Þrautþjálfaðar frumur koma auga á heilakrabbamein

Heilinn hefur að geyma milljarða hjálparfrumna sem tryggja að heilafrumurnar starfi rétt. Hjálparfrumurnar geta hins vegar einnig breyst í krabbamein. Nú eru vísindamenn tilbúnir með öflugt vopn gegn sýktu frumunum.

BIRT: 11/04/2022

LESTÍMI:

9 mínútur
Share on facebook

Fyrir innan höfuðkúpuna starfar heill her af taugafrumum. Her þessi samanstendur af 86 milljörðum hermanna en þeir eru þó alls ekki einir um hituna, því innan um taugafrumur þessar er nefnilega að finna annan her, sem telur álíka marga hermenn. Sá her samanstendur af ýmsum frumum, með langa, granna arma sem vefjast utan um taugafrumurnar og æðarnar, en um er að ræða fylgifrumur heilans.

 

Fylgifrumurnar stjórna því hvaða efni fá að komast inn og út úr heilanum, sjá taugafrumunum fyrir orku, tryggja að heilinn geti sent frá sér rafboð, stjórna virkni taugafrumnanna og vernda heilann gegn veirum og bakteríum. Þær eru algerlega ómissandi en geta þó einnig snúist gegn okkur.

 

Um það bil sjö af hverjum 100.000 einstaklingum veikjast ár hvert af illkynja heilakrabba og gera má ráð fyrir að fylgifrumur heilans eigi sök á um það bil 80 prósent tilvikanna.

241.037 manns létust af völdum heilakrabbameins í heiminum árið 2018

Stökkbreyting veldur því að þessar mikilvægu frumur breytast í krabbameinsfrumur og læknar í dag hafa ekki yfir að ráða öflugum vopnum sem ráðið gætu niðurlögum krabbans. Minna en tíu hundraðshlutar sjúklinganna lifir lengur en fimm ár eftir sjúkdómsgreininguna.

 

Sem stendur er hins vegar verið að gera tilraunir með nýja læknismeðferð á mönnum. Í því skyni koma læknar fyrir hópi þrautþjálfaðra ónæmisfrumna í sjúklingunum og fyrstu niðurstöður lofa strax góðu: Þetta einvalalið ónæmisfrumna leitar uppi krabbameinsæxlið og ræðst svo til atlögu við krabbameinsfrumurnar.

 

Tálmi heftir lyfjaáhrif

Fylgifrumur heilans samanstanda af ýmsum frumugerðum, m.a. ónæmisfrumum, sem nefnast örtróðsfrumur, svonefndum fágriplufrumum, sem gegna hlutverki eins konar einangrunar fyrir rafrásir heilans, svo og stjarnfrumum, sem stjórna því nákvæmlega hvaða efnum taugafrumurnar hafa aðgang að.

 

Þá inniheldur heilinn að sama skapi ýmsar tegundir stofnfrumna sem m.a. sjá fyrir nýjum fylgifrumum.

Stjarnfrumur stjórna heilanum

Þær vernda, sjá fyrir næringu og taka til. Stjörnulagaðar frumur sem nefnast stjarnfrumur eru ómissandi fyrir heilastarfsemina.

 

Frumuarmar hafa gát á inngangi heilans

Stjarnfrumurnar stjórna magni blóðs í æðum heilans og eiga þátt í að stjórna því hvaða efni komast úr blóðinu inn í heilafrumurnar.

 

Orkubirgðir næra taugarnar

Stjarnfrumurnar safna glúkósa og geta breytt honum í laktat. Þegar heilann skortir orku losa stjarnfrumurnar frá sér laktat og taugafrumurnar nota það sem eldsneyti.

 

Ryksuga tekur til í heilanum

Taugafrumurnar losa boðefni og jónir þegar þær senda rafboð. Stjarnfrumurnar taka látlaust til í heilanum til að tryggja að þessi starfsemi geti haldið áfram.

 

Stökkbreytingar í stofnfrumum eða stjarnfrumum eru algengasta skýringin á illvígu heilakrabbameini.

 

Stökkbreytingin veldur því að frumurnar skipta sér stjórnlaust þar til þær eyðileggja vefinn í kring og oft dregur þetta sjúklingana til dauða. Sjúklingar með heilakrabba eru að öllu jöfnu verr settir en aðrir krabbameinssjúklingar. Skýringin er að hluta til sú að erfitt reynist að gera aðgerðir á heila án þess að skemma heilbrigðan vef eða að eyðileggja mikilvægar æðar en hluti skýringarinnar felst í því að heilinn hefur yfir að ráða varnarstarfsemi, en með því er átt við svonefndan blóð-heila-tálma, sem heldur mörgum lyfjum undan.

15 mánuðir er sá tími sem sjúklingar lifa að jafnaði eftir sjúkdómsgreininguna.

Tálmi þessi umlykur æðar heilans og felur í sér frumur sem mynda þétt lag og leyfa einungis tilteknum efnum úr blóðinu að komast að heilafrumunum. Það eru einkum vatnsuppleysanleg efni, á borð við sölt, sem eiga erfitt með að komast framhjá blóð-heila-tálmanum en hins vegar komast fituuppleysanleg efni, í líkingu við súrefni, leiðar sinnar tiltölulega greiðlega.

 

Markmiðið með tálmanum er að tryggja frumum heilans bestu möguleg skilyrði en hann hefur að sama skapi þau áhrif að 95 hundraðshlutar þeirra lyfja sem gerðar eru tilraunir með í baráttunni gegn sjúkdómum heilans fá falleinkunn.

 

Þó ber að geta þess að baráttan við heilakrabbamein er engan veginn vonlaus. Vísindamenn róa að því öllum árum að gera tilraunir með nýtt lyf sem leitar fram hjá tálma heilans og ræðst til atlögu við krabbameinsfrumurnar án þess að skadda heilbrigðan vef.

 

Vísindamenn þjálfa ónæmisfrumur

Læknar hafa yfir þrenns konar vopnum að ráða gegn krabbameini í heila. Fyrst er að nefna skurðaðgerðir, sem einkum er unnt að beita ef meinið uppgötvast snemma. Sökum þess hve mikilvægt er að varfærni sé beitt þegar skorið er, kann að vera erfitt að fjarlægja allar krabbameinsfrumurnar.

 

Fyrir bragðið reynist oft nauðsynlegt að beita jafnframt tveimur öðrum aðferðum, þ.e. geislum og lyfjameðferð, sem hafa þann tilgang að deyða þær krabbameinsfrumur sem eftir kunna að vera. Því miður er ekkert þessara þriggja meðferðarúrræða sérlega áhrifaríkt og einungis fjórir af hundraði þeirra sem þjást af illvígustu gerðinni af heilakrabbameini, þ.e. illkynja stjarnfrumuæxli, eru á lífi fimm árum eftir sjúkdómsgreininguna.

Stökkbreytt prótein valda krabbameini

Gallar í DNA stuðla að myndun nýrra próteina og nýju próteinin geta breytt fylgifrumum heilans í krabbameinfrumur sem ráðast á heilann og skemma hann.

Gallar breyta DNA-efni frumunnar

Fruman hefur að geyma prótein sem koma í veg fyrir krabbamein. Þau tryggja m.a. að ekki verði stökkbreytingar í DNA-efninu þegar fruman skiptir sér. Þegar fram líða stundir geta stökkbreytingar þó engu að síður safnast fyrir í sumum frumum. Afleiðingin verður sú að mikilvægum genum er breytt ellegar þau gerð óvirk.

Prótein mynda krabbameinsfrumu

Erfðavísar frumunnar kóða fyrir próteinum og stökkbreytingarnar valda fyrir vikið breytingum á próteinum hennar. Þetta gerir það að verkum að prótein sem áður gegndu því hlutverki að hefta krabbamein verða óvirk ellegar það myndast ný prótein sem t.d. breyta lögun frumunnar eða valda því að hún skiptir sér óhindrað.

Æxli eyðileggur heilann

Fruman er nú krabbameinsfruma sem byrjar að skipta sér mjög hratt og mynda æxli. Æxlið ýtir við vefnum umhverfis og kemur í veg fyrir að hann starfi eðlilega, oft með banvænum afleiðingum.

Fyrir bragðið keppast krabbameinssérfræðingar um allan heim við að þróa fjórða vopnið læknum til handa, þ.e. ónæmismeðferð. Meðferðin er fólgin í notkun ónæmisfrumna sem eiga að deyða krabbameinsfrumurnar, en afbrigði þessa meðferðarúrræðis leiddi til þess að upphafsmenn þess hlutu Nóbelsverðlaunin árið 2018.

 

Vísindamennirnir geta t.d. sprautað efnum í sjúklinginn í því skyni að virkja ónæmisfrumurnar, ellegar þeir taka ónæmisfrumur úr sjálfum sjúklingnum og þjálfa þær í að bera kennsl á tiltekin prótein á yfirborði krabbameinsfrumnanna. Ónæmisfrumurnar búa sjálfar yfir þeirri getu að leita uppi og deyða æxlið, án þess að eyðileggja heilbrigða vefinn í leiðinni. Þessi aðferð hefur gefist afar vel og fleiri gerðir af ónæmismeðferðarúrræðum hafa þegar hlotið viðurkenningu.

Hinar svokölluðu T-drápsfrumur ónæmiskerfisins (rautt) geta leitað uppi og drepið krabbafrumur (blátt).

Vandinn er fólginn í því að meðferðarúrræði þetta deyðir sjaldnast allar krabbameinsfrumurnar og að nokkrum tíma liðnum lætur krabbinn þess vegna á sér kræla á nýjan leik. Skýringin á þessu kann að vera fólgin í því að ónæmisfrumurnar hafa til þessa verið verið þjálfaðar í að bera kennsl á örfá prótein á krabbameinsfrumunum. Frumurnar í æxlum eru af margvíslegum toga og fyrir vikið munu ætíð leynast einhverjar krabbameinsfrumur sem ekki hafa yfir að ráða próteinum, en það eru þau sem ónæmisfrumurnar eru þjálfaðar í að bera kennsl á. Þessar frumur lifa af og geta svo hafist handa við að mynda nýtt krabbameinsæxli.

 

Teymi danskra vísindamanna, sem m.a. telur Walter Fischer, er hugsanlega komið vel á veg með lausn vandans. Vísindamennirnir í teyminu þjálfa ónæmisfrumur úr sjúklingum í að bera kennsl á ýmis prótein á krabbameinsfrumunum. Með þessu móti er langtum minni hætta á að einhverjar krabbameinsfrumur sleppi við árásina. Þetta meðferðarúrræði hefur þegar gefið mjög góða raun í tilraunum á mönnum.

 

Krabbameinsæxli minnka

Alls 25 sjúklingar gáfu kost á sér í tilraunir með nýju ónæmismeðferðina hjá Fischer og starfsfélögum hans. Engin fyrri meðferðarúrræði höfðu megnað að vinna í sama mæli bug á heilakrabbameini þátttakendanna og allir áttu þeir einungis örfáa mánuði eftir ólifað. Tilraun Fischers flokkast sem svonefnd fyrsta fasa tilraun, sem hefur þann megintilgang að rannsaka aukaverkanir, en meðferðin fólst í þremur ónæmisfrumusprautum á fimm mánaða tímabili.

 

Því miður lifðu aðeins tíu sjúklingar nógu lengi til að geta lokið við áætlaða læknismeðferðina. Sjö þeirra héldu áfram í meðferðinni og fengu fleiri sprautur. Krabbameinsfrumurnar hættu að vaxa í einum sjúklingi og meinið fór að minnka verulega í þremur öðrum sjúklingum.

Þjálfaðar ónæmisfrumur, sem þróaðar höfðu verið af Walter Fischer lækni og starfsbræðrum hans, réðust til atlögu gegn risastóru æxli í heila 75 ára gamals manns með þeim aflæðingum að æxlið minnkaði um 63% á einu og hálfu ári.

Mikill bati er sjaldséður meðal sjúklinga með langt leiddan heilakrabba og fyrsta fasa tilraunin leiðir í ljós að nýja ónæmismeðferðin gerir gagn án þess að hafa í för með sér alvarlegar aukaverkanir. Tilraunin virðist alls ekki gefa betri raun en fyrri meðferðarúrræði, og greinilegt að stunda þarf frekari tilraunir, en hins vegar er Walter Fischer afar vongóður. Hann fylgdist með gamalli konu, sem hafði lamast af völdum krabbameinsins, standa upp úr hjólastólnum sínum.

 

Rannsóknir á heila konunnar leiddu í ljós að hún var alveg laus við krabbameinsfrumur hálfu öðru ári eftir fyrstu sprautuna.

 

Konan lést því miður seinna af völdum hjartaáfalls. Risastórt krabbameinsæxli í heila eldri karlmanns minnkaði til muna og varð mjög lítið. Þessi fullorðni maður varð aftur fær um að spila í hljómsveitinni sem hann hafði áður leikið með. Nokkrum árum síðar fór meinið þó aftur að stækka og dró hann að lokum til dauða.

Þjálfuðum ónæmisfrumum ætlað að bjarga heilanum

Læknirinn Walter Fischer og starfsfélagar hans hafa sett saman áætlun sem markar tímamót, en þar er drápsfrumum ónæmiskerfisins kennt að leita uppi krabbameinsfrumur lengst inni í heila.

Vísindamenn kveikja á genum

Vísindamennirnir taka svonefndar T-hjálparfrumur úr sjúklingnum. Þessar frumur hafa, líkt og aðrar heilbrigðar frumur, heft genið sem kóðar fyrir próteinum er nefnast CT-mótefnisvakar. Hindrunin á sér stað með notkun metýlhópa á DNA-efnið en að þessu sinni bættu vísindamennirnir við efninu 5-aza-CdR sem fjarlægir metýlhópana.

Frumur líkja eftir krabbameinsfrumum

Genin fyrir CT-mótefnisvaka eru ekki lengur heft og T-hjálparfrumurnar hefja framleiðslu mótefnisvakanna, sem lenda m.a. á yfirborði frumnanna. Aðrar heilbrigðar frumur eru ekki útbúnar þessum mótefnisvökum á yfirborðinu en það á hins vegar við um krabbameinsfrumur. T-hjálparfrumurnar líkjast nú krabbameinsfrumum.

Hjálparfrumur þjálfa drápsfrumur

Vísindamennirnir bæta blóði úr sjúklingnum í T-hjálparfrumurnar. Sumar af T-drápsfrumunum úr blóðinu eru færar um að bindast CT-mótefnisvökunum og þegar það gerist byrja drápsfrumurnar að skipta sér. Að lokum er heill hópur drápsfrumna fær um að bera kennsl á mótefnisvakana.

Drápsfrumur ráðast á æxlið

T-drápsfrumum er sprautað í blóð sjúklingsins. Þær ferðast um blóðið og safnast svo kringum krabbameinsæxlið sökum þess að þær bera kennsl á mótefnisvakana á yfirborði þess. Þegar drápsfrumurnar hafa bundist æxlinu, framleiða þær eitruð efni sem deyða krabbameinsfrumurnar.

Nú eru vonir bundnar við að meðferð þessi gefi enn betri raun í sjúklingum sem ekki eru með langt gengið krabbamein. Fischer og starfsfélagar hans eru fyrir vikið byrjaðir á annars fasa tilraun, sem ætlunin er að gera tilraunir með á alls 40 sjúklingum með stjarnfrumuæxli í heila, en um er að ræða tiltölulega snemmbært sjúkdómsstig. Jafnframt því sem ónæmismeðferðinni verður beitt, verða sjúklingarnir einnig meðhöndlaðir með geislum og krabbameinslyfjum. Í því skyni að tryggja að hugsanlegur bati meðal sjúklinganna stafi af ónæmisfrumunum, munu læknarnir einnig meðhöndla 20 manna samanburðarhóp sem einungis verður meðhöndlaður með staðlaða meðferðarúrræðinu.

 

Margir vísindamenn eru enn fullir efasemda vegna nýju ónæmismeðferðarinnar og niðurstaðna annars fasa tilraunarinnar er beðið með eftirvæntingu á öllum vígstöðvum. Fischer og starfsfélagar hans hafa þegar áttað sig á veikleikunum við meðferðarúrræði þeirra. Þeir telja ástæðuna fyrir takmörkuðum árangri fyrsta fasa tilraunarinnar vera þá að krabbameinsfrumurnar fara í mótárás gegn ónæmisfrumunum. Þetta mun sennilega eiga við um alla ónæmismeðferð og eru vonir bundnar við nýjar lausnir.

 

Genabreyting gagnast ónæmisfrumum

Heilakrabbamein veldur því að drápsfrumur ónæmiskerfisins dyljast í beinmergnum. Ný rannsókn, sem unnin var af bandarískum og japönskum vísindamönnum í sameiningu, leiddi í ljós að sjúklingar með illkynja stjarnfrumuæxli eru með mjög lítið af svokölluðum drápsfrumum ónæmiskerfisins í blóðinu. Á hinn bóginn safnast drápsfrumurnar saman í beinmerg sjúklinganna með þeim afleiðingum að þær verða ófærar að vinna bug á krabbameininu. Tilraunir með mýs sýndu einnig fram á að ekki væri unnt að leysa vandann með því að sprauta nýjum og ferskum drápsfrumum í sjúklingana, því að einum sólarhring liðnum enduðu þær einnig í beinmergnum. Vandamál þetta virðist því í hæsta máta skipta máli fyrir ónæmismeðferð Fischers og viðlíka meðferðarúrræði.

Í heilbrigðum einstaklingi er jafnvægi milli fjölda T-fruma í beinmerg og í blóði. Í sjúklingi með heilakrabba er allt að 20 sinnum meira af T-frumum í beinmergnum en í blóðinu.

Ástæðan fyrir vanvirka ónæmiskerfinu er sú að æxlið þvingar drápsfrumurnar til að eyða tilteknum viðtaka, sem kallast S1P1, af yfirboði þess. Viðtakinn, S1P1 gagnast að öllu jöfnu drápsfrumunum við að rata úr sogæðakerfinu út í blóðið, án hans haggast þær ekki úr beinmergnum. Í því skyni að leysa vandann útbjuggu vísindamennirnir genabreyttar drápsfrumur, sem ekki voru færar um að fjarlægja S1P1 frá yfirborðinu.

 

Þegar frumunum var sprautað í krabbameinssýktar mýs héldust þær í blóðinu í stað þess að dyljast. Aðrar gerðir af genabreyttum drápsfrumum eru þegar notaðar í baráttunni gegn krabbameini og því þykir ekki ósennilegt að við eigum eftir að verða vitni að meðferðarúrræði gegn heilakrabba í framtíðinni þar sem beitt verður genabreytingu á viðtakanum S1P1, svo og þrautþjálfuðum ónæmisfrumum Fischers og starfsfélaga hans.

 

Myndband: Genabreyttar ónæmisfrumur eru þegar nýttar í dag

BIRT: 11/04/2022

HÖFUNDUR: Bo Karl Christensen

HÖFUNDARÉTTUR MYNDA: © Hellerhoff,© Claus Lunau,© Alex T. Ritter et al. 2015,© Alexei F. Kirkin et al./Nature,© Shutterstock,

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is