W trakcie rozwoju nowotworu nie wszystkie komórki odpornościowe zwalczają go. Niektóre mogą mu sprzyjać. To odkrycie może odtworzyć drogę do opracowania jeszcze skuteczniejszych immunoterapii. Badanie przeprowadzono we współpracy polsko-amerykańskiej. O mechanizmach działania limfocytów T CD4, do tej pory niedocenianych oraz polsko-amerykańskim badaniu opowiada w wywiadzie dla PAP prof. Elżbieta Sarnowska, kierowniczka Pracowni Immunoterapii Eksperymentalnej Narodowego Instytutu Onkologii.
PAP: Na czym polega immunoterapia?
Prof. Elżbieta Sarnowska: W klasycznej immunoterapii skupiamy się głównie na limfocytach T, które pełnią funkcję obronną w organizmie. Blokujemy konkretne białka na komórce nowotworowej lub limfocycie T, by pozostał aktywny i mógł zwalczyć nowotwór. To są tzw. inhibitory immunologicznych punktów kontrolnych. Ale immunoterapia to coś więcej. To nie tylko uderzenie w te punkty kontrolne. To również terapie komórkowe limfocytami T, które naciekają na nowotwór, czyli tzw. TILs. Są też terapie adoptywne, limfocytami T modyfikowanymi genetycznie, tzw. CAR-T. choćby szczepionki to jest też rodzaj immunoterapii, bo pobudza układ odpornościowy. Ale utarło się mówić, iż immunoterapia to głownie inhibitory immunologicznych punktów kontrolnych. W naukowym podejściu to jest dowolne leczenie, nakierowane na nasz układ opornościowy, które go pobudza.
PAP: Proces transformacji nowotworowej komórek zachodzi przecież cały czas w organizmie. Dlaczego u jednego człowieka rozwija się nowotwór, a u innego nie?
E.S.: Teoria zweryfikowana naukowo jest taka, iż każda nasza komórka, w której coś się dzieje, na przykład zaczyna się proces nowotworowy, wysyła sygnały o niebezpieczeństwie do układu odpornościowego. To różnego rodzaju cząsteczki (np. alarminy i inne), które informują, iż coś się dzieje. Komórka, która przechodzi transformację nowotworową dokładnie tak samo się zachowuje. Wysyła sygnały do układu odpornościowego: hej, coś jest ze mną nie tak, sprawdź mnie. Układ odpornościowy reaguje i z reguły te komórki nowotworowe niszczy od razu. To pierwsza faza, która się nazywa fazą eliminacji. Czasami jednak transformacja nowotworowa zachodzi bardzo gwałtownie albo układowi odpornościowemu nie udaje się wyeliminować wszystkich komórek, które przeszły transformację nowotworową. Wtedy zaczynają one wytwarzać hamujące mikrośrodowisko, czyli substancje, które lekko blokują układ odpornościowy i nie pozwalają, by ich się do końca pozbyć. To faza równowagi. W tej fazie najczęściej są nowotwory przedinwazyjne. To bardzo niewielkie skupiska, gdzieś w tkance komórek nowotworowych, których jeszcze klinicznie nie widać.
Ta równowaga może trwać bardzo długo. Nowotwór po cichu rozwija się. W końcu dochodzi do tzw. fazy ucieczki, kiedy nowotwór rośnie w siłę, można powiedzieć, iż uzbraja się w broń, która powoduje wyłączenie układu odpornościowego. Na przykład wyczerpują się limfocyty T CD8 i limfocyty T CD4. Zmienia się polaryzacja innych komórek układu odpornościowego, np. makrofgów. Makrofagi z tych zwalczających nowotwór stają się komórkami wspierającymi nowotwór. Podobnie jest z neutrofilami. Układ odpornościowy przeprogramowuje się i zamiast niszczyć nowotwór, zaczyna go wspierać. W tej walce istotną rolę odgrywają właśnie limfocyty T CD4. To komórki układu odpornościowego, które przenikają do tkanek, także do guza.
PAP: To bohaterowie tej opowieści. Jaką rolę pełnią w układzie immunologicznym?
E.S.: Limfocyty T CD4 biorą udział w odpowiedzi swoistej na patogeny.
PAP: Co to oznacza?
E.S.: To jest odpowiedź nie wrodzona, ale nabyta, której układ odpornościowy się uczy. Limfocyty T CD4 to limfocyty regulatorowe i helperowe, czyli pomocnicze. Ale okazuje się, iż w tej populacji mamy też cytotoksyczne limfocyty. Limfocyty T pełnią różne funkcje w zależności od ich rodzaju. I tak naprawdę w krwiobiegu mamy więcej limfocytów T CD4 niż CD8, które są ściśle cytotoksyczne.
PAP: Cytotoksyczne, czyli skierowane do zabijania komórek np. nowotworowych?
E.S.: Dokładnie tak. Limfocyty T CD8 zabijają inne komórki, ale CD4, które również to robią, mają też inne zadania. Są bardziej zróżnicowane. Pomagają limfocytom T CD8 w rozpoznawaniu wroga. Ponadto pomagają limfocytom B w dojrzewaniu i później w przekształcaniu się i produkcji przeciwciał. Limfocyty T CD4 są bardzo ważne. Może o tym świadczyć fakt, iż wykryto wirusa HIV, bo niszczył właśnie limfocyty T CD4.
PAP: W badaniu skupiacie się właśnie na nich. Dlaczego?
E.S.: O limfocytach T CD8 jest już bardzo głośno. Są dokładnie opisane. One też się wyczerpują, ale my postanowiliśmy zobaczyć, czy CD4 wyczerpują się w taki sam sposób. Chcieliśmy dowiedzieć się, jaki mechanizm działa w tym przypadku. Czy jest taki sam, jak w przypadku limfoctów T CD8. Okazało się, iż limfocyty T CD4 w mikrośrodowisku guza wyczerpują się trochę inaczej. W badaniu, które opublikowaliśmy w 2021 roku m.in. opisaliśmy, iż produkują i wydzielają różne cząsteczki, które wspierają nowotwór. Nikt tak naprawdę wcześniej nie opisał, iż limfocyty T CD4 mogą działać proangiogennie na nowotwór, czyli wspierać wzrost naczyń krwionośnych w nowotwór. Zmieniają przez to jego metabolizm i wspierają jego rozwój. Dodatkowo wyczerpane przez nowotwór limfocyty T CD4 mają na swojej powierzchni właśnie cząsteczkę (białko PD-L1), która może wyłączać cytotoksyczne limfocyty T CD8. Tego nikt wcześniej nie pokazał.
Nasza praca opierała się na modelu in vitro. Zainteresowała ona prof. Jaya Berzofskiego z amerykańskiego National Cancer Institute w Bethesdzie. To naukowiec z dużym doświadczeniem w immunologii. kooperacja naszych ośrodków pozwoliła sprawdzić, czy nasz model sprawdza się również na organizmach żywych (in vivo). To konieczny etap, by myśleć w ogóle o przełożeniu odkryć na praktykę kliniczną. Dr n. med. Małgorzata Stachowiak z Pracowni Immunoterapii Eksperymentalnej Narodowego Instytutu Onkologii, dzięki stypendium wyjazdowemu mogła prowadzić badania na modelu mysim. Wszczepiła komórki nowotworowe myszom i okazało się, iż limfocyty T CD4 wyczerpują się w ten sam sposób, jak obserwujemy to na naszych szalkach w modelu in vitro. W Warszawie prowadzimy doświadczenie na ludzkich komórkach. To znaczy, iż nasz model jest prawidłowy. Cały problem w badaniach naukowych, o ile chodzi o nowotwory, polega na tym, iż to, co obserwujemy in vitro, nie zawsze pokrywa się z modelem in vivo.
PAP: Teraz najtrudniejsza rzecz, przełożyć odkrycia naukowe na terapię?
E.S.: Naszych badań jeszcze nie opublikowaliśmy, ale sprawdziliśmy nasz model in vitro na grupach pacjentów z nowotworami. Okazuje się, iż to, co widzimy w laboratorium potwierdza się również w guzach nowotworowych u pacjentów. Teraz musimy zrozumieć, dlaczego limfocyty T CD4 wyłączają się i czy możemy ten proces odwrócić. Wystarczyłoby je w jakiś sposób przeprogramować. Chcemy to zrobić, pracujemy nad tym. Lekarz Piotr Domański i dr Stachowiak w tej chwili sprawdzają, czy jesteśmy w stanie dzięki leków, które są w onkologii powszechnie już stosowane, modelować mikrośrodowisko w guzie. Okazuje się, iż jeden lek wygląda naprawdę obiecująco. To byłby przełom w immunoterapii, gdyby okazało się, iż można limfocyty T CD4 przeprogramować tak, żeby one jednak wspomagały walkę z nowotworem. W tej chwili immunoterapia przeprogramowuje co prawda limfocyty T CD8 i CD4, ale chcemy się konkretnie dowiedzieć, w jaki sposób lek odblokowuje lub też nie pozwala wyczerpać się limfocytom T CD4 w mikrośrodowisku guza. Tę wiedzę można by zastosować np. w innowacyjnych terapiach komórkowych CAR-T czy TILs. Jest dużo takich punktów, które trzeba jeszcze zbadać.
(rozmawiała Klaudia Torchała, PAP)
