Vakcína Williama Coleyho proti rakovině je vakcína založená na bakteriích Streptococcus pyogenes skupiny A a Serratia marcescens , kterou na konci 19. století vytvořil americký onkolog William Coley (1862-1936) k léčbě lidí s rakovinou. Také známá jako "Koli vakcína" [1] , "Koliho toxiny" [~1] , "Koli vibrace"[ neznámý termín ] [1][2][3][4] .
V roce 1891 William Coley prokázal vztah mezi prodělanou infekcí (spála, erysipel) způsobenou Streptococcus pyogenes a regresí nádoru u pacientů [5] [6] . V roce 1893 vytvořil vakcínu založenou na Streptococcus pyogenes pro léčbu pacientů se sarkomem. Později byly do vakcíny přidány bakterie Serratia marcescens , které zvýšily její protirakovinné vlastnosti [7] . Navzdory velkému množství zpráv o úspěšném použití „vakcíny proti rakovině“ byla vystavena obrovské kritice, protože mnoho lékařů nevěřilo výsledkům Williama Coleyho. Tato kritika spolu s rozvojem radioterapie a chemoterapie vedla k vyřazení vakcíny. Moderní imunologie však prokázala, že principy Williama Coleyho byly správné a že některé formy rakoviny jsou citlivé na zesílený imunitní systém těla, což je důvodem vyléčení pacientů. Jelikož je v současnosti výzkum v této oblasti velmi aktivní, získal William B. Coley titul „otec imunoterapie “ [8] .
V současné době tento směr znovu ožívá, patří do oblasti imunoterapie nádorů a aktivně se rozvíjí v řadě zemí (USA, Německo, Japonsko). V Japonsku byla po více než 30 letech klinických zkoušek uvolněna vakcína s názvem „ picibanil “, kterou představují bakterie Streptococcus pyogenes skupiny A (speciální nepatogenní kmen Su). Bylo zjištěno, že vakcína způsobuje aktivaci přirozených zabijáků v lidském těle (napadají nádorové buňky) a produkci tumor nekrotizujícího faktoru a interleukinů-12. Japonská verze vakcíny se ukázala jako účinná při léčbě řady forem rakoviny (rakovina plic, rakovina prsu, rakovina štítné žlázy, rakovina žaludku a zejména benigní lymfangiomové nádory ) [9] .
První systematickou studii o použití imunoterapie při léčbě zhoubných nádorů zahájil v roce 1891 William B. Coley, chirurgický onkolog, který v letech 1915-1933 řídil oddělení kostního sarkomu v New York Memorial Hospital, první onkologické nemocnici v Americe. . Výzkum Williama Coleyho byl podpořen prvním grantem na výzkum a léčbu rakoviny na světě.
William Bradley Coley se narodil v roce 1862 Horace Bradley Coley a Clarina Wakeman Coley v malé vesnici Saugatuck, Connecticut. Od roku 1884 navštěvoval vysokou školu na Yale University, kde studoval řečtinu a latinu, a v roce 1886 vstoupil na Harvard Medical School, kterou absolvoval v roce 1888. Poté se připojil k personálu newyorské nemocnice jako chirurg. Jednou z jeho prvních pacientek v roce 1890 byla 17letá Elizabeth Dashiell, blízká přítelkyně Johna D. Rockefellera. Elizabeth konzultovala s Williamem Coleym nádor na paži, později diagnostikovaný jako Ewingův sarkom. Přestože jí bylo amputováno předloktí, Elizabeth o 10 týdnů později zemřela na četné metastázy. Tak rychlé šíření smrtelné rakoviny Williama Coleyho hluboce šokovalo. Rozhodl se, že vynaloží veškeré úsilí, aby našel účinnější léčbu. Studoval kazuistiky pacientů v newyorské nemocnici a objevil neobvyklý případ u jednoho z pacientů, kteří měli před sedmi lety inoperabilní formu zhoubného nádoru na krku, který zcela ustoupil poté, co pacient onemocněl erysipelem. Pacient byl propuštěn pro absenci jakýchkoli známek onemocnění. William Coley se osobně rozhodl najít a vyšetřit tohoto pacienta, který žil na Manhattanu. Po nějaké době Kolja konečně našel pacienta, německého emigranta Steina, a nenašel u něj žádné známky reziduální rakoviny, tedy Stein byl zcela vyléčen ze zhoubného nádoru krku.
Steinovo neobvyklé uzdravení bylo v příkrém rozporu s Elizabethinou rychlou smrtí a inspirovalo Williama Coleyho k hledání literatury o dalších pacientech s rakovinou, kteří se zotavili ze souběžné bakteriální infekce.
Mezi údaji, které našel, lze zaznamenat zprávu Didera z roku 1725, který poznamenal, že nádory se u pacientů se syfilisem vyskytují velmi zřídka. Sir James Page poznamenal, že určité typy infekcí mohou způsobit regresi (smrštění) určitých typů nádorů. William Coley navíc našel v literatuře konkrétnější příklady. V roce 1867 tedy německý lékař Bush ohlásil případ úplného vyléčení pacienta ze zhoubného nádoru po infekci erysipelem. Ale streptokoková bakterie, která způsobila erysipel, byla identifikována až v roce 1881 ( Streptococcus pyogenes - beta-hemolytické streptokoky skupiny A). V roce 1885 Bruns záměrně píchl pacientovi streptokoky, aby způsobil erysipel, a zaregistroval zmenšení nádoru. Williamu Coleymu se obecně podařilo shromáždit 47 dokumentárních důkazů naznačujících protirakovinné vlastnosti této infekce.
William Coley sebral odvahu a v roce 1891 podal první injekci živé streptokokové bakterie pacientovi (Ital, 30 let) s posledním stádiem inoperabilní formy kostního sarkomu a po týdnu zaznamenal zmenšení velikosti nádoru. Očkování se opakovalo několik měsíců a vedlo k úplné regresi nádoru, přičemž se pacientovo zdraví postupně obnovovalo. To přimělo Williama, aby píchl injekci dalším dvěma pacientům s rozsáhlým sarkomem. Přestože se nádor začal zmenšovat, oba pacienti na infekci zemřeli. Vzhledem k tomu, že se živé streptokoky ukázaly jako extrémně nebezpečné, William Coley se rozhodl změnit taktiku a pokračoval v léčbě neoperabilních pacientů pomocí vakcíny na bázi streptokoků, které předtím zabilo zahřívání. Aby zvýšil účinek vakcíny, zahrnul další typ bakterií, v současnosti známý jako Serratia marcescens . Tato směs usmrcených bakterií se nazývala „Koli toxiny“ nebo „Koli vakcíny“. Nyní vakcína nezpůsobila erysipel, ale vyvolala silnou imunitní odpověď, doprovázenou vysokou horečkou. První osobou, které byla tato vakcína aplikována v roce 1893, byl pacient upoutaný na lůžko s inoperabilní formou sarkomu, který metastázoval do břišní stěny, pánevních kostí a močového měchýře. Pod vlivem vakcíny začala nemoc ustupovat a zhoubný nádor byl zcela poražen a pacient žil dalších 26 let.
Zajímavým případem je 43letá žena s inoperabilní formou rozsáhlého karcinomu děložního čípku. Vzhledem k tomu, že operace už jí nemohla pomoci, byla propuštěna z nemocnice. Ženin syn byl ale lékař a rozhodl se ji léčit doma injekcemi vakcíny Kolja. Injekce byly podávány dvakrát týdně po dobu šesti měsíců a poté další jednou týdně po dobu jednoho roku. Po každé injekci se zvýšila vysoká teplota a nádor se postupně zmenšoval. Žena se mohla vrátit do normálního života. Po období klidu byla předepsána profylaktická léčba, která trvala 18 měsíců. Žena po diagnóze žila ještě 36 let.
Brzy byl objeven příznivý účinek vysoké teploty – snížení bolesti způsobené nádorem. Pacienti by přitom mohli omezit nebo dokonce úplně přestat užívat léky proti bolesti narkotika. Úleva od bolesti často nastala ihned po injekci vakcíny a předcházela regresi nádoru. Jeden z pacientů uvedl, že bolest vždy zmizela ihned po injekci vakcíny. William Coley také používal vakcínu pro pacienty v mladém věku. Je popsán případ devítileté dívky, která už nevstala z postele v nemocnici v Connecticutu a nemohla zavřít ústa. Obrovský nádor jí nedovolil zavřít čelist a nebylo možné ho chirurgicky odstranit. Jedinou léčbou byla vakcína proti Coli. Injekce byly podávány dvakrát týdně a po každé byla vysoká teplota a silná zimnice. O dva měsíce později nádor zcela ustoupil a dívka se mohla vrátit domů, kde dostávala udržovací léčbu vakcínou dalších 5 měsíců. Následně dívka vyrostla. Když byla v roce 1953 (46 let po nemoci) vyšetřena v nemocnici, byla zcela zdravá a bez jakýchkoli příznaků rakoviny.
Do roku 1893 William Coley otestoval vakcínu na 10 pacientech, z nichž většina byla zcela vyléčena. Do roku 1916 Coley zdokumentoval více než 80 případů v monografiích. William Coley do konce své kariéry publikoval více než 150 článků, ošetřil asi 896 pacientů, z nichž polovina byla zcela vyléčena ze zhoubných nádorů. Lékařské časopisy, ve kterých William Coley publikoval své výsledky, měly širokou čtenářskou obec. Zatímco někteří čtenáři jeho články ignorovali, velké množství lékařů v Americe a Evropě se nezávisle na sobě rozhodlo praktikovat novou metodu léčby rakoviny. Ještě před rokem 1900 hlásilo 42 lékařů z Evropy a Severní Ameriky případy úspěšné léčby pacientů vakcínou proti Coli.
Největší slávy se dočkal William Coley na konci roku 1935, kdy na zasedání Royal College of Surgeons v Anglii prezentoval údaje o 5letém přežití pacientů s inoperabilními formami zhoubných nádorů. Tato nejautoritativnější společnost v Anglii povýšila Williama Coleyho na hodnost čestného člena (byl pátým Američanem, který byl takto poctěn).
Po smrti Williama Coleyho v roce 1936 však používání jeho vakcíny postupně upadalo, což nebylo způsobeno ani tak rozvojem chemoterapie a radioterapie, jako v té době absencí obecně uznávaných fyziologických mechanismů, které by vysvětlovaly protinádorovou mechanismus účinku jeho vakcíny. Tato okolnost vyvolala nedůvěru mnoha tehdejších lékařů. Až v roce 1934 Americká lékařská asociace rozhodla, že vakcína Williama Coleyho z nevysvětlitelných důvodů může být cenná při prevenci nebo snížení recidivy rakoviny a metastáz a může být použita k léčbě neoperovatelných pacientů.
Ale na konci 50. let, kdy se chemoterapie začala považovat za protirakovinný lék budoucnosti, byla Koljova vakcína téměř zapomenuta. A nebylo by pokračování tohoto příběhu, nebýt dcery Williama Coleyho - Heleny (1907-2001), která vynaložila veškeré úsilí, aby se díla jejího otce neztratila. V roce 1953 získala Helena Coley Knouts grant od Nelsona Rockefellera a založila Institut pro výzkum rakoviny v New Yorku, kde se směr imunoterapie rakoviny aktivně rozvíjí dodnes.
Je třeba poznamenat, že vakcína Coli byla účinná nejen u sarkomu, ale také u mnoha dalších typů zhoubných nádorů a metastáz. Mezi 896 pacienty Williama Coleyho bylo 5leté přežití u různých typů inoperabilního karcinomu 34–73 %. A u pacientů s inoperabilní formou sarkomu bylo 5leté přežití 19–79 % (tedy přibližně odpovídalo přežití u karcinomu), stupeň se měnil v závislosti na typu nádoru.
V roce 1999 byla provedena retrospektivní studie s využitím mezinárodních databází SEER (Surveillance Epidemiology End Results), která porovnávala 10leté přežití pacientů léčených moderními metodami s přežitím pacientů, kteří dostali vakcínu William Coley. V důsledku toho bylo zjištěno, že navzdory miliardám dolarů, které jsou přiděleny na vývoj inovativních metod léčby rakoviny, nebyl stav pacientů, kteří podstoupili léčbu rakoviny moderními prostředky, zdaleka lepší než stav pacientů, kteří dostali Vakcína objevená Williamem Coleyem před více než 100 lety. Při porovnávání 5letého přežití lze uvést následující příklad. Například mezi pacientkami Williama Coleyho bylo 33 případů rakoviny prsu. Z toho je 13 případů operabilních. Všech 13 pacientů bylo naživu 5 let po léčbě. Zbývajících 20 pacientů mělo inoperabilní rakovinu a jejich pětileté přežití bylo asi 65 %. Podle American Cancer Society pro 1989-1996. Pětileté přežití pacientek s inoperabilní formou karcinomu prsu je 20 %, za předpokladu, že léčba je prováděna s využitím moderních pokroků v onkologii. Kromě toho je třeba poznamenat, že vakcína Coli byla bez vedlejších účinků, které doprovázejí chemoterapii. Coli vakcína tedy byla velmi účinnou protinádorovou terapií, která je z hlediska účinnosti srovnatelná s moderními metodami [6] [7] .
V době Williama Coleyho neexistovaly žádné znalosti, které by umožnily pochopit jeho výsledky. Sám William Coley věřil, že při aplikaci vakcíny se v lidském těle začnou tvořit „toxické faktory“, které jsou škodlivé pro nádorové buňky a šetří normální typy buněk. Zatímco současníci Williama Coleyho diskutovali o platnosti jeho výsledků, jeho metoda znamenala nový vědecký obor v imunologii. Metoda Williama Coleyho prošla novým vývojem spolu s rozvojem imunologie, která ukázala, že její principy byly správné a že některé typy maligních novotvarů jsou skutečně citlivé na zesílenou imunitní odpověď. V současnosti jsou nejaktivněji studovány biochemické rysy vlivu složek beta-hemolytického streptokoka skupiny A (S. pyogenes) na buňky imunitního systému [10] [11] .
Při hlubokém studiu lidského imunitního systému byla objevena (v 90. letech 20. století) rodina Toll-like receptorů, která vysvětluje jeden z mechanismů účinku vakcíny proti Coli. Receptory této třídy rozpoznávají určité struktury mikroorganismů a aktivují kaskády imunitní odpovědi. Bylo zjištěno, že lipoteichoové kyseliny, lipopolysacharidy a fragmenty DNA ze Streptococcus pyogenes působí na TLR-4 , TLR-2 a TLR-9 dendritických buněk, makrofágů a lymfocytů a spouštějí produkci komplexní kaskády cytokinů, každý z nich který hraje jedinečnou roli v orchestru imunitní odpovědi.
Důležitou roli hraje produkce alfa-interferonu, který vykazuje protirakovinnou aktivitu proti takovým typům novotvarů, jako je leukémie, lymfom, myelom, Kaposiho sarkom, melanom, renální karcinom, adenokarcinom, rakovina jater, osteosarkom a rakovina močového měchýře. Kromě toho bylo zjištěno, že alfa-interferon vykazuje antivirovou aktivitu u určitých typů virových infekcí: hepatitida B a C, japonská encefalitida a encefalitida St. Louis.
Dalším zajímavým cytokinem v kaskádě je interleukin-2, který souvisí s růstovými faktory T buněk a přirozenými zabíječi. Tento cytokin se v současnosti používá téměř u všech typů nádorů. Kromě toho je interleukin-2 široce používán jako adjuvans při léčbě infekce HIV.
Tumor nekrotizující faktor-alfa (TNF) je detekován ve tkáních zvířat a pacientů, kteří dostali vakcínu na bázi Streptococcus pyogenes . TNF byl vylučován monocyty jako odpověď na lipopolysacharidy a lipoteichoové kyseliny Streptococcus pyogenes . Má cytotoxický účinek na nádorové buňky, způsobuje zmenšení velikosti nádoru. Produkuje také interleukin-6, který stimuluje imunitní odpověď a aktivuje produkci dalších cytokinů. .
Jednou z aktivních složek vakcíny jsou lipopolysacharidy buněčné stěny bakterií, které způsobují hypertermii. To vede k aktivaci lymfocytů a uvolnění tumor nekrotizujících faktorů [12] . Tsung a Norton uvádějí, že účinnou látkou produkovanou samotným tělem v reakci na zavedení vakcíny jsou s největší pravděpodobností interleukiny-12 [13] .
Nedávno bylo navrženo imunologické vysvětlení, které kombinuje údaje z imunologických studií a případů spontánního zotavení z rakoviny a epidemiologické údaje, které naznačují, že pravděpodobnost rozvoje rakoviny je po infekci snížena [14] . Podle této hypotézy se antigeny produkované některými typy bakterií, virů a hub, ale nikoli lidskou tkání, nazývají "molekulární vzor spojený s patogeny", který spouští aktivaci a diferenciaci dendritických buněk (které představují maligní buňky). Předpokládá se, že mezi takovými PAMP hraje hlavní roli nemethylované CpG místo nalezené v bakteriální DNA. Toto místo je rozpoznáno Toll-like receptory-9 , což způsobuje silnou stimulaci aktivity T-helperů, které zesilují imunitní odpověď a přispívají k destrukci maligních (rakovinných) buněk.
Bylo zjištěno, že nejdůležitější protirakovinný mechanismus vakcíny založené na Streptococcus pyogenes je spojen s urychlením dozrávání dendritických buněk. Bylo zjištěno, že aktivace dendritických buněk je způsobena interakcí TPR-9 s fragmenty DNA Streptococcus pyogenes . Dendrocyty přitom začnou aktivně produkovat interleukin-12 a gama-interferon, zvyšují expresi antigenů (CD40, CD80, CD83, CD86), molekul buněčné adheze (ICAM-1) a indukují výskyt cytotoxických leukocytů se specifickými protinádorová aktivita. Složky buněk Streptococcus pyogenes , aktivující dendritické buňky lidského těla, tedy stimulují specifickou protirakovinnou imunitu [15] [16] [17] [18] [19] .
Jde o glykoprotein, který byl izolován z extraktu Streptococcus pyogenes . Gen kódující protein SAGP byl sekvenován a byla stanovena jeho molekulová hmotnost - 140-150 kDa. Bylo zjištěno, že tento protein, působící přímo na nádor, inhibuje mitotickou aktivitu nádorových buněk a způsobuje jejich apoptózu. Tyto účinky jsou zprostředkovány imunomodulačními vlastnostmi proteinu SAGP [20] [21] [22] .
Helena Coleyová navrhla, že jedním z mechanismů vysvětlujících protirakovinný účinek vakcíny proti Coli může být streptokináza. Tento enzym, produkovaný S. pyogenes, při interakci s proaktivátorem plazminogenu v lidské krvi vytváří plazmin, který aktivuje systém rychlé fibrinolýzy a rozpouští fibrinová vlákna v krevních sraženinách a trombech. Bylo zjištěno, že plasminový systém má také inhibiční účinek na růst určitých typů maligních nádorů. Bylo zaznamenáno zvýšení účinnosti chemoterapie v kombinaci se streptokinázou, která zvyšuje citlivost nádoru na léky.
Další studie in vitro prokázala přímý destruktivní účinek proteolytických enzymů Streptococcus pyogenes na 4 typy buněk lidského karcinomu. Hlavní protirakovinná aktivita byla zjištěna u exotoxinu B [23] .
Můžeme tedy konstatovat, že vakcína Kolya, kromě přímého účinku na nádor, vedla k silné stimulaci nespecifické imunity i specifické - protirakovinné. Tyto mechanismy vyžadují další studium. Vakcíny na bázi Streptococcus pyogenes jsou v současné době aktivně vyvíjeny . Takže v roce 2005 byla vakcína Kolya znovu vytvořena kanadskou farmaceutickou společností MBVax a je testována. Navíc již dlouho existuje obdoba vakcíny proti Coli – japonský lék picibanil [24] [25] [26] .
Kanadská biotechnologická společnost MBVax Bioscience vyrábí „Koli tekutiny“ pro preklinický a klinický výzkum [27] [28] . Soukromá společnost Coley Pharmaceutical Group provedla klinické testy s použitím některých fragmentů sekvencí bakteriální DNA, které mohou být zodpovědné za protirakovinný účinek Coleyho vakcíny. Tuto společnost koupila společnost Pfizer v prosinci 2008 [29] . Společnosti Pfizer a Sanofi-Aventis mají zájem o vývoj moderního složení „vakcíny Williama Coleyho“ [30] .
Myšlenky Williama Coleyho byly značně rozvinuty v Japonsku, kde byla vytvořena vakcína založená na nepatogenním typu Streptococcus pyogenes, kmen Su (beta-hemolytický streptokok skupiny A). Hlavní závěry japonských výzkumných skupin v letech 1961-1980 byly následující. Živé bakterie Streptococcus pyogenes jsou mnohem účinnější ve způsobování regrese různých typů zhoubných nádorů a prevenci metastáz než ty, které usmrcují tepelnou úpravou. Přímá protinádorová aktivita je jedinečná pro Streptococcus pyogenes a nebyla nalezena u jiných grampozitivních a gramnegativních bakterií. Vysoká protinádorová aktivita Streptococcus pyogenes není výsledkem působení jednotlivých složek bakteriálních buněk (buněčná stěna, enzymy apod.), ale projevuje se jako celkový nebo synergický efekt všech složek. Jednotlivé složky Streptococcus pyogenes mají slabší protinádorové vlastnosti. Byl vyvinut avirulentní (nepatogenní) kmen Su Streptococcus pyogenes , který se svou protirakovinnou aktivitou nelišil od virulentního mateřského kmene [31] [32] .
Po dlouhém období preklinických a klinických zkoušek schválilo v roce 1975 Ministerstvo zdravotnictví Japonska použití nového léku - OK-432 nebo picibanilu, který sestával z buněk Streptococcus pyogenes kmene Su, podrobených speciálnímu zpracování. Během zpracování ztrácejí bakterie schopnost dělení a jejich toxiny jsou neutralizovány. Dosud se picibanil s největším úspěchem používá v léčbě lymfangiomů. Pravděpodobnost úspěšné léčby lymfangiomu makrocystického typu u dětí je tedy až 100 %, jednocystického typu – 90,9 %, mikrocystického – 68 % a kavernózního – 10 %. Proto byl při léčbě lymfangiomu jako lék první volby navržen picibanil. V roce 2003 byla založena „Shuhei Ogita Foundation“, která poskytuje pomoc při získávání léku pacientům s lymfangiomem po celém světě [33] [34] .
Picibanil se také používá jako adjuvans při chemoterapii rakoviny. Picibanil v kombinaci s chemoterapií prodlužuje očekávanou délku života pacientů s rakovinou žaludku (pooperační případy) a pacientů s rakovinou plic v časném stadiu; snižuje pleurální výtok a ascites u pacientů s rakovinou duodena a rakovinou plic; stejně jako rakovina krku a hlavy, rakovina štítné žlázy, které jsou odolné vůči jiným typům léků Nežádoucí účinky při léčbě picibanilem mohou být: horečka, bolest, otok a zarudnutí, leukocytóza a trombocytóza. Tato vakcína má komplexní protinádorový mechanismus účinku. Za prvé, působí přímo, inhibuje syntézu RNA a proliferační aktivitu nádorových buněk. Za druhé, vakcína působí nepřímo na nádor a spouští kaskády cytokinů v těle. Mezi nimi byly identifikovány takové cytokiny jako interleukin-8, faktor stimulující kolonie granulocytů a faktor stimulující kolonie granulocytů a makrofágů, které způsobují aktivaci hematopoetických buněk červené kostní dřeně, což vede ke zvýšení počtu leukocyty a krevní destičky. Stejný mechanismus je zodpovědný za radioprotektivní účinek picibanilu a stimulaci regenerace jater. Skupina cytokinů (interleukin-2, interleukin-12, interleukin-18, gama-interferon) působí na buňky imunitního systému, urychluje dozrávání dendritických buněk, zvyšuje aktivitu přirozených zabijáků, počet T-helper- 1 a makrofágy. Některé z cytokinů (tumor nekrotizující faktor, perforin a interferon gama) působí přímo na nádorové buňky, vyvolávají apoptózu nebo inhibují jejich aktivitu [35] [36] [37] .