En ny metode tvinger kræftceller til at ligne en virusinfektion
Et kinesisk forskerhold har udviklet en teknik, der får kræftceller til at efterligne en virusinfektion. Det giver immunforsvaret mulighed for at genkende og angribe dem ved hjælp af hukommelsens T-lymfocytter.
Immunterapi hører til de mest lovende behandlingsformer mod kræft i de seneste år. Metoden anvender bl.a. antistoffer, der blokerer proteinerne PD-1 eller PD-L1, som normalt bremser immunreaktionen. Hos mange patienter forlænger denne behandling overlevelsen betydeligt og fører i visse tilfælde til remission. Desværre responderer en stor del af patienterne næsten ikke på den.
En af de vigtigste årsager er, at nogle svulster har meget få mutationer og derfor producerer et minimum af atypiske proteiner, såkaldte neoantigener. Det er netop disse, der fungerer som “flag”, immunforsvaret bruger til at identificere fjender. Når sådanne signaler mangler, får T-lymfocytterne ikke et klart signal om at destruere den pågældende celle. Et andet problem er et højt niveau af proteinet PD-L1 på overfladen af tumorceller, der virker som en sikkerhedsbremse og effektivt kan stilne selv en tilfældigt aktiveret T-lymfocyt.
En strategi der omgår begge forhindringer på én gang
Forskere fra Shenzhen Bay Laboratory og Peking Universitet fandt på en løsning, der omgår begge disse barrierer samtidig. Deres strategi består i at fjerne PD-L1-bremsen og samtidig forsyne tumorcellerne med et tydeligt viralt alarmsignal. I stedet for at vente på, at svulsten selv danner egnede antigener, valgte de at levere dem udefra — og at udnytte noget, de fleste af os allerede bærer i kroppen: den immunologiske hukommelse fra tidligere virusinfektioner.
Enhver, der har haft skoldkopper, influenza eller cytomegalovirus-infektion (CMV), har specialiserede hukommelses-T-lymfocytter i kroppen. Disse celler kan i årevis — og til tider et helt liv — patruljere i kroppen og lede efter spor af en allerede kendt patogen. Det kinesiske forskerhold foreslog at bruge denne klar-til-brug “reserve-hær”.
Hvordan immunhukommelsen fra tidligere virusinfektioner virker
I stedet for at lære immunforsvaret fra bunden ønskede forskerne at omprogrammere tumorcellerne, så de ville ligne celler inficeret med et velkendt virus. I dette projekt valgte de et fragment af et CMV-protein — et af de mest udbredte vira i verden. En enorm del af befolkningen har gennemgået cytomegalovirus-infektion, ofte uden overhovedet at lægge mærke til det.
For at realisere ideen udviklede de et syntetisk molekyle kaldet iVAC (intratumoral vaccination chimera). Man kan forestille sig det som en smart designet “tilbygning” på en tumorcelle, der udfylder to forskellige funktioner samtidig. Den første er at fjerne PD-L1-bremsen, den anden er at indføre et viralt signal.
Det dobbelte slag mod kræftcellen med iVAC-molekylet
iVAC-molekylet binder sig til proteinet PD-L1 på overfladen af tumorceller og udløser dets hurtige nedbrydning. Dermed forsvinder de maskerende signaler, der hidtil har lammet T-lymfocytterne. Samtidig leverer molekylet et fragment af cytomegalovirus-antigenet til tumorcellen. Efter bearbejdning inde i cellen præsenteres dette fragment på dens overflade via MHC I-komplekset — nøjagtigt som ved en reel infektion.
Resultatet er, at hukommelses-T-lymfocytter, der genkender CMV, ser tumorcellen som en virusinficeret celle og indleder et angreb. Det er vigtigt at bemærke, at iVAC virker lokalt — det indgives direkte i svulsten, og distributionsstudier i organismen har vist, at molekylet forbliver på stedet i mindst tre dage.
- Fjernelse af PD-L1-proteinet fra overfladen af kræftceller
- Tilførsel af et cytomegalovirus-antigenfragment til tumorvævet
- Præsentation af virusproteinet via MHC I-komplekset på celleoverfladen
- Aktivering af CMV-specifikke hukommelses-T-lymfocytter
- Lokal virkning direkte i svulstens område i mindst tre dage
- Aktivering af interferon gamma-signalveje og STING-komplekset
- Forstærkning af det medfødte antivirale respons i tumorområdet
Tumorcellerne begynder efter behandling med iVAC at opføre sig som midlertidige “antigenpræsenterende celler” — noget, der normalt er forbeholdt specialiserede elementer i immunforsvaret. Analyser på protein- og genniveau viste, at veje forbundet med interferon gamma og STING-komplekset aktiveres i tumorcellerne, hvilket er vigtige komponenter i det medfødte antivirale respons. Det forstærker yderligere signalet om, at “noget farligt er ved at ske her”.
Afprøvning på mus og tumorvæv fra kræftpatienter
Den nye metode stoppede ikke ved konceptstadiet. Forskerne testede iVAC i flere prækliniske modeller. En af disse var mus, der var genetisk modificeret, så deres svulster producerede humant PD-L1-protein. Det betød, at betingelserne bedre svarede til situationen i den menneskelige organisme.
I forsøget administrerede de iVAC direkte i svulsten i fire doser med tre dages mellemrum. Hos gnaverne observerede de en markant reduktion i svulsternes masse og en kraftig infiltration af CD8+ T-lymfocytter i tumorvævet. Disse cytotoksiske celler er ansvarlige for den fysiske destruktion af målcellerne.
Anden fase bestod af studier på såkaldte klynger af tumorceller, der stammer direkte fra patienters svulster. Disse tredimensionelle ministrukturer afspejler en rigtig svulsts adfærd langt bedre end individuelle celler i kultur. De stærkeste virkninger blev observeret i prøver, hvor mere end 20 procent af tumorcellerne havde PD-L1-proteinet på overfladen.
Det tyder på, at niveauet af dette protein fremover kan bruges som kriterium for at udvælge patienter til en eventuel iVAC-baseret terapi. Forskerne målte også frigivelsen af interferon gamma og TNF-alfa fra lymfocytter efter kontakt med iVAC. En stigning i disse molekyler signalerede, at cytomegalovirus-specifikke hukommelsesceller reelt aktiveres kraftigt og går til angreb på svulsten.
Omprogrammering af svulsten åbner vejen til personaliseret behandling
En interessant bivirkning — gunstig set fra et terapeutisk synspunkt — er ændringen i tumorcellernes funktion. Efter eksponering for iVAC-molekylet kunne de ikke blot tiltrække færdige hukommelses-lymfocytter, men også aktivere såkaldte naive lymfocytter, der endnu ikke havde haft kontakt med dette antigen.
I forsøg, hvor de dyrkede iVAC-behandlede tumorceller, dendritiske celler og friske CD8+ T-lymfocytter sammen, begyndte sidstnævnte at dele sig intensivt og erhverve evnen til at dræbe. Det betyder, at svulsten ophørte med blot at være et passivt mål og midlertidigt overtog rollen som “lærer” for immunforsvaret.
Den midlertidige omdannelse af kræftceller til noget, der ligner antigenpræsenterende celler, kan udløse en helt ny bølge af immunrespons rettet mod forskellige komponenter i svulsten. Lige så vigtigt er det, at langsigtede observationer af mus ikke viste klassiske tegn på autoimmun aggression. Undersøgelse af organer efter afsluttet behandling påviste ingen skader typiske for ukontrolleret immunaktivering.
iVAC-projektet har af sin natur en modulær karakter. I stedet for et cytomegalovirus-fragment kan man teoretisk sætte et andet antigen på — for eksempel et forbundet med Epstein-Barr-virus eller influenza. Valget ville afhænge af, hvilke vira patienten faktisk har gennemgået, og hvilke hukommelses-lymfocytter der dominerer hos vedkommende. Det forskyder personaliseringen: ikke kun svulstens genetik, men også den individuelle “immunologiske historie” bliver en del af behandlingsplanen.
Hvad denne strategi kan betyde for fremtidige patienter
Metoden, der er præsenteret i tidsskriftet Nature, befinder sig fortsat i den prækliniske forskningsfase. Før den når frem til mennesker, skal den igennem en hel række sikkerheds- og effektivitetstests. Der tegner sig imidlertid et interessant scenarie: i fremtiden ville en onkolog måske ikke blot kunne ordinere en undersøgelse af svulstens mutationer, men også en detaljeret profil af patientens immunologiske hukommelse.
På baggrund af denne profil ville man vælge den virale “skabelon”, der er lettest at udnytte. En person med stærk influenzahukommelse ville få en anden variant af iVAC end en, der har gennemgået en aktiv infektion med Epstein-Barr-virus eller cytomegalovirus. Denne taktik kan vise sig særligt værdifuld for patienter, hos hvem eksisterende immunterapi fejler netop på grund af manglen på gode tumorantigener.
For patienter med svulster, der stærkt udtrykker PD-L1, kan tilgangen med at kombinere nedbrydning af dette protein med indføring af et viralt antigen udgøre et næste skridt efter klassiske kontrolpunktsinhibitorer — eller et alternativ, når disse ikke virker. Det afgørende bliver at fastslå, hvor længe effekten af svulstens “omprogrammering” varer, og om organismen med tiden finder en anden vej udenom. Immunterapi, der udnytter hukommelsen fra tidligere infektioner, viser tydeligt, hvor kraftfuldt et redskab præcis styring af immunsystemet er.
