Odpowiedź immunologiczna wywołana przez wirus roślinny skutecznie niszczy komórki rakowe

Wirus powszechnie atakujący fasolę czarnooką wykazuje ogromny potencjał jako tania i skuteczna immunoterapia przeciwnowotworowa — i naukowcy ujawniają, dlaczego.

W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Cell Biomaterials zespół kierowany przez ekspertów w dziedzinie chemii i nanoinżynierii z University of California w San Diego przyjrzał się bliżej, dlaczego wirus mozaiki fasoli oczkowej (CPMV) — w przeciwieństwie do innych wirusów roślinnych — jest wyjątkowo skuteczny w aktywowaniu układu odpornościowego, który rozpoznaje i niszczy komórki nowotworowe.

Badanie nosi tytuł: „Analiza porównawcza wirusów roślinnych w opracowywaniu przeciwnowotworowych leków immunoterapeutycznych” i zostało opublikowane w czasopiśmie Cells Biomaterials.

Działanie przeciwnowotworowe CPMV

W badaniach przedklinicznych CPMV wykazał silne działanie przeciwnowotworowe w różnych modelach mysich, a także u psów chorych na raka. Po podaniu bezpośrednio do guza, CPMV rekrutuje komórki układu odpornościowego wrodzonego – takie jak neutrofile, makrofagi i komórki NK – do mikrośrodowiska guza, niszcząc komórki nowotworowe.

Aktywuje to limfocyty B i T, tworząc systemową i długotrwałą pamięć immunologiczną. Ten „reset” układu odpornościowego nie tylko pomaga zniszczyć docelowy guz, ale także przygotowuje organizm do wyszukiwania i eliminowania przerzutów w innych częściach ciała.

„Zdumiewające jest to, że to CPMV, a nie inne wirusy roślinne, wywołuje reakcję przeciwnowotworową” – mówi Nicole Steinmetz, kierownik Katedry im. Leo i Trude Szilard w Jacobs School of Engineering i na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Nanoinżynierii Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, a także główna autorka badania.

„To badanie pozwala nam zrozumieć, dlaczego CPMV działa tak skutecznie” – dodał główny autor, Anthony Omole, student studiów podyplomowych w laboratorium Steinmetza.

„Najbardziej ekscytujące było to, że chociaż CPMV nie infekuje ludzkich komórek odpornościowych, to nadal reagują one na niego i przeprogramowują się do stanu aktywnego, co ostatecznie uczy je identyfikowania i niszczenia komórek nowotworowych”.

Jaki jest sekret CPMV?

Kluczowe pytanie przy przełożeniu wirusa CPMV na leczenie raka u ludzi brzmi: Co sprawia, że ten wirus roślinny jest tak skuteczny w walce z rakiem?

Aby się tego dowiedzieć, Omole, Steinmetz i ich współpracownicy z Narodowego Laboratorium Charakterystyki Nanotechnologii Narodowego Instytutu Raka (NCI) porównali wirusa CPMV z wirusem mozaiki chlorotycznej fasoli oczkowej (CCMV), blisko spokrewnionym wirusem roślinnym, który nie wykazuje działania przeciwnowotworowego po wstrzyknięciu do guzów.

Oba wirusy mają cząsteczki o podobnej wielkości i są wchłaniane przez ludzkie komórki odpornościowe z tą samą szybkością. Jednak wewnątrz komórki reakcje są różne.

Czym CPMV działa inaczej?

• CPMV stymuluje interferony typu I, II i III, białka o znanych właściwościach przeciwnowotworowych.

  „To szczególnie interesujące, ponieważ pierwszymi lekami stosowanymi w immunoterapii nowotworów były rekombinowane interferony” – zauważył Omole.

• Z drugiej strony CCMV aktywuje prozapalne interleukiny, które nie prowadzą do skutecznego zniszczenia guza.

Wirusy są również przetwarzane inaczej w komórkach ssaków:

• RNA CPMV utrzymuje się dłużej i wnika do endolizosomu, gdzie aktywuje receptor typu Toll 7 (TLR7), kluczowy element wyzwalający odpowiedź immunologiczną przeciwwirusową i przeciwnowotworową;
• RNA CCMV nie osiąga tego punktu aktywacji i w związku z tym nie uruchamia niezbędnych mechanizmów odpornościowych.

Przewaga w produkcji

Dodatkową zaletą CPMV jest to, że może być tanim immunoterapeutykiem. W przeciwieństwie do wielu obecnie dostępnych leków, których produkcja wymaga skomplikowanych i kosztownych metod, CPMV można hodować metodami rolnictwa molekularnego.

„Można ją uprawiać w roślinach, wykorzystując jedynie światło słoneczne, glebę i wodę” – powiedział Omole.

Następne kroki: badania kliniczne

Zespół pracuje nad wprowadzeniem CPMV do badań klinicznych.

„To badanie dostarcza istotnych informacji na temat mechanizmu działania wirusa CPMV. Obecnie aktywnie przygotowujemy się do kolejnych kroków w celu wybrania najskuteczniejszego kandydata, który zapewni zarówno działanie przeciwnowotworowe, jak i bezpieczeństwo” – powiedział Steinmetz.

„Nadszedł ten czas. Jesteśmy gotowi przejść od badań laboratoryjnych do badań klinicznych”.