Imunobiológia

Vo všeobecnosti sa pod pojmom nádor (tumor, neoplazma) označuje nové a abnormálne tkanivo v mnohobunkovom organizme, ktoré sa delí neregulovaným spôsobom. Nádorová bunka sa od normálnej somatickej bunky odlišuje najmä v tom, že je v nej narušený mechanizmus regulácie delenia (nekontrolované delenie) a diferenciácie. Normálna bunka sa delí obmedzene, delenie je ovplyvnené medzibunkovým kontaktom (tzv. kontaktná inhibícia). Bunky vzniknuté nekontrolovaným delením sa môžu hromadiť v mieste vzniku, pričom vytvárajú nezhubný (benígny) nádor, alebo môžu prenikať do iných tkanív a ďalším delením v ďalších tkanivách vytvárajú metastázy - zhubné (malígne) nádory.

Nádory môžu postihnúť ktorýkoľvek orgán alebo tkanivo. Najčastejšie bývajú zasiahnuté pľúca, koža, črevá - až 90 % prípadov sa týka epitelov. Viaceré typy nádorov majú svoje špeciálne označenie - napr. malígny nádor vzniknutý z epitelových buniek sa označuje karcinóm, malígny nádor pochádzajúci z buniek spojivových tkanív nazývame sarkóm.

K malígnej transformácii (zmene normálnej bunky na nádorovú) môže dôjsť rôznymi spôsobmi v dôsledku zlyhania mechanizmov regulácie bunkového delenia. Takéto poruchy sú vo väčšine prípadov vyvolané mutáciami, ktoré vznikajú spontánne, alebo sú indukované fyzikálnymi (napr. UV žiarenie), chemickými (napr. pri fajčení) alebo biologickými (onkogénne vírusy) mutagénmi. Nádor vzniká vtedy, ak sú mutáciami postihnuté tzv. protoonkogény alebo antionkogény (nádorové supresorové gény).

Protonkogény sú štruktúrne gény, ktoré kódujú proteíny podieľajúce sa na regulácii bunkového delenia a diferenciácie, napr. signalizačné proteíny (proteínkinázy), transkripčné faktory a pod. Nachádzajú sa vo všetkých somatických bunkách a väčšinou podporujú delenie bunky. Ich mutáciou vznikajú onkogény - t. j. formy protoonkogénov, ktoré vyvolávajú malígnu transformáciu bunky. Protoonkogén a onkogén sú teda dve alelické formy rovnakého štruktúrneho génu.

Nádorové supresorové gény kódujú proteíny, ktoré v normálnych somatických bunkách potláčajú delenie buniek a udržujú bunky vo fáze G0, sú to teda inhibítory bunkového delenia. Mutáciou nádorového supresorového génu sa môže napr. tvoriť nedostatočné množstvo uvedeného inhibítora, čo môže mať za následok neregulované delenie bunky. V skutočnosti je však celý proces vzniku nádoru zložitejší a prebieha vo viacerých fázach - malígny nádor vo väčšine prípadov nie je výsledkom len jednej mutácie, ale niekoľkých po sebe nasledujúcich mutácií.

Nádorové bunky sa viac či menej odlišujú od normálnych buniek, z ktorých vznikli, a preto by (teoreticky) mali byť rozpoznané imunitnými mechanizmami a odstránené. Odlišnosti od normálnych buniek sú však buď príliš malé, t. j. nádorové bunky nie sú imunitným systémom rozpoznané, prípadne nádorové bunky môžu použiť mechanizmy, ktoré im umožnia paralyzovať niektoré obranné mechanizmy imunitného systému.

Nádorové antigény

Základným predpokladom reakcie imunitného systému s nádorovými bunkami je existencia nádorovo špecifických povrchových antigénov, ktoré by imunitnému systému umožnili ich rozpoznanie. V priebehu dlhoročného výskumu boli identifikované dve skupiny nádorových antigénov: antigény špecifické pre nádory a antigény asociované s nádormi.

Medzi antigény špecifické pre nádory sa zaraďujú proteíny, ktoré sa na normálnych bunkách nevyskytujú, napr. komplexy MHC I s abnormálnymi fragmentmi bunkových proteínov (produktov mutovaných génov; sú typické napr. pri chemicky indukovaných nádoroch alebo pri chromozómových translokáciách), komplexy MHC s fragmentmi onkogénnych vírusov alebo abnormálne formy glykoproteínov.

Antigény asociované s nádormi nie sú výlučne špecifické pre nádorové bunky, nachádzajú sa aj na niektorých normálnych bunkách. Odlišnosť spočíva v kvantite expresie alebo v abnormálnej časovej, prípadne miestnej expresii, napr. onkofetálne antigény (a- fetoproteín) sú prítomné v normálnych embryonálnych bunkách; v postnatálnom období miznú a objavujú sa len na niektorých nádorových bunkách. Niektoré melanómové antigény (napr. Melan-A) sú silne exprimované na melanómových bunkách, na normálnych melanocytoch je expresia nízka.

Protinádorové imunitné mechanizmy

Hlavnú úlohu v boji proti nádorom zohráva bunková imunita (vrodená aj získaná). Väčšina nádorov je infiltrovaná lymfocytmi (TH1, TC, NK, NKT) a makrofágmi. Prísun týchto buniek k nádoru a ich aktivácia je zabezpečovaná cytokínmi (napr. IFN-y, IL-12, chemokíny).

Cytotoxické NK bunky a NKT bunky sú súčasťou vrodených obranných mechanizmov a zapájajú sa ako prvé do odstraňovania určitých typov nádorov. NK bunky usmrcujú nádorové bunky, ktoré stratili schopnosť exprimovať molekuly MHC I. Na elimináciu transformovaných buniek využívajú NK bunky aj ďalší rozpoznávací mechanizmus - špecifické receptory (napr. NKG2D) pre indukované povrchové molekuly. Tieto molekuly nie sú exprimované na väčšine normálnych buniek, ale iba na transformovaných, stresovaných alebo infikovaných bunkách a tým nasmerujú na zmenené bunky cytotoxický útok. Aktivita NK buniek je zvyšovaná množstvom faktorov, ale hlavne účinkom cytokínov IFN-a a IL-12. Aktivované NK bunky aj NK-T bunky sú potentnými producentami IFN-Y, ktorý pôsobí ako hlavný aktivátor makrofágov.

Cytotoxické T lymfocyty (Tc lymfocyty) sú efektormi získanej bunkovej imunity. Začínajú pôsobiť neskôr ako NK a NK-T bunky. Usmrcujú nádorové bunky exprimujúce zmenený vlastný alebo cudzí antigén. Zúčastňujú sa hlavne odstraňovania nádorov vírusového pôvodu, no ich úloha pri zneškodňovaní nádorov indukovaných chemicky je sporná.

Makrofágy sú reprezentantmi vrodenej bunkovej imunity. Dokážu rozpoznať nádorové bunky a sú schopné inhibovať ich rast. Usmrcujú transformované bunky cytotoxickými alebo cytostatickými účinkami. Účinnosť makrofágov je zvýšená účinkom IFN-y a protilátkami voči nádoru.

Priebeh reakcií bunkovej imunity pri odstraňovaní nádorov je nasledovný. Pevný nádor po dosiahnutí určitej veľkosti začne intenzívne rásť, a preto potrebuje zvýšený prísun výživy krvou. Výsledkom je vaskularizácia nádoru (vytvorenie krvného riečišťa). Invazívny rast nádoru vyvoláva malé trhliny v okolitom tkanive, ktoré začne produkovať prozápalové signály (cytokíny, mediátory zápalu). Tieto „privolajú“ bunky vykonávajúce vrodené imunitné odpovede (NK, NKT, makrofágy a dendritové bunky) do miesta rastu nádoru. Zmenená expresia membránových proteínov na transformovaných bunkách je rozpoznaná infiltrovanými lymfocytmi (NK, NKT), ktoré zneškodňujú infiltrované bunky a začnú produkovať IFN-Y. V druhej fáze IFN-Y indukuje produkciu chemokínov z nádoru a okolitého tkaniva. Niektoré chemokíny majú angiostatickú schopnosť a blokujú tvorbu krvných dráh, ktoré vyživujú nádor. Tým usmrcujú časť nádorových buniek. Debris z usmrtených buniek nádoru je pohlcovaný dendritovými bunkami a makrofágmi. Chemokíny „priťahujú“ ešte viac NK buniek a makrofágov k nádoru. V tretej fáze sa NK bunky a makrofágy vzájomne transaktivujú prostredníctvom produkcie IFN-y a IL-12 a usmrcujú viac nádorových buniek mechanizmom využívajúcim TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand) (NK bunky), systém perforín/granzým (NK bunky a TC lymfocyty) a ROI (reaktívne intermediáty kyslíka) a NOI (reaktívne intermediáty dusíka) (makrofágy). Dendritové bunky s nádorovými antigénmi migrujú do lymfatických uzlín, kde aktivujú CD4+ T lymfocyty, ktoré maturujú na subpopuláciu TH1 a CD8+ T lymfocyty, z ktorých vznikajú nádorovo špecifické TC lymfocyty. V záverečnej fáze nádorovo špecifické TC a TH1 lymfocyty migrujú k nádoru. TC lymfocyty eliminujú nádorové bunky a TH1 lymfocyty produkujú cytokíny, podnecujúce lokálne reakcie bunkovej imunity.

Humorálna protilátková imunita má menší význam pri obrane pred nádormi. Špecifické protilátky proti nádorovým antigénom môžu inhibovať rast nádorov aktiváciou komplementu, ktorý potom lyzuje nádorové bunky. Protilátky naviazané na nádorové bunky sa môžu viazať na FC receptory NK buniek a makrofágov a navodia lýzu transformovanej bunky mechanizmom ADCC (bunková cytotoxickosť závislá od protilátky).

Mechanizmy odolnosti nádorov voči imunitnému systému

Rôzne typy nádorových buniek sa odlišujú spôsobmi, ktorými sa môžu vyhnúť imunite. Mnohé mechanizmy úniku sú analogické únikovým mechanizmom infekčných mikroorganizmov (kap. 8). Medzi najdôležitejšie patria:

• vysoká variabilita nádorových buniek (vznik mutantných foriem, ktoré stratili nádorový antigén),
• nízka expresia nádorových antigénov, ktorá vedie k imunologickej tolerancii,
• sialyzácia (pripojenie molekúl kyseliny sialovej na konce oligosacharidových reťazcov) povrchu nádorových buniek, ktorá zapríčiňuje zamaskovanie niektorých epitopov nádorových antigénov,
• niektoré nádory produkujú faktory inaktivujúce T lymfocyty alebo iné blokujúce faktory,
• niektoré nádorové bunky produkujú na svojom povrchu molekuly FasL (Fas-ligand), ktoré pri kontakte s protinádorovým T lymfocytom indukujú jeho apoptózu a tým ho eliminujú.

Možnosti imunoterapie nádorov

Základnú liečbu nádorov zahŕňa chirurgické odstránenie, chemoterapia alebo rádioterapia. Imunoterapia predstavuje liečebný postup založený na indukcii protinádorovej imunity alebo na využití imunitných mechanizmov k cielenému smerovaniu liečiv do miesta nádoru. Zatiaľ je tento progresívny postup v štádiu početných klinických pokusov. Niektoré techniky využívajú monoklonálne protilátky ako nosiče liečiv, resp. toxínov. Protilátka transportuje toxín do miesta nádoru väzbou na nádorový antigén, pričom toxín v tomto mieste spôsobí nekrózu (odumretie) nádoru. Iné techniky sa pokúšajú aktivovať mechanizmy imunitnej reakcie, napr. od pacienta sa odoberú T lymfocyty a NK bunky, in vitro sa stimulujú cytokínmi a stimulované bunky sa injikujú späť do krvného obehu. Výsledkom je potlačenie rastu nádoru. Nádorové bunky je tiež možné in vitro geneticky upraviť tak, aby exprimovali CD molekuly alebo cytokíny, t. j. „vyrobiť“ tak z nich APC bunky a následne ich kultivovať s T lymfocytmi pacienta. T lymfocyty po vpravení do organizmu začnú aktívne napádať pôvodné nemodifikované nádorové bunky. Sľubnou technikou je použitie nádorových vakcín: po identifikácii peptidov, ktoré boli rozpoznané nádorovo špecifickými T lymfocytmi pacienta, je možné pomocou týchto peptidov (pripravených synteticky) in vitro alebo in vivo stimulovať Tc a TH lymfocyty a tým vyvolať účinnú odpoveď. Pri niektorých nádorových ochoreniach (napr. malígny melanóm) sa na posilnenie bunkových imunitných mechanizmov využívajú rekombinantné cytokíny