-.ll ZDRAVLJENJE RAKA Z MODIFIKATO&II BIoLoŠKEGA oDztvA Borut Štobuc Odnos med tumorjem in bolnikovim imunskim sistemom je kompleksen in danes še ne popolnoma poznan. običajno je pri rakavih bolnikih imunski sistem okvarjen: zatadi tumorskih dejavnikov, ki zavirajo imunski odgovor, zaradl okvaľjene humoralne in celično pogojene imunosti, motenj v nastanku citokinov in zarudi specifičnega zdravljenja s citostatiki in obsevanjem. Modifikatorji biološkega odziva (MBo) uravnavajo in povečujejo imunski odgovor. Zato je zdravljenje z MBO, ob kirurškem in obsevalnem zdravljenju ter ob zdravljenju s citotoksičnimi zdravili in hormoni, pomemben četrti način zdravljenja rakavih bolnikov. V nasprotju s citotoksičnimi zdravili in obsevanjem, ki učinkujejo neposredno na tumorske celice, je protitumorski učinek MBo posreden, saj MBo spodbudijo bolnikov imunski sistem za boi proti tumoriu. Zdravlienie z MBO imenujemo zaradi delovanja na celice imunskega odziva imunsko zdravljenje. Zadnia leta imunsko zdravljenje hitro napreduje tako zaradi novih spoznanj v imunologiji in tumorski biologiji kot zaradi napredka v biotehnologiji, ki je omogočil klinično uporabo mnogih laboratorijsko pridobljenih učinkovin. IMUNSKI SISTEM Imunski sistem se razlikuje od drugih organskih sistemov, saj imunske celice (timfociti, monociti, makĺofagi, bazofila, eozinofilci' dendritične celice, endotelne celice idr.) niso v stalnem tesnem stiku, temveč prosto kĺožijo po krvi, limfi in izven krvnega obtoka. Imunske celice so nakopičene v limnem sistemu (mandlji, priźeljc, vranica, bezgavke), v kostnem mozgu in deloma v jetrih. Nąslov avtoia: doc' dr. Borut Šĺabuc, dĺ. ľned, onkološki inštitut Ljubljana 5 Med belimi krvnimi celicami je 20Vo limfocitov. Limfociti, ki jih glede na ontogenezo in funkcijo delimo v B celice, T celice in ničelne celice, imajo v imunskem sistemu osrednjo vlogo. Po specifičnih membranskih proteinih na površini celice' ki jih prepoznajo specifična monoklonska protitelesa, označujemo bele kĺvne celice z oznako CD. Antigeni Vse celice v našem telesu imajo na svoji površini proteine, ki jih imenujemo antigeni. Antigeni človeku lastnih celic (lastni antigeni) se razlikujejo od antigenov drugih celic (človeku tuji antigeni). Cloveku tuji antigeni pri zdravem človeku sprožijo imunski odgovor. Med difęrenciacijo propadajo v priželjcu vse T celice, ki so speciťlćne za lastne antigene, in ostanejo celice, ki so speciťlčne za človeku tuje antigene. Kadar imunski sistem ne prepozna lastnih antigenov, nastane avtoimuna o-olezen. Rak običajno nastane zato, ket imunski sistem ne prepozna čIoveku tujih antigenov na novo nastalih rakavih celicah. B celice Pri ljudeh nastajajo B celice najverjetneje v kostnem mozgu. B celice imajo na svoji površini imunoglobuline (protitelesa)' ki prepoznajo antigene. B celice se po stiku z antigenom, ob podpori posebnega podtipa T celic (celice pomagalke) delijo in pńčno izdelovati in izločati specifična protitelesa (imunoglobuline). Zato je B celica osrednja celica humoralne imunosti. B celice izdelujejo 5 tipov imunoglobulinov (IgA, IBD, IgE, IgG, igM). [munoglobulini so proteini, sestavljeni iz težlĺoh in lahko verig, ki so sposobni spoznavati različne antigene. IgA protitelesa so v slini in na sluznicah dihal in prebavil. IgE pľotitelesa so mediatorji alergičnih in anafilaktičnih reakcij. Pomen IgD še ni razjasnjen, morda so receptorji za limfocite. IgM predstavljajo 5 do IIVo serumskih imunoglobulinov in so pomembni za zgodnji imunski odgovor. IgG je v serumu največ. Pomembni so za sekundaren imunski odgovor. 6 T celice T celice se v kasnem obdobju razvoja zarodka diferencirajo v priželjcu in se nato naselijo v limfnih tkivih. Glede na specifične membranske molěkule, ki so sposobne prepoznati molekule glavnega histokompatibilnostnega kornpleksa (MHC) tipa I ali II, delimo T celice v T celice pomagalke (sodelujejo pri aktivaciji B celic) in T celice zaviralke (zavirajo aktivacijo B celic). Ničelne celice Ničelne celice na svoji površini nimajo specifičnih molekul, s pomočjo katerih bi jih lahko uvrstili med B ali T celice. Mednje prištevamo naravne celice ubijalke (NK celice) in z limfokini aktivirane celice ubijalke (LAK celice). NK celice so sposobne brez poprejšnje senzibilizacije ubijati tumorske celice. LAK celice ubijajo sveže tumorske celice le ob prisotnosti limfokina interlevkina-2. Ničelne celice in T celice so osrednje celice celično pogojene imunosti. Monociti in makrofagi Monociti in makĺofagi so celice ľetikuloendotelijskega sistema. Monociti so v krvnem obtoku. So predhodniki tkiwih makrofagov. Fagocitirajo (odstranjujejo) tuje in okvarjene lastne celice ter prenašajo predelane antigene do limfocitov. Tako sodelujejo pri aktivaciji limfocitov. Citokini Citokini so majhne proteinske molekule, ki nastajajo v mononuklearnih celicah, predvsem v limfocitih in monocitih. Uravnavajo delovanje imunskega sistema in delujejo na podoben način kot hormoni. Ker povečajo imunski odgovor, jih imenujemo MBO. Delimo jih v dve skupini. Monokini nastajajo v monocitih 7 oz. tkivnih makrofagih. Mednje uvrščamo interferone alfa in beta, interlevkin-l, TNF (tumorski nekrozni faktor) in rastne dejavnike (kolonije vzpodbujajoči dejavniki). Limfokini nastajaj<-l v limfocitih, predvsem v T celicah' Najpomembnejši limfokini so interferon gama, interlevkini (IL-2 do IL-13), limfotoksin in nekateri rastni dejavniki (rastni dejavnik za makrofage in granulocite). Imunski odgovoľ Makrofagi prvi spoznajo, napadejo in fagocitirajo človeku tuje celice. Antigene človeku tujih celic predelajo in jih prenesejo na svojo površino. Na te antigene na membrani makrofaga se vežejo T celice' T celice, ki neposredno uničijo antigen na tarčnem makrofagu, imenujemo citotoksični limfociti. T celice lahko uničijo antigene tudi posredno s tem, da aktivirajo nasajanje in razmnoževanje novih T celic, NK celic in mononuklearnih fagocitov, ki neposredno uničijo tuje antigene, in B celic. Zaradi tazmnoževanja B celic se poveča količina protiteles, ki se veŽejo z antigeni v kompleks antigen-protitelo. Te komplekse fagocitorajo makĺofagi oz. se raztopijo zaradi aktivacije komplementa. Po uspešni obľambi pred tujimi antigeni ostanejo v krvnem obtoku spominske T in B celice. Spominske celice živijo več let in stalno krožijo po krvnem obtoku. Ob ponovnem srečanju z istim antigenom se te celice pričnejo tazmnoževati, zato pride do takojšnjega imunskega odgovora. Citokini ne samo da uravnavajo imunski odgovor, temveč ga tudi povečajo in pospešijo. lnterferon alfa in beta povečata število in aktivnost citotoksičnih limfocitov in aktivnost NK celic, interferon gama pospeši fagocitozo, interlevkin -2 nłiša proliferacijsko in citolitično aktivnost Nk celic, rastni dejavniki pospešijo proliferacijo in diferenciacijo celic kostne1a moz1a. 8 n I IMUNSKO ZDRAWJENJE [munsko zdravljenje dt:limo v specifično, ki je usmerjeno neposredno na tumorske celice, in v posredno, ki povečuje bolnikovo imunsko odzivnost. Nadalje ločimo aktivno in pasivno imunsko zdravljenje. Pri aktivnom zdravaljenju bolnik prejema učinkovine, kot so interferoni, interlevkini in drugi, ki sproŽijo željeni imunski odgovor. Pri pasivnem ali adoptivnem zdravljenju bolnik prejema snovi z znanim imunskim uěinkom, npr' monoklonska protitelesa ter imunske celice, kot so LAk celice in TIr celice. Specifično imunsko zdravljenje je bolj zaže|eno kot nespecifično, saj je bolj selektivno. Zaradi težavne priprave tumorskih vakcin in njihove kratkotľajne biološke aktivnosti, zaradi selektivnega delovanja na tumroske antigenę in zaradi heterogenosti tumorjev' s9 v kliničnem delu bolj kot specifične uporabljajo nespecifične učinkovine. Za sedaj v kliničnem delu v glavnem uporabljamo aktivno nespecifično imunsko zdravljenje s citokini (interferon, interlevkin itn.). Tabela 1. Vrste imunskega zdravljenje Imunsko zdravljenje specifično nespecifično AKTIVNO tumorska vakcina BCG levamisol interferon interlevkin - 2 limfokini (drugo) PASIVNO monoklonska protitelesa, imunotoksini TIL (tumor-infil- trating lymphorytes) PFIA-stimulirani limfociti LAK celice (lymphoĘne activated killer cells) 9 MoDIFIKAToRII BIoLoŠKEGA oDZIvA v oNKoLoGIJI MBO, ki jih uporabljamo pri zdravljenju raka, pridobivamo v zadostnih količinah po rekombinatni DNA tehnologiji' V laboratorijih pridobivajo MBo tako, da delček DNA molekule (gen)' ki kodira specifični modifikator biološkega odziva na kromosomu človeške celice, vstavijo v bakterijsko molekulo DNA Takšno hibridno molekulo DNA potem vstavijo v bakterijo, npr. v Esheńhio coli, ki se v ugodnih pogojih hitro razmnožuje. ob bakterijskih deliwah nastane velika količina źelenega citokina, ki ga odstranijo iz bakterijske kulture. MBO, nastale po rekombinantni DNA tehnologiji iz humanih celic, označujemo s črko "r'' (rekombinant) pred imenom. r|L-T pomeni, da smo inteľleukin-2 pridobili po rekombinantni tehnologiji iz humanih celic. MBo uravnavajo, povečujejo in pospešujejo imunski odgovor. V nasprotju s citostatskim zdravljenjem in obsevanjem, ki deĘeta neposredno na tumorske celice, MBo aktivirajo bolnikove naravne obrambne mehanizme (imunski sistem) in posredno pomagajo pri uničevanju tumorskih celic. Nekateri imajo neposreden citotoksični ali citostatični učinek na rakave celice. Lahko zavirajo metastaziranje in diferenciacijo rakavih celic. MBO, predvsem interferone, interlevkin-2, TNF, rastne dejavnike (GM-CSF, G-CSF) in monoklonska protitelesa uporabljamo za diagnostiko in zdravljenje raka. Bolnikom jih dajemo intravensko, intramuskularno, subkutano, intrakavitarno (intratorakalno, intraabdominalno ali intratekalno), intravezikalno (v sečni mehur), intrďezijsko (neposredno v tumor), intralimfatično, intraarterijsko in topično. Nekaięre MBo (interferone in rastne dejavnike) lahko dajemo ambulantno, sa je pri tem zdravaljenju malo stranskih učinkov. IL-Ż in TNF dajemo le v bolnišnici, saj je pri dajanju le-teh veliko nevarnih stranskih učinkov. l0 -l Med stranskimi učinki MBo je najbolj pogost gripozni sinĺ.lrom (vročiner, mrz|ica, utrujenost' bolečine v mišičju in altralgija, glavobĺ_lĺll in anoreksija). Stranski učinki se po dolgtltrejenm dajanju običajno zmanjšajo oziroma izginejo (tahifilaksijl)' INTERFERONI (IFN) Prvi citokin, interferon, so odkńli 1957. |eta v celicah, okuŽenih z virusi. Glede na obstojnost v kislem pH jih delimo v dve skupini. V prvo skupino uvrščamo IFNalfa in IFNbeta. Nastaneta lahko v katerikoti celici. IFNalfa nastaja v levkocitih in makrtrtirgih, IFNbeta v epitelnih celicah in fibroblastih. Poznamo vcč' kot dvajset podtipov IFNalfa in najmanj dva podtipa IFNbeta. IFN gama, ki je neobstojen v kislem okolju, nastaja v cclicah pomagalkah, citotoksičnih timfocitih, NK celicah in IÁK celicah. Mehanizem delovanja IFN še ni popolnoma pojasnjen. IFN alfa ima mnoge biološke učinke, kot so antivirusni, antiproliferativni, citotoksični in imunomodulatorni. - Antivirusni učinek: Nastajanje in izločanje IFN se v celicah, okuženih z virusi, bakterijami, rikecijami in glivami, nročno poveča. IFN posredno in neposredno preprečuje nastanek beljakovin, potrebnih za ruzvoj in nastajanje novih mikroorganizmov. - Antiproliferativni učinek: IFN zavira ľast in ranoj zdravih in malignih cleic, saj upočasni oz. zavre delitev celic. V ponritotski Gl fazi celičnega cikla zavira sintezo ribonukleinskih kislin (RNK), rastnih dejavnikov in proteinov, nujno potrebnih za pričetek sinteze deoksiribonukleinske kisline (DNK)' - Imunomodulatorni učinek: IFN učinkuje na večino celic imunskega sistema; poveča citotoksično učinkovitost makrofagov in citotoksičnih limfocitov, zviša število in aktivnost NK celic. Zaradi prisotnosti antigenov, glavnega kompleksa histo- 11 kompatibilnosti (MHC) na tumorskih celicah, poveča antigenost celic. Poveča tudi od protitcles odvisno, celično pogojeno citotoksičnost. - Ekspresija onkogenov: Onkogene nahajamo v vsaki celici. Koďrajo nastajanje peptidnih rastnih hormonov (mic, ras, mos) in njihovih receptorjev. Ti geni uravnavajo rast in nnĺoj celice. IFN preprečuje ekspľesijo onkogenov in upočasni rast in ranĺoj celic,e morda lahko tudi prepreči maligno alteracijo zdravih celic. IFNalfa uporabljamo pri zdravljenju dlakastocelične levkemije, Kapošijevega sarkoma, konďlomov, multiplega mieloma, nekaterih limfomov, kronične mieloidne levkemije, raka ledvic, melanoma in površinskega raka sečnega mehurja ter pri zdravljenju okužb s hepatitis B in C virusom. običajno ga dajemo subkutano in intramuskularno, redkeje intravensko, intraperitonealno ali intravezikalno, v dnevni dozi 3 do 9 MIĘ' 2- do 3-kľat tedensko. Pri zdľavljenju bolnikov z dlakastocelično levkemijo, kronično mieloično levkemijo, kožnimi limfomi, bazaliomom, površinskim rakom sečnega mehurja, intraepitelijskim rakom cerviksa in nekaterimi nevroendokrinimi tumorji ugotavljamo objektiven odgovor na zdravljenje (popolne in delne remisije) pri 70 do 80Vo bolnikov. Pri bolnikih z solidnimi tumorji, kot so melanom, ledvični rak, rak jajčnikov v 10 do 20vo, pti bolnikih z rakom dojke, pljuč in prebavil ugotavljamo objektiven odgovoľ na zdravljenje pri manj kot 107o bolnikov. Stranski učinki so odvisni od velikosti doze danega zdravila. Najpogostejši so gripozni sindrom, nespečnost, nemiĺ in slabost. običajno so stranski učinki prehodni in izignejo pri nadaljnjem dajalju IFľIT. Mrzlica nästopi 3 do 6 ur po aplikaciji IFN. Eno uro po nastopu mrzlice dobi bolnik visoko vľočino do 40o C, ki traja od 2 do 24 ut. Stranski učinki so prikazani v tabeli 2. L2 'ľabela 2. Stranski učinki interferona alfa Stranski učinki Bolniki (%) gripozni sindrom mrzlica, vročina, utrujenost, bolečine v mišicah srbež gastrointestinalni: slabost, bruhanje, anoreksija, driska, suha usta newološki: zmedenost' zaspanost, razdraŽljivost, epilepsija, prehodna afazija, halucinacije, paranoja, psihoza srčno/pljučni: tahikardija, hipotenzija, spremembe v EKG, tahipnea, bledica, cianoza ledvični: proteinourija, blago povišanje kĺeatinina in sečnine v serumu jetrni povišanje aminotransferaz hematološki blaga nevtropenija, trombocitopenija 40 75 100 50 15 5 20 5 10 10 10 40 20 2A 80 20 L3 TNTERLEVKIN-2 (rL-2) Z vezavo antigena na limfocit, ki jo pospeši interlevkin-L, nastane aktivirani limfocit. Aktivirani limfocit proinĺaja in izloča limfokin IL-z, ki ima osrednjo vlogo v imunskem odgĺrvoru. IL_2 poveča rast in delitev T celic. Zato ga imenujemo rastni dejavnik za T celice. ÍL-2 pospeši rast in nastajanje citotoksičnih limfocitov, NK celic in LAK celic, ki spoznajo in neposredno uničijo tumorske celice. Ker IL-;2 aktivira celice pomagalke (CD4 limfocite), posredno preko B celic, poveča nastajanje protiteles. V drugih celicah posredno poveča nastanek in izločanje citokinov, kot sta IFN gama in TNF, ki neposredno uničujejo tumorske celice. Poveča nastajanje in učinkovitost skoraj vseh inteľlevkinov in rastnih dejavnikov. Zaradi kratke razpolovne dobe ga običajno dajemo intravensko, v 4_do 5_ dnevnih neprekinjenih infuzijah, redkeje subkutano, regionalno ali intratekalno. Cikel zdravljenja ponavljamo vsake 3 tedne. V okviru kliničnih raziskav zdravimo z IL-Z samim ali skupaj z LAK celicami bolnike z metastatskim melanomom' ledvičnim ľakom, kolorekÍalnim rakom. Towstno zdrdenje je bilo uspešno tudi pri nekaterih bolnikih s Hodgkinovo boleznijo, z limfomi, s tumorji glave in vratu in pri bolnicah z rakom jajčnikov ter dojke. Pľi zdravljenju z IL-Z samim ali skupaj z LAK celicami ugotavljamo objektiven odgovor na zdravljenje (popolne in delne remisije) pri 10 do 25Vo bolnikov z metastatskim rakom. Zaradi stranskih učinkov, ki so odvisni od velikost doze in trajanja zdravljenja, lahko IL-Z dajemo le hospitaliziranim bolnikom v specializiranih bolnišnicah. Stanski učinki so prehodni. Izginejo nekaj minut po prenehanju dajanja IL-Ż. Najbolj pogosti stranski učiĺrki so: gripozni sindľom, hipotenzija' periferni in pĘučni edem, povečanje telesne teŽe zaradi povečane prepustnosti kapilar, bruhanje, driska, srbež in luščenje kože, glavobol, motnje zavesti, afazije, psihoze. Pogoste, vendar klinično L4 nepomembne so povišane vrednosti serumskih jetrnih encimov, kreatinina in sečnine. Motnje srčnega ritma in ishemija ter anemija in trombocitopenija sĺr redke komplikacije zdravaljenja z IL-2. MONOKLONSKA PROTITELESA Protitelesa (imunoglobulini) so beljakovinske molękulę, sestavljene iz teźke in lahke verige, ki v prisotnosti tujih antigenov nastanejo v B limfocitih. Nastanek protiteles in njihova vezava na antigen sta specifična za vsak posamezen antigen. En B limfocit proinede samo eno specifično protitelo' Zaradi raznolikosti antigenov na membranah tuje celice in specifičnosti posameznih pľotiteles za antigeno se mora aktivirati več klonov B limfocitov, ki proizvajajo več vrst imunoglobulinov. Danes že lahko osamimo enojno populacijo B limfocitov, ki proizvaja samo en tip protiteles. S kloniranjem (B limfocite združimo s hitro rastočimi malignimi B celicami ah z mielomskimi celicami) osamljene, enojne populacije B limfocitov lahko napľavimo veliko količino specifičnih protiteles. Tako pridobljena protitelesa, ki so specifična za en anügen, imenujemo monoklonska protitelesa. Ker se monoklonska pľotitelesa lahko veŹejo na posamezne tumorske antĘne, jih uporabljamo pri odkľivanju in zdravljenju nekaterih vrst raka. Ko se monoklonsko protitelo veže na antigen tumorske celice, se sproži imunski proces' ki uniči rakavo celico. Na protitelesa pogosto vežemo radioizotope, toksine, citotoksična zdtavi|a in druge citokine. S takimi, konjugiranimi monoklonskimi protitelesi lahko odkĺivamo in posredno, zaradi učinkovin, ki jih prenašajo, uniěujemo tumorske celice. Monoklonska protitelesa ne okvarjajo zdravih tkiv, saj so specifična za antigen in se zato ne veŽejo na zdtave celice, ki nimajo takega antigena. Za sedaj monoklonskih protiteles v vsakodnevni klinični praksi ne uporabljamo. V kliničnih raziskavah so ugotovili, da so konjugirana monoklonska protitelesa učinkovita 15 v zdravljenju nekaterih bolnikov z levkemijami, limfomi, metastatskim rakom dojke, metastatskim kolerektalnim rakom, rakom jajčnikov, ledvic, sečnega mehurja in pr