En ny metode tvinger kræftceller til at ligne virusinfektioner
Et kinesisk forskerhold har præsenteret en teknik, der får kræftceller til at efterligne en virusinfektion. Det gør det muligt for immunforsvaret at genkende og angribe dem ved hjælp af hukommelses-T-lymfocytter.
Immunterapi hører til de mest lovende tilgange inden for kræftbehandling i de senere år. Der anvendes eksempelvis antistoffer, der blokerer proteinerne PD-1 eller PD-L1, som normalt bremser immunresponsen. Hos mange patienter forlænger denne behandling overlevelsen markant — og fører i nogle tilfælde til remission. Desværre reagerer en betydelig del af patienterne næsten slet ikke på den.
Hvorfor immunforsvaret ikke altid opdager kræft
En af de vigtigste årsager er, at visse tumorer har meget få mutationer og derfor producerer kun et minimum af atypiske proteiner — såkaldte neoantigener. Det er netop disse, der fungerer som “flag”, som immunforsvaret bruger til at identificere fjendtlige celler. Når sådanne signaler mangler, modtager T-lymfocytterne ingen klar besked om at ødelægge den pågældende celle.
Det andet problem er et højt niveau af proteinet PD-L1 på overfladen af tumorceller. Dette protein fungerer som en sikkerhedsbremse og er i stand til effektivt at sætte selv tilfældigt aktiverede T-lymfocytter ud af spillet.
Løsningen fra Shenzhen Bay Laboratory og Peking Universitet
Forskere fra Shenzhen Bay Laboratory og Peking Universitet har udviklet en strategi, der omgår begge disse barrierer på én gang. Deres tilgang består i at fjerne PD-L1-bremsen og samtidig forsyne tumorcellerne med et tydeligt viralt alarmsignal. I stedet for at afvente, at tumoren selv danner egnede antigener, valgte de at tilføre dem udefra — og udnytte noget, de fleste af os allerede bærer i os: immunologisk hukommelse fra almindelige virusinfektioner.
Hvordan immunsystemets hukommelse fra tidligere virusinfektioner fungerer
Alle, der har haft skoldkopper, influenza eller en infektion med cytomegalovirus (CMV), har specialiserede hukommelses-T-lymfocytter i kroppen. Disse celler kan i årevis — sommetider hele livet — patruljere i organismen og lede efter spor af kendte patogener. Det kinesiske team foreslog at udnytte denne allerede parate “reservehær”.
I stedet for at forsøge at lære immunforsvaret noget nyt fra bunden ønskede forskerne at omprogrammere tumorcellerne, så de ligner celler inficeret med et velkendt virus. I dette projekt valgte de et fragment af et protein fra CMV — et af verdens mest udbredte vira. Cytomegalovirus er overleveret af en enorm del af befolkningen, ofte uden at de overhovedet var klar over det.
Til at realisere idéen udviklede de en syntetisk molekyle kaldet iVAC (intratumoral vaccination chimera). Den kan beskrives som en smart konstrueret “påbygning” til tumorcellen, der udfører to forskellige funktioner på én gang: fjernelse af PD-L1-bremsen og indføring af et viralt signal.
iVAC-molekylets dobbelte angreb mod kræftcellen
iVAC-molekylet binder sig til proteinet PD-L1 på overfladen af tumorceller og sætter gang i dets hurtige nedbrydning. Dermed forsvinder de kamuflerende signaler, der hidtil har lammet T-lymfocytterne. Samtidig leverer molekylet et fragment af cytomegalovirus-antigenet ind i tumorcellen. Efter behandling inde i cellen præsenteres dette fragment på cellens overflade via MHC I-komplekset — præcis som ved en ægte infektion.
Resultatet er, at hukommelses-T-lymfocytter, der genkender CMV, opfatter tumorcellen som en virusinficeret celle og iværksætter et angreb. Vigtigt er det, at iVAC virker lokalt — det indsprøjtes direkte i tumoren, og fordelingsstudier i organismen viste, at molekylet forbliver på stedet i mindst tre dage.
- Fjernelse af proteinet PD-L1 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 tumoren i mindst tre dage
- Aktivering af interferon gamma- og STING-signalveje
- Forstærkning af den medfødte antivirale respons i tumorområdet
Tumorceller behandlet med iVAC begynder at opføre sig som provisoriske “antigenpræsenterende celler” — noget, der normalt er forbeholdt specialiserede elementer i immunforsvaret. Analyser på protein- og genniveau viste, at dræber der i tumorcellerne aktiveres signalveje forbundet med interferon gamma og STING-komplekset, som er vigtige komponenter i den medfødte antivirale respons. Det forstærker yderligere signalet om, at “noget farligt er under opsejling her”.
Forsøg på mus og tumorvæv fra kræftpatienter
Den nye metode stoppede ikke ved konceptstadiet. Forskerne testede iVAC i flere prækliniske modeller. En af dem var mus genetisk modificeret til at få deres tumorer til at producere det menneskelige protein PD-L1, hvilket fik forsøgsbetingelserne til bedre at svare til situationen i den menneskelige krop.
I forsøget blev iVAC indsprøjtet direkte i tumoren i fire doser med tre dages mellemrum. Hos gnaverne observerede man en markant reduktion i tumorernes masse samt en kraftig infiltration af CD8+ T-lymfocytter i tumorvævet. Disse cytotoksiske celler er ansvarlige for den fysiske destruktion af målceller.
Anden fase bestod af studier på såkaldte tumorcelleklynger, der stammede direkte fra patienters tumorer. Disse tredimensionelle ministrukturer afspejler en ægte tumors adfærd bedre end individuelle celler i kultur. De stærkeste effekter blev registreret i prøver, hvor mere end 20 procent af tumorcellerne havde proteinet PD-L1 på overfladen.
Dette antyder, at niveauet af dette protein i fremtiden potentielt kan bruges som kriterium for udvælgelse af patienter til en eventuel behandling med iVAC. Forskerne målte også frigivelsen af interferon gamma og TNF-alfa fra lymfocytter efter kontakt med iVAC. Stigningen i disse molekyler signalerede, at cytomegalovirus-specifikke hukommelsesceller faktisk aktiveres kraftigt og går til angreb på tumoren.
Omprogrammering af tumoren åbner vejen til personaliseret behandling
En interessant sideeffekt, gunstig ud fra et terapeutisk perspektiv, er ændringen i tumorcellernes funktion. Efter eksponering for iVAC-molekylet var cellerne ikke kun i stand til at tiltrække færdige hukommelses-lymfocytter — de kunne også aktivere såkaldte naive lymfocytter, der endnu ikke havde haft kontakt med dette antigen.
I forsøg, hvor tumorceller behandlet med iVAC, dendritiske celler og friske CD8+ T-lymfocytter blev dyrket sammen, begyndte sidstnævnte at dele sig intenst og opnå dræberevner. Det betyder, at tumoren ophørte med at være et passivt mål og midlertidigt overtog rollen som “underviser” 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 tumoren. Lige så vigtigt er det, at langtidsobservationer 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 i 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 haft, og hvilke hukommelses-lymfocytter der dominerer hos vedkommende. Det forskyder personaliseringens tyngdepunkt: ikke kun tumorens genetik, men også den individuelle “immunologiske historie” bliver en del af behandlingsplanen.
Hvad denne strategi kan betyde for fremtidige patienter
Metoden præsenteret i tidsskriftet Nature befinder sig foreløbig i den prækliniske forskningsfase. Før den når frem til mennesker, skal den gennemgå en hel række sikkerheds- og effektivitetstest. Et interessant scenarie tegner sig dog: I fremtiden kunne en onkolog måske ikke alene ordinere en undersøgelse af tumorens mutationer, men også en detaljeret profil af patientens immunologiske hukommelse.
På den baggrund ville man vælge den virale “skabelon”, der er lettest at udnytte. En person med stærk hukommelse efter influenza ville få en anden variant af iVAC end én, der har haft en aktiv infektion med Epstein-Barr-virus eller cytomegalovirus. Denne taktik kunne vise sig særligt værdifuld for patienter, hos hvem eksisterende immunterapi svigter netop på grund af mangel på gode tumorantigener.
For patienter med tumorer, der i høj grad udtrykker PD-L1, kunne en tilgang, der kombinerer nedbrydning af dette protein med indføring af et viralt antigen, udgøre et næste skridt efter klassiske checkpoint-hæmmere — eller et alternativ, når disse ikke virker. Det afgørende bliver at fastslå, hvor længe effekten af tumorens “omprogrammering” holder, og om organismen med tiden finder en anden vej uden om den. Immunterapi, der udnytter hukommelsen fra tidligere infektioner, viser tydeligt, hvor kraftfuldt et værktøj præcis styring af immunforsvaret er.
