Opakování

Zvětšit obrázek

David J. Bzik spolu s Barbarou Foxovou zcela mění náš pohled na parazita. Připravili z něj vakcínu, která zachraňuje pacienty od rakoviny. Zatím jen ty myší. (Kredit: Norris Cotton Cancer Center Geisel School of Medicine, Dartmouth)

Toxoplasma gondii ( T. gondii ) je jednobuněčný parazit, který je nejšťastnější v kočičích střevech. Zdůrazňovali jsme, jak je hnusný, nemilosrdný, jak má vždy před svými hostiteli napřed a jak  evoluční závod s hostiteli vyhrává. Daří se mu prakticky v kterémkoli teplokrevného živočichovi a je rozlezlý po celém světě. Postižena je nejspíš více než polovina lidské populace. U nás prý na tom nejsme s asi čtvrtinou infikovaných, tak špatně, to u našich západních sousedů je promořenost 80 %.  Američanů má být infikovaných asi 60 milionů. Většina z těch co onemocní nemá žádné příznaky, jen u někoho se objeví něco jako chřipka. V závažnou infekci poškozující mozek se onemocnění zvrhává jen u těch, co nemají v pořádku imunitní systém. Francouzi toxoplazmózu uvádí i jako spouštěč schizofrenie.  Američtí vědci z University of Maryland před časem přišli s podobným obviněním. Sudovali Dánky a protože byli profesí psychiatři, kromě jiného si u slabšího pohlaví všímali i zkratkovitého jednání. Výsledkem bádání byla publikace v časopisu Archives of General Psychiatry. Výtrusovce Toxoplasmu gondii obvinili z toho, že u Evropanek  navozuje sebevražedné choutky. A protože žena, která chytne infekci v době těhotenství, jí může přenést i na plod, Vyvodili z oho doporučení, aby se o exkrementy domácích mazlíčků raději starali muži. Znalci to v diskusi komentovali značně nerudně, ve smyslu že to není nutné. Prý proto, že zdrojem infekce může být stejně dobře i tatarák či myšími výkaly potřísněná zelenina.

Manipulace s chováním
Ať už je zdrojem cokoliv, když se nám v těle začnou množit toxoplasmy, nemusíme si toho ani všimnout. Ale i bezpříznakový průběh nákazy se vyznačuje dvěma fázemi - akutní, při níž rychle rostoucí tachyzoity infikují široké spektrum tkání. A latentní, během které se nám tvoří cysty ve svalech a mozku. Právě z mozkových komplikací si vědci dělají v poslední době těžkou hlavu. Zděšení jim nahání chování infikovaných myší. U těch můžeme považovat za prokázaný vliv infekce na zpoždění jejich reakcí. Nejenže se myši začnou pohybovat jak zpomalený film, ale přestávají mít přirozené zábrany a dokonce jakoby vyhledávaly své úhlavní nepřítele - kočky. Toxoplazma mění psychiku svých obětí úmyslně - hraje jí to do karet, neboť když kočka infikovanou myš chytí, toxoplazma nakazí i ji. V kočičím těle pak parazit dokončí svůj komplikovaný pohlavní cyklus a rozmnoží se. Během několika týdnů nemocné zvíře vyloučí okolo 150 milionů infekčních oocyst.

Zvětšit obrázek

Geneticky upravený parazit cps (červeně), infikoval buňku (cytoplazma šedě, jádro buňky modře). Parazit změní metabolismus hostitelky k produkci látek, které aktivují imunitní systém (tedy i chování buněk neinfikovaných). Spoluprací buněk zvaných přirození zabíječi s T lymfocyty se pak organismu daří rakovinově zvrhlé buňky zlikvidovat. Kredit: Bzik a Foxová, Norris Cotton Cancer Center, 2014

Problém je v tom, že parazit nepozná svůj omyl a pokud se místo do dalšího myšího mozku zatoulá do toho našeho, lidského, chová se v něm stejně zpupně. Modifikuje buněčný cytoskelet, přestavuje vlákna uvnitř buňky a napojuje se na mitochondrie. Také pozměňuje transkripci (přepis genetického kódu) a brání napadeným buňkám, aby spustily mechanismus, který mají připraven pro ty nejhorší případy a kdy mají za cenu sebezničení chránit organismus. Toxoplazmy nedovolí buňkám spáchat sebevraždu - vyřadí jim z činnosti enzym kaspázu, který je spouštěcím mechanismem obranné apoptózy. Nejenže nám parazit leze do mozku a zabydluje se v něm, ale v rámci náplně své práce v něm začne tvořit také enzym (tyrozin hydroxylázu), který přispívá k tvorbě dopaminu. A to je látka s hodně dlouhými „prsty“. Kromě jiného rozhoduje o naší pozornosti, družnosti, náladě či motivacích a kecá nám i do toho, jak se nám spí. Už zbývá jen dodat, že problémy s dopaminem v mozku mají schizofrenici, kterým se netvoří v jednotlivých částech mozku rovnoměrně. Začínáme mít zlou předtuchu, co všechno parazit dovede. Dost o jeho úmyslech vypovídá i fakt, že ve svém genomu má hned dva geny pro tyrozin hydroxylu - enzym produkující L-DOPA (aminokyselina, prekurzor dopaminu). Ten funguje tak, že přebudovává fenylalanin na tyrozin a tyrozin na L-DOPA. Neurofyziologové to považují za dostatečný důkaz souvislostí mezi činností parazita a navozením neurologických poruch.
  

Imunita
Náš obranný mechanismus má dva hlavní způsoby, jak se infekcím bránit. Evolučně staršímu se říká „nespecifická“ nebo někdy také „neadaptivní“ imunita a vývojově mladší „antigenně specifická imunita“. Zatímco tu letitější, založenou na prostém požírání toho, co do organismu nepatří (fagocytózu) zvládají prakticky všichni živočichové, mladší je výsadou obratlovců. Stojí na dvou pilířích. Tím prvním jsou protilátky, což je produkt B-lymfocytů. Druhým pak buňky zvané zabíječi. Ty se s protivníkem vypořádávají přímo tváří v tvář, kontaktně. Jejich dotek přezdívaný „polibek smrti“ je ve skutečnosti enzymatická „injekce“, jež naleptá povrch cizí buňky až exploduje, podobně jako když píchneme do balónku.

Dendritická buňka, jeden z účastníků dění, jimž přítomnost parazita mění zaběhaný rytmus života. Začne se intenzivněji podílet na správném nasměrování dalších imunitních buněk. Výsledkem je zvýšené přežívání smrtelně nemocných myších pacientů trpících agresivními formami rakoviny. (Kredit: Judith Behnsenová a kol., PLOS Pathogens)

Aby toto komando hrdlořezů nezulíbalo každého na potkání, musí je někdo instruovat a poučit, jak se pozná vetřelec. Školení mají na starosti dendritické buňky. Ty vrahounským buňkám  nevtloukají "do hlavy" celkový obraz nepřítele, ale jen jeho specifický detail. Řadový vojín T lymfocytární pěchoty dostává stručný a jasný příkaz, který mu neumožňuje vícero způsobů výkladu. K předávání obrazu nepřítele (komunikaci),  buňkám slouží nejpolymorfnější systém v tělech obratlovců. Jsou to geneticky řízené struktury kódované úsekem jaderné DNA s dlouhým krkolomným názvem - hlavní histokompatibilitní systém. Z úspory času se mu říká MHC (major histocompatibility complex). V praxi to pak probíhá asi tak, že když  se dendritická buňka na své průzkumné misi střetne s nepřítelem, protivníka zajme, nebo se seznámí s jeho ostatky v těle makrofága, který byl na místě činu o něco dříve a pozřel ho. Malé kousky z nepřítelova těla (proteiny) si dendritická buňka pustí k tělu (do cytoplazmy) a začne je přetvářet. Vybere charakteristický peptid a spojí si ho s nově nasyntetizovaným produktem MHC systému, který si pro tento účel vytvořila. Teprve v kombinaci vlastního a cizího pak zloducha představuje ostatním buňkám – komandu hrdlořezů. Dendritické buňky na svém povrchu tedy nevystrkují jen „nějaké zbytky rozcupovaného“ nepřítele, ale jeho nejtypičtější malou část doplněnou o visačku s kódovanou zprávou napsanou komplexem MHC. Z povrchu takové zralé dendritické buňky se stává "popsaná tabule", která kolemjdoucím dává na srozuměnou, koho je potřeba zabíjet. Není to jen popis zevnějšku agresora, ale dokonalá charakteristika s podrobnostmi o jak závažnou záležitost se jedná.

Instruktáž podávaná prostřednictvím antigenů se signálními molekulami našeho histokompatibilitního komplexu většinou probíhá v mízních uzlinách. Tam se armádě lymfocytů dávají „očichat“ okomentované kousky z cizopasníkova, bakteriálního či virového těla. Uzliny ale nejsou jen školícím střediskem. Jsou i velitelským stanovištěm, které určuje, zda operaci provede chemické mužstvo dalekonosnými zbraněmi – protilátkami, což je záležitost armády B lymfocytů, nebo bude svěřena komandu lymfocytů specializovaných pro přímý boj "muže proti muži".  Pokyny tedy rozlišují mezi stavem ohrožení a tolerancí v případě, že jde o neškodné antigeny, jichž je v přírodě mnoho, ale nic nám od nich nehrozí. Obránci mají hned na začátku bitvy jasno, zda jde o život, nebo jen o velký úklid, s nímž není třeba nijak zvlášť spěchat a je lepší šetřit síly na mocnějšího vetřelce.

Zvětšit obrázek

Tak Toxoplasmu gondii vidí elektronový mikroskop.

Boj s rakovinou
Bohužel, v případě zhoubných nádorů je naše dalekonosné dělostřelectvo B lymfocytů, střílející protilátkami, prakticky k ničemu. Jednoduše proto, že nejde o cizího vetřelce. Nádorové buňky jsou buňkami našeho těla a proto ve svém občanském průkazu (povrchových antigenech), nemají zapsáno nic mimořádného, čeho by se protilátky mohly chytit. Proplouvají proto kolem nádorů bez užitku. Zabíječské buňky jsou v o něco lepší pozici. Při buněčných intimnostech mají větší šanci, že si nějakých dobře ukrytých znamének, přece jen všimnou.  Ale ani ony to nemají snadné, zvrhlé buňky se rády mnoha svých povrchových struktur zcela zbavují. Jakoby si tím místo občanky, v níž měly napsáno kdo jsou a kam v těle patří, opatřily diplomatický pas s minimem soukromých informací. Imunitní systém tím prakticky přichází o možnost takové buňky třeba i jen zkontrolovat. Naštěstí mívá každý padělek nějakou tu chybičku a ty jsou nadějí jak pro zřídkavé spontánní vyléčení, tak ale hlavně příslibem budoucí léčby. Ve hře na schovávanou s rakovinou mají šanci uspět právě kontaktní bílé krvinky – zabíječi z „rodu“ T lymfocytů. Teda za předpokladu, že se je podaří včas vytrhnout z letargie a právě v tom by T. gondii měla hrát ústřední roli. Přítomnost  parazita v buňce imunitní systém dokáže pořádně naštvat. Na rozdíl od jiných bakteriálních a virových infekcí ho ale provokuje nějak jinak. K našemu štěstí způsobem, který se k boji s rakovinou hodí nejvíc – vyprovokuje množení a aktivaci přirozených zabíječů (NK buněk). Ty jsou pro některé rakoviny zvlášť užitečné. Dovedou se vypořádat i s buňkami, které se kamuflují odhazováním svých povrchových struktur. Když se buňce poštěstí, že odhodí i co by neměla (svůj MHC identifikační kód presentovaný ve formě receptoru), mafiánskému polibku přirozeného zabíječe se nevyhne.  

Bezpečná Toxoplasma

 

Toxoplasma gondii, bradyzoit - cysta ve tkáni mezihostitele.

Pracovat s infekčním materiálem není jen tak. Zvláště pokud se jedná o prevíta, který není zrovna moc vybíravý a kterému je jedno, zda leze do kočičího, nebo našeho mozku. Proto autoři studie zmiňují tvorbu „parazita auxotrofního“. Spíš než tvorba by se mělo hovořit o ničení. I molekulární genetici si práci rádi usnadňují a místo složitého vkládání genů parazitovi jen přivodili mutaci, která mu přerušila důležité metabolické dráhy. Ten teď nedovede vyrobit uracil a při tvorbě své ribonukleové kyseliny nemá pro adenin parťáka. Proto je sterilní a zcela odkázán na lidskou pomoc. Roste jen v kultivačním médiu, do něhož je chybějící nukleotid dodán. Z vlka udělali hendikepovaného beránka, který mimo laboratoř hyne. Pokud mu ale medium přídavkem uracilu vylepšíme, chová se stejně agresivně a leze do buněk, jako by se nechumelilo. V případě pokusných myší protozoální parazit atakoval hlavně buňky myeloidní, včetně dendritických, monocytů a makrofágů. Tedy všechny hlavní buňky, co do aktivace i tlumení imunitní odpovědi mají co mluvit. Protože vědci zvířatům zatajili, že k infekci používají neškodného vysloužilce, jejich imunitní systém reagoval překotně, jak je v takových případech jeho zvykem.

Zbytečné podrobnosti
Infekce iniciovala TH1 odpověď.  Nakažené buňky svými produkty (například enzymem ROP16 kinasa) začaly manipulovat s makrofágy a procesem v němž hrají roli přenašeč signálu a aktivátor transkripce (STAT), interleukin-12, argináza 1 a další působky.  IFNγ  aktivovaly GTPasy. Parazitární infekce toho hodně podněcuje a také tlumí, co všechno se stimulací na molekulární úrovni děje, zbývá ještě dořešit.

Testy s novou vakcínou
David J. Bzik, profesor mikrobiologie a imunologie, Geisel School of Medicine v Dartmout ve státě New Hampshire, společně s Barbarou Foxovou, si záměrné infekce vyzkoušeli v praxi. Jejich  imunoterapeutickou vakcínu z oslabené Toxoplazmy, nazvanou "CPS", aplikovali myším dobrovolnicím trpícím rakovinou. Vlastně dvěma rakovinami. Obě s vlastnostmi rozjetého vlaku které nic nezastaví -  jednou byl melanom (rakovina při níž se nekontrolovaně množí pigmentové buňky zvané melanocyty. Způsobuje 75 % všech úmrtí spojených s rakovinou kůže), druhou, stejně agresivní, rakovina buněk zárodečného epitelu vaječníků. Ačkoli jsou obě téměř jistým rozsudkem smrti, vakcinované myši vykazovaly nebývalé vysokou míru přežití. Lepší důkaz teorie o prospěšnosti toxoplazmóz pro svého nositele, si snad vědci ani nemohli přát.

Aktivním stádiím prvoka Toxoplasma se říká tachyzoiti. Svými dlouhými prsty sahají až do našich mozků a nálad. Jistou formu hloupnutí nám nejspíš kompenzují větší odolností před rakovinou. (Kredit: DPDx Parasite Image Library)

Pokusy na druhu Homo na sebe nyní jistě nenechají dlouho čekat. Možná máme na dosah  novou zbraň proti rakovině, která by se mohla stát součástí tzv. personifikované medicíny. Léčebná substance by se šila každému pacientovi „na míru“. Nejprve by se nemocnému izolovaly jeho vlastní buňky, ty by se předhodily upravenému parazitovi. Infikované buňky by se pacientovi vracely zpět do krevního oběhu. Zabudovaný trojský kůň by měl mocně iniciovat imunitní odpověď a pomnožené zabíječské lymfocyty následně vykonat se zhoubnými buňkami krátký proces.

Je to skutečně něco nového?
V čem jsou nynější výsledky Američanů s toxoplazmou tak jiné, že o nich tady s neskrývaným nadšením píšeme? Je přece dávno známo, že jakákoliv infekce provokuje náš imunitní systém k většímu výkonu a že se to občas projeví i správným směrem. Například na zlepšení vyhlídek nemocných AIDS. Ano, to je pravda, ale vždy zatím šlo o viry, nebo bakterie a v jejich případě tu je jeden zádrhel. Prospěšnou stránku takové infekce většinou hatí řada problémů spojených s vedlejším účinkem produkovaných toxických látek. Tentokrát ale vědci pracovali s prvokem a to není ani vir ani bakterie a jak se zdá, štěstěna přála připraveným neboť negativní úloha, co do produkce toxických molekul se závažnými důsledky pro pacienta, se zatím neprokázala. Proto si Bzik výsledky jejich pokusů dovolil komentovat slovy: „Nic lepšího jsem za svou kariéru neviděl." Nejspíš nijak nepřehání. Jejich myší pacienti se smrtelným melanomem ( B16F10) se aplikací vakcíny vzepřeli osudu tak mocně, že přežívají z více než v 90 procent!  Bílé fleky na jejich kůži vyléčených myší jsou jasným důkazem, že nastartovaný imunitní systém prostřednictvím své domobrany (přirozených zabíječů - NK buněk a jednoho z typů T lymfocytů - CD8+ T) převzal iniciativu a zvrhlé melanomové buňky nekompromisně zlikvidoval. Zůstaly po nich v kůži jen ta bílá zajizvená místa.  

Je nabíledni, že si Foxová s Bzikem nebudou chtít nechat ujít příležitost dotáhnout vše do zdárného konce. Asi o nich budeme psát brzo znovu a bude to o výsledcích aplikace vakcíny na lidských pacientech a snad jim budeme moci zatleskat.

Pramen:
Dartmouth-Hitchcock Norris Cotton Cancer Center