Katarzyna Pinkosz, „Wprost”: Coraz więcej dziś wiemy o tym, jak ważną rolę w leczeniu nowotworów odgrywa genetyka. Geny i rak mają jeszcze tajemnice przed naukowcami?
Prof. Artur Kowalik: Codziennie uczę się czegoś nowego z praktyki diagnostycznej oraz czytając publikacje naukowe dotyczące różnych aspektów biologii, diagnostyki i leczenia chorób nowotworowych. To nieustanna nauka.
Choroby nowotworowe dla naukowców są fascynujące, a z drugiej strony – dla pacjentów – straszne. Geny i rak mają jeszcze dużo tajemnic.
Jeszcze niedawno w przypadku zachorowania diagnoza polegała tylko na ocenie wielkości guza i obecności przerzutów. Dziś można już sprawdzić, jaka zmiana genetyczna doprowadziła do pojawienia się raka.
Dzięki badaniom naukowym końca ubiegłego stulecia i ukończeniu prac nad sekwencjonowaniem ludzkiego genomu w 2003 roku, otworzyły się nowe możliwości diagnostyczne. Zbadanie ludzkiego genomu spowodowało wysyp informacji o obecności mutacji, zwłaszcza w chorobach nowotworowych. To stymuluje przemysł farmaceutyczny, by produkować różnego typu inhibitory, które blokują zmutowane białka, które tworzą się na podstawie wadliwych „instrukcji” od zmutowanych genów.
Genetycy w Polsce od ponad 40 lat wykonują diagnostykę genetyczną dla pacjentów. Szybko wprowadzają nowe odkrycia naukowe dla praktyki.
Rozpędzony przemysł farmaceutyczny produkujący coraz to nowe leki wymusza sprawne wprowadzanie diagnostyki genetycznej, by podać leki celowane tym pacjentom, którym mają szansą faktycznie pomóc.
Wymaga to gruntownej znajomości genetyki oraz biologii nowotworów, jak również umiejętności wykorzystywania nowoczesnych urządzeń (np. NGS) i interpretacji danych genetycznych czy genomowych dla wykonania badania oraz przygotowania wyniku dla klinicysty, aby mógł zaplanować jak najbardziej optymalne leczenie dla chorego.
To zmutowane białka przyczyniają się do powstania nowotworu?
Tak. Zmutowane białka mogą charakteryzować się nadmierną ekspresją. Z kolei innego rodzaju mutacje genetyczne powodują utratę ekspresji białek hamujących rozwój nowotworu. Czyli: mutacje w genach powodują z jednej strony nadaktywność białek stymulujących rozwój nowotworu, a z drugiej strony inne białka przestają blokować rozwój nowotworu. Powoduje to rozwój choroby.
Projektuje się leki, które blokują źle funkcjonujące białka. Jednak żeby móc te leki podawać, konieczna jest diagnostyka genetyczna, by leki otrzymali ci chorzy, którzy faktycznie odniosą korzyść z leczenia. Dziś nie można już prawidłowo leczyć większości pacjentów, bez wykonania u niego badań genetycznych.
Są też badania genetyczne, których celem jest wykrycie predyspozycji dziedzicznych do chorób nowotworowych.
To obecnie jedna z najważniejszych gałęzi nowoczesnej diagnostyki genetycznej. Umożliwia właściwe prowadzenie badań i działań profilaktycznych, by wcześnie wykryć nowotwór, kiedy jest możliwe jego wyleczenie. W niektórych przypadkach można zapobiec pojawianiu się raka, np. dzięki wykonaniu profilaktycznej mastektomii (usunięcia piersi) lub owarektomii (usunięcia jajników), jeśli ryzyko zachorowania jest bardzo wysokie, co pokazują właśnie badania genetyczne.
Czy wszyscy powinniśmy sprawdzić, czy mamy ryzyko zachorowania na raka?
Szacuje się, że ok. 5 do 10 proc. nowotworów jest uwarunkowanych dziedzicznie, to znaczy: ma znaną dziś predyspozycję do dziedziczenia.
To przede wszystkim rak piersi, rak jajnika, ale też niektóre podtypy raka jelita grubego (zespół Lyncha i polipowaty rak jelita grubego), niektóre podtypy raka tarczycy. Tak naprawdę każdy z nas powinien mieć zadane pytanie przez lekarza POZ (podstawowej opieki zdrowotnej), czy w rodzinie występowały nowotwory.
Jeśli tak, to drugie pytanie powinno brzmieć: w jakim wieku występował nowotwór.
Jeśli w drugiej, trzeciej, czwartej dekadzie życia, to lekarzowi powinna zapalić się „czerwona lamka” i powinien skierować pacjenta do poradni genetycznej, by lekarz genetyk oszacował ryzyko i ewentualnie zlecił różnego rodzaju testy genetyczne.
Wyjątkiem jest rak jajnika, który wymyka się z „sita” tych dwóch pytań, ponieważ dziedzicznego raka jajnika wykrywamy u około 25 proc. kobiet nawet powyżej 60 lat.
Wiele by zmieniło, gdyby lekarz rodzinny zadawał pacjentom takie pytania.
Co wtedy, jeśli lekarz nie zadał takiego pytania, a wiemy o przypadkach nowotworów w rodzinie?
Powinniśmy sami poprosić lekarza o skierowanie do poradni genetycznej. Jeśli krewny pierwszego stopnia lub drugiego stopnia, to znaczy: mama, tata, brat, babcia, dziadek chorowali na raka w pierwszych czterech dekadach życia, to należy poprosić o takie skierowanie.
Zdarza się, że np. na raka jajnika lub raka piersi zmarła babcia – ale ze strony ojca. Może się zdarzyć, że mężczyzna dziedziczy mutację po matce, on nie choruje, ale przekaże mutację córce. Również zachowajmy czujność na takie przypadki w rodzinie.
A co wtedy, gdy na raka piersi w młodym wieku zmarła mama mężczyzny?
Rak piersi u mężczyzn występuje rzadko, 1000 razy rzadziej u mężczyzn niż u kobiet. Są to jednak nowotwory bardzo agresywne, a połowa z nich rozwija się na podłożu predyspozycji genetycznej. Dlatego również mężczyźni powinni być kierowani do poradni genetycznej. W takim przypadku powinny być badane całe rodziny.
Czy jesteśmy przygotowani na taką wiedzę – że mamy ryzyko zachorowania na raka?
Badania genetyczne umożliwiają wykrycie predyspozycji do zachorowania. Można wtedy wiele zrobić: zmodyfikować styl życia (są czynniki ochronne, takie jak sposób odżywiania, aktywność fizyczna, niepalenie papierosów, w przypadku kobiet – karmienie piersią). Przede wszystkim jednak, jeśli okazuje się, że mamy predyspozycję genetyczną, to w zupełnie inny sposób korzysta się z badań profilaktycznych. Można wcześnie wykryć nowotwór, a w niektórych przypadkach zminimalizować ryzyko rozwoju nowotworu dziedzicznego, np. dzięki wspomnianej mastektomii czy usunięciu jajników po zakończeniu planów prokreacyjnych.
Jeszcze jeden przykład: w przypadku raka endometrium (trzonu macicy) pojawiła się niedawno nowa klasyfikacja molekularna, którą należy wprowadzić, gdyż od podtypu raka endometrium zależy sposób leczenia. Okazuje się jednak także, że ok. 30 proc. kobiet z rakiem trzonu macicy będzie miało podejrzenie zespołu Lyncha, który predysponuje także do rozwoju niepolipowatego raka jelita grubego.
Czyli taka diagnostyka ratuje życie podwójnie: z jednej strony kobieta może dostać właściwe leczenie raka endometrium, z drugiej: dostaje szasnę na to, by ustrzec się przed drugim nowotworem?
Nawet więcej: u kobiety z rakiem endometrium możemy wykryć predyspozycję, która skutkuje większym ryzykiem raka jelita grubego, a potem objąć całą rodzinę badaniem, by wykryć predyspozycje i pomóc podjąć świadomą decyzję związaną z przeprowadzeniem zabiegów redukujących ryzyko rozwoju tych nowotworów.
Diagnostykę w tym przypadku wykonuje się na materiale tkankowym i tutaj metodą z wyboru jest sekwencjonowanie następnej generacji (NGS), które dostarcza najwięcej informacji i pozwala sprecyzować, które warianty genetyczne należy weryfikować już na tym etapie z próbki krwi jako dziedziczne. W przypadku potwierdzenia obecności mutacji dziedzicznej należy rozpocząć proste testowanie w rodzinie i objąć nosicieli mutacji genetycznych programem profilaktycznym. To się po prostu opłaca i pacjentowi, i płatnikowi. Profilaktyka jest wielokrotnie tańsza niż wieloletnia walka z rozsianym nowotworem, co nierzadko ma fatalny koniec.
Jaką rolę odgrywają badania genetyczne w przypadku zachorowania?
Gdy jest postawione rozpoznanie nowotworu, musimy sprawdzić, czy w komórkach nowotworowych znajduje się mutacja genetyczna; zwłaszcza taka, kiedy możemy zastosować lek, który będzie blokował efekty mutacji. To tzw. medycyna personalizowana: dobieranie leku dla danego podtypu nowotworu. Dzięki temu, że znamy podłoże genetyczne, molekularne nowotworów, jest projektowanych coraz więcej leków celowanych. Obecnie mamy już nawet grupę leków, w przypadku której nie jest ważna lokalizacja nowotworu ani jego typ, tylko obecność zmiany genetycznej. Niezależnie, czy jest to rak płuca, rak piersi, jelita grubego, pacjent dostaje lek na konkretną zmianę molekularną. To tzw. terapia angostyczna.
Tego typu zaburzenia występują jednak ekstremalnie rzadko, mniej więcej u 1-3 na 100 pacjentów z diagnozą danego nowotworu. Pokazuje to jednak, w którym kierunku idzie onkologia.
W przyszłości nie będziemy więc leczyć raka płuca, raka piersi, tylko np. raka z mutacją x?
Powoli idziemy w kierunku leczenia nowotworów bez względu na lokalizację, za to w zależności od zmian, jakie są w komórkach nowotworowych chorego. To będzie skutkowało odpowiednim doborem leków.
Mamy coraz więcej terapii celowanych (drobnocząsteczkowych inhibitorów, które podaje się w formie tabletek) lub przeciwciał monoklonalnych (podawanych we wlewach dożylnych). Po to jednak, by je podać, konieczne jest wykonanie badań molekularnych i wykrycie w nich tej mutacji, na którą mamy leki.
Wszyscy pacjenci powinni być tak szeroko diagnozowani, by sprawdzić, w jakim genie zaszła mutacja?
Nie ma jeszcze wskazań, by u wszystkich pacjentów wykonywać sekwencjonowanie całego genomu, ponieważ większość informacji pochodzących z sekwencjonowania genomu byłaby dziś bezużyteczna. Większość problemów rozwiązałoby wprowadzenie diagnostyki około 500 genów, zwłaszcza w niektórych nowotworach, takich jak rak jajnika, rak płuca, rak jelita grubego, nowotwory o nieznanym punkcie wyjścia, mięsaki, ostra białaczka limfoblastyczna, ostra białaczka mieloidalna, nowotwory mieloproliferacyjne. W przypadku tych nowotworów warto byłoby mieć możliwość wykonania szerokich testów, obejmujących około 500 genów.
Dziś można zsekwencjonować genom pacjenta, ale nikt na świecie jeszcze nie wie, co zrobić z informacją, jaką daje sekwencjonowanie całego genu. Możemy powiedzieć, że umiemy przeczytać całą książkę (sekwencjonowanie genomu), ale ciągle rozumiemy tylko wybrane zdania (geny) lub fragmenty rozdziałów (wiele genów współdziałających).
A z drugiej strony wciąż po przeczytaniu książki (sekwencjonowanie genomu) nie rozumiemy jej jako całości (interpretacja całego genomu). Musimy najpierw nauczyć się wykorzystywać tę wiedzę, by dać lekarzowi prowadzącemu wskazówkę, jak powinien zaprojektować leczenie.
Nowością jest płynna biopsja, czyli badanie z krwi: pozakomórkowego DNA, które uwalniają komórki nowotworowe do krwiobiegu. Na czym to badanie polega?
Pobiera się próbkę krwi chorego, oddziela osocze, a następnie izoluje z niego wolno krążące DNA, które uwolniły komórki nowotworowe. To tzw. płynna biopsja. Gdy nie możemy wykonać biopsji z tkanki nowotworowej, bo np. jest utrudniony dostęp ze względów anatomicznych, można wykorzystać płynną biopsję.
Wykorzystuje się ją m.in. w raku płuca; gdy pacjent jest leczony pierwszą lub drugą generacją inhibitorów EGFR, pojawia się oporność na leczenie, to dzięki płynnej biopsji można oznaczyć mutację punktową w genie EGFR; jeśli jest ona obecna, świadczy to oporności na inhibitory pierwszej i drugiej generacji, ale też daje zielone światło na zastosowanie inhibitora trzeciej generacji.
Wyniki płynnej biopsji są tak samo dobre jak wynik z tkanki nowotworowej?
Nie. Metody płynnej biopsji stają się coraz bardziej czułe, jednak na dziś czułość płynnej biopsji jest niższa – przyjmuje się, że mutacja wykryta w 10 próbkach materiału tkankowego pobranego z guzów od pacjentów, tę samą mutację wykryje się w ich próbkach krwi obwodowej (osoczu) tylko u 6-7 z nich. Tak więc w ok. 30-40 procentach jest ryzyko fałszywie ujemnego wyniku. Mniejsze prawdopodobieństwo wykrycia mutacji jest na wczesnym etapie choroby. Większe w przypadku choroby rozsianej, gdyż wtedy jest więcej komórek nowotworowych, które do krwioobiegu uwalniają duże ilości pozakomórkowego DNA. W przypadku choroby miejscowej, to prawdopodobieństwo jest mniejsze.
Są jednak przypadki, gdy bardzo trudno pobrać tkankę nowotworową – np. w przypadku raka płuca. Dlatego można by rozpoczynać wykonywanie badań od płynnej biopsji, zanim zaproponujemy pacjentowi kolejną próbę pobrania materiału tkankowego np. poprzez bronchofiberoskopię. Problemem oczywiście są jednak koszty wykonania takiego badania: powinny być zdecydowanie lepiej wycenione przez NFZ.
Trudnością w interpretacji wyników płynnej biopsji jest jednak to, że nowotwór to nie jest obce ciało, tylko nasze komórki, które w pewnym momencie „zbuntowały się”.
Musimy pamiętać, że komórki układu odpornościowego również uwalniają swoje DNA do krwioobiegu. Po pobraniu pękają limfocyty, które uwalniają swoje DNA, czyli „rozcieńczają” to nowotworowe DNA. Dlatego takie badania muszą być przeprowadzane bardzo szybko, w referencyjnych ośrodkach.
Metody diagnostyki i leczenia w onkologii zmieniają się na naszych oczach. Jak będzie wyglądała diagnostyka i leczenie za 5 lat?
Coraz większą rolę będzie odgrywała genetyka w leczeniu chorób nowotworowych. Odchodzi się od leczenia opartego o lokalizację guza, coraz bardziej liczy się to, jakie zmiany genetyczne spowodowały rozwój nowotworu.
W badaniach przedklinicznych i klinicznych jest kilka tysięcy leków, zapewne kilkadziesiąt z nich zostanie zarejestrowanych w nowych wskazaniach. W przypadku większości trzeba będzie wykonać badanie genetyczne, by dobrać leczenie do pacjenta.
Z drugiej strony bardzo szybko rozwija się też terapia komórkowa, która polega na modyfikacji limfocytów pacjenta, by układ immunologiczny na nowo widział nowotwór i go zwalczał.
Już dziś stosuje się immunoterapię w wielu nowotworach.
Tak, jednak jest to niespecyficzne odblokowanie układu immunologicznego (terapia anty PD-1, anty PD-1L, anty CTLA4). Aktywacja układu odpornościowego powoduje jednak różne powikłania, stany zapalne.
Terapie komórkowe, które obecnie są nowością, to precyzyjna immunoterapia. Modyfikujemy limfocyty chorego, by mogły na nowo „zobaczyć” komórki nowotworowe. To wyższy poziom – wprowadza się do limfocytów metodami inżynierii genetycznej receptor, który będzie rozpoznawał białko na powierzchni komórki nowotworowej i precyzyjnie je niszczył. To taki bardzo precyzyjny „nóż chirurgiczny”.
Terapie komórkowe CAR-T już z powodzeniem stosuje się w wielu nowotworach hematologicznych. Świętokrzyskie Centrum Onkologii uczestniczy w projekcie finansowanym przez ABM stworzenia tzw. Polskich CAR-T. My odpowiadamy za wyprodukowanie wektorów lentiwirusowych – produkuje się je z informacji „pożyczonych” od wirusa HIV, wykorzystując kilka jego genów, aby zrekonstruować otoczkę wirusa oraz umieścić w środku dwie cząsteczki RNA z instrukcją na receptor rozpoznający białko na komórkach nowotworowych. Wtedy już nazywamy takie cząstki wektorem lentiwirusowym, który nie może się samodzielnie namnażać i wywoływać AIDS, ale będzie on „grzecznie” przenosił wprowadzoną do niego informację genetyczną, która właśnie koduje budowę receptora rozpoznającego komórki nowotworowe w zakażanych w laboratorium limfocytach pacjentów. Następnie w laboratorium „zakaża się” limfocyty pobrane od pacjenta i podaje je zwrotnie choremu.
To leczenie jest bardzo skuteczne w nowotworach hematologicznych. Dzięki realizacji projektu umiemy je wyprodukować w naszym Zakładzie Inżynierii Genetycznej w Świętokrzyskim Centrum Onkologii.
A jeśli chodzi o leczenie komórkami CAR-T nowotworów litych, jak rak płuca, piersi, jajnika, jelita grubego?
Trwają badania podawania również w tych nowotworach terapii komórkowych. Bardzo trudno jest jednak modyfikowanym limfocytom CAR-T przedrzeć się do komórek nowotworowych przez bardzo niekorzystne mikrośrodowisko guza. Nadzieją jest niedawna informacja z dwóch badań klinicznych, dotyczących leczenia glejaka, które przeprowadzono w USA. Komórki CAR-T celujące w receptor EGFR podano bezpośrednio do płynu mózgowo-rdzeniowego. Proszę sobie wyobrazić, że guzy znacznie się zmniejszały po 24-48 godzinach.
To szansa na leczenie glejaków, które dziś mają bardzo złe rokowanie?
Tak, choć nie możemy być hurra optymistyczni. Po pierwsze badanie było przeprowadzane na kilku pacjentach, to nie była duża grupa, po drugie – we wszystkich przypadkach choroba nawracała po kilkudziesięciu dniach. Są to jednak pierwsze badania pokazujące, że takie leczenie jest możliwe.
Być może w przypadku nowotworów litych komórki CAR-T będzie trzeba podawać do guza, a wcześniej zastosować chemioterapię, która zmodyfikuje środowisko, które wytworzył guz nowotworowy, a które blokuje aktywność tych komórek.
Jest jeszcze jeden wniosek z tych badań, że trzeba będzie poznać szczegółowo skład genetyczny guza i być może wytwarzać dla każdego pacjenta kilkanaście -kilkadziesiąt różnych komórek CAR-T specyficznych dla zmutowanych białek obecnych na komórkach nowotworowych. Dopiero taki „koktajl” komórkowy zwalczy na trwałe komórki nowotworowe.
W najbliższych 10 latach wyleczymy raka?
Spektakularne sukcesy zdarzają się bardzo rzadko, jednak krok po kroku stale poruszamy się do przodu.
Prof. Artur Kowalik jest kierownikiem Zakładu Diagnostyki Molekularnej oraz Zakładu Inżynierii Genetycznej w Świętokrzyskim Centrum Onkologii w Kielcach. Pracuje też w Zakładzie Biologii Medycznej na Uniwersytecie Jana Kochanowskiego w Kielcach.
Czytaj też:
Prof. Rutkowski: Właściwa diagnostyka niezbędna do prawidłowego leczenia raka
Archiwalne wydania tygodnika Wprost dostępne są w specjalnej ofercie WPROST PREMIUM oraz we wszystkich e-kioskach i w aplikacjach mobilnych App Store i Google Play.