Kvalitní věda vyžaduje mnohem víc než jen dobrý nápad, říká oceňovaná vědkyně, věnující se nádorové imunologii

Popisuje vše v příbězích a tak, aby i laik pochopil, kam výzkumná práce jejího vědeckého týmu směřuje. Patří mezi nejmladší profesorky u nás a před třemi lety získala Cenu Neuron pro mladé nadějné vědce v oboru medicína, cenu Česká hlava a cenu L’Oréal Unesco pro ženy ve vědě. Působí na Ústavu imunologie 2. lékařské fakulty Univerzity Karlovy. Vedle práce na 2. LF UK a ve FN Motol působí také v biotechnologické společnosti SOTIO Biotech.

Když jsem poslouchala vaše starší rozhovory, jejich společným rysem je váš zápal pro obor a s jakým nadšením vše vyprávíte. Co vás přivedlo na vědeckou dráhu a čím vás problematika imunogenní buněčné smrti a její role v imunoterapeutické léčbě nádorových onemocnění tak fascinují?

Klíčovým okamžikem, kdy jsem se rozhodla pro vědeckou dráhu, byla stáž v pařížské laboratoři INSERM, kam jsem odjela v rámci programu Erasmus během posledního ročníku magisterského studia farmacie. Shodou okolností jsem se tam věnovala právě roli imunitního systému v léčbě hematologických nádorových onemocnění. Bez jakékoli nadsázky, v té době pro mě byla nádorová imunologie úplně nepoznaná oblast. Během stáže jsem však objevila nejen krásu oboru, ale mohla jsem v laboratoři pracovat přímo s buňkami imunitního systému, vizualizovat jejich procesy probíhající v lidském těle a především proniknout do translačního výzkumu. Do té doby jsem znala hlavně základní výzkum, ale tam jsem si vyzkoušela, že výsledky naší vědecké práce je možné aplikovat a testovat přímo ve vývoji nových léčiv. Přišlo mi to fascinující, stejně tak možnost využívat imunitní systém k léčbě onkologických onemocnění. Po návratu do Česka a dokončení diplomové práce tak bylo jasné, že bych se chtěla věnovat nádorové imunologii a translačnímu výzkumu, a proto jsem se také rozhodla pro doktorské studium na 2. lékařské fakultě UK.

V loňském roce jste se stala jednou z nejmladších profesorek u nás. Je pro vás tedy výhodou jistá rozmanitost, kdy učíte, jste v laboratoři a díky translačnímu výzkumu můžete sledovat i průběžné výsledky svého bádání v samotné praxi? 

Myslím, že mě moje práce baví a stále více naplňuje. Kloubí se v ní jednak vědecká práce, jednak pedagogická činnost. Uvědomuji si, že pro kvalitní vědu se musí podařit propojit zejména tři klíčové faktory, a to je dobré financování, kvalitní výzkumný tým a třetím je technologické zázemí laboratoře. I když má člověk dobrou myšlenku, tak bez kvalitního technického zázemí ji nedokončí. A v posledních několika letech je právě rozvoj molekulárních analýz a digitální patologie na obrovském vzestupu. V Sotiu máme přístup k nejnovějším technologiím, což nebývá samozřejmostí. Současně máme příležitost se věnovat aktuálním a zajímavým tématům. Můžeme aplikovat výsledky naší výzkumné práce také v rámci preklinického a klinického testování nových léků. Můžeme analyzovat vzorky pacientů z naprosto unikátních klinických studií. 

A to vše se skvělým týmem. SOTIO nám umožňuje ve vědeckém týmu vychovávat i nové nadějné vědce. Součástí týmu jsou studenti doktorských programů z domácích i zahraničních univerzit, kteří již během vlastního studia mají příležitost překročit hranice akademického prostředí a nahlédnout do světa biotechnologií. Pravidelně navštěvují naši laboratoř v rámci dlouhodobých vědeckých stáží také studenti z prestižních zahraničních univerzit.   

Než se ponoříme hlouběji do jednotlivých oblastí, které jste jmenovala, můžete jen v krátkosti čtenářům představit podstatu nádorové imunologie?

Nádor představuje velice komplexní strukturu, která se velice dynamicky vyvíjí. To je pro nás určitá nevýhoda, protože se dané prostředí neustále mění, což do jisté míry komplikuje vlastní léčbu onemocnění. Nádor, to nejsou jen ty špatné nádorové buňky, nachází se zde také komponenty imunitního systému, které jsou zásadní pro výslednou prognózu pacienta a jeho odpověď na imunoterapeutickou léčbu. Předmětem naší práce je zjistit, jak imunitní systém přímo v nádoru konkrétního pacienta vypadá, jaká je jeho funkční kapacita a jak bude ovlivňovat léčbu pacienta.
Složení imunitního systému v nádoru je velice heterogenní, a to nejen mezi jednotlivými typy nádorových onemocnění, ale také mezi pacienty, kteří trpí stejnou diagnózou. Cílem naší práce je tedy nalézt genetický a s tím související imunitní profil nádoru, který nejlépe profituje z imunoterapeutické léčby.

Jaké otázky si tedy kladete především?

V návaznosti na předchozí si během naší práce klademe několik klíčových otázek: Jak imunitní systém rozpoznává nádorovou buňku? Jak dochází k aktivaci protinádorové imunity v těle pacienta? Jak vypadá imunitní systém přímo v nádorové tkáni? Všechny zjištěné odpovědi a poznatky bychom chtěli do budoucna využít ve vývoji nových směrů v léčbě onkologických pacientů, které obecně označujeme jako imunoterapie.

Objev, jak dochází k aktivaci protinádorové imunitní odpovědi

Lékaři považují imunoterapii za opravdu zázračnou léčbu posledních let. Vy jste se svým týmem objevila fakt, že nádorové buňky mohou vystavovat molekuly, které dokážou vytvořit vhodný cíl pro imunitní systém. Za tento objev jste získala i Cenu Neuron. Od té doby už uběhly tři roky, co se v tomto směru za tu dobu dál vyvinulo?

Ocenění Neuron jsme získali právě za kapitolu naší práce, ve které se snažíme pochopit, jak imunitní systém rozpoznává nádorové buňky. K tomu dochází zejména díky existenci nádorových antigenů, což jsou bílkoviny, proteiny, které jsou pro nádor specifické. V průběhu let jsme zjistili (nejen my, ale i spousta dalších vědeckých týmů), že nádorová buňka může za určitých okolností uvolňovat určité stresové signály – molekuly, které podpoří její viditelnost imunitním systémem. A to byl naprosto klíčový okamžik, protože tento objev nám pomohl lépe pochopit, jak dochází k aktivaci protinádorové imunitní odpovědi. 

Na základě těchto poznatků jsme následně provedli preklinické studie, kdy jsme se snažili nejen na experimentálních zvířecích modelech dokázat, že přítomnost stresových signálů pozitivně ovlivňuje aktivaci protinádorové imunitní odpovědi. To jsme následně prokázali na rozsáhlé kohortě pacientských vzorků.

Konkrétně u kterých nádorových onemocnění?

Na rozsáhlých souborech vzorků pacientů s karcinomem plic, vaječníků a leukemií jsme prokázali, že přítomnost stresových molekul v nádorovém mikroprostředí zásadně souvisí s aktivací protinádorové imunitní odpovědi, čímž se zlepší prognóza těchto pacientů. Samozřejmě všechny tyto poznatky mají potenciální využití a je možné je aplikovat například při plánování imunoterapeutické léčby a při vývoji nových imunoterapeutických protokolů.

Vzorek tkáně pacientky s nádorem vaječníku, vyšetření zaměřené na detekci buněk imunitního systému a jejich funkčního potenciálu (zdroj: SOTIO Biotech)

V čem se tedy tato oblast vašeho výzkumu za poslední tři roky posunula? Na čem pracujete teď?

Neustále se snažíme lépe porozumět molekulárním mechanismům, které vedou k těmto procesům, a mnohem více celý proces cílíme přímo do nádorového mikroprostředí konkrétních pacientů. Jak jsem zmínila, odpověď na imunoterapii nebo jakoukoliv léčbu pacientů je značně heterogenní a my potřebujeme do budoucna lépe pochopit mechanismy, které vedou k pozitivní odpovědi na imunoterapeutickou léčbu. Proto hledáme tzv. prediktivní ukazatele, které nám pomohou lépe definovat skupinu pacientů, kteří budou z dané terapie nejlépe profitovat. Snažíme se najít genetický a imunitní profil nádoru, který je opravdu předpokladem pro dobrou odpověď na imunoterapeutickou léčbu.

Mohou v tomto směru pomoci tzv. terciární lymfoidní struktury (TLS, útvary, které svou funkcí připomínají lymfatické uzliny), kde probíhá vývoj protinádorové imunity přímo v nádoru pacientů? Vy jste odhalili nový proces, který napomáhá pochopit vliv aktivovaných TLS na výsledný funkční charakter protinádorových T-lymfocytů, které hrají zásadní roli v odpovědi na imunoterapeutickou léčbu. Výsledky vašeho vědeckého týmu byly publikovány v prestižním časopise Nature Communications. 

Klíčovou komponentou imunitního systému, která bojuje s nádorovými buňkami a zásadním způsobem ovlivňuje prognózu pacienta, jsou tzv. cytotoxické bílé krvinky. Právě funkční kapacita, tedy potenciál těchto buněk zabíjet buňky nádorové, je v prognóze nádorového onemocnění naprosto stěžejní. Klíčovou roli v aktivaci těchto buněk hrají právě terciární lymfoidní struktury. Terciární lymfoidní struktury si můžeme představit jako malé lymfatické uzliny v nádoru, ve kterých probíhá intenzivní komunikace buněk imunitního systému. Právě díky zvýšené komunikaci buněk v těchto strukturách získává cytotoxický lymfocyt více informací o svém nepříteli a zvyšuje svůj cytotoxický (zabíjecí) potenciál. Prognostická role těchto struktur je tedy naprosto jednoznačná, protože pozitivně ovlivňují rozvoj protinádorové imunity uvnitř nádoru. V poslední letech se ale začalo ukazovat, že pokud pacienti mají tyto TLS v nádorovém mikroprostředí, tak výrazně lépe odpovídají také na imunoterapeutickou léčbu. 

Vzorek tkáně pacientky s nádorem vaječníku, vyšetření zaměřené na detekci terciárních lymfoidních struktur (TLS) a fenotypizačních charakteristik CD4 T-lymfocytů (zdroj: SOTIO Biotech)

V čem konkrétně tedy spočívá váš objev?

My jsme si v rámci naší výzkumné práce položili vlastně jednoduchou otázku: „Jaký je rozdíl v aktivaci protinádorové imunity mezi imunologicky naivními a aktivními nádory?“ Mezi ty méně aktivní patří například karcinom vaječníků a mezi více aktivní patří například karcinom plic, což odráží i rozdílnou odpověď na imunoterapii. Na to navazují další otázky: Jak vypadají lymfocyty těchto pacientů? A jak vypadají terciární lymfoidní struktury pacientů patřících do těchto dvou kategorií? Z výsledků našich pozorování vyplývá, že u pacientů s karcinomem plic je výrazně větší pravděpodobnost, že se v nádorové tkáni vytvoří tzv. TLS, oproti pacientkám s karcinomem vaječníků, kde jich je výrazně méně, což samozřejmě také ovlivňuje výslednou kapacitu bílých krvinek bojovat s nádorovými buňkami a odpovídat na imunoterapii. To zjištění bylo opravdu zásadní, pomáhá nám lépe pochopit, proč některá nádorová onemocnění neodpovídají na imunoterapeutickou léčbu a jak toto nastavení v budoucnu změnit např. pomocí kombinované léčby.  

Aktivace protinádorové imunity, či „odbrzdění“ regulačních mechanismů? 

U celého procesu imunoterapie vidím takové dvě základní překážky. Jak jste už řekla, jde o vysoce individualizované procesy. Každý má jiné stresové signály, jinou imunitní odpověď. A druhou překážkou je, že postupem času také dochází k rezistenci buněk a léčbu je potřeba neustále vyvíjet. Jak velký je to problém a kam se vyvíjí výzkum v tomto směru?
Náš imunitní systém je nejlépe evolučně nastavený na boj s infekčním onemocněními. Všechny mechanismy, které během evoluce získal, byly nastavené tak, že buď zničí infekci a imunitní reakce bude zastavena, nebo infekce zničí nás. Nic mezi tím neexistovalo. Jenže boj imunitního systému s nádorovými buňkami je dlouhodobý a komplikovaný proces, ve kterém právě maligní buňky disponují mnoha mechanismy, jak imunitnímu systému uniknout a jak jej obehrát. I z tohoto důvodu je klíčové imunoterapeutické přístupy kombinovat a pochopit důkladně biologii a mechanismy, které za nádorovou imunologií stojí. V imunologii jsou zásadní tři hlavní směry.

Které to jsou?

Prvním směrem je hledání vhodné kombinace imunoterapeutických přístupů, které by si vzájemně pomáhaly a potencovaly se díky odlišnému mechanismu v aktivaci protinádorové imunity. Dále je to vhodné načasování a kombinace imunoterapie se standardními metodami léčby, jako je chemoterapie, chirurgie a radioterapie. Dlouhou dobu se zdálo, že imunoterapie již má v léčebném schématu své jasné postavení. V současné chvíli pozorujeme velice pozitivní vliv v léčbě některých nádorových onemocnění díky tzv. neoadjuvantnímu podání imunoterapie (léčba zaměřená na co nejvýraznější zmenšení nádoru, pozn. red.). Imunoterapie se aplikuje ještě před vlastní chirurgickou léčbou a výsledky u pacientů jsou neuvěřitelné.  

Co jsou checkpoint inhibitory a v čem představují ten velký zvrat?

Revoluci v imunoterapeutické léčbě vyvolal objev tzv. kontrolních bodů imunitních reakcí (tzv. checkpoint inhibitorů), za který byla udělena Nobelova cena v roce 2018. Prof. Allison a prof. Hondžó zjistili, že na povrchu cytotoxických bílých krvinek existují molekuly, které ten lymfocyt uspí, pokud se dostane do přímého kontaktu s nádorovými buňkami. Tento zásadní objev nám pomohl pochopit jeden z mechanismů, které vedou k úniku nádorových buněk před dohledem imunitního systému a rozvoji nádorového onemocnění. Zároveň ale přišli na to, že pokud se použije správná protilátka (produkt imunitního systému), vazba se odblokuje a bílá krvinka se dramaticky reaktivuje a opět začne nádorové buňky zabíjet. A na tom je postaveno klíčové zjištění posledního století. 

Proč tento objev trval tak dlouho? 

Cesta k úspěšné imunoterapii, kterou my označujeme jako checkpoint inhibitory, byla trnitá a představovala 100 let poměrně neúspěšných pokusů. Myšlenka využití imunitního systému k léčbě nádorových onemocnění je empiricky známá dlouho, ale ze začátku ji provázela velká skepse. Řada strategií a technologií se zdála být úspěšná v experimentálních podmínkách nebo na určité limitované skupině pacientů, ale nikdy to nevyvolalo tak zásadní zvrat v terapii jako právě checkpoint inhibitory. 

Co je druhým a třetím směrem v imunologii?

Dalším stěžejním tématem imunoonkologie, kterému se také věnujeme v rámci naší výzkumné práce, je personalizace léčby. Jsem přesvědčená, že všichni pacienti nemohou být do budoucna léčeni prostřednictvím stejných přístupů. Budoucnost by měla spočívat ve výběru optimální léčby pacienta na základě genetického a imunitního profilu jeho vlastního nádoru. 
Různé kombinace léčebných schémat jsou už dnes součástí lékařské praxe, ale do budoucna by mělo dojít ještě k většímu rozvoji, společně s molekulární a imunologickou diagnostikou nádoru.  

Patenty. V čem tkví?

Vy máte mimo jiné na kontě dva patenty. Můžete více přiblížit, čeho se týkají?

Během své vědecké práce jsem měla obrovské štěstí podílet se na preklinickém a klinickém testování buněčné terapie, která je založená na dendritických buňkách. To jsou buňky imunitního systému, které byly objeveny v 70. letech minulého století, a za jejich objev byla dokonce udělena Nobelova cena. Tato klíčová buňka dokáže aktivovat imunitní odpověď včetně protinádorové imunitní odpovědi. Schopností dendritických buněk lze samozřejmě využít i ve vývoji protinádorové léčby. My jsme se dlouhodobě podíleli na vývoji vakcíny, která byla posléze testována také u pacientů s různými nádorovými indikacemi, a patenty, které jsme v té době získali, se vázaly zejména k přípravě protokolů pro výrobu dendritických buněk a zejména pro inaktivaci nádorových buněk. Jednoduše řečeno, aby se dendritická buňka aktivovala, tak se jí musí v laboratoři představit nádorová buňka, která je zatím pro ni cizorodým zdrojem a musí se ji naučit rozpoznávat. Patenty tak byly vázány na přípravu této konkrétní buněčné terapie.

Na čem ještě v současné době pracujete a věnujete tomu nejvíce času? 

Těch témat je mnoho. Stěžejním je ale asi pochopení toho, jak vypadá nádorové mikroprostředí konkrétních pacientů s různou prognózou a odpovědí na imunoterapii. Z jakých komponent imunitního systému se skládají imunologicky méně aktivní nádory, jako je například karcinom vaječníků. Dále se zabýváme výzkumem již zmíněných terciárních lymfoidních struktur, což je pro vědeckou komunitu velmi atraktivní téma. Snažíme se zjistit, jak tyto struktury vznikají, jaká je jejich role v aktivaci protinádorové imunity. Jak jejich lokalizace v nádoru a jejich aktivační stav mohou ovlivňovat protinádorovou imunitu a odpověď na imunoterapii. 

Dále se zabýváme tématem neoadjuvantní terapie, tedy jak vypadá imunitní systém před aplikací a po ní. To vše nám umožnily moderní technologie, bez kterých by takový posun a zkoumání nebyly možné. V současné chvíli dokážeme velice komplexně hodnotit nádor pomocí nejnovějších molekulárních přístupů. Dlouhou dobu jsme hodnotili parametry izolovaně – viděli jsme jednu buňku na jedné straně a druhou buňku na druhé straně. Poslední tři čtyři roky můžeme nádor pozorovat komplexně jako strukturu buněk, které spolu interagují a spolupracují. A co to pak znamená pro toho pacienta. Jaká bude jeho odpověď na terapii. A zrovna translační výzkum je postavený na spolupráci s lékaři, nemocnicemi, univerzitami, což je také jeden z faktorů, které se mi na celém procesu velmi líbí. 

Vzorek tkáně pacientky s nádorem vaječníku, vyšetření zaměřené na detailní charakterizaci buněk myeloidního původu a nádorových buněk (zdroj: SOTIO Biotech)

Možná vás právě interakce s dalšími lidmi neodtrhuje tolik od reality?

Je skvělé, že ve vědě nejsme díky takové spolupráci s klinickými pracovišti odtržení od reality. Velice dobře díky dlouhodobé spolupráci s lékaři vidíme, co se děje na klinických pracovištích, a máme možnost s nimi neustále komunikovat a diskutovat výsledky. My jsme pro ně také atraktivním partnerem, protože jim vysvětlujeme řadu mechanismů, což zásadním způsobem ovlivňuje následný přístup k pacientovi a k diagnostice. Této aktivní spolupráce si nesmírně vážím.

S kým ještě spolupracujete? Spolupracujete i s vědci z Akademie věd? 

Spolupracujeme i s vědci z Akademie věd, zejména v oblasti experimentálních zvířecích modelů. Kvalitní věda se bez modelování neobejde a kvalitní studie musí být postaveny na hypotézách ověřených na experimentálních modelech.

Dlouhodobě spolupracujeme s prestižními výzkumnými skupinami po celém světě, které se zabývají nádorovou imunologií. Již během svých zahraničních stáží jsem měla možnost vytvořit síť spolupracujících zahraničních pracovišť a tato spolupráce je dodnes zásadní pro výměnu poznatků, dlouhodobé zahraniční stáže studentů a celkovou kvalitu naší práce.  V tomto ohledu patří velký dík Sotiu za podporu vzdělávání studentů pregraduálního a postgraduálního studia v našich laboratořích a možnost dlouhodobých zahraničních stáží studentů z renomovaných univerzit v zahraničí.  

Jak složité je nalákat mladé lidi k vědě? Kdo se pro vědeckou dráhu hodí a kdo naopak ne? A proč u nás stále moc nefunguje kombinace soukromého a veřejného financování? A proč jsou pro vědu důležité příběhy? Přečtěte si v druhé části rozhovoru s profesorkou Palich Fučíkovou.

Autorka: Pavlína Zítková

Foto: SOTIO Biotech