H σημερινή θέση της γονιδιακής
θεραπείας στον καρκίνο
ΚΩΝ/ΝΟΣ ΣΚΡΕΠΕΤΗΣ
Χειρουργός Ουρολόγος,
FEBU, Καλαμάτα
Από τις αρχές της δεκαετίας
του 1950, που τεκμηριώθηκε για πρώτη φορά ότι το DNA αποτελεί το γενετικό υλικό,
οι ερευνητές αναρωτιόνταν εάν θα μπορούσε αυτό να τροποποιηθεί και να αποτελέσει
ένα καινούριο είδος θεραπευτικής προσέγγισης διαφόρων νοσολογικών οντοτήτων.
Ωστόσο, παρά τις προσπάθειες των ερευνητών, μόλις την τελευταία δεκαετία άρχισαν
να διεξάγονται μελέτες με την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας.
Ποια είναι όμως η βασική στρατηγική ιδέα της γονιδιακής θεραπείας; Είναι η χορήγηση
ενός λειτουργικού γονιδίου στον άνθρωπο, ούτως ώστε να δοθεί το έναυσμα στα
κύτταρα-στόχους για μια νέα πρωτεϊνική σύνθεση από μέρους τους, μια ικανότητα
που φυσιολογικά θα όφειλε να υπάρχει, αλλά για κάποιο λόγο είτε δεν υφίσταται
καθόλου ή είναι ελαττωματική.
Στην πρώτη περίπτωση,
η θεραπεία μας απευθύνεται στα μονογονιδιακά νοσήματα, ενώ στη δεύτερη, στοχεύει
κυρίως τα επίκτητα, όπως καρδιοπάθειες ή καρκίνο. Σε όλες όμως τις περιπτώσεις,
η επιτυχία εξαρτάται βασικά από ένα πράγμα, το πόσο καλά δηλαδή θα λειτουργήσει
το προστεθέν γονίδιο. Ειδικότερα, τα σημαντικότερα προς επίλυση προβλήματα που
υπάρχουν είναι, αφενός η απελευθέρωση του γονιδίου στον ακριβή προορισμό, αφετέρου
η επαρκής κλινική ανταπόκρισή του.
Οι πρώτες προσπάθειες εφαρμογής της γονιδιακής θεραπείας άρχισαν να πραγματοποιούνται
το 1989 επάνω σε μία σπάνια ανοσολογική διαταραχή μεταβιβαζόμενη κατά τον υπολειπόμενο
σωματικό χαρακτήρα, τη σοβαρή συνδυασμένη ανοσοανεπάρκεια (SCID). Στην SCID
απουσιάζει ένα ένζυμο, η απαμινάση της αδενοσίνης (ADA), και η απουσία του είναι
ιδιαιτέρως βλαπτική για το ανοσοποιητικό σύστημα του πάσχοντος, δοθέντος ότι
προκαλεί πρόωρο θάνατο των Τ- λεμφοκυττάρων. Οι ερευνητές μετέφεραν το φυσιολογικό
- για την ADA - γονίδιο, αρχικά στα λεμφοκύτταρα των γεννημένων με τη διαταραχή
παιδιών και ακολούθως, σε κύτταρα μυελού των οστών. Η όλη διαδικασία πραγματοποιήθηκε
ex vivo. Ελήφθησαν κύτταρα του ασθενούς, τα εξέθεσαν σε ένα ρετροϊό που μετέφερε
το φυσιολογικό γονίδιο και τα επαναχορήγησαν στον πάσχοντα. Τα αρχικά αποτελέσματα
ήταν ικανοποιητικά και ανέδειξαν ότι η μέθοδος ήταν ασφαλής για τους ασθενείς,
ενώ όσον αφορά τα κλινικά οφέλη της σε μακροχρόνια βάση, αυτά δεν έχουν ακόμη
αξιολογηθεί. Ωστόσο, οι εν δυνάμει ιδιότητες της γονιδιακής θεραπείας είχαν
πια μπει στην κλινική πράξη.
Στη συνέχεια, ακολούθησαν και άλλες προσπάθειες με την εφαρμογή της γονιδιακής
θεραπείας σε διάφορα νοσήματα, όπως στην οικογενή υπερχοληστερολαιμία, στην
κυστική ίνωση και στη δρεπανοκυτταρική αναιμία[1,2].
Στις προαναφερθείσες νόσους γίνεται προσπάθεια υποκατάστασης κάποιου ελαττωματικού
γονιδίου και αποκατάσταση επομένως στο φυσιολογικό μιας λειτουργίας. Η γονιδιακή
θεραπεία στον καρκίνο έχει ως στόχο την "εισαγωγή" ενός γονιδίου,
του οποίου λειτουργικός σκοπός είναι η φόνευση των καρκινικών κυττάρων.
Ο καρκίνος παρουσιάζει όλο και αυξανόμενο επιπολασμό, ιδιαίτερα στις αναπτυγμένες
κοινωνίες, με αποτέλεσμα να είναι απαραίτητη η ανεύρεση καινούργιων πιο αποτελεσματικών
θεραπευτικών προσεγγίσεων. Οι μέχρι τώρα εφαρμοζόμενες θεραπείες είναι αναποτελεσματικές
στο μεγαλύτερο ποσοστό των ασθενών με καρκινική νόσο. Η γονιδιακή θεραπεία ίσως
στο άμεσο μέλλον δώσει λύση στην πλειονότητα αυτής της ομάδας ασθενών. Η εφαρμογή
της γονιδιακής θεραπείας στον καρκίνο φαίνεται ότι έχει σημαντικά πλεονεκτήματα
σε σχέση με τα μονογονιαδικά νοσήματα. Στα μονογονιαδικά νοσήματα, το γονίδιο
χρειάζεται να λειτουργεί επί μακρόν, εάν όχι και καθόλη τη διάρκειας ζωής, με
την προϋπόθεση ότι μπορούν να γίνουν επαναχορηγήσεις του. Ωστόσο, στον καρκίνο
δεν είναι απαραίτητη η αντίστοιχη μακρόχρονη λειτουργία. Αυτό που επιθυμούμε
είναι η δράση του γονιδίου να διαρκεί τόσο, όσο χρειάζεται για να καταστραφεί
το νεόπλασμα. Ως προς το είδος εξάλλου του θεραπευτικού γονιδίου, παρέχεται
η δυνατότητα ύπαρξης δύο επιλογών: είτε η χρησιμοποίηση κάποιου σχετιζόμενου
με τη νόσο γονιδίου, είτε οποιοδήποτε άλλο, φθάνει η πρωτεΐνη του να οδηγεί
το καρκινικό κύτταρο στο θάνατο, αδιαφορώντας για το πώς προκλήθηκε η νεοπλασία,
πόσο προχωρημένη είναι ή και αγνοώντας ακόμη τη μοριακή βάση του καρκίνου.
Ένα από τα πρώτα γονίδια που έχουν μελετηθεί εκτεταμένα είναι το p53. Το p53
είναι ένα ογκοκατασταλτικό γονίδιο που, σε συνεργασία με άλλα γονίδια, αναστέλλει
σε φυσιολογικές συνθήκες τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Ωστόσο, το μεταλλαγμένο
p53 αναγκάζει τα κύτταρα να πολλαπλασιάζονται συνεχώς και σε ανεξέλεγκτους ρυθμούς.
Οι μεταλλάξεις του αποτελούν τη συχνότερη μοριακή ανωμαλία στην καρκινική νόσο.
Η εισαγωγή λοιπόν του φυσιολογικού p53 (και η υπερέκφρασή του μάλιστα) σε καρκινικά
κύτταρα προκαλεί παύση της ανάπτυξής του και σε ένα ποσοστό επαναφορά της ευαισθησίας
των καρκινικών κυττάρων έναντι στην ακτινοβολία ή τη χημειοθεραπεία, στα οποία
ήταν προηγουμένως ανθεκτικά[3,4].
Μία άλλη μέθοδος είναι η διέγερση του ανοσολογικού συστήματος. Αυτή η στρατηγική
έχει ως στόχο τη διέγερση των ανοσοκυττάρων στην αναγνώριση και ακολούθως, τη
φόνευση των καρκινικών κυττάρων.
Εικόνα 1. Το πάνω μέρος της εικόνας αφορά στην κυστική ίνωση. Το απελευθερούμενο
στα επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών γονίδιο του αδενοϊού υποκαθιστά το βλαμμένο
(το μεταλλαγμένο γονίδιο CFT), προκειμένου να αποκατασταθεί στο φυσιολογικό
η έκφραση ενός διαύλου χλωρίου. Το κάτω μέρος της εικόνας αφορά στον καρκίνο.
Στόχος σε αυτή την περίπτωση είναι η πρόκληση μιας κυτταρικής λειτουργίας. Εισάγεται
ένα καινούργιο γονίδιο (το γονίδιο από τον ιό του απλού έρπητα, το υπεύθυνο
για τη σύνθεση της ιικής θυμιδινοκινάσης) στο καρκινικό κύτταρο και όταν το
γονίδιο αυτό εκφραστεί, τότε το εν λόγω κύτταρο καθίσταται ικανό να μετατρέπει
το αδρανές προφάρμακο ganciclovir σε δραστικό, με αποτέλεσμα τη διευκόλυνση
της “αυτοκτονίας” του καρκινικού κυττάρου[3].
Εικόνα 2. Η στρατηγική για την κατασκευή ενός ιικού-φορέα κατάλληλου να αποδεσμεύει
κάποιο θεραπευτικό γονίδιο, συνίσταται στην αφαίρεση, εξάλειψη ορισμένων γονιδίων
από τον ιό και τη χορήγησή τους σε ένα κύτταρο. Στο γονιδίωμα του ιού που βρίσκονταν
τα δομικά του γονίδια, τοποθετείται το θεραπευτικό γονίδιο, οπότε το κύτταρο
“συσκευασίας” μετατρέπεται σε παράγωγο-κύτταρο, ικανό να παράγει από εδώ και
πέρα ιικά σωματίδια τα οποία περιέχουν το θεραπευτικό γονίδιο.
Από τις υπάρχουσες ανοσοθεραπείες, η ιντερλευκίνη-2 έχει χρησιμοποιηθεί για
τον καρκίνο του νεφρού και το μελάνωμα. Παρότι σε ένα ποσοστό ασθενών υπάρχει
πολύ καλή ανταπόκριση στην ιντερλευκίνη-2, στην πλειονότητά τους δεν έχει κανένα
θεραπευτικό όφελος παρά μόνο τους επιβαρύνει με σημαντικές παρενέργειες. Αυτός
ήταν ένας από τους λόγους που οι παρενέργειες στράφηκαν στη γονιδιακή ανοσοθεραπεία.
Τα γονίδια τα οποία έχουν μελετηθεί αφορούν στις κυτταροκίνες και σε ορισμένα
συνδιεργετικά (costimulatory) μόρια, όπως το Β7, που διεγείρει τα Τ-λεμφοκύτταρα
μαζί με το κύριο ερέθισμα του εκτιθέμενου αντιγόνου. Για το τελευταίο τούτο
μόριο, σε αρκετές μελέτες έχει δειχθεί ότι η έκθεση υγιών πειραματόζωων σε καρκινικά
κύτταρα στα οποία έχει προκληθεί έκφραση του Β7, τα καθιστά ικανά να απορρίπτουν
μεταγενέστερα εισαγόμενα, κανονικά καρκινικά κύτταρα.
Σε ορισμένες πρόωρες γονιδιακές θεραπείες έχουν χρησιμοποιηθεί ως μέσα εμβολιασμού
οι ιοί. Ο υπεύθυνος γενετικός κώδικας ενός καρκινικού αντιγόνου εισάγεται σ’
ένα ιό και αυτός χορηγείται κατόπιν στον άνθρωπο. Σε αυτή τη μέθοδο, γίνεται
αντιληπτό ότι δεν είναι απαραίτητο ο ιός να αποδεσμευτεί στον όγκο, αλλά αρκεί
να αποδεσμεύεται στα κύτταρα του ξενιστή, που θα μεταφράσουν ακολούθως τον κώδικα
του αντιγόνου. Επιπλέον, μπορεί να μη χρειάζεται διόλου η χρήση του ιδίου του
ιού και να είναι επαρκής η χορήγηση μόνο του DNA, διότι αυτό μπορεί να είναι
αρκετό να εκφράσει το καρκινικό αντίγονο το οποίο στη συνέχεια θα υφίστατο επεξεργασία
για παρουσίαση στα λεμφοκύτταρα[4].
Μία άλλη αντικαρκινική στρατηγική, που βασικά δεν έχει σχέση με τη βιολογία
του καρκίνου, είναι και η καλούμενη γονιδιακή θεραπεία αυτοκτονίας.
Η έννοια αυτής της θεραπευτικής μεθόδου στηρίζεται στη γνωστή διαπίστωση ότι,
με τη συνήθη χημειοθεραπεία, δε φτάνουν στον όγκο οι επαρκείς εκείνες ποσότητες
κυτταροτοξικών φαρμάκων που απαιτούνται, χωρίς την ταυτόχρονη πρόκληση τοξικών
παρενεργειών σε άλλους ιστούς. Εάν λοιπόν είναι δυνατόν να παραχθεί το αντικαρκινικό
φάρμακο από τα ίδια τα καρκινικά κύτταρα, τότε θα μπορούσαμε να πετύχουμε το
σκοπό μας, δηλαδή το ιδανικότερο μακροχρόνιο θεραπευτικό όφελος. Πώς είναι δυνατόν
να επιτευχθεί κάτι ανάλογο; Με την εισαγωγή στα καρκινικά κύτταρα ενός γονιδίου,
το οποίο να είναι σε θέση να ενεργοποιεί κάποια προφαρμακευτική ουσία. Σε πειραματικές
μελέτες έχουν δοκιμασθεί αρκετά αντίστοιχα γονίδια, ωστόσο, το γονίδιο της θυμιδινοκινάσης
του ιού του απλού έρπητα εφαρμόζεται πλέον και στην κλινική πράξη (Εικόνα 1)[3].
Ειδικότερα, πραγματοποιείται κατ’ αρχήν διασπορά κάποιου αδενοϊού με το παραπάνω
γονίδιο στον όγκο, προκειμένου ο τελευταίος να εκφράσει την ιική κινάση.
Ακολούθως, οι ασθενείς λαμβάνουν συστηματικά ganciclovir (αντιικό προφάρμακο),
αυτό ενεργοποιείται στα κύτταρα του νεοπλάσματος (φωσφορυλίωση), μετατρέπεται
σε δραστικό φάρμακο και τέλος, ασκεί τη δράση του έναντι στη βιοσύνθεση του
DNA. Είναι προφανές ότι όσα κύτταρα δεν μπορούν να φωσφορυλιώσουν την ganciclovir
παραμένουν ανεπηρέαστα. Στη κλινική πράξη, σημειώθηκε κάποιου βαθμού φωσφoρυλίωση
και έξω από τον όγκο, αλλά ήταν μικρή και ανεκτή από άποψη ανεπιθύμητων ενεργειών.
Ως εκ τούτου, με αυτή τη μέθοδο μετατρέπεται ένα αντιικό φάρμακο σε αντικαρκινικό.
Μέχρι σήμερα, αυτή η θεραπευτική προσέγγιση έχει μελετηθεί σε καρκίνους του
εγκεφάλου, ωοθήκης και μεσοθηλιώματα[5,6].
Το θεραπευτικό γονίδιο τοποθετείται σε έναν τροποποιημένο ιό και αυτός με τη
σειρά του αναμένεται να μολύνει τα κύτταρα του ξενιστή. Η είσοδος του ιού-φορέα
μέσα στο κύτταρο πραγματοποιείται με τη μεσολάβηση κάποιου υποδοχέα. Σε αυτό
το σημείο, ο ιός ξεφεύγει από την ενθοκυττάρια αποδόμηση και προκαλεί την έκφραση
του θεραπευτικού χορηγούμενου γονιδίου, εκ μέρους του κυττάρου ξενιστή. Σε κλινικές
μελέτες οι ιοί-φορείς που χρησιμοποιούνται είναι οι ρετροϊοί, οι αδενοϊοί και
οι ερπητοϊοί.
Η μεθοδολογία που ακολουθείται σε γενικές γραμμές είναι η εξής: Αφαιρούνται
ουσιώδη γονίδια από τον ιό, καθιστώντας τον έτσι ανίκανο να μεταγραφεί και στη
θέση τους εισάγονται το θεραπευτικό γονίδιο ή γονίδια. Οι ιοί, σε αντίθεση με
τα μικρόβια, δεν μπορούν να μεταγραφούν αυτόνομα και χρειάζονται τις "υπηρεσίες"
κυττάρων-ξενιστών, ειδικότερα δε οι ιικοί φορείς που έχουν στερηθεί των γονιδίων
εκείνων τα οποία ελέγχουν τη μεταγραφή τους, θα πρέπει να αναπτυχθούν σε κάποια
κυτταρική σειρά που να περιέχει τα ελλείποντα ιικά γονίδια. Όταν πλέον ο ιός-φορέας
διέλθει από την παραπάνω διαδικασία είναι έτοιμος να χορηγηθεί για θεραπευτικούς
σκοπούς. Μετά τη χορήγηση του ιού-φορέα στο δέκτη μπορεί μεν να μολύνει και
να απελευθερώσει το θεραπευτικό γονίδιο του, δεν μπορεί όμως να αναπαραχθεί,
εκτός και εάν έχει προγραμματισθεί να επιτελέσει κάτι αντίστοιχο (Εικόνα 2)[3].
Ωστόσο, υπάρχουν αρκετοί περιορισμοί στην εφαρμογή αυτής της μεθόδου. Οι ιοί-φορείς
δε διασπείρονται ικανοποιητικά στους ιστούς-στόχους, ακόμη και εάν χορηγηθούν
κατ’ ευθείαν στην καρκινική μάζα, ενώ η μακροχρόνια δράση τους είναι αμφίβολη.
Οι κλασσικοί ρετροϊοί μπορούν να ενσωματώσουν το γονιδίωμά τους και κάθε θεραπευτικό
γονίδιο στο γονιδίωμα του κυττάρου-ξενιστή, μόνο εάν αυτό το τελευταίο βρίσκεται
στη φάση της μίτωσης. Οι αδενοϊοί αντιθέτως δεν έχουν αντίστοιχο περιορισμό
και το γονιδίωμα τους μπορεί να εισέλθει οποιαδήποτε στιγμή στον πυρήνα του
κυττάρου-ξενιστή, διότι διαθέτουν μηχανισμό με τον οποίο η κάψα της πυρηνικής
τους μεμβράνης προωθεί το ιικό γονιδίωμα στον πυρήνα μέσω των πόρων του[7].
Συμπέρασμα
Η εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας στη θεραπευτική προσέγγιση καρκινικής νόσου
βρίσκεται ακόμη στα αρχικά της βήματα. Βέβαια, όταν θα αρχίσει να εφαρμόζεται
στην κλινική πράξη φαίνεται να έχει απλή εφαρμογή, μολονότι για την παραγωγή
της απαιτείται εξαιρετικά υψηλή τεχνολογία. Η στρατηγική κατεύθυνση της γονιδιακής
θεραπείας φαίνεται ότι έχει δύο σκέλη. Το ένα αφορά σπάνια ή ασυνήθη γενετικά
νοσήματα και το άλλο συνήθη και κυρίως επίκτητα, όπως οι καρδιοπάθειες και ο
καρκίνος. Από την έρευνα που διεξάγεται σήμερα ο καρκίνος αποτελεί από τα πρώτα
νοσήματα - στόχους της γονιδιακής θεραπείας.
Βιβλιογραφία
1. Eck SL, Wilson JM.
Gene - based therapy. In Goodman and Gilman’s: The pharmacological Basis of
Therapeutics, 9[th] ed, Hardman JG, Limbird LE (eds). New York, 1996; 77-101.
2. Eck SL. Gene Therapy. Hematol/Oncol Clin N Am 1998; 12(3).
3. Eck SL. The prospects for gene therapy. Hosp Pract 1999; 15:67-75.
4. Friedmann T. The Development of Human Gene Therapy. Gold Spring Harbow Laboratory,
New York, 1998.
5. Smith JG. Intracranial administration of adenovirus expressing HSV- TK in
combination with ganciclovin produces a dose - dependent, self - limited inflammatory
response. Hum Gene Ther 1997; 8:943.
6. Sobol RE, Scanlay KJ. The Internet of Book of Gene Therapy: Cancer Therapeutics
Appleton and Large, Stanford, Cann, 1995.
7. Wickstran E. Clinical Trials of Genetic Therapy with Antisense DNA and DNA
Vecrors. Marcel Dekken. New York, 1998.
