bolezni možganov naj bi pomagalo ne le razviti učinkovitejše zdravljenje, temveč prav tako bolje razumeti njihovo normalno delovanje.
V učbenikih je omenjen primer bolnika, ki je preživel izjemno hudo poškodbo glave ob železniški nesreči, ko mu je del kovinske tračnice prebil lobanjo in hudo poškodoval možgane. Človek je preživel in celo dobro okreval, vendar so pozneje ugotovili, da se je osebnostno povsem spremenil. Zaživel je prejšnje življenje, saj je okolico in svojce popolnoma prepoznal, vendar pa v komunikaciji z njimi ni izražal nikakršnih čustev. To je strokovnjake navedlo k razmišljanju, da je huda poškodba z kovinskim predmetom pri prebitju lobanje verjetno trajno poškodovala tisti možganski predel, kjer je središče za čustva. Ta zelo stara ugotovitev je pospešila nadaljnje raziskovanje ostalih možganskih centrov in pomagala opredeliti anatomska področja, ki so odgovorna za posamezne miselne in čustvene procese.
Kako se rakavi tumorji širijo po možganih?
Po ocenah kar do 40 odstotkov možganskih tumorjev odkrijejo v napredovali fazi v obliki glioblastomov. Njihove celice, imenujejo jih gverilske, ali skupki celic iz prvotnega tumorja zelo hitro prodrejo iz enega dela možganov na druga, tudi oddaljena mesta možganovine. Iz ene rakasto spremenjene celice kjerkoli v možganih nastane osnovni tumor, ki hitro raste, potem pa se prav tako zelo hitro od njega odcepijo posamezne celice, ki kot po nekakšnih stezicah, na primer prek mielinskih vlaken oziroma po gosto prepletenem možganskem žilju, nekje drugje zasejejo novo rakavo žarišče. Ko bolnik zazna nevrološke simptome, kot so glavobol, motnje vida, nezavest in druge, je tumor lahko že precej velik in razpreden. To je velika težava pri vseh oblikah zdravljenja, operaciji, obsevanju in različnih zdravilih.
Je med zdravili, ki se še raziskujejo, kaj obetavnejšega?
Med številnimi raziskavami se zdi obetavno preizkušanje kemoterapevtika temazolamida. Ugotovili so, da je učinkovit samo pri določeni podskupini bolnikov, in sicer tisti, pri katerih je epigenetsko spremenjeno izražanje posebnega encima MGMT (O6-alkil guanine DNA alkyl transferaze), namenjenega zaščititi DNK pred poškodbami, a tudi pred učinkovanjem omenjenega zdravila. Tako bi morali ta encim določiti, preden bolnika dodatno obremenijo s kemoterapijo, ki ne bo pomagala in mu tako le oteži zadnje mesece življenja. Opisani pristop naj bi zdravljenje že približal osebnostni medicini.
Zakaj je v nekaterih primerih dvomljivo zdravljenje rakastih tumorjev z zdravili za zmanjšanje ožiljenja, kot so poročali na zadnjem ameriškem onkološkem srečanju ASCO in tudi drugje?
Res je, alarmantna novica se nanaša na antiangiogeno terapijo, to je preprečevanje prekrvitve tumorja. To privede do odmiranja in zmanjšanja njegove velikosti, kar še posebej ugodno vpliva na počutje bolnikov z glioblastomi. Več raziskovalnih skupin je podrobno proučilo precej obsežne mednarodne študije o delovanju že znanega biološkega zdravila bevacizumab/avastin, ki je eno od monoklonskih protiteles, torej biološko tarčno zdravilo, ki zavira ožiljenje tumorjev. Vendar pa to ni izboljšalo preživetja bolnikov, temveč ga je celo poslabšalo.
Ste lahko presenetljivo ugotovitev bolje pojasnili znanstveniki, ki se ukvarjate s temeljnimi raziskavami in ste to nedavno obravnavali tudi na tematskem strokovnem forumu o gliomih na Norveškem? Za kakšen forum pravzaprav gre?
Forum, v strokovnih krogih znan kot GIF (Glioma Invasion Forum), je neformalno združenje nekaj deset laboratorijev z vsega sveta, ki se sestaja vsaki dve leti. Predvsem nas zanima invazija, torej način razraščanja glioblastoma. Letošnje srečanje v Bergnu na Norveškem je bilo tik po že omenjenem največjem ameriškem onkološkem kongresu. Tako smo obravnavali tudi to aktualno temo, torej angiogenezo in, če nekoliko poenostavimo, »bežeče« celice. Tu smo znanstveniki z raziskavami že korak naprej pred kliniki. Obravnavali smo študije, ki pojasnjujejo, zakaj se pri uporabi tega zdravila v tumorju poveča celična invazija. Zelo se nagibamo k hipotezi, da gre pravzaprav za povečano gibljivost glioblastomskih matičnih celic, ki zaradi pomanjkanja kisika, kot posledice delovanja zdravila, postanejo bolj invazivne.
Kako bežeče celice pridobijo to sposobnost?
Za ožiljenje rakastih tumorjev oziroma preprečevanje tega procesa z zdravili bi se morda res zdelo, da je po dolgoletni klinični rabi skupine zdravil, ki zavirajo ta proces, že vse jasno. Pa ni. Kaj se dogaja? Dobro ožiljen tumor se po zdravljenju z zdravili za zaviranje dotoka krvi in hrane dejansko opazno zmanjša. Glede na to so ocenjevali, da je bilo zdravljenje uspešno. Vendar to ni dovolj, če se obenem ne izboljša tudi preživetje bolnikov. Nove raziskave ugotavljajo, da je infiltriranih celic, ki bežijo iz tumorja drugam, na druga mesta v tkivu, več. Pri teh, tako imenovanih bežečih celicah gre za navidezen paradoks, ki pa je v bistvu razumljiv. Ker v tumorju, ki so mu z zdravili zmanjšali ožiljenje, ni dovolj hrane, jo gredo iskat drugam.
Je tudi že znano, kateri mehanizmi omogočajo to migracijo celic?
Očitno igra pri tem pomembno vlogo hipoksija, to je zmanjšana preskrbljenost s kisikom, take razmere pa spodbudijo gibljivost celic. Vemo, da se na hipoksijo odzivata dva gena oziroma se aktivirata dva transkripcijska dejavnika, ki sprožita celoten migracijski proces. Proces je sicer zelo kompleksen, dogajajo se tudi spremembe v metabolizmu in preobrazba samih tumorskih celic. Če se izrazim slikovito, je to tako, kot bi med vožnjo prestavljali v višjo prestavo.
Kakšna je vloga tumorskih matičnih celic pri glioblastomu?
Nekako pred desetimi leti so se pojavile prve objave, opisi njihovih lastnosti in kako jih pridobiti iz tumorjev. Najbolj značilno zanje je, da so kot seme za nastanek enakega tumorja, česar ne moremo trditi za vsako tumorsko celico. V tumorjih naj bi jih bilo zelo malo, dobesedno torej »za seme«, in se od drugih tumorskih razlikujejo enako, kot se normalne matične celice razlikujejo od diferenciranih celic posameznih tkiv. Je pa velika razlika med normalnimi in tumorskimi matičnimi celicami, saj so prve bolj občutljive za poškodbe na primer z obsevanjem ali kemikalijami, kar zdravila so, medtem ko so druge veliko manj občutljive od navadnih in drugih tumorskih celic. To pomeni, da so bolj odporne proti zdravilom, kemoterapevtikom, kar je ključno, saj tako podpirajo odpornost tumorja proti kemoterapiji in preprečijo popolno odstranitev vseh celic tumorja po zdravljenju. Zato ponovitve tumorjev.
Ne glede na to pa je treba dodati, da na splošno v naših strokovnih krogih še naprej ostajajo različni pogledi in hipoteze o njihovih lastnostih in celo o tem, ali matične tumorske celice sploh obstajajo. Sama sem med zagovorniki teze, da obstajajo. A kot je to v medicini in v znanosti nasploh, se hipoteze z novimi raziskavami zavračajo, potrjujejo, spreminjajo ...
Bolniki in klinični zdravniki pa, razumljivo, težko pričakujejo učinkovitejše zdravljenje. Kaj si lahko obetamo od novih tumorskih označevalcev kot primernih tarč za izbrana zdravila?
Na splošno je res že uveljavljen način, da se s tumorskim označevalcem poskuša z biološkimi tarčnimi zdravili uničiti ključne, tako označene celice. Toda pri tumorskih matičnih celicah je težava njihova velika spremenljivost, poleg tega dobro opredeljeni označevalci niso vedno prisotni na vseh klonih oziroma vrstah teh celic, še celo v enem samem tumorju ne! Temu pravimo tudi plastičnost oziroma spremenljivost tumorskih matičnih celic, nekakšen Heisenbergov nedoločenostni princip, kot v kvantni fiziki. To je še velika neznanka v biologiji tumorjev.
Ko je znan in izbran označevalec, je spet ključno vprašanje, kako kar najbolj natančno do tumorske celice ...
Poznamo različne tako imenovane dostavne sisteme, od najstarejših, dobro znanih liposomov, nanodelcev in različnih neškodljivih virusov, da ne omenim elektroporacije, ki potencira vnos učinkovine v tumor, o čemer ste v prilogi Znanost že pisali. Sistemi pa imajo svoje prednosti in pomanjkljivosti. Menim, da je glavna pomanjkljivost posameznih pristopov, da ciljajo v celotno tumorsko maso, ne pa v specifično tumorsko matično celico, ki povzroča ponovitev tumorja.
Katere nove dostavne sisteme znanstveniki še preizkušajo?
Eksperimentalno so se usmerili k uporabi celičnega zdravljenja, torej različnih zdravih matičnih celic, ki bi morda lahko odigrale vlogo nosilcev zdravilnih učinkovin. Izrabili naj bi namreč njihovo naravno lastnost, da po ustreznem signalu, kot je poškodba tkiva, odpotujejo na prizadeto mesto, da bi ga obnovile. Tako bi nevralna matična celica hotela obnoviti nevrone in druge celice možganovine ter uničila tujek, kar tumorske celice, tudi tumorske matične celice, dejansko so. To je ideja celičnega zdravljenja tumorjev z uporabo morda celo lastnih matičnih celic.
Ker pa nevronskih matičnih celic ni mogoče izolirati v večjih količinah in jih uporabiti za to, jih lahko nadomestimo s tako imenovanimi mezenhimskimi matičnimi celicami iz kostnega mozga, kjer jih je največ. Prav tako so v drugih organih, na primer v maščevju, ki se zdi najprimernejši vir. Tudi v našem laboratoriju jih izoliramo iz različnih virov, posebno maščevja, in preizkušamo, kakšne so njihove protitumorske sposobnosti. V zadnjih objavah poročamo, kako uporabljajo imunskemu sistemu podobne mehanizme, da se bojujejo s tumorji.
Vendar narava te bolezni kaže, da je sam organizem tudi s temi, njemu lastnimi celicami nemočen v boju proti tumorskim celicam. Treba mu je torej pomagati in sistem obrambe z lastnimi normalnimi matičnimi celicami, ki je delno podoben, a specifično drugačen od imunskega, še okrepiti.
Kako zdaj ta nova spoznanja uporabiti, da bi prelisičili tumorske celice z zdravimi mezenhimskimi matičnimi celicami?
Potekajo poskusi na živalih, pri katerih je videti, da je način dostave in priprave mezenhimskih matičnih celic ključen za protitumorsko delovanje. Sicer se lahko spremeni celo v svoje nasprotje. Ker je še toliko neznanega, zdravljenje raka z matičnimi celicami še ni v klinični uporabi. V nekaterih študijah so celo ugotovili, da mezenhimske matične celice naredijo tumor še bolj agresiven. Spet presenetljivi rezultati in nove dileme.
Potrebno bo še dodatno poglobljeno osnovno znanje o tem, zato tudi v našem laboratoriju opravljamo poskuse in vitro s celičnimi kulturami. Z metodami bioinformatike in sistemske biologije ter z boljšim razumevanjem interakcij med tumorskimi in mezenhimskimi matičnimi celicami bi radi prišli do dna dogajanju na celotni molekularni ravni, se pravi celemu setu genov in proteinov. To je velik zalogaj, od katerega zaradi omejenih sredstev lahko pobiramo le drobtinice z mize novega znanja.
Bodo nejasni rezultati zavrli preizkušanje uporabe zdravih matičnih celic kot nosilk zdravilnih učinkovin za zdravljenje rakastih tumorjev?
Ne, nasprotno, znanstveniki so se lotili nove ukane. Domislili so se, da bi za to nalogo lahko zdrave matične celice opremili z vgradnjo tako imenovanega samomorilskega gena. Tako ustvarjene celice »kamikaze« bi po svoji naravni inerciji potovale do tumorja, kjer naj bi se v stiku s površino rakave celice aktivirale in samomorilsko uničile sebe in te tumorske celice. Na Nacionalnem inštitutu za biologijo raziskujemo prav te pojave v celicah v kokulturah, kar pomeni, da jih gojimo skupaj. Zdaj analiziramo gene, ki se aktivirajo v mezenhimskih matičnih celicah in uničijo tumor.
Gre za že znani način zdravljenja s trojanskim konjem?
Natančno tako. Poskusi na podganah na Harvardu, v Koreji in drugod kažejo, da bi to lahko delovalo. Seveda je od laboratorija do morebitne uporabe v kliničnem zdravljenju še dolga pot. Prepričana pa sem, da je to, kar se danes zdi znanstvena fantastika, najbolj obetavna pot za učinkovitejše zdravljenje rakastih tumorjev.
