Czy za 10 lat wyleczymy raka? Genetyk o sekwencjonowaniu genomu i terapiach komórkowych jak nóż chirurgiczny

Katarzyna Pinkosz, Wprost: Wiedza może uratować życie. Jaką rolę odgrywają badania genetyczne w przypadku zachorowania?

Prof. Artur Kowalik: Gdy jest postawione rozpoznanie nowotworu, musimy sprawdzić, czy w komórkach nowotworowych znajduje się mutacja genetyczna; zwłaszcza taka, kiedy możemy zastosować lek, który będzie blokował efekty mutacji. To tzw. medycyna personalizowana: dobieranie leku dla danego podtypu nowotworu. Dzięki temu, że znamy podłoże genetyczne, molekularne nowotworów, jest projektowanych coraz więcej leków celowanych. Obecnie mamy już nawet grupę leków, w przypadku której nie jest ważna lokalizacja nowotworu ani jego typ, tylko obecność zmiany genetycznej. Niezależnie, czy jest to rak płuca, rak piersi, jelita grubego, pacjent dostaje lek na konkretną zmianę molekularną. To tzw. terapia angostyczna.

Tego typu zaburzenia występują jednak ekstremalnie rzadko, mniej więcej u 1-3 na 100 pacjentów z diagnozą danego nowotworu. Pokazuje to jednak, w którym kierunku idzie onkologia.

W przyszłości nie będziemy więc leczyć raka płuca, raka piersi, tylko np. raka z mutacją x?

Powoli idziemy w kierunku leczenia nowotworów bez względu na lokalizację, za to w zależności od zmian, jakie są w komórkach nowotworowych chorego. To będzie skutkowało odpowiednim doborem leków.

Mamy coraz więcej terapii celowanych (drobnocząsteczkowych inhibitorów, które podaje się w formie tabletek) lub przeciwciał monoklonalnych (podawanych we wlewach dożylnych). Po to jednak, by je podać, konieczne jest wykonanie badań molekularnych i wykrycie w nich tej mutacji, na którą mamy leki.

Wszyscy pacjenci powinni być tak szeroko diagnozowani, by sprawdzić, w jakim genie zaszła mutacja?

Nie ma jeszcze wskazań, by u wszystkich pacjentów wykonywać sekwencjonowanie całego genomu, ponieważ większość informacji pochodzących z sekwencjonowania genomu byłaby dziś bezużyteczna. Większość problemów rozwiązałoby wprowadzenie diagnostyki około 500 genów, zwłaszcza w niektórych nowotworach, takich jak rak jajnika, rak płuca, rak jelita grubego, nowotwory o nieznanym punkcie wyjścia, mięsaki, ostra białaczka limfoblastyczna, ostra białaczka mieloidalna, nowotwory mieloproliferacyjne. W przypadku tych nowotworów warto byłoby mieć możliwość wykonania szerokich testów, obejmujących około 500 genów.

Dziś można zsekwencjonować genom pacjenta, ale nikt na świecie jeszcze nie wie, co zrobić z informacją, jaką daje sekwencjonowanie całego genu. Możemy powiedzieć, że umiemy przeczytać całą książkę (sekwencjonowanie genomu), ale ciągle rozumiemy tylko wybrane zdania (geny) lub fragmenty rozdziałów (wiele genów współdziałających).

A z drugiej strony wciąż po przeczytaniu książki (sekwencjonowanie genomu) nie rozumiemy jej jako całości (interpretacja całego genomu). Musimy najpierw nauczyć się wykorzystywać tę wiedzę, by dać lekarzowi prowadzącemu wskazówkę, jak powinien zaprojektować leczenie.

Nowością jest płynna biopsja, czyli badanie z krwi: pozakomórkowego DNA, które uwalniają komórki nowotworowe do krwiobiegu. Na czym to badanie polega?

Pobiera się próbkę krwi chorego, oddziela osocze, a następnie izoluje z niego wolno krążące DNA, które uwolniły komórki nowotworowe. To tzw. płynna biopsja. Gdy nie możemy wykonać biopsji z tkanki nowotworowej, bo np. jest utrudniony dostęp ze względów anatomicznych, można wykorzystać płynną biopsję.

Wykorzystuje się ją m.in. w raku płuca; gdy pacjent jest leczony pierwszą lub drugą generacją inhibitorów EGFR, pojawia się oporność na leczenie, to dzięki płynnej biopsji można oznaczyć mutację punktową w genie EGFR; jeśli jest ona obecna, świadczy to oporności na inhibitory pierwszej i drugiej generacji, ale też daje zielone światło na zastosowanie inhibitora trzeciej generacji.

Wyniki płynnej biopsji są tak samo dobre jak wynik z tkanki nowotworowej?

Nie. Metody płynnej biopsji stają się coraz bardziej czułe, jednak na dziś czułość płynnej biopsji jest niższa – przyjmuje się, że mutacja wykryta w 10 próbkach materiału tkankowego pobranego z guzów od pacjentów, tę samą mutację wykryje się w ich próbkach krwi obwodowej (osoczu) tylko u 6-7 z nich. Tak więc w ok. 30-40 procentach jest ryzyko fałszywie ujemnego wyniku. Mniejsze prawdopodobieństwo wykrycia mutacji jest na wczesnym etapie choroby. Większe w przypadku choroby rozsianej, gdyż wtedy jest więcej komórek nowotworowych, które do krwioobiegu uwalniają duże ilości pozakomórkowego DNA. W przypadku choroby miejscowej, to prawdopodobieństwo jest mniejsze.

Są jednak przypadki, gdy bardzo trudno pobrać tkankę nowotworową – np. w przypadku raka płuca. Dlatego można by rozpoczynać wykonywanie badań od płynnej biopsji, zanim zaproponujemy pacjentowi kolejną próbę pobrania materiału tkankowego np. poprzez bronchofiberoskopię. Problemem oczywiście są jednak koszty wykonania takiego badania: powinny być zdecydowanie lepiej wycenione przez NFZ.

Trudnością w interpretacji wyników płynnej biopsji jest jednak to, że nowotwór to nie jest obce ciało, tylko nasze komórki, które w pewnym momencie „zbuntowały się”.

Musimy pamiętać, że komórki układu odpornościowego również uwalniają swoje DNA do krwioobiegu. Po pobraniu pękają limfocyty, które uwalniają swoje DNA, czyli „rozcieńczają” to nowotworowe DNA. Dlatego takie badania muszą być przeprowadzane bardzo szybko, w referencyjnych ośrodkach.

Takie badania są wykonywane u pacjentów w Polsce?

W centrach onkologii i klinikach uniwersyteckich – tak, gdy zachodzi taka potrzeba. Jak wspominałem, bardziej czułą i dającą lepsze wyniki metodą badania pozostaje biopsja z materiału pobranego z guza.

Metody diagnostyki i leczenia w onkologii zmieniają się na naszych oczach. Jak będzie wyglądała diagnostyka i leczenie za 5 lat?

Coraz większą rolę będzie odgrywała genetyka w leczeniu chorób nowotworowych. Odchodzi się od leczenia opartego o lokalizację guza, coraz bardziej liczy się to, jakie zmiany genetyczne spowodowały rozwój nowotworu.

W badaniach przedklinicznych i klinicznych jest kilka tysięcy leków, zapewne kilkadziesiąt z nich zostanie zarejestrowanych w nowych wskazaniach. W przypadku większości trzeba będzie wykonać badanie genetyczne, by dobrać leczenie do pacjenta.

Z drugiej strony bardzo szybko rozwija się też terapia komórkowa, która polega na modyfikacji limfocytów pacjenta, by układ immunologiczny na nowo widział nowotwór i go zwalczał.

Już dziś stosuje się immunoterapię w wielu nowotworach.

Tak, jednak jest to niespecyficzne odblokowanie układu immunologicznego (terapia anty PD-1, anty PD-1L, anty CTLA4). Aktywacja układu odpornościowego powoduje jednak różne powikłania, stany zapalne.

Terapie komórkowe, które obecnie są nowością, to precyzyjna immunoterapia. Modyfikujemy limfocyty chorego, by mogły na nowo „zobaczyć” komórki nowotworowe. To wyższy poziom – wprowadza się do limfocytów metodami inżynierii genetycznej receptor, który będzie rozpoznawał białko na powierzchni komórki nowotworowej i precyzyjnie je niszczył. To taki bardzo precyzyjny „nóż chirurgiczny”.

Terapie komórkowe CAR-T już z powodzeniem stosuje się w wielu nowotworach hematologicznych. Świętokrzyskie Centrum Onkologii uczestniczy w projekcie finansowanym przez ABM stworzenia tzw. Polskich CAR-T. My odpowiadamy za wyprodukowanie wektorów lentiwirusowych – produkuje się je z informacji „pożyczonych” od wirusa HIV, wykorzystując kilka jego genów, aby zrekonstruować otoczkę wirusa oraz umieścić w środku dwie cząsteczki RNA z instrukcją na receptor rozpoznający białko na komórkach nowotworowych. Wtedy już nazywamy takie cząstki wektorem lentiwirusowym, który nie może się samodzielnie namnażać i wywoływać AIDS, ale będzie on „grzecznie” przenosił wprowadzoną do niego informację genetyczną, która właśnie koduje budowę receptora rozpoznającego komórki nowotworowe w zakażanych w laboratorium limfocytach pacjentów. Następnie w laboratorium „zakaża się” limfocyty pobrane od pacjenta i podaje je zwrotnie choremu.

To leczenie jest bardzo skuteczne w nowotworach hematologicznych. Dzięki realizacji projektu umiemy je wyprodukować w naszym Zakładzie Inżynierii Genetycznej w Świętokrzyskim Centrum Onkologii.

A jeśli chodzi o leczenie komórkami CAR-T nowotworów litych, jak rak płuca, piersi, jajnika, jelita grubego?

Trwają badania podawania również w tych nowotworach terapii komórkowych. Bardzo trudno jest jednak modyfikowanym limfocytom CAR-T przedrzeć się do komórek nowotworowych przez bardzo niekorzystne mikrośrodowisko guza. Nadzieją jest niedawna informacja z dwóch badań klinicznych, dotyczących leczenia glejaka, które przeprowadzono w USA. Komórki CAR-T celujące w receptor EGFR podano bezpośrednio do płynu mózgowo-rdzeniowego. Proszę sobie wyobrazić, że guzy znacznie się zmniejszały po 24-48 godzinach.

To szansa na leczenie glejaków, które dziś mają bardzo złe rokowanie?

Tak, choć nie możemy być hurra optymistyczni. Po pierwsze badanie było przeprowadzane na kilku pacjentach, to nie była duża grupa, po drugie – we wszystkich przypadkach choroba nawracała po kilkudziesięciu dniach. Są to jednak pierwsze badania pokazujące, że takie leczenie jest możliwe.

Być może w przypadku nowotworów litych komórki CAR-T będzie trzeba podawać do guza, a wcześniej zastosować chemioterapię, która zmodyfikuje środowisko, które wytworzył guz nowotworowy, a które blokuje aktywność tych komórek.

Jest jeszcze jeden wniosek z tych badań, że trzeba będzie poznać szczegółowo skład genetyczny guza i być może wytwarzać dla każdego pacjenta kilkanaście -kilkadziesiąt różnych komórek CAR-T specyficznych dla zmutowanych białek obecnych na komórkach nowotworowych. Dopiero taki „koktajl” komórkowy zwalczy na trwałe komórki nowotworowe.

W Świętokrzyskim Centrum Onkologii są plany stworzenia bardzo nowoczesnego ośrodka zajmującego się właśnie terapiami komórkowymi…

Tak, obecnie energicznie pracujemy nad wybudowaniem osobnego budynku badawczego, w którym będziemy pracować nad terapiami komórkowymi. Plany te bardzo intensywnie wspiera Twórca i Dyrektor Świętokrzyskiego Centrum Onkologii w Kielcach, Profesor Stanisław Góźdź. Szacujemy, że za 3-4 lata będziemy mieć kompletnie wyposażony budynek, gdzie będziemy pracować nad nowymi formami terapii komórkowych i procesem ich przygotowania. Jeśli otrzymamy wszystkie pozwolenia, zaczniemy też rekrutować z ośrodkiem klinicznym pacjentów do 1 i 2 fazy badań klinicznych.

W ubiegłym roku odwiedziłem Narodowy Instytut Raka w USA, dzięki wieloletniej współpracy naukowej Świętokrzyskiego Centrum Onkologii z dr Jerzym Lasotą, światowej sławy badaczem nowotworów, pracującym w Narodowym Instytucie Raka w Betesdzie pod Waszyngtonem. Miałem możliwość zobaczenia laboratorium Dr Stevena Rosenberga, który jest jednym z twórców terapii CAR-T. To człowiek legenda, w tej chwili 84-letni. To w jego laboratorium opracowano jedną z terapii CAR-T dla pacjentów do leczenia białaczek i chłoniaków. Dr Rosenberg zajmuje się też od około 50 lat wykorzystaniem tzw. limfocytów naciekających guz nowotworowy, ich izolowaniem i namnażaniem, a następnie podawaniem chorym.

Terapia TILs (tumor-infiltrating limphocytes) została kilka miesięcy temu zaaprobowana przez FDA w leczeniu czerniaka, zapewne niedługo zostanie zaaprobowana przez EMA. To nowy rodzaj terapii: izolujemy limfocyty, które „utknęły” w mikrośrodowisku guza, namnażamy je i ponownie podajemy pacjentowi. Próbuje się też modyfikować te limfocyty, by jeszcze zwiększyć ich potencjał antynowotowory. To leczenie własnymi limfocytami, tak więc działania niepożądane są znikome.

Widziałem proces produkcji tych limfocytów, chcielibyśmy je też wytwarzać w Polsce.

W Polsce będą powstawać nowe terapie komórkowe?

Chcemy takie metody tworzyć, by pacjent w Polsce miał jak najszybciej dostęp do nowoczesnych technologii diagnostycznych i leczniczych.

W najbliższych 10 latach wyleczymy raka?

Spektakularne sukcesy zdarzają się bardzo rzadko, jednak krok po kroku stale poruszamy się do przodu.

Czy to wszystko oznacza, że w przyszłości terapia dla każdego pacjenta będzie szyta na miarę?

Kluczem jest poznanie układu immunologicznego, żebyśmy nauczyli się nim manipulować. Obecna immunoterapia jest mało finezyjna. Trapie komórkowe to krok do przodu – staramy się precyzyjnie wykorzystywać i manipulować układem immunologicznym. Jednak droga jest daleka, żeby w pełni się tego nauczyć. Widzimy też, że jeszcze lepsze efekty daje kombinacja leczenia, np. podawanie immunoterapii, a później komórek CAR-T. Jak mówię, jest postęp, idziemy do przodu – krok po kroku. Dla mnie ważne jest także to, żeby do tych najnowszych technologii diagnostycznych i leczniczych jak najszybciej mieli dostęp polscy pacjenci. Bardzo ważne jest jednak też to, żeby polscy badacze mieli możliwość prowadzenia własnych projektów, inicjowali niekomercyjne badania kliniczne, żeby postęp w diagnostyce i leczeniu dokonywał się także tu w Polsce. Umożliwia to powołana kilka lat temu Agencja Badań Medycznych (ABM).

Prof. Artur Kowalik jest kierownikiem Zakładu Diagnostyki Molekularnej oraz Zakładu Inżynierii Genetycznej w Świętokrzyskim Centrum Onkologii w Kielcach. Pracuje też w Zakładzie Biologii Medycznej na Uniwersytecie Jana Kochanowskiego w Kielcach.