Koristeći „avatare“ zebrice, životinjski model koji je razvila laboratorija za razvoj raka i urođenu imunosnu evaziju u Champalimaud Foundation (CF), koju vodi Rita Fior, Maira Martinez-Lopez—bivša dr. student u laboratoriji koji sada radi na Universidad de las Americas u Kitu, Ekvador – i kolege su proučavali početne korake delovanja vakcine Bacillus Calmette-Guerin (BCG) na ćelije raka mokraćne bešike.
Njihovi rezultati, koji su objavljeni u časopisu Modeli i mehanizmi bolesti, pokazuju da makrofagi – prva linija imunih ćelija koja se aktivira nakon infekcije – bukvalno podstiču ćelije raka da izvrše samoubistvo, a zatim brzo pojedu mrtve ćelije raka.
Ideja koja stoji iza avatara zebrica (zAvatars), koji su još uvek eksperimentalni, ali veoma obećavajući model, prilično je jasna: uzmite ćelije tumora od pacijenta sa rakom i ubrizgajte ih u embrione zebrice. Tumori će zatim rasti unutar embriona, efektivno ih pretvarajući u avatare tog specifičnog pacijenta od raka. Različite opcije lečenja koje su dostupne za tog pacijenta mogu se zatim testirati na zAvatarima. Za nekoliko dana – umesto nekoliko nedelja ili čak meseci – koliko je potrebno korišćenjem tradicionalnog testiranja na miševima, biće moguće odrediti najbolji tretman za tog pacijenta. Test je razvijen i proučavan na uzorcima iz uzoraka pacijenata obolelih od kolorektalnog karcinoma.
Fior je imao novu ideju za primenu modela. „Kada sam se pridružio Ritinoj laboratoriji, kao doktorant“, (2019.), priseća se Martinez-Lopez, „razgovarali smo o nekoliko projekata koje bih mogla da preduzmem, a Rita je spomenula da se BCG vakcina koristi kod pacijenata sa rakom mokraćne bešike .“ Martinez-Lopez se seća da je dobila BCG protiv tuberkuloze kada je bila dete u Južnoj Americi, a kasnije je radila na toj bolesti. „Ali to je bio prvi put da sam čula za vakcinu protiv tuberkuloze kao lek za rak“, ističe ona. I ovo joj je odmah privuklo pažnju.
BCG vakcina je prvi put korišćena protiv tuberkuloze 1920-ih, a zatim je počela da se koristi kao prva imunoterapija raka oko 1976. Ali decenijama pre toga, 1890-ih, Vilijam Koli, hirurg koji je radio u njujorškoj bolnici (sada Veill Cornell Medical Centar) je već testirao mešavinu različitih bakterija, skovao „Kolijeve toksine“, kao imunoterapiju raka.
Koli je primetio da je nekoliko gotovo beznadežnih pacijenata obolelih od raka u bolnici ušlo u naizgled „čudesne“ remisije od svog raka kada su dobili bakterijsku infekciju nakon operacije koja je izvedena da bi im se uklonili tumori (sterilni uslovi za hirurške procedure su tada bili manje nego optimalni). Njegova ideja je bila da su takvi oporavak, daleko od toga da su čudesni, u stvari uzrokovani imunološkim odgovorom pacijenata na infekciju.
Koli je počeo da pokušava da izazove bakterijske infekcije kod brojnih pacijenata sa sarkomom i uspeo je da reprodukuje nekoliko remisija raka. U to vreme, međutim, njegova metoda je bila daleko od dokazane i bezbedne — a u međuvremenu su razvijene i druge metode lečenja, kao što je radioterapija — tako da njegovo istraživanje nije sprovedeno. Ali poslednjih godina, oblast imunoterapije je dobila ogroman zamah, donoseći nove i naučno robusnije načine za jačanje imunog sistema u borbi protiv raka.
„BCG imunoterapija se još uvek prilično empirijski koristi“, kaže Martinez-Lopez. „Međutim, pošto deluje za mnoge ljude, postao je zlatni standard lečenja. Iznenađujuće, to je veoma efikasna imunoterapija, čak i u poređenju sa toliko fensi imunoterapija koje se razvijaju.“
Lečenje se sastoji od ubacivanja BCG vakcine direktno u bešiku. Kada tretman funkcioniše, stopa preživljavanja od 15 godina za pacijente sa takozvanim „neinvazivnim na mišiće“ (ranim stadijumom) karcinoma bešike je 60% do 70%. Međutim, u 30% do 50% slučajeva, tumori bešike ne reaguju na BCG tretman. U ovim slučajevima, cela bešika mora biti uklonjena.
Do sada, način na koji BCG vakcina deluje kao imunomodulator za uklanjanje tumora bešike nije bio u potpunosti poznat.
Ideja tima je bila da su uključene imune ćelije, a posebno makrofagi koji se nalaze u bešici. Bili su u stanju da utvrde šta se dešava odmah nakon što se BCG ubrizgava u avatare zebrice. Da bi to uradili, koristili su takozvanu mikroskopiju sa svetlosnim listovima i konfokalno snimanje, što im je omogućilo da vide makrofage u interakciji sa tumorskim ćelijama, u rezoluciji jedne ćelije i u realnom vremenu.
Šareni filmovi koje su dobili o procesu koji je pokrenula vakcina (u kojem su makrofagi i ćelije raka označeni različitim fluorescentnim bojama) pokazali su da se makrofagi u velikoj meri regrutuju na mesto tumora nakon injekcije BCG, direktno ubijajući ćelije raka bešike kod ljudi putem procesa. samoubistva ćelija (apoptoze) zavisno od supstance koja se zove faktor nekroze tumora (TNF) koju luče makrofagi, a koja deluje kao moćan signalni molekul imunog sistema.
Dalje su pokazali da kada su makrofagi iscrpljeni u zAvataru, antitumorski efekti BCG vakcine su potpuno blokirani, pokazujući na taj način da su makrofagi zaista ključni za početni antitumorski odgovor.
„Ono što je Maira videla“, kaže Rita Fior, „je da ako ubrizgate BCG, imate značajno povećanje količine makrofaga koji ulaze u tumor.“ U prisustvu BCG-a, imune ćelije su promenile boju iz crvene u žutu, što je značilo da eksprimiraju TNF.
„Ne samo da smo otkrili mehanizme uključene u prve korake antitumorskog delovanja vakcine, već smo takođe pokazali da je model avatara zebrice moćno pretkliničko sredstvo za otkrivanje lekova u onkologiji“, zaključuje Martinez-Lopez.
