Oncolytic vaccines and pre-existing immunological memory in cancer immunotherapy

Viimeisten vuosikymmenten aikana syövän ja immunologian tutkimuksessa on saavutettu merkittäviä kehitysaskeleita, minkä vuoksi immuunijärjestelmän ja syöpäkasvaimen vuorovaikutuksia on alettu ymmärtää paremmin ja immuunijärjestelmän rooli syövän kehittymisessä on selkeytynyt. Immuunijärjestelmä kykenee todistetusti erottamaan syöpäsoluja normaalista kudoksesta tunnistamalla tuumoriantigeeneja, jotka voivat esiintyä yksinomaan tai runsaammin kasvaimessa kuin normaaleissa soluissa. Tämän seurauksena immuunijärjestelmä hyökkää syöpäsoluja vastaan puolustaakseen elimistöä. Ajatus käyttää immuunijärjestelmää aseena syöpää vastaan johtikin lopulta lupaavan innovaation, syövän immunoterapian kehittämiseen. Syövän immunoterapian tavoite on aktivoida elimistön omaa immuunireaktiota syöpää vastaan. Monet immunoterapiamuodot ovat osoittautuneet tehokkaiksi ja turvallisiksi kliinisissä tutkimuksissa ja vakiinnuttaneet asemansa syövän hoidossa. Uusille menetelmille on silti kysyntää, sillä suurin osa potilaista ei ole hyötynyt riittävästi käytössä olevista syövän immunoterapioista. Jatkuvasti suosiotaan lisännyt immunoterapiamuoto on terapeuttiset syöpärokotteet, joiden tehoa arvioidaan parhaillaan monissa prekliinisissä ja kliinisissä tutkimuksissa. Syöpärokotteiden tarkoitus on herättää CD8+ T-soluvasteita injektoituja tuumoriantigeeneja vastaan. Onkolyyttisten virusten käyttö in situ -syöpärokotteina on erityisen kiinnostuksen kohteena, sillä nämä virukset jakaantuvat spesifisti kasvaimessa ja pystyvät samanaikaisesti tappamaan syöpäsoluja ja herättämään immuunireaktioita tuhoutuneista soluista vapautuneita ja viruksen genomissa kuljetettuja tuumoriantigeeneja vastaan. Ainutlaatuisista ominaisuuksistaan huolimatta monet tekijät, kuten immuunitoleranssi elimistön normaalisoluja muistuttavia tuumoriantigeeneja kohtaan ja kasvaimen immunosuppressiiviset mekanismit rajoittavat onkolyyttisten rokotteiden kliinistä käyttöä. On ehdotettu, että ainoastaan CD8+ T-soluihin keskittymisen sijaan tulisi huomioida enemmän CD4+ T-auttajasoluja, jotka ovat mahdollisesti avainasemassa syöpärokotteiden tehostamisessa, sillä ne ovat välttämättömiä CD8+ T-soluvasteiden synnylle ja kehittymiselle. On myös osoitettu, että käynnissä oleva antigeenispesifinen CD4+ T-soluvaste voi johtaa bystander-ilmiöön eli ympäröivien, eri antigeenispesifisyyttä ilmentävien T-solujen aktivoitumiseen. Edellä kuvattuun teoriaan perustuen tämän tutkielman hypoteesi oli aikaansaada bystander-ilmiön avustuksella CD8-immuniteetti kiinteitä syöpäkasvaimia vastaan hyödyntämällä patogeenivastaista immunologista CD4-muistia. Tässä tutkimuksessa hiirille aiheutettiin immunologinen CD4-muisti rokottamalla ne tartuntavaarallista patogeenia vastaan ennen heikosti immunigeenisten B16-OVA kasvaimien implantointia. Kasvaimia hoidettiin jo aikaisemmin kehitetyllä syöpärokotteella, joka oli peptidipäällystetty ehdollisesti replikoituva adenovirus (PeptiCRAd) -kompleksi. PeptiCRAd valmistettiin päällystämällä adenovirus elektrostaattisesti sekä patogeeni- että kasvainperäisillä peptideillä. Tämän intratumoraalisesti injektoidun kaksoispäällystetyn PeptiCRAd-kompleksin oletettiin aktivoivan peptidispesifisiä T-soluja ja näin ollen aiheuttavan CD4+ T-soluvälitteisiä muistivasteita patogeeniä kohtaan, mikä lopulta johtaisi kasvainspesifisten CD8+ T-solujen aktivoitumiseen ja kykyyn muodostaa tehokkaita immuunivasteita syöpäsolujen tuhoamiseksi. Tämän hoidon tehoa tutkittiin immunisoiduissa hiirissä mittaamalla kasvaimen koon kasvua. Koe toistettiin identtisesti rokottamattomilla hiirillä, jotta nähtäisiin tulosten eroavaisuus. Hoidon immunologista taustaa tutkittiin analysoimalla hiirten kudosnäytteitä ELISA-, IFN-γ ELISPOT- ja virtaussytometriakokeilla. Tällä tutkimuksella pystyttiin aikaansaada pitkäaikainen immuniteetti patogeenia vastaan ja osoittamaan, että immunisoiduissa hiirissä kasvaimen kasvu hidastui enemmän kaksoispäällystetyllä PeptiCRAd:lla muihin hoitoihin verrattuna. Rokottamattomissa hiirissä samaa tulosta ei nähty. Lisäksi onnistuttiin kehittämään uusi ex vivo -menetelmä patogeenispesifisten CD4+ T-solujen määrittämiseen hiiren pernasta. Tällä menetelmällä löydettiin korkeimmat tasot CD4+ T-auttajasoluja immunisoiduista hiiristä, joita hoidettiin kaksoispäällystetyllä PeptiCRAd:lla. Tämä tukee ajatusta siitä, että tutkittavalla hoidolla on mahdollista indusoida nimenomaan soluvälitteistä immuniteettia syöpää vastaan. Joitakin lupaavia tuloksia saatiin myös kasvaimista ja imusolmukkeista tehdyillä analyyseillä, joilla havaittiin hyödyllisiä immuunisoluja etenkin kaksoispäällystetyllä PeptiCRAD:lla hoidetuista hiiristä. Vaikka immunologisia analyysejä tulisi tehdä lisää hoidon vaikutusmekanismin selvittämiseksi, kaksoispäällystetyn PeptiCRAd-hoidon immunogeenisyyden ja kasvainvastaisen tehon lisääntymisen voidaan silti uskoa johtuvan ennustetusta bystander-ilmiöstä. Ilmiön potentiaalia voitaisiin hyödyntää parempien immunoterapeuttisten hoitojen kehittämisessä syövän kukistamiseksi.