האם ניתן לרתום נגיפים למלחמה בסרטן? על חידושים בתחום המלחמה בתאי סרטן
פרופ' בן-עמי סלע, מנהל המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר; החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב.
הביטוי "פרזיט" או "טפיל", משמש אותנו לעתים בחיי היום-יום לתאר יצור אנושי, אם כי בדרך כלל יצור לא אנושי, הנטפל לייצור אחר, ועושה את מחייתו על חשבון היצור הנטפל.
במערכת הסימביוטית של יחסי הגומלין בין טפיל לנטפל, הפונדקאי כצפוי הנותן אכסניה בגופו ליצור הטפילי, שלא מדעת ולבטח שלא מרצון, הוא הגדול מבין השניים. האדם, נחשב שלא בטובתו כפונדקאי מאיר פנים, ואכן האבולוציה לאורך מיליוני שנים שידכה לנו טפילים אינספור, הממררים את חיינו: תולעי מעי טפיליים כאסקריס, ואמבות המקננות אף הן בבני מעינו, וטפילים חד תאיים דוגמת Giardia הרובצים במעי, וכינים רוחשות בשערותינו, והקרדית הגורמת לגרדת (scabis) בעור, וטפילי הפּלסמוֹדיוּם הניזונים מכדוריות הדם וגורמים לקדחת, וכיוצאים באלה עוד רבים.
אך אין ספק שהטפילים הערמומיים, וכמעט בכל המקרים, אף המסוכנים ביותר לאדם, הם הנגיפים (וירוסים) הזעירים שאינם ניתנים לצפייה אפילו במיקרוסקופ אור רגיל. הם מצוידים בחומצת גרעין הנתונה בתוך אריזה חלבונית דחוסה, הם חודרים לתאים שונים, לתוכם הם מזריקים את חומצת הגרעין שלהם המתעלקת על חומצת הגרעין של התא אליו הם פולשים. כך ניזונים הנגיפים מהאנרגיה התאית של הפונדקאי, נהנים ממנגנוני ההכפלה הגנטית של התאים לתוכם הם פולשים, ומהחלבונים אותם יוצרים תאים אלה, וכך הם מכפילים עצמם בהמוניהם עד ליצירת אלפי עותקים של עצמם.
כאשר צר המקום להכילם, הם נוקבים חרירים בממברנת התא המאחסן, ובוקעים ממנו במרץ, תוך שהם מתפזרים, נגיף נגיף לדרכו, ואלה פולשים לתאים חדשים, ומתרבים שם, ובוקעים וחוזר חלילה, תוך שהם משמידים תאי פונדקאי רבים, וגורמים להרס של רקמה שלמה, וכך נגרמות מחלות אנושיות רבות החל משפעת, עבור בשיתוק ילדים, וכלה באיידס. כולם פרות באושים של פעולת הנגיפים הטפיליים.
נגיפים שונים תוקפים תאים שונים תוך שהם נצמדים לקולטנים (רצפטורים) ייחודיים על פני תאים אלה. לדוגמה, נגיף influenza הגורם לשפעת, מכיל חלבון הידוע כהמאגלוטינין, הנקשר לחומצה סיאלית בקצה של שרשרת סוכרית המהווה חלק מהקולטן לנגיף זה.
כך, תאי כבד יכילו קולטן ייחודי לנגיף זה, ותאי עצב מציגים קולטן ייחודי לנגיף אחר, באופן שכל נגיף יבחר לעצמו את תאי המטרה אליו יתקשר ויחדור.
ספציפיות חדה זו של נגיפים לתאי הפונדקאי שלהם, מעלה רעיונות אופטימיים אצל חוקרי מחלת הסרטן: האם לא ראוי היה לנצל ספציפיות קישור חדה זו ולתכנן שנגיפים מזיקים ייקשרו ויחדרו לתאי סרטן בלבד, אך לא לתאים נורמאליים, וכך יגרמו הנגיפים הללו נזק והרס רק לתאים הסרטניים בלי שייגרם כל נזק לתאים נורמאליים, כפי שאנו נוכחים להיווכח לצערנו ברוב הטיפולים הכימותרפיים בהם מתכוונים לפגוע בתאים הסרטניים, אך פוגעים גם בתאים נורמאליים.
וכך התחילה במחקר הסרטן אסטרטגיה חדשה, שיש המגדירים כתרפיה על ידי נגיפים, בה מתכננים בשיטות של הנדסה גנטית נגיפים שיתכווננו ויתקשרו באופן ספציפי ביותר לתאי סרטן, ידביקו אותם, ויהרסו אותם, בלי שיחוללו כל נזק לתאים הנורמאליים.
ניסויים מקדימים בחיות מעבדה, נתנו תוצאות מבטיחות, וכך ניתן אור ירוק לניסויים קליניים עם אותם נגיפים "מהונדסים" בבני-אדם.
למעשה אחד הרמזים המוקדמים ביותר לכך שנגיפים עשויים לשמש במלחמה בסרטן, ניתן כבר בשנת 1912. גינקולוג איטלקי, הבחין שחלה נסיגה בסרטן צוואר הרחם בנשים שחוסנו בתרכיב נגד נגיף הכלבת (rabies), כאשר תרכיב זה הכיל נגיף פגום אך חי של נגיף הכלבת.
בסוף שנות ה-40 החלו רופאים להזריק נגיפים לחולי סרטן באופן יזום, מאותה גישה ומחשבה בסיסית, אך התוצאות לא חוללו נפלאות. בסוף שנות ה-60 נמצא שנגיף המחולל את מחלתNewcastle בעופות, היה בעל נטייה לתקוף תאים סרטניים, וחוקרים החלו מגדלים נגיף זה בתרבית רקמה בתאי סרטן אנושיים. בספרות הרפואית המשיכו להופיע לאורך עשרות שנים דיווחים לפיהם הדבקה נגיפים כרוכה בנסיגה או הפוגה (remission) של מחלת סרטן באדם.
בשנות ה-70 וה-80, היו שתי קבוצות חוקרים שתיארו מטופלים חולי לימפומה, בהם הבלוטות הסרטניות התכווצו לאחר שחולים אלה הודבקו בנגיף החצבת.
בשנות ה-90 החלה תנופה מחודשת בנושא של תרפיה של סרטן על ידי נגיפים, כאשר חוקרים שינו נגיפים באופן גנטי, כדי שאלה יתרבו באופן בררני רק בתאי סרטן וישמידו אותם.
חוקרים של שתי קבוצות בקליפורניה פרסמו באופן בלתי תלוי מאמרים בהם הדגימו שניתן להדביק בנגיפים תאי סרטן מאדם, שהושתלו לתוך עכברים, וכך הושמדו הגידולים בסרטניים.
שתי קבוצות אלה, השתמשו בנגיפי אֲדֶנוֹ (adeno), הגורמים בדרך כלל לשפעת, אם כי גם נגיפים אחרים נחקרו באותו הקשר, כולל נגיפי הרפס, חצבת, נגיף vaccinia, נגיף reo, נגיף parvo ונגיף Newcastle התוקף עופות. אך בעיקר משחק תפקיד מרכזי בניסויים אלה נגיף adeno, על סמך הניסיון והידע הרב שנרכש איתו.
נגיף האדנו מורכב מאריזה חלבונית (capsid) לה 20 צלעות, ואשר בולטים ממנה 20 שלוחות או "זרועות", ובתוך קפסיד זה נמצאת חומצת הגרעין, DNA, של הנגיף. אותן 12 זרועות מסייעות לנגיף להידבק אל תא המטרה שלו.
נגיפים אחרים בהם משתמשים בשנים האחרונות במה שקרוי gene therapy, לטיפול במחלות גנטיות, הם נגיפי retro, שחומצת הגרעין שלהם היא RNA.
נגיפי retro מתבססים על אנזים הידוע כ-reverse transcriptase, המשעתק את הגנום שלו בכיוון הפוך למה שמקובל בדרך כלל, כאשר RNA של נגיף ה-retro יוצר DNA, שמשתלב לתוך ה- DNA של התא הפונדקאי בעזרת האנזים integrase, וכך יכולים נגיפי ה-retro להתרבות ולשכפל את עצמם כאילו היו חלק מה-DNA של התא המאחסן אותם.
אך נגיפי adeno שונים מנגיפיretro בכך שחומצת הגרעין שלהם אינה משתלבת לתוך ה-DNA של התא הפונדקאי אותו הם מדביקים, כאשר הגנים שהם מחדירים לתא פועלים רק לפרק זמן קצר, ולאחר מכן הם אובדים.
מדענים השתמשו בעשור האחרון רבות בניסויים בגישה של מלחמה בסרטן עם נגיפי adeno, על ידי שהם השתמשו בזני נגיף adeno פגומים שאינם מסוגלים להתרבות, אך משתמשים בהם כ-vector, דהיינו אמצעי להחדרת גנים לתוך תאי הסרטן, שאמורים להפוך את התאים הסרטניים ליותר רגישים לכימותרפיה.
הניסויים הקליניים בבני-אדם, תוך שימוש בנגיף adeno נחשבו בטיחותיים, אם כי בשנת 1999 נפטר מטופל תוך קבלת עירוי של נגיף adeno כחלק מניסוי שנועד לבחון את הפוטנציאל של gene therapy במחלה תורשתית של הכבד. היה זה הנער בן ה-18, Jesse Gelsinger, שנפטר 4 ימים לאחר שעבר עירוי של נגיפי adeno ישירות לכבד.
Jesse סבל מצורה מתונה של מחלת כבד תורשתית הידועה כ-OTCD, בשל חסר האנזים ornithine transcarbamylase, וניסו להחדיר לו נגיף adeno המכיל את הגן המקודד לאנזים החסר שלו. המוות החטוף מתסמונת של מצוקה נשימתית חדה, וכשל רב מערכתי, adeno-ע במקרה זה מתגובה חיסונית חריפה ביותר למינון הגבוה של נגיף ה שהוחדר לגופו.
בניתוח שלאחר המוות נמצא שנגיפי ה- adenoהמהונדסים התפשטו כבר לטחול, לבלוטות הלימפה ולמח העצם, ובדיעבד התברר שתפקודי הכבד של צעיר זה היו כה פגומים, שלא היה זה מן הראוי לבחור ב-Jesse לניסוי קליני זה.
מקרה זה הדגיש את החשיבות הקריטית בפיתוח וקטורים נגיפיים בטיחותיים עוד יותר, שהרי החזון של תרפיה בעזרת נגיפים, מיועד להרוג את תאי הסרטן שהנגיפים מדביקים, על ידי שנגיפים אלה יתרבו וייצרו דור חדש של נגיפים אלימים, ולא רק החדרת גן תרפויטי לתוך תאים אלה. האפשרות שנגיפים אלה יתרבו בתאים הלא נכונים, דהיינו בתאים נורמאליים, היא אפשרות מסוכנת ביותר.
החוקרים העוסקים בתרפיה על ידי נגיפים, מתכננים שתי גישות על מנת להבטיח שהנגיפים אמנם יתבייתו ויכו בתאי המטרה שלהם ללא גרימת נזק לתאים אחרים.
בגישה הראשונה החוקרים מנסים ל"התאים" את הנגיף כך שהוא יחדור באופן מועדף לתאי סרטן. בגישה השנייה, משנים את הנגיף כך שהגנים שלו יכולים להיות פעילים ולהיות משועתקים, רק בגידולים סרטניים.
הבה נרחיב את הדיון בשתי הגישות הללו. הגישה הראשונה מבין השתיים חיונית במיוחד שהרי נגיפים לא השתכללו באבולוציה להדביק ולהרוג תאי סרטן דווקא.
למרבה הצער, דווקא לנגיפי adeno יש נטייה להיקשר ביעילות גדולה יותר למגוון של תאים ורקמות נורמאליים בגוף האדם, מאשר לתאים סרטניים.
את התכונה ה"בלתי מתאימה" הזו ניתן לשנות בדרך הבאה: מייצרים נוגדנים המכוונים כנגד חלבונים ספציפיים הנמצאים על פני תאים סרטניים בלבד, וקושרים באופן כימי את הנוגדנים הללו לאותן 12 זרועות הבולטות של נגיף adeno. כך יתעלק נגיף adeno ה"משופר" רק אל תאים סרטניים.
ברגע שנגיף זה נקשר אל החלבון המתאים על פני ממברנת התא הסרטני, "נבלע" הנגיף אל תוך התא, והקפסיד שלו המכיל את חומצת הגרעין של הנגיף, חודר דרך חרירים המצויים הגרעין התא הפונדקאי, ומזריק את תכולתו, דהיינו את ה-DNA שלו אל תוך גרעין התא הפונדקאי. כך משתלב ה-DNA של נגיף adeno עם ה-DNA של התא הפונקאי, ומתחיל לייצר אלפי עותקים של חלקיקי נגיף adenoחדשים.
כאשר התא הפונקאי מלא עד אפס מקום בחלקיקי נגיף אלה, הוא מתפוצץ, והנגיפים מתפשטים ומדביקים תאים חדשים בסביבה.
ניתן בימים אלה אף ל"הנדס" נגיפי adeno, באופן עוד יותר מכוון. במרכז ל- Gene Therapy של אוניברסיטת אלבאמה, הנדסו נגיפי adeno הנקשרים באופן ספציפי לחלבונים תאיים הידועים כ-integrins. האינטגרינים הם חלבונים המסייעים לתאים להדבק לרקמת החיבור שבסביבתם, אותה רקמה הידועה כמשתית החוץ-תאית או extracellular matrix.
למרות שגם תאים נורמאליים מייצרים את חלבוני הintegrin, תאים סרטניים מייצרים אותם בשפע רב כאשר תאים אלה הופכים ממאירים ומתחילים לנוע ולהידחס דרך השכבות של הרקמות הסמוכות בדרכם לשלוח גרורות למרחבי הגוף. לחוקרים באלבאמה יש כבר תוצאות מבטיחות, תוך שימוש בנגיפי adeno מהונדסים אלה, כאשר בוחנים את יעילותם בעכברים לתוכם השתילו תאי סרטן השחלות מאדם. מתברר, שנגיפי adeno אלה אמנם התבייתו על תאי סרטן השחלה והרגו אותם, ולא הסבו נזק לתאים הנורמאליים של עכברים אלה.
הגישה השנייה אותה הזכרנו, משתמשת באופן כללי ביתרונות של "מתגים" גנטיים (genetic switches) הידועים גם כ-promoters, המכתיבים מתי ובאיזה תדירות גן מסוים יהיה פעיל, ויביא ליצירת חלבון לו הוא מקודד, בסוג מסוים של תאים.
למרות שכל תא בגופנו מכיל את אותו מידע גנטי, תאים אחדים משתמשים במידע זה באופן יותר תכוף מאשר תאים אחרים, על מנת למלא את התפקידים הביולוגיים שלהם. לדוגמה, תאי עור הידועים כמֶלָנוֹציטים, חייבים לייצר יותר מהפיגמנט השחור מֶלָנין מאשר תאי כבד, להם אין צורך בפיגמנט זה. בהתאם, ה-promoter המתווך של אנזים המפתח ליצירת מלנין פעיל בתאי העור, אך כבוי בתאי הכבד או בתאי גוף אחרים.
בתאי סרטן העור הקטלני מלנומה, הגן המקודד לאותו אנזים המייצר מלנין פועל בתדירות גבוהה ובמרץ רב, לכן תאי המלנומה נראים צבועים שחור.
קבוצות מחקר אחדות, הנדסו נגיפי adeno המכילים את ה-promoter המשפעל אנזים זה, והממוקם בסמיכות לגנים החיוניים לנגיפים להתרבות. למרות שנגיפי adeno אלה יכולים לחדור לתאים נורמאליים, כגון תאי כבד, הם יכולים להתרבות רק בתוך מלנוציטים, המכילים את השילוב הספציפי של חלבונים הנדרשים להפעלת אותו promoter.
חוקרים מנסים כעת לייצר נגיפי adeno המכילים מגוון של promoters המגבילים את פעילותם אך ורק לאיברים או לרקמות מסוימים.
בסרטני כבד לדוגמה, ה-promoter של הגן α-fetoprotein, שפעילותו משתתקת בדרך כלל אחרי הלידה, מתחיל להיות משופעל מחדש. נגיפי adeno המכילים את ה-promoter האחרון עשויים להיות יעילים בהריגת תאי סרטן הכבד.
החוקר Jonathan Simons, העוסק בעיקר בנושא סרטן הערמונית, בחן את הגישה הזו בגברים עם סרטן ערמונית שטופלו בעזרת הקרנות, אלא שהתחדשה בהם הפעילות של תאי סרטן זה. חוקר זה השתמש בנגיפי adeno שהונדסו כך על מנת שיכילו את את ה-promoter לאנטיגן הספציפי לתאי סרטן הערמונית, ה-PSA. הוא החדיר ל-20 גברים מטופלים עם סרטן הערמונית, מינונים שונים של נגיף adeno אלה, וכבר בשנת 2001 דיווח Simons שאף לא אחד מבין 20 הגברים המטופלים סבל מתופעות לוואי חמורות , אך חשוב מכך, הגידולים של הערמונית ב-5 מהמטופלים שקיבלו את המינון הגבוה ביותר של נגיף ה-adeno המהונדס, התכווצו בלמעלה מ-50%.
אסטרטגיה נוספת של תרפיה בעזרת נגיפים, עושה שימוש באחת התכונות הדומיננטיות ביותר של תאים סרטניים: יכולתם של אלה להתחלק שוב ושוב באופן בלתי מבוקר ובאופן תיאורטי ללא הגבלה במספר חלוקות התאים.
תאים נורמאליים מייצרים חלבונים הבולמים ומפקחים על יכולתם להתחלק באופן לא מבוקר. דוגמה לחלבון כזה הידוע כ-Rb או חלבון retinoblastoma שהוא למעשה חלבון מדכא סרטן (tumor suppressor).
תפקידו הפיסיולוגי של חלבון Rb הוא למנוע את התקדמות חלוקת התאים המוגזמת, והוא שייך למעשה למשפחת חלבונים הידועה כ"משפחת חלבוני הכיס" או pocket protein family אשר בנויים כך שיש להם אזור הנראה ככיס אליו יכולים לחדור ולהתחבר חלבונים אחרים, ובכל הם עלולים לחבל בפעילותו הפיסיולוגית של Rb. לדוגמה חלבונים המסייעים לתהליך הסרטני הידועים כחלבונים אונקוגניים (oncogenes) נקשרים לכיס של חלבון Rb, מנטרלים או משבשים את פעילותו במניעת התחלקות מוגזמת של התאים, ובכך מסייעים לתהליך הסרטני.
כאשר יש אדם עם מוטציות בשני האללים של הגן המקודד לחלבון Rb, הנמצאים על כרומוזום מספר 13, האיש יחלה בסרטן הפוגע בעין והידוע כ-retinoblastoma.
מסתבר שנגיפים אחדים מסרטנים, הכוללים גם את נגיפי ה-adeno, עלולים לחבל ביכולתם של תאים בריאים לפקח ולמנוע את תהליך החלוקות הבלתי-מרוסנות של תאים אלה, ממש באותו אופן של יצירת חלבונים כמו אונקוגנים, הנקשרים לחלבונים דמויי-Rb, ונטרולם. נגיפים אלה עושים זאת משיקוליהם ה"אנוכיים", שכן נגיפים יכולים להתרבות רק כאשר התאים הבריאים אליהם הם פלשו נמצאים בעצמם בשלב ההכנה להתחלקות התא.
חוקרים, בעיקר של חברות ביוטכנולוגיה, הצליחו לאחרונה להנדס נגיפי adeno, שאינם מסוגלים למנוע או לפגום בפעילות חלבון Rb. מסתבר שתאים בריאים ונורמאליים המייצרים באופן טבעי חלבונים המונעים חלוקת תאים מוגזמת, ימנעו את חלוקת אותם נגיפי adeno מהונדסים, אך נגיפים אלה כן יצליחו להתרבות בתאים סרטניים בהם חלבון Rb מנוטרל, וכך הם יגרמו בסופו של דבר למותם הבררני של תאי סרטן אלה.
שני חוקרים מאוניברסיטת אלבאמה בבירמינגהם, Ronald Alvarez ו-David Curiel, החלו בתחילת 2007 בשלב I של ניסוי קליני, בו הם מזריקים כמויות עולות של נגיף adeno מהונדס, לחלל הבטן של חולות בסרטן השחלה, או בסוגי סרטנים גינקולוגיים אחרים.
נכון להיום, בניסוי קליני זה קבלו 9 מטופלות הזרקות נגיף במינון של עד 10 מיליארד חלקיקי נגיף ליום, בלי שנצפו בהן כל תופעות לוואי רעלניות או אחרות, וכך הולכות ומצטרפות עוד נשים חולות סרטן לניסוי זה.
בנוסף, החוקרים מהנדסים נגיפים באופן שאלה יכילו גנים שאמורים להפוך את התאים אותם הם מדביקים לרגישים יותר לכימותרפיה. בטכניקות אלה מְשַחבּרים בתהליך הידוע כ-splicing לתוך נגיפים גנים המקודדים לאנזימים המסוגלים להפוך קדמָנים בלתי רעילים, הידועים כ-prodrugs"", לחומרים רעיעים ורעילים לתאים אליהם חודרים נגיפים מהונדסים אלה.
כבר בשנת 2002 הצליח André Lieber מאוניברסיטת וושינגטון, ליצור נגיפי adeno שהונדסו כך באופן שהם הכילו גנים המקודדים לאנזימים המסוגלים להסב prodrugs בלתי רעילים באופן שיהפכו לשתי תרופות אנטי-סרטניות, camptothecin ו-5FU או 5-fluorouracil.
Lieber יצר את השינוי בנגיף ה-adeno באופן שהאחרון יהיה מסוגל ליצור את אותם אנזימים המסבים את ה-prodrug לתרופה הרעילה, רק כאשר הנגיף נמצא בתאים המתחלקים באופן פעיל, כגון תאי סרטן.
כאשר הוזרקו נגיפי adeno מהונדסים יחד עם אותם prodrugs לעכברים לתוכם הושתלו תאי סרטן מעי או סרטן צוואר הרחם ממקור אנושי, נמצא שנגיפים אלה התרבו והתפשטו אך ורק בתאים הסרטניים.
אחד החלוצים של הגישה הנועזת של gene therapy הוא W. French
אין ספק שתוך שנים לא רבות הגישה הנועזת של virus therapy תניב פירות חיוביים במלחמה בתאי סרטן.
ראיתם משהו בכתבה שמעניין אתכם, רוציםמידע נוסף? מבקשים ייעוץ מקצועי? שלחו לנו את פרטיכם ויחזרו אליכם בקרוב.
