Novi označevalci za napad na možganske tumorje

Sodobna biomedicina, ki si že dolgo bolj ali manj uspešno prizadeva razviti orodja in pristope za zgodnje odkrivanje in tarčno zdravljenje raka, se v novejšem času bolj poglobljeno posveča tudi rakasto spremenjenim matičnim celicam. To pa je tesno povezano tudi z raziskovanjem bioloških označevalcev in mehanizmov, ki ključno vplivajo na tumorsko mikrookolje, naravo tumorja in njegovo večjo ali manjšo odzivnost na zdravljenje.

Na nekaj teh ključnih vprašanj so želele poiskati odgovore in razviti uporabne nove biomarkerje skupine znanstvenoraziskovalnih sodelavcev iz Slovenije in Italije v skupnem, petletnem projektu Glioma. Projekt, ki so ga pred kratkim končali s sklepno znanstveno konferenco v Ljubljani, so z nekaj več kot 1.300.000 evri podprli v okviru programa čezmejnega sodelovanja iz Evropskega sklada za regionalni razvoj in iz nacionalnih sredstev.

Njegova koordinatorica je bila prof. dr. Tamara Lah Turnšek z Nacionalnega inštituta za biologijo (NIB), ki je njegov vodilni partner, v konzorciju pa so se združili tako bolnišnice kot tudi raziskovalna središča, ki se ukvarjajo z uvajanjem novih biotehnologij v onkologiji. Omrežje so poleg tega jedra, ki ga predstavlja Oddelek za genetsko toksikologijo in biologijo raka na NIB, sestavljali še Univerza v Ljubljani z UKC Ljubljana, Univerzitetna bolnišnica v Vidmu, Sincrotrone v Bazovici in Zdravstvena ustanova Chioggi.

Kot nam je med drugim pojasnila prof. Tamara Lah Turnšek, je bila glavni cilj omenjenega projekta vzpostavitev mednarodne mreže za odkrivanje, diagnozo in zdravljenje možganskih tumorjev, za zdaj v sosednjih regijah Slovenije in Italije. V prihodnosti nameravajo v mrežo vključiti tudi druge raziskovalne in medicinske centre iz obmejnih regij; nova strokovna spoznanja pa so seveda tudi širše zanimiva in dobri temelji za nadaljnje mednarodno raziskovanje. V projektu z zgovornim imenom Glioma so se osredotočili na glioblastomske celice in glioblastomske matične celice, ki jim pripisujejo ključno vlogo pri razvoju tumorjev, ter na njihovo mikrookolje.

Redki, a zelo nevarni možganski tumorji

Kot je še pojasnila sogovornica, so glioblastomi razmeroma redki, a na žalost spadajo v zelo maligno obliko možganskih tumorjev in je preživetje bolnikov kljub novim načinom zdravljenja kratko. Zaradi odpornosti glioblastomov proti sedanjim oblikam zdravljenja so se torej v tem projektu usmerili v iskanje novih molekulskih tarč in bioloških označevalcev, ki bi pripomogli k izboljšanju diagnoze in prognoze bolnikov z glioblastomom. Za cilj so si postavili uvajanje najsodobnejših strategij in novih tehnologij, da bi razvili nove metode zdravljenja – čim bolj po meri posameznemu bolniku, kar je cilj sodobne klinične medicine.

Po besedah sogovornice se raziskovalci na tem področju zaradi klonalnega razvoja tumorjev, ki najverjetneje izvirajo iz rakavih matičnih celic in se razvijejo v različne podskupine rakavih celic, na eni strani in zaradi raznovrstnih interakcij teh celic s svojim mikrookoljem na drugi srečujejo z visoko celično heterogenostjo tumorjev. Prav to pa potem znatno ovira želeno ciljano zdravljenje rakavih matičnih celic. Ker medsebojni navzkrižni »pogovor« teh celic, kot temu pravijo znanstveniki, še ni dovolj proučen, posebno na ravni posameznih molekul oziroma »besed«, so ga preiskovali s skupnim gojenjem raznih vrst celic v tako imenovanih kokulturah glioblastomskih celičnih linij.

Med drugim so raziskovali, kako se v mikrookolju gliomov, se pravi v neposredni okolici bolj ali pa manj agresivnih vrst glioma, »vedejo« normalne, netumorogene matične celice. V stroki to imenujejo »z gliomi povezane matične celice, (angl. glioma associated stem cells) oziroma GASC. Imajo pa te celice presenetljivo, za bolnika neugodno, za rakasti tumor pa »prijazno« lastnost. S sproščanjem malih delčkov celic, tako imenovanih eksosomov, povečajo biološko agresivnost gliomskih celic. Prav tako pa tudi gliomske matične celice sproščajo svoje vrste eksosomov, ki aktivirajo mikrookolje tako, da to spodbuja rast in razvoj tumorja, med drugim imunsko toleranco. To pomeni, da se imunski sistem organizma ne odziva več na tumorske celice, jih ne uniči, temveč s svojo toleranco dopušča njihovo rast.

Dragocene nove informacije

Da bi lahko izvedli vse opisane raziskave, so partnerji v okviru tega projekta ustvarili skupno medregionalno banko rakavih možganskih tkiv in iz njih izoliranih celičnih kultur s pripadajočimi biomedicinskimi podatki. S pomočjo te banke so razširili bazo vzorcev za iskanje novih celičnih označevalcev glioblastomskih celic in glioblastomskih matičnih celic, kar naj bi bilo, kot pričakujejo, potencialno uporabno v napovedovanju in spremljanju odziva na zdravljenje, ki cilja tako imenovane teranostike. To so molekule, ki so tarče predvsem bioloških zdravil.

»Za identifikacijo in preverjanje novih bioloških označevalcev glioblastomskih in njihovih matičnih celic smo uporabili pristop sistemske biologije, ki združuje molekularne pristope z bioinformatiko. Odkrili smo številne nove biološke označevalce in se v nadaljnjih raziskavah posvetili teranostikom. Med alternativnimi pristopi k prepoznavanju potencialnih bioloških označevalcev smo raziskali tehnologijo nanoprotiteles, ki so manjša od običajno uporabljanih, in smo z njimi odkrili do zdaj neprepoznane specifične označevalce glioblastomskih matičnih celic,« še pojasnjuje prof. Tamara Lah Turnšek.

Cebrice – uporabni živalski modeli

Pred prenosom bioloških označevalcev v klinično uporabo je nujno njihovo preverjanje in vivo na živalih, navadno so to mali glodavci – laboratorijske miši in podgane, kar pa je drago in tudi etično sporno. Tako so v okviru projekta vzpostavili in zdaj preizkušajo živalski model možganskih tumorjev v zarodkih rib, imenovanih cebrice (angl. zebra fish). Tumorske celice z utišanimi geni za biološke označevalce glioblastomskih matičnih celic so vstavili v možgane cebric ter tako preučevali njihovo vlogo pri nastanku in napredovanju tumorjev. V primerjavi z glodavci imajo prav ribji zarodki precej prednosti, so časovno in stroškovno ugodnejši, omogočajo pa tudi lažje opazovanje tumorja, saj so prozorni, model pa omogoča tudi kvantifikacijo rasti in invazivnosti nastalih tumorjev.

Iskanje novih tarč za zdravljenje

Omenjena celična heterogenost možganskih tumorjev ovira ciljano zdravljenje, nova spoznanja o medsebojnem vplivu med tumorskimi celicami in njihovim mikrookoljem pa po pričakovanju raziskovalcev lahko odpirajo popolnoma nove pristope zdravljenja, usmerjene v podporno mikrookolje, ki je tudi bolj ranljivo, kot so tumorske oziroma njihove matične celice; zadnje so še posebno odporne, a odvisne od mikrookolja.

Če se bo tudi v nadaljnjih raziskavah potrdila še posebej izražena podpora z gliomi povezanih matičnih celic okolja, že omenjeni GASC, agresivnosti tumorja, bi prav ti GASC predstavljali novo tarčo za zdravila. In ne le to, raziskovalcem je v okviru tega projekta uspelo identificirati in s pretočno citometrijo ovrednotiti devet površinskih označevalcev, ki so napovedovali slabo preživetje bolnika. Z dokazovanjem njihove prisotnosti bi, kot pričakujejo, v prihodnje lahko razvili bolj individualen način zdravljenja bolnikov z različnimi vrstami možganskih tumorjev. Odkriti potencialni napovedni dejavniki in tarče za zdravila so tudi že v postopku preverjanja v obširnejši evropski klinični raziskavi.

Pomembno je, da že dosedanji rezultati in številne objave dokazujejo ne le znanstveni vpliv projekta Glioma. Vzbujajo pa tudi upanje, da bo to hitreje prispevalo k razvoju bolj učinkovitih načinov zdravljenja bolnikov z možganskimi tumorji.

Prav tako pa po besedah sogovornice in drugih sodelavcev projekta niso zanemarljive potencialne ekonomske priložnosti za podjetja oziroma farmacevtsko industrijo, če se znanje in tehnologija lahko preneseta v klinično uporabo. Primer je odlično sodelovanje na razvoju bioinformatskih orodij s podjetjem Biosistemika, ki se je pred kratkim odcepilo od Nacionalnega inštituta za biologijo. Izsledki so po prepričanju sogovornice lahko zanimivi za podjetja sorodnih področij, kot je tehnologija nanoprotiteles, in druga podjetja na področju biotehnologije, biomedicine in farmacije z obeh strani meje in morda širše regije.