Исторически данни
В началото на 1904 г. възрастна италианка заболява от тумор на маточната шийка. Тя е била ухапана от куче и лекар я ваксинира с противобясна ваксина. За голяма изненада след две седмици ракът на жената изчезва. До края на живота й, 1912 година, туморът не се появява.
През XIX век е публикувано съобщение, че състоянието на деца, страдащи от левкемия, се подобрява, след като са заболели от морбили.
Тези факти щяха да потънат в историята, ако през 1949 г. на д-р Алис Мур, вирусолог в Университета Sloan Kettering, New York, не бе хрумнала идеята да провери размножението на вирусите в тумори. Тя започва да имплантира човешки тумори в мишки и след това ги инжектира с вируса на кърлежовия енцефалит. Туморите намаляват и се сбръчкват.
Нейният опит е повторен още през същата година от лекари в университета Охайо, които инжектират 20 пациенти с диагноза болестта на Ходжкин – рак на лимфните ганглии. При седем от тях клиниката се подобрява.
Тези факти с времето се забравят. Едва в края на XX век, с увеличаване на познанията върху туморните процеси и молекулярните проучвания на вирусите, идеята за използване на вирусите за лечение на раковите заболявания привлича наново вниманието на изследователите. През първото десетилетие на настоящия век се появяват публикации за клинични наблюдения и за провеждане на опити за въздействието на вирусите върху различни видове тумори.
През 2005 г. излиза съобщение в списание „Cancer Research“, че mixoma virus унищожава клетъчна култура от човешки мозъчен глиом. През същата година се съобщава, че безвредният за човека аденовирус тип 2, под формата на ваксина (ААV2), унищожава клетъчни култури от клетки на рак на гърдата, тестисите и маточната шийка. Установено е също, че жени – носителки на вируса, не развиват цервикален рак.
През 2006 г. се появяват публикации, в които се отбелязва, че атенюирани по генетичен път вирус херпес симплекс смалява до неузнаваемост невробластоми, имплантирани в панкреаса на мишки. През 2010 г. се съобщава за действието на същия вирус и върху тумори на простатата. Интерес предизвикват и опитите с два инженерно конструирани вируса. Единият, инжектиран на мишка с рак на панкреаса, ликвидира не само първичния тумор, но и отдалечените метастази, а вторият – при мишка с двустранен белодробен рак, приложен в единия лоб, въздейства и върху другия.
През 2006 г. излиза съобщение, че реовирусите, слабо патогенни за човека, приложени директно в мозъчен глиом, го намаляват. През 2008 г. реовируси са приложени на 70 болни от овариални, тубуларни и перитонеални карциноми, като 90% от пациентите преживяват повече от 5 години в сравнение с контролните групи.
През 2007 г. е проведен опит за лечение на невробластоми, имплантирани на 12 трансгенни мишки, с атенюиран полиомиелитен вирус. Вирусът разрушава туморите на всички мишки. През същата година са правени опити за атакуване на тумори и с морбилен вирус. Интерес представлява вирусотерапията с инженерно конструиран везикуларен стоматитен вирус, приложен на трансгенни мишки, с присаден комплекс от мозъчни тумори. Три дни след инокулацията клетките на всички тумори започват да умират, докато здравите клетки остават незасегнати. При провеждането на тези опити се е спазвал строго принципът: увреждане на туморните клетки, но без засягане на здравите клетки.
Заслужават по-подробно внимание проучванията на колектив, ръководен от хематолога Стивън Ръсел от Mayo Clinic de Rochester, САЩ, специалист по кръвните ракови заболявания. Изследванията започват през 1990 година. Като обект на проучване се използват клетъчни култури и трансгенни мишки, имплантирани с различни видове човешки тумори, на които се въздейства с непатогенни за човека вируси. Колективът формулира основните изисквания на вирусното лечение: безвредност за здравите клетки, изясняване механизмите на проникването, размножението и гибелното канцерогенно действие на вирусите.
Вирусолечение с морбилен ваксинален вирус
Повод за използване на морбилния вирус са данните за добрия ефект на вируса при левкемично болни и съвпадението с началните опити за атенюацията му с оглед получаване на морбилни ваксини. В първите години изследванията се провеждат с диви морбилни щамове в опити върху култури и трансгенни мишки, на които са имплантирани човешки тумори. Впоследствие е включен и атенюиран щам, гарантиращ пълна безвредност, който след това става модел за разкриване механизмите при вирусното лечение на туморите.
След многогодишни експериментални опити идва време да се премине и към клинично проучване върху хора.
49-годишната американка Стейси Ерхолц в продължение на 10 години се бори с мултиплена миелома. Този рак на кръвта засяга имунните клетки плазмоцити, продуцирани от костния мозък. Те образуват в костите по цялото тяло солидни тумори. Продължителното класическо лечение и две трансплантации на стволови клетки са безрезултатни. През 2012 г. тя научава за изследванията на д-р Ръсел и го посещава с молба за помощ. Лекарят предлага на Стейси провеждане на лечение. Обезкуражената пациентка приема. Лечението е проведено през юни 2013 г.
В продължение на 1 час на болната са прелети венозно 100 млрд. вирусни единици от атенюирания морбилен вирус. Тя веднага покачва температура над 40°С, получава силно главоболие и повръщане, които продължават три дни. След около месец туморите по костите й започват един след друг да изчезват. Канцерогенните плазмоцити са разрушени! Напълно? Явно не – 9 месеца след третирането се явява тумор по челото, изчистен с радиотерапия. Но повторни тумори не се появяват.
На какво се дължи този успех? Обяснението идва от формулата CD46. Тази формула представлява рецептор, един протеин, намиращ се по повърхността на всички животински клетки, включително и в човешките. Рецепторът участва в защитата на вродената имунна система, но за съжаление служи и като входна врата за влизане в клетката на елементи, които имат „ключ” за нея. По-точно казано, които имат по повърхността си също CD46. Дивите морбилни вируси го нямат. При естествената инфекция за влизане в човешката клетка вирусите използват друг рецептор – SLAM. Те атакуват лимфоцитите, които отговарят с изработване на антитела срещу него.
Прогресът на молекулярната биология помогна на колектива от Маyо Сlinic да открие, че ваксиналните морбилни вируси притежават CD46. Откъде са го получили?
За да бъде атенюиран дивият морбилен вирус, трябва да бъде пасиран многократно в друг вид клетки, не човешки. Американският ваксинален вирусен щам Jeril Lynn е пасиран около 20 пъти от епруветка в епруветка върху клетъчна култура от пилешки ембриони. Българският ваксинален щам София 6 е пасиран 17 пъти върху клетки от бъбреци на новородени морски свинчета.
По време на пасирането вирусът взема CD46 от клетките. Той помага на ваксиналния вирус и в процеса на ваксинацията, за да влезе в клетките на организма, да се размножава в тях, без да ги уврежда, и да създава имунитет не само срещу себе си, но и срещу дивия вирус.
При туморните клетки нещата не стоят така. Те излизат от костния мозък с повишени размери, „накичени“ по повърхността си с голям брой CD46, от 100 до 1000. И когато ваксиналният вирус влезе в организма, той има многократна възможност да влезе в тях, вместо в здрави клетки, които са с по един СD46.
След като вирусът влезе в раковата клетка, която е в състояние на дезорганизация и неспособна да създава имунитет срещу него, той безпрепятствено използва органите й за своето размножение. В резултат клетката умира. Новосъздаденото ново поколение вируси инфектира съседните, което става пак за сметка на туморните, а не на здравите. И така туморните клетки последователно биват разрушавани до пълното им изчезване. Но ако искаме това да стане за кратък срок, следва да се вкара голямо количество ваксинални вируси. На една ракова клетка е необходим 1 вирус. Да предположим, че един тумор има 100 млрд. клетки, толкова трябва да бъдат и инокулираните вируси. Ето защо изследователите са влели на пациентката Стейси 100 милиарда.
Механизми на вирусолечението
В по-нататъшните проучвания колективът от Маyо Clinic разкрива и механизмите на вирусолечението.
Първата посока. Както отбелязахме, влезлият в раковата клетка вирус разрушава нейната ДНК и обърква нормалния й живот. След това, използвайки материалите и машинариите й, изгражда своето потомство. Новосъздадените вируси я напускат и тръгват да търсят нови клетки. Увредената клетка се разпада и постепенно се разгражда, лизира. Оттам идва и понятието вирусолитично действие. В някои случаи вирусът преминава транзитно през клетката, засягайки само нейната ДНК, програмирайки я за самоволно разграждане (самоубиване) и излиза от нея, без да създава поколение. Последва смърт на клетката. В този случай явлението се нарича апоптоза.
Втората посока. В процеса на деструкцията раковата клетка отделя освен вируси и собствени микрочастици. Стражевите клетки на имунната система, дендритите, ги улавят и предават на имунните Т-лимфоцити. Последните се активират, превръщат се в клетки убийци и се отправят към туморната маса. Притежавайки рецептори, способни да разпознават нейните клетки, започват да ги рушат. По този начин туморът попада под двоен прицел – на вируса морбили и на лимфоцити Т.
При провеждане на имунизация ваксиналният вирус влиза в човешките клетки на ваксинираните пак с помощта на рецептора СD46, но не ги уврежда, а предизвиква имунитет срещу себе си и става жертва на този имунитет.
Онколитична вирусотерапия
Многогодишните проучвания на вирусотерапията допринесоха само частични успехи. Получени са ремисии при единични пациенти, които след това умират.
От друга страна, канцерогенните свойства на някои вируси (HPV, HBV, HCV) безпокоят лекарите, свикнали да лекуват туморите по лесно изпълнимите класически методи. И пораждат у тях негативно отношение срещу онколитичната наука и практика.
Вирусотерапията среща и други големи трудности в своето изграждане: неустановени докрай механизми на лечебното действие на вирусите; скъпоструващата апаратура; сложност на изпълнение на инженерното генетично манипулиране. Въпреки това науката и практиката на вирусологичното лечение прогресират, макар и бавно. Изследователите: трупат постоянно нови знания в проучването на туморите и вирусите; снабдяват се с нови средства за генно манипулиране; разкриват стъпка по стъпка механизмите на действие на вирусите; разработват нови по-сложни и по-прецизни методи за генетичната им промяна; увеличават тяхната убийствена способност; предотвратяват техните странични вредни действия.
Стимулиращо действие оказа и проведеният през юни 2014 г. конгрес на Американската асоциация по клинична онкология в Охайо. В доклад се съобщава, че в разширен опит през 2009 г. 11% от третираните болни с напреднала мултиплена миелома получават пълен отговор, непоказващи никакви симптоми на болестта и досега. Най-активен се оказа препаратът Т-VEC, генетично променен вирус херпес симплекс. Той нанася двоен удар – унищожава канцерозните клетки и индуцира протеин (GM-CSF), стимулиращ имунната система.
Вирусите притежават много свойства в полза на раковото лечение. Използват се на безвредни вируси, в това число ваксинални и генетично променени, които увреждат туморните клетки, но не засягат нормалните. Друго предимство е техният многопосочен подход в атакуване на раковите клетки. Много противоракови лекарства действат едностранчиво, атакуват една функция на раковата клетка. В този случай често тя намира начин да възстанови нанесеното й поражение. Освен това ракът в действителност е екосистма от клетки, които произлизат от една „объркана” наследствена клетка, обаче на практика притежава различни генетични и други аберации – едно лекарство може да действа на една генерация, а да бъде неактивно към друга. Откъдето идва и честата резистентност. За разлика от тях, вирусите действат многостранно: влезли в клетката, те увреждат едновременно много нейни функции. От това следва и рядката поява на резистенция.
Вирусите могат да нанесат и други увреждания на тумора – например везикуларен колапс - засягане на клетките на венозните стени, водещо до запушване на кръвоносните съдове и лишаване на тумора от кръв.
Днес в света повече от 20 екипа работят върху проблема за използване на вирусите в канцерологията. Засeга те са във фаза на експерименти, но непрекъснатите постижения в туморната биология и молекулярната генетика на вирусите дават все повече и повече възможности за цялостно разработване на пробема до успешното му внедряване в клиничната практика. Макар и в по-далечно бъдеще.
Въпреки скромните резултати, получени досега, идеята за лечение на туморите с вируси прогресира и поставя началото на една нова медицинска дисциплина, наречена онколитична вирусотерапия.
