ვიროთერაპია წარმოადგენს ახალ, სწრაფად განვითარებად ონკოლოგიის დარგს. თუმცა წამლები ვიროთერაპიისათვის ფარმაცევტულ ბაზარზე გამოვიდნენ სულ რაღაც 15 წლის წინ, იდეა ვირუსზე, რომელიც კლავს კიბოს უჯრედებს შეიძლება მოიძიოს XIX ასწლეულამდე. ძნელია ვიროთერაპიის აღმოჩენის ზუსტი დროის მითითება, რადგან იყო მრავალი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა და დაკვირვება, რომლებიც დაეხმარნენ ვიროთერაპიას განვითარებულიყო ჩვენთვის ცნობილ ამჟამინდელ დონემდე.

დაკვირვებები ინფექციური დაავადებების შემდეგ სიმსივნის რეგრესიის შესახებ

პირველი წერილობითი ანგარიშები იმის თაობაზე, რომ ექიმებმა შეამჩნიეს უეცარი რემისია კიბოთი დაავადებულ ავადმყოფებში ზოგიერთი ინფექციური დაავადებების შემდეგ თარიღდება მე- XIX საუკუნით. თუმცა იმ დროს მათ არ იცოდნენ, რომ ინფექციური დაავადებები გამოწვეულია განსაზღვრული ვირუსით ან ბაქტერიით. ინფორმაცია სიმსივნის ვირუსისადმი მიდრეკილების შესახებ თარიღდება 1829 წლით, როცა გიიომ დიუპიუიტრენმა აღწერა მკერდის კიბოს რეგრესიის შემთხვევა ციების შემდეგ. 1868 წელს ვ. ბუშმა პირველად განზრახ გაუკეთა კიბოთი დაავადებულ ავადმყოფს წითელი ქარის აცრა (წითელი ქარის ანთება – erysipelas) და შეამჩნია ათვისებიანი წარმონაქმნის შემცირება. 1896 წელს დოკმა აღწერა 42 წლის ქალი ლეიკემიის დაავადებით, რომელიც წავიდა რემისიაში გრიპით დასნებოვნების შემდეგ. 1904 წელს საშვილოსნოს ყელის კიბოთი დაავადებული იტალიელი დაკბინა ძაღლმა. ექიმებმა მისცეს მას ცოფის საწინააღმდეგო ვაქცინა, რის შემდეგაც სიმსივნე გაქრა, ხოლო ქალმა იცხოვრა კიდევ 8 წელი. ცოტა ხნის შემდეგ კიდევ რამოდენიმე დაავადებულმა იტალიელმა ასევე მიიღო ვაქცინა – ცოფიანობის ცოცხალი შესუსტებული ვირუსი. როგორც 1910 წელს ნიკოლია დე პასემ აღნიშნა ზოგ ავადმყოფებში სიმსივნები შემცირდა. [1, 4, 5, 9]

მიკრობილოგიის განვითარება

ვიროთერაპიის განვითარება ფეხდაფეხ მიჰყვებოდა მიკრობიოლოგიის განვითარებას. მიკროორგანიზმების ისტორია, რომელიც ახლა ვიცით, თარიღდება XVIII საუკუნით, როდესაც ნიდერლანდელმა მეცნიერმა ანტონი ვან ლევენჰუკმა (1632-1723) აღმოაჩინა და შეისწავლა მიკროორგანიზმები მიკროსკოპის საშუალებით, რომელიც თავად დააპროექტა [15]. მიუხედავად იმისა, რომ ადამიანები იყენებდნენ მიკროორგანიზმების უპირატესობებს უძველესი დროიდან გაუგებარი იყო ყურძნის წვენი ღვინოდ რატომ გადაიქცეოდა ან როგორ შეიძლებოდა რძე გადაქცეულიყო ყველად. ანტონი ვან ლევენჰუკი გახდა პირველი, რომელმაც დაინახა, რომ არსებობს რაღაცა პაწაწა ცოცხალი არსება, რომლის დანახვა შეუძლებელია შეუიარაღებელი თვალით, თუმცა ის არ უკავშირებდა მათ კონკრეტულად ფერმენტაციას ან სხვა პროცესებს, რომლებიც ეხება მიკროორგანიზმებს. მისი აღმოჩენების შემდეგ მიკრობიოლოგიის დარგი აყვავდა. იტალიელმა მეცნიერმა ლაზარო სპალანცანიმ (1729-1799) დაამტკიცა, რომ გაცხელება კლავს მიკროორგანიზმებს, ხოლო ახალ მიკროორგანიზმებს შეუძლიათ შეაღწიონ სტერილურ ნახარშში მხოლოდ თუ იგი განიცდის ჰაერის ზემოქმედებას, ანუ, არც ერთი ცოცხალი არსება არ წარმოიშვება de novo [15]. ლუი პასტერმა (1822-1895), მეცნიერმა, რომლის სახელიც არის ყველაზე ცნობილთა შორის, გააფართოვა სპალანცანის ექსპერიმენტები და კიდევ ერთხელ დაამტკიცა, რომ მიკროორგანიზმები არ ვითარდებიან სტერილურ ნახარშში, არამედ მასში გარედან ხვდებიან

შამბერლან-პასტერის ფილტრი და მისი როლი ვირუსების ამოცნობაში.

კავშირი მიკროორგანიზმებსა და დაავადებს შორის აღმოჩენილ იქნა გერმანელი მეცნიერი რობერტ კოხის მიერ (1843-1910). მან აღმოაჩინა, რომ ციმბირის წყლულით დაავადებულ ცხოველთა სისხლში იყო მიკროორგანიზმების დიდი რაოდენობა. მან ასევე შეამჩნია, რომ ავადმყოფი ცხოველისგან აღებული სისხლის მცირე რაოდენობის ჯანმრთელი ცხოველისთვის გადასხმა იწვევს ამ უკანასკნელის დაავადებას. [15]. 1884 წელს სხვა ფრანგმა მეცნიერმა შარლ შამბერლანმა (1851-1908) გამოიგონა შამბერლან-პასტერის ფაიფურის ფილტრი, რომელიც გამოიყენებოდა იმ დროისათვის ცნობილი ყველა ბაქტერიის ან სხვა უჯრედის თხევადი სუსპენზიიდან სრული მოშორებისათვის. [1,6]

ფილტრს იყენებდა რუსი მეცნიერი დიმიტრი ივანოვსკი (1864-1920), რათა მოეხდინა თამბაქოს მოზაიკის დაავადების გამომწვევი ბაქტერიების იზოლირება. მაგრამ ფილტრაციის შემდეგ დაქუცმაცებული ფოთლის ექსტრაქტი ინარჩუნებდა მაინფიცირებელ თვისებებს. მაშინ მან გადაწყვიტა, რომ დაავადებას იწვევს ბაქტერიის მიერ გამომუშავებული ტოქსინი. ამაზე მუშაობა გააგრძელა მარტინ ბეიერინკმა (1851-1931), რომელიც აკეთებდა ამ გაფილტრული ხსნარის გადასხმებს მცენარიდან მცენარეში და ხედავდა, რომ მისი მოქმედება არ მცირდებოდა და ამიტომ წამოაყენა თეორია, რომ ინფექციის გამომწვევი არა ტოქსინია, არამედ რაღაცა, რასაც გამრავლება შეუძლია.. [7] მაგრამ ყველაზე აქტიური გამოკვლევები დაიწყო მას შემდეგ, რაც ფრედერიკ ტვორტმა (1877-1950) და ფელიქს დერელმა (1873-1949) აღმოაჩინეს, რომ ზოგიერთ ვირუსებს– ბაქტერიოფაგებს – შეუძლიათ ბაქტერიების ინფიცირება. რადგან ბაქტერიების გამოზარდა კულტურებში ადვილი იყო შედარებით ადვილი გახდა მცენარეების ბაქტერიოფაგებისა და ვირუსების გამოკვლევა. მაგრამ ეს ძნელი იყო ცხოველებისა და ადამიანის ვირუსებთან. პირველი წარმატება მოვიდა 1931 წელს გრიპის ვირუსზე, რომლის გაზრდა შეიძლებოდა განაყოფიერებულ ქათმის კვერცხზე. ეს მეთოდი ჯერ კიდევ გამოიყენება ვაქცინების წარმოებისას. [15]

ვირუსების ონკოტროპიზმი

1922 წელს რუმინელმა ექიმმა, ციტოლოგმა და იმუნოლოგმა კონსტანტინ ლევადიტიმ (1874-1953) შეამჩნია, რომ სიმსივნეებს უფრო მეტი მიდრეკილება აქვთ ვირუსისადმი ვიდრე ჩვეულებრივ უჯრედებს და რომ ვირუსები უპირატესად ვითარდებიან სიმსივნურ უჯრედებში. ეს ვირუსების ონკოტროპიზმის გაგების დასაწყისი გახდა. ასევე მეცნიერების გიგანტური განვითარება გახდა ელექტრონული მიკროსკოპების გამოჩენა 1939 წელს, რადგან შესაძლებელი გახდა ვირუსების ვიზუალიზაცია. [1, 3] აღსანიშნავია აგრეთვე სამი მეცნიერის – ჯონ ფ. ენდერსის (1897-1985), ტომას უელერის (1915-2008) და ფრედერიკ რობინზის (1916-2003) მუშაობა, რომლებმაც მოახერხეს პოლიომიელიტის ვირუსის გაზრდა ადამიანის ემბრიონების კულტივირებად უჯრედებში. ეს უჯრედული კულტურების დასაწყისი გახდა, რომლებიც დაეხმარნენ ცხოველების ვირუსების გაზრდაში ცხოველის სხეულის გარეთ. [15]

გამოკვლევები გაგრძელდა, და 1951 წელს ამოღებულ იქნა, მსოფლიოში, ალბათ, ყველაზე გამოყენებადი უჯრედული ხაზი – უჯრედული ხაზი HeLa. უჯრედული ხაზი HeLa აღებულ იქნა 1951 წლის 8 თებერვალს ჰენრიეტა ლაქსის, პაციენტის, რომელიც კიბოსგან გარდაიცვალა 1951 წლის 4 ოქტომბერს, საშვილოსნოს ყელის კიბოს უჯრედებიდან. ეს იყო პირველი ადამიანის უჯრედები, გაზრდილი ლაბორატორიაში, რომლებიც «უკვდავი» გახდა. უჯრედულმა ხაზმა HeLa -მ წვლილი შეიტანა მრავალ სამედიცინო გარღვევაში, იგი გამოიყენებოდა 1954 წელს პოლიომიელიტის საწინააღმდეგო ვაქცინის შემუშავებაში, აგრეთვე ეს იყო პირველი კლონირებული უჯრედები. უჯრედების კულტივირების ტექნიკა გახდა ერთერთი ქვაკუთხედი ონკოლიზური ვირუსების შემდგომ გამოკვლევებში. [1, 2, 3, 8]

ონკოლიზური ვირუსების პირველი კლინიკური ცდები

ამავდროულად, ონკოლიზური ვირუსების პირველი კლინიკური ცდერბი დაიწყო 1940-იან წლებში, ჰოსტერმა და მისმა კოლეგებმა შეუყვანეს ხოჯკინის დაავადების მქონე 22 პაციენტს B ჰეპატიტის ვირუსი. ერთი პაციენტი გარდაიცვალა, 13 ადამიანი დაავადდა ჰეპატიტით, ხოლო 7-მა აჩვენა ზომიერი გაუმჯობესება. მეცნიერებმა აქტიურად დაიწყეს სხვადასხვა ვირუსების ცდა სხვადასხვა სახის კიბოს მქონე პაციენტებში. [1, 5]

1952 წელს დაიწყო მრავალი კლინიკური ცდა დასავლეთ ნილოსის ციების ვირუსთან, მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერებმა შეამჩნიეს ვირუსის გამრავლება სიმსივნეში, აგრეთვე გამოვლინდა ნეიროტოქსიკურობა. ზოგადად, სიმსივნის რეაქციაც აღინიშნებოდა, მაგრამ იშვიათად. ჩატარდა სკრინინგი შესაძლო ონკოლიზურ ვირუსებზე და შემდგომი გამოკვლევისათვის შერჩეულ იქნა რამოდენიმე ვირუსი– ადენოვირუსები, ჰერპესის ვირუსები, პარამიქსოვირუსები, პიკორნავირუსები. 1956 წელს მეცნიერებმა დაიწყეს ადენოვირუსის ცდები საშვილოსნოს ყელის კიბოს მქონე ავადმყოფებში. იმ პაციენტებში, რომლებმაც უპასუხეს ადენოვირუსზე, უჯრედის ქსოვილი მკვეთრად შემცირდა, მაგრამ გადარჩენა მნიშვნელოვნად არ გაგრძელდა და პაციენტების ნახევარზე მეტი გარდაიცვალა თერაპიის დაწყებიდან რამოდენიმე თვეში. ადენოვირუსების ცდების შემდგომ დაიწყო პიკორნავირუსების ცდები, მაგრამ არც ერთმა მათგანმა არ მოიტანა მნიშვნელოვანი შედეგები. ამიტომ ამის შემდეგ გამოკვლევები გადავიდა ყბაყურის ვირუსთან. მეცნიერებმა გამოსცადეს ყბაყურის ვირუსი კიბ
,,,ოს 18 ტიპზე., გამოიყენეს რა ვირუსის მიწოდების სხვადასხვა მეთოდი. შედეგები იყო ძალიან დადებითი, 37-ს 90 პაციენტებიდან სიმსივნე სრულად გაუქრა ან ყოველ შემთხვევაში განახევრდა. [1,5]

ვირუსების ადაპტაცია

აღნიშნული კვლევების დროს მეცნიერები მიხვდნენ, რომ ვირუსი უნდა მოქმედებდეს უფრო სპეციფიკურად . და მაშინ მეცნიერი ელის მური მივიდა დასკვნამდე, რომ ვირუსებს შეუძლიათ უფრო ეფექტურად იმოქმედონ იმ სიმსივნურ უჯრედებში, სადაც გამრავლდნენ. ახლა ეს ითვლება მიზნობრივ ევოლუციად. იმ დროს ვირუსების ადაპტაცია იყო უჯრედების კონკრეტული ტიპისათვის უფრო სპეციფიკური გაკეთების ერთადერთი საშუალება. [1, 9]

ვირუსების ადაპტაცია ფართოდ გამოიყენებოდა, ხოლო წარმატების ისტორია მოვიდა ლატვიიდან. პოლიომიელიტის საწინააღმდეგო ვაქცინის შემუშავების შემდეგ მკვლევართა ჯგუფს, რომელიც მუშაობდა ამ პროექტზე ლატვიაში, დარჩათ ბევრი სხვადასხვა ვირუსი ჯანმრთელი ბავშვების კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან. მათ დაიწყეს ამ ვირუსების ონკოლიზურ თვისებებზე სკრინინგის ჩატარება. აღმოჩნდა, რომ ECHO-ს ჯგუფის ვირუსები აჩვენებენ ონკოლიზურ აქტივობას, ხოლო ECHO-7 ვირუსი ადაპტირებულ იქნა მელანომისადმი. 1968 წელს დაიწყო ECHO-ს ჯგუფის ონკოლიზური ვირუსების პირველი კლინიკური ცდები. ECHO-7 ვირუსი გამოცდილ იქნა 700-ზე მეტ პაციენტებზე მელანომით და კუჭის და კუჭ-ნაწლავის კიბოთი ბოლო სტადიაზე, რომლებსაც არ ეხმარებოდა იმ დროის სტანდარტული მკურნალობა. ვირუსი ECHO-7 ასევე უსაფრთხო აღმოჩნდა. [12, 16]

ვირუსის გენომის გენური ინჟინერია

გენური ინჟინერიის დარგი სწრაფად ვითარდებოდა 1950-იანი წლებიდან და 1990-იან წლებში გენური ინჟინერია გახდა ჩვეულებრივი ლაბორატორიული ტექნიკა, რომელიც დნმ-სა და რნმ-სთან, შესაბამისად, ვირუსის გენომებთან ადვილად მანიპულირების საშუალებას იძლევა . ახლა შესაძლებელი გახდა ვირუსის გენომის მოდიფიცირება, მისი სელექტიურობის გასაუმჯობესებლად და პათოგენურობის შემცირების მიზნით და ასევე სხვადასხვა გენების მოთავსება, რომლებიც აწარმოებენ ცილებს, რომლებიც კიბოს უჯრედების გასნადგურებაში ეხმარება. ONYX-015 გახდა პირველი ვირუსი, რომელიც შევიდა კლინიკური ცდების I ფაზაში 1996 წელს, ხოლო ამას მოჰყვა მრავალი სხვა ვირუსი. [1, 5, 10]

უზარმაზარი ინტერესი ონკოლიზური ვირუსების მიმართ და პირველი დამტკიცებული წამლები

1990-იანი წლები შეიძლება ჩაითვალოს ასევე ვიროთერაპის დარგში კლინიკური ცდების ახალი ტალღის დასაწყისად. იმ დროიდან მეცნიერები ინტენსიურად მუშაობენ და 2015 წელს 100-ზე მეტი ონკოლიზური ვირუსი ჩართულ იქნა კლინიკურ ცდებში. კვლევების უმრავლესობა იმყოფება I და II ფაზაში, მაგრამ ზოგიერთი კომპანია მივიდა რეგისტრაციამდე და ამჟამად ბაზარზე არსებობს 3 დარეგისტრირებული ონკოლიზური ვირუსი. [10, 16, 17]

ონკოლიზური ვიროთერაპიის პირველი წამალი დამტკიცდა 2004 წელს ლატვიაში: მრავალი ათწლეული გამოკვლევების შემდეგ დარეგისტრირდა გენეტიკურად არამოდიფიცირებული ECHO-7 -ის ვირუსის შტამი Rigvir®. მეორე 2005 წელს გახდა Oncorine-15®: გენეტიკურად მოდიფიცირებული ვირუსი, დარეგისტრირებული ჩინური კომპანია Shanghai Sunway Biotech-ის მიერ. ათი წლის შემდეგ, 2015 წელს, Imlygic® – გენეტიკურად შეცვლილი HSV-1 (უბრალო ჰერპესის ვირუსი) – დამტკიცებულ იქნა აშშ-ში და ევროპაში (მწარმოებელი – Amgen). [1, 10, 16, 17]

მეცნიერები აგრძელებენ მუშაობას ონკოლიზურ ვირუსებზე – როგორც გენეტიკურად მოდიფიცირებულზე ასევე გენეტიკურად არამოდიფიცირებულზე. როდის დამტკიცდება ახალი წამლები ვიროთერაპიისათვის – მხოლოდ დროის საკითხია.

References:
1. E. Kell, S.J. Russel, History of oncolytic viruses: Genesis to Genetic Engineering. Mol Ther. 2007 Apr; 15(4):651-659.

2. AccessScience editors, Importance of HeLa cells. 2014. DOI:https://doi.org/10.1036/1097-8542.BR0826141

3. C. Comins, G.R. Simpson, K.Relph, K.J. Harrington, A.Melcher, H. Pandha, Reoviral therapy for cancer. Strategies of improving antitumor efficacy using radio- and chemotherapy. Gene therapy of cancer. 2014: p.185-186.

4. P.Kucerova and M.Cervinkova. Spontaneous regression of tumour and the role of microbial infection – possibilities for cancer treatment. Anticancer Drugs, 2016. 27(4): p. 269-277.

5. T. Shores, Understanding viruses. 2017. P. 1896-1897.

6. F.A. Murphy, The unique role of ultrafiltration in the development of virology. Advances in Virus Research. 95: p. 199-201.

7. A. Lustig, A.J. Levine, One Hundred Years of Virology. Journal of virology, 1992, p. 4629-4631.

8. A. del Carpio. THE GOOD, THE BAD, AND THE HELA. Berkley science review, 2014. http://berkeleysciencereview.com/article/good-bad-hela/

9. A.H. Choi, M.P. O’Leary, Y. Fong, N.G. Chen, From Benchtop to Bedside: A Review of Oncolytic Virotherapy. Biomedicines, 2016. 4(3):18.

10. HL Kaufman et al., Oncolytic viruses: a new class of immunotherapy drugs. Nat Rev Drug Discovery, 2015. 14: 642-662.

11. Adapted ECHO-7 virus Rigvir immunotherapy (oncolytic virotherapy) prolongs survival in melanoma patients after surgical excision of the tumour in a retrospective study. S.Doniņa, I. Strēle, G. Proboka, J. Auziņš, P. Alberts, B. Jonsson, Dite Venskus, A. Muceniece. Melanoma Res. 2015 Oct; 25(5): 421–426.

12. Brūvere, R., O. Heisele, A. Ferdats, A. Rupais, and A. Muceniece, Echovirus-mediated biotherapy for malignant tumours: 40 years of investigation. Acta medica Lituanica, 2002. Suppl. 9: p. 97-100.

13. Alberts, P., E. Olmane, L. Brokāne, Z. Krastiņa, M. Romanovska, K. Kupčs, S. Isajevs, G. Proboka, R. Erdmanis, J. Nazarovs, and D. Venskus, Long-term treatment with the oncolytic ECHO-7 virus Rigvir of a melanoma stage IV M1c patient, a small cell lung cancer stage IIIA patient, and a histiocytic sarcoma stage IV patient-three case reports. APMIS, 2016. 124(10): p. 896-904.

14. Brūvere, R., O. Heisele, A. Ferdats, A. Rupais, and A. Muceniece, Echovirus-mediated biotherapy for malignant tumours: 40 years of investigation. Third Baltic Congress of Oncology, 2-4 May, Vilnius, Lithuania, 2002(Abstract 216): p. 251.

15. Lederberg, J. (ed.) Encyclopedia of Microbiology. Academic Press (1992). Vol.2:419-437.

16. Babiker et.al., 2017. Oncolytic virotherapy including Rigvir and standard therapies in malignant melanoma. Oncolytic Virotherapy , 6: 11 – 18.

17. H.H. Wong , N.R. Lemoine, Y. Wang, Oncolytic Viruses for Cancer Therapy: Overcoming the Obstacles. Viruses: 2010. 2(1): p. 78-106.