Cytując Szekspira w hematoonkologii

Ewa Biernacka

W onkohematologii, z prób i błędów, intuicji i szczęśliwych koincydencji, sukcesów naukowych honorowanych Nagrodą Nobla wyłonił się postęp zauważalny gołym okiem. Niektóre choroby śmiertelne udało się wyleczyć, inne zyskują pospolite miano przewlekłych. W ratującej życie procedurze przeszczepiania szpiku rozszerzono możliwości doboru dawców dzięki temu, że nauczono się typować zgodność dawcy za pomocą badań molekularnych. Potwierdzono związek między zidentyfikowanymi genami a chorobami krwi. Ich mutacje, w tym translokacje, stały się tropami chorób oraz markerami wrażliwości/oporności – o wartości predykcyjnej. W farmakoterapii zrodziło to koncepcję leku celowanego. W immunoterapii spożytkowano wyjaśnienie mechanizmów regulujących reakcje odpornościowe i nowo opisane kompetencje układu odpornościowego do rozpoznawania komórek nowotworowych.²




Poznano układ zgodności tkankowej HLA, czyli geny kodujące antygeny zgodności tkankowej, zaangażowane w regulację odpowiedzi odpornościowej. Poznano mechanizm, w którym cząsteczki HLA pełnią funkcję receptorów przenoszących fragmenty antygenów w postaci peptydów i prezentują je limfocytom T, inicjując odporność swoistą: humoralną, tj. wytworzenie swoistych przeciwciał przez limfocyty B, a także komórkową, tj. pobudzenie limfocytów T cytotoksycznych. Mechanizmy odporności w odległych od siebie ośrodkach odkrywali Ilja Miecznikow (rola fagocytów i zjawisko fagocytozy) czy Paul Ehrlich (limfocyty i ich typy morfologiczne, naturalna i nabyta odporność w nowotworach). Cząsteczki zgodności tkankowej i ich rolę w odróżnianiu antygenów „własnych” i „obcych” zidentyfikował George D. Snell, swoistość komórkowej odpowiedzi odpornościowej opisali Peter C. Doherty i Rolf M. Zinkernagel, sir Frank Macfarlane Burnet odkrył mechanizmy nabywania tolerancji odpornościowej (teoria nadzoru odpornościowego), George Klein i Eva Klein opisali swoiste antygeny nowotworowe. Zidentyfikowano limfocyty NK jako efektory nadzoru odpornościowego. Pobieranie szpiku z mostka w celach diagnostycznych zapoczątkował radziecki profesor Michaił Arinkin z Wojskowej Akademii Medycznej w Leningradzie. W Polsce pionierem w badaniu cytologicznym szpiku kostnego za pomocą nakłucia mostka był prof. Tadeusz Tempka. Był on także pionierem biopsji śledziony.

Za tą długą listą nazwisk i noblowskich fanfar kryje się wiele trwałych remisji nowotworów układu krwiotwórczego i chłonnego, i sprawy tak różne, jak profilaktyka konfliktu serologicznego i bezpieczeństwo brawurowych dokonań zespołu chirurgów prof. Adama Maciejewskiego z Kliniki Chirurgii Onkologicznej i Rekonstrukcyjnej oraz Kliniki Transplantacji Szpiku i Onkohematologii gliwickiego oddziału Centrum Onkologii – Instytutu im. Marii Skłodowskiej-Curie, które z pewnością przejdą do historii światowej medycyny. Rozległa transplantacja twarzy i szyi była połączona z przeszczepieniem szpiku pobranego od zmarłego dawcy. Sytuacja przeszczepu zagrożonego odrzuceniem zależy od ekspresji antygenów niezgodnych na danym narządzie. Im jest większa, tym większe ryzyko. Hematolodzy-transplantolodzy z Gliwic – równie odważnie jak pionierski zespół chirurgów – wygasili immunizacyjne bunty tkanek w przeszczepach wielonarządowych, działając przeciwko ich biologicznej naturze.

Na naukowym poligonie onkohematologii w awangardzie zwycięstw znalazła się transplantacja szpiku. Pierwszy (i pierwszy udany) zabieg przeszczepienia allogenicznego w Polsce wykonał 35 lat temu (28.11.1984) prof. Wiesław Wiktor Jędrzejczak wraz z Zespołem Przeszczepiania Komórek Krwiotwórczych Zakładu Immunologii i Klinicznego Oddziału Izotopowego Centralnego Szpitala Klinicznego Wojskowej Akademii Medycznej w Warszawie. Sześcioletnia dziewczynka z niedokrwistością Diamonda-Blackfana otrzymała szpik od swojej zgodnej w zakresie klasy I HLA siostry (wtedy jeszcze nie badano klasy II). W 1997 r. prof. Jerzy Hołowiecki przeprowadził pierwsze w Polsce przeszczepienie szpiku od dawcy niespokrewnionego (dokonane na świecie w 1979 r., zapoczątkowało tworzenie National Marrow Donor Program).

Pionierski okres przeszczepiania obfitował w szczęśliwe zakończenia także (nie całkiem) z przypadku. Oto w Centrum Zdrowia Dziecka w 1986 r. zdiagnozowano noworodka z agranulocytozą Kostmanna, rzadkim zespołem pierwotnego niedoboru odporności (obecnie przypisywanemu mutacjom w genie HAX1). Dwoje dzieci tej matki zmarło wcześniej w niemowlęctwie, co dodatkowo potwierdzało rozpoznanie. Docent Jędrzejczak nie mógł przejąć dziecka od razu (przeszczepiał szpik innemu dziecku, a dysponował jedną salą), polecił więc odizolować je do czasu zabiegu, także od matki. Ku wielkiemu zaskoczeniu w dniu planowanej operacji w najnowszym rozmazie krwi 7-tygodniowego pacjenta granulocyty były w normie! Jak się okazało, matka wytwarzała przeciwciała, które niszczyły granulocyty u jej dzieci, przekazywane z matczynym pokarmem. Dawało to objawy kliniczne identyczne z zespołem Kostmanna. Separacja noworodka okazała się zbawienna. Przeszczepienia nie wykonano, a dzisiaj pacjent jest dorosły.

Historia leczenia chorego szpiku zdrowym sięga przedwojennego Lwowa, gdzie w 1938 r. prof. Jan Stefan Raszek i Franciszek Groer na Uniwersytecie Jana Kazimierza tak doszpikowo leczyli białaczkę. Nie odnieśli sukcesu terapeutycznego, próby przerwała wojna. Rozumienie biologicznej funkcji szpiku wzbogaciły badania nad skutkami wybuchów jądrowych w Hiroshimie i Nagasaki. Pierwsza była obserwacja w Chicago Leona Jacobsona, który stwierdził, że napromienionym zwierzętom ratuje życie ochrona ich śledziony. Następnie Egon Lorentz w Bethesda uzyskał podobny efekt dzięki przeszczepieniu szpiku. Pracujący w Wielkiej Brytanii John Loutit tak wyleczył białaczkę u myszy, napromieniając je i przeszczepiając im szpik. Do kliniki wprowadził to E. Donnall Thomas, który po napromienieniu całego ciała, niejako naśladując skutki wybuchu bomby jądrowej, osiągnął kilkumiesięczne remisje białaczek, przeszczepiając szpik między bliźniętami jednojajowymi.

Równolegle z Thomasem próby podjęło wielu badaczy. W Europie, we Francji, Georges Mathé uratował życie czterem z sześciu fizyków napromienionych w 1958 r. w wypadku nuklearnym w Jugosławii i wykonał pierwsze przeszczepienie szpiku kostnego u człowieka od dawcy niespokrewnionego. Jean Dausset i Jon van Rood odkryli kluczowy dla funkcjonowania układu odpornościowego układ HLA (human leukocyte antygen), odpowiadający za reakcję odrzucania obcej tkanki. Thomas wykonał pierwsze udane przeszczepy u pacjentów chorych na białaczki oraz wprowadził metody całkowitego napromieniania organizmu. Opublikował (w „Blood”, 1977) opis transplantacji u 110 chorych na ostre białaczki – uratowano życie 13 z nich. W 1974 r. powstała w Maastricht European Group for Blood and Marrow Transplantation (EBMT), zajmująca się wdrażaniem transplantacji krwiotwórczych komórek macierzystych jako standardowej metody leczenia.

Pod względem immunologicznym przeszczepienie komórek krwiotwórczych związane jest z podaniem biorcy ogromnej ilości komórek układu odpornościowego zdolnych do wywołania groźnej dla niego choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi (GvHD – Graft versus Host Disease). W 1962 r. efekt ten odkryli D. Barnes i J. Loutit. Loutit wpadł na GvHD, przeszczepiając myszy ratowanej ze skutków napromieniania szpik od myszy z innego szczepu. Po pierwotnym sukcesie u myszy rozwijała się choroba wtórna sprowadzająca się do niszczenia jej organizmu przez limfocyty dawcy. Thomas, pracując na psach z jednego miotu, zauważył, że ta choroba nie dotyczy co czwartego przeszczepianego szczeniaka. Okazało się, że u potomstwa dowolnej pary rodziców są cztery możliwe kombinacje antygenów, i z takim prawdopodobieństwem można dobrać rodzeństwo zgodne tkankowo. W 1968 r. trzy niezależne od siebie grupy lekarzy, dobierając wśród rodzeństwa dawcę zgodnego z chorym, wykonały udane allogeniczne przeszczepienia szpiku. Wówczas znano tylko, i to nie wszystkie, antygeny klasy I, ale już to pozwoliło na identyfikację dzieci, które odziedziczyły ten sam 6. (jak się później okazało) chromosom, na którym znajdują się geny kodujące białka głównego układu zgodności tkankowej (MHC) czyli u człowieka HLA.

Pierwotnie do typowania dawcy antygeny rozpoznawano metodami immunologicznymi. Pierwsze typowanie antygenów klasy II było realizowane za pomocą komórek (uzyskiwanych od ludzkich homozygot ze związków kazirodczych) pochodzących od Amiszów, gdzie częste są małżeństwa w rodzinie. Antygeny HLA klasy II odkrył na świnkach morskich Baruj Benaceraff (Nagroda Nobla wraz z Jeanem Daussetem i George’em Snellem). Jon van Rood, który jednocześnie z Daussetem odkrył HLA i który stworzył główną bazę dawców szpiku (BMDW), Nobla nie dostał. Za to za odkrycie mechanizmu rozpoznawania przez limfocyty komórek zarażonych przez wirusy nagrodę tę otrzymali Rolf Zinkernagel i Peter Doherty. Typowanie immunologiczne w HLA zastąpiono dziś metodami genetycznymi na poziomie sekwencji DNA z dokładnością co do jednej zasady. Odstąpienie od typowania immunologicznego poprzedziło wykorzystywanie surowic od różnych osób, potem, od 1976 r., precyzyjniejszych odczynników – przeciwciał monoklonalnych. Metody genetyczne zyskiwały coraz wyższą rozdzielczość, aż doszliśmy do sekwencjonowania następnej generacji.

W 1961 r. Peter C. Nowell i David A. Hungerford odkryli u pięciu chorych w komórkach przewlekłej białaczki szpikowej chromosom Filadelfia (w Filadelfii w ich pokoju później pracował prof. Mariusz Ratajczak, odkrywca w dorosłych tkankach komórek macierzystych o charakterze embrionalnym VSELs) – pierwszą zmianę genetyczną swoiście powiązaną z określoną chorobą nowotworową. Następnie opisano zespół z delecją 5q minus występujący w zespołach mielodysplastycznych, potem wiele innych zaburzeń genetycznych.

Eksperymentalne badania genetyczne w białaczkach na zasadzie naukowej kuli śniegowej potoczyły się od odkrycia onkogennego wirusa u kurczaków (Nagroda Nobla dla Rousa), wirusa powodującego białaczkę u myszy (przez Jana Grossa ze szkoły Witolda Orłowskiego, pracującego w Stanach Zjednoczonych), na koniec wirusa powodującego białaczkę u szczurów (Abelson). Po zsekwencjonowaniu tego ostatniego patogenu stwierdzono, że ma on 4 geny – trzy wirusowe, czwarty szczurzy (nazwano go Abl). Jak się później okazało, ten szczurzy gen u człowieka znajduje się normalnie na chromosomie 9., a chromosom Filadelfia zyskuje ten gen dzięki przeniesieniu go z tego chromosomu na chromosom 22. Chromosom ten występuje w większości przewlekłych białaczek szpikowych, w ostrych białaczkach limfoblastycznych, sporadycznie w ostrych białaczkach szpikowych. Defekt molekularny polegający na translokacji powoduje powstanie genu fuzyjnego BCR-ABL. Fragment BCR (ang. breakpoint cluster region) na chromosomie 22 zostaje połączony z genem ABL pochodzącym z chromosomu 9. Gen ABL jest protoonkogenem kodującym białko cytoplazmatyczne i jądrowe z rodziny kinaz tyrozynowych, odpowiedzialne za różnicowanie, podział, adhezję i odpowiedź na uszkodzenia komórek. W warunkach normalnych ekspresja tego genu, a zatem produkcja białka, podlega ścisłej regulacji. Po połączeniu z fragmentem BCR powstały gen znajduje się ciągle w pozycji włączonej i wymyka się spod kontroli komórki. Praca dokumentująca badania nad zablokowaniem tego genu ukazała się w „Science” w 1990 r. Jej pierwszym autorem był Cezary Szczylik, pracujący wtedy w Stanach Zjednoczonych. Donoszono, że można zablokować i zniszczyć komórki białaczki poza organizmem, blokując gen ABL tzw. oligonukleotydami antysensowymi. Mają one jednak bardzo złe właściwości farmakologiczne, prawie nie działają in vivo. I wtedy Brian Druker wpadł na pomysł – skoro nie można tego zrobić na poziomie genów, zróbmy to na poziomie białek. Zaczęto szukać związków, które by mogły być inhibitorami białka, produktu genu. I odkryto imatynib – pierwszy inhibitor hamujący produkt obkogenu – kinazę tyrozynową, wzorzec idei kolejnych terapii celowanych w leczeniu nowotworów krwi.

Nie był on pierwszym lekiem celowanym. Pierwszy był kwas transretinowy, lek na trądzik – odkrycie chińskie. W Chinach, lecząc częstą u rasy orientalnej ostrą białaczkę promielocytową, zauważono jej poprawę u chorego leczonego zarazem na trądzik. Rozwiązaniem tej zaskakującej koincydencji jest obecna w białaczce promielocytowej translokacja między chromosomami 15 a 17, gdzie dochodzi do aktywacji genu kodującego retinoidy. Antidotum jest kwas transretinowy.

Chińczycy odkryli też, że w tej białaczce działa arszenik. Obecnie jej najskuteczniejszą terapią, pierwszą niewykorzystującą chemioterapii, jest skojarzenie kwasu transretinowego z arszenikiem. Profesor Jędrzejczak, gdy się o tym dowiedział, kupił arszenik, opracował recepturę, dał zlecenie do firmy Vifarm na przygotowanie leku (ampułka kosztowała 5 zł), i zastosował w praktyce klinicznej. Jednak kiedy Polska weszła do Unii, okazało się, że arszenik jest zastrzeżony przez amerykańską firmę farmaceutyczną w procedurze leku sierocego i dostępny w cenie ok. 1 tys. euro za ampułkę. Amerykanie tego leku nie odkryli, do Europy trafił dzięki uczniowi hematologa z Pekinu, odkrywcy metody, który na stypendium we Francji zainteresował nią swojego szefa. Stypendysta ten został potem ministrem zdrowia w chińskim rządzie, a prawnicy niezwiązanej z nim firmy farmaceutycznej zastrzegli lek. Zaś w gabinecie prof. Jędrzejczaka pudełko z ampułkami arszeniku pełni rolę rekwizytu historii i corpus delicti tego majstersztyku prawnego.

Technologia komórek CAR-T – to przykład działania naukowej grawitacji w nauce. Jest to bowiem procedura par excellence transplantacyjna. Na razie autologiczna. Pobiera się komórki krwi chorego, selekcjonuje i namnaża, modyfikuje genetycznie i z powrotem mu je przeszczepia. Kierunek – „lek na półce” do natychmiastowego zastosowania musiałby autologiczne pochodzenie tego leku zmienić na alogeniczne. Pierwsze próby tej terapii dotyczyły raka nerki. Pierwszy sukces – ostrej białaczki limfoblastycznej. Wiele prób dotyczyło nowotworów litych, m.in. raka jajnika. Technologia CAR-T, skuteczna w ostrej białaczce limfoblastycznej, chłoniakach i szpiczaku, nie działa we wszystkich nowotworach układu krwiotwórczego. Sytuacja w ostrej białaczce szpikowej jest skomplikowana: komórki CAT-T być może będą musiały być modyfikowane genetycznie podwójnie lub potrójnie, wszczepienie jednego genu nie wystarczy.

Najlepsza sytuacja w kwestii tworzenia leków celowanych jest w nowotworach biologicznie prostych, jak przewlekła białaczka szpikowa, z pojedynczą zmianą i pojedynczym celem. Imatynib i cztery inne dostępne leki celowane w przewlekłej białaczce szpikowej nadal jednak pozostawiają pola do wypełnienia w statystykach zgonów. Dlatego że proces biologiczny w komórkach realizowany jest nie jednym, a kilkoma szlakami. Lek celowany blokuje jeden z nich. A jeśli, co wydawałoby się celowe, stosowalibyśmy kilka leków naraz, ryzykowalibyśmy sumowanie się ich skutków niepożądanych: innych niż leków cytostatycznych i nieprzewidywalnych – ponieważ te zablokowane szlaki są wykorzystywane także przez zdrowe komórki! Także bujna biologia raka celująca w oszukiwaniu, usypianiu czujności komórek odpornościowych i mutowaniu wydaje się ograniczać efektywność kolejnych leków celowanych (np. dasatynibu), wykorzystujących inne szlaki niż imatynib.

Przed erą imatynibu, na zakończenie wykładu wprowadzającego na kongresie hematologów, prof. Jędrzejczak zacytował Szekspira: „Pojawiły się straszne choroby i równie straszne metody zwalczania tych chorób”. I postawił pytanie: „Czy pojawią się łagodne metody leczenia strasznych chorób?”. I pojawił się imatynib. Patrząc na przełom, jakiego ten lek dokonał w leczeniu białaczek, i na postęp w poznawaniu biologii chorób onkohematologicznych, chciałoby się użyć innego zdania genialnego poety: „Wszystko dobre, co się dobrze kończy”.

Najpopularniejsze artykuły