Prof. Jakub Gołąb: Już na 2. roku studiów medycznych wybrałem drogę naukową, dla mnie praktycznie nie do pogodzenia z medycyną kliniczną, a kiedy zrządzeniem losu wsiadłem raz do tego samego autobusu co mój wspaniały nauczyciel, prof. Marek Jakóbisiak, kierownik Zakładu Immunologii, odważyłem się go zapytać o szansę dostania się do koła naukowego, które prowadził. Postawił warunek – miałem najlepiej na roku zdać egzamin z immunologii. Znów zrządzeniem losu - zdałem. Laboratorium w starym budynku, źle wyposażone, dla młodych zapaleńców było bramą do wielkiej nauki. Profesor uważał, że warte zachodu są jedynie wielkie cele. Miesiąc po miesiącu, rok po roku inwestowałem w wiedzę i umiejętności. Doskonaliłem techniki obsługi aparatury - w Polsce do dziś nie ma laboratoriów typu ‘core facility’, każdy naukowiec musi umieć dotrzeć do specjalistycznej aparatury i nauczyć się ją obsługiwać. Po latach wspólnej pracy powstał projekt BASTION, w ramach którego prowadzimy badania i tworzymy możliwości zespołom takich samych młodych zapaleńców, jakimi byliśmy sami.
HEMATOONKOLOGIA: Jakie były pierwsze tematy naukowe?
Prof. Jakub Gołąb: Początkowo, jeszcze będąc studentem pracującym w Kole Naukowym przy Zakładzie Immunologii, zajmowałem się guzami litymi, głównie czerniakiem. Poszukiwaliśmy skutecznych metod leczenia tego nowotworu w oparciu o różne odmiany immunoterapii. Nasze pierwsze publikacje naukowe udawało nam się „umieścić” w dość przeciętnych czasopismach naukowych, ale o zasięgu międzynarodowym. Niemniej nasze ambicje, umiejętnie podsycane przez pana prof. Marka Jakóbisiaka, sięgały bardzo wysoko. Już wtedy marzyliśmy o przełomowych odkryciach, które pragnęliśmy publikować w takich czasopismach, jak „Science” czy „Nature”. Podczas stażu obroniłem pracę doktorską. Na „postdocku” - 13 miesięcy w szkole medycznej Harvarda w Bostonie na stypendium Fundacji na rzecz Nauki Polskiej - poznałem świetną organizację nauki światowej, o co odtąd zabiegam Polsce. Zajmowałem się onkologią doświadczalną, rakiem trzustki. Następnie, na stypendium w Teksasie badałem ekspresję cząsteczek układu odpornościowego uczestniczących w odpowiedzi przeciwko czerniakowi.
HEMATOONKOLOGIA: Z racji zainteresowań mentora, prof. Marka Jakóbisiaka, zafascynowała Pana immunologia.
Prof. Jakub Gołąb: Obok genetyki i genomiki, to od 30 lat najdynamiczniej rozwijająca się dyscyplina nauk biomedycznych. Idea immunoterapii nowotworów - pobudzenia układu odpornościowego do rozpoznawania komórek nowotworowych i ich niszczenia – sięga lat początku XX w., choć pierwsze skuteczne formy immunoterapii pojawiły się dopiero w latach dziewięćdziesiątych. Publikacje o terapii fotodynamicznej nowotworów, które wskazywały na to, że jej działanie w pewnej mierze uzależnione jest od działania układu odpornościowego, zainspirowały mnie do badania połączenia immunoterapii z terapią fotodynamiczną indukującą zapalenie. W terapii tej choremu najpierw podawany jest związek chemiczny wrażliwy na światło o określonej długości fali. Związek ten dociera do wielu miejsc w organizmie, w tym do komórek nowotworowych. W następnym etapie zmiana nowotworowa naświetlana jest wiązką światła laserowego, które aktywuje związek i zapoczątkowuje reakcję fotochemiczną, w przebiegu której powstają reaktywne związki tlenu niszczące komórki nowotworowe. Ich rozpad inicjuje ostre zapalenie w obrębie guza i może zainicjować specyficzną odpowiedź immunologiczną. Fotouczulający związek światłoczuły był darem pewnej firmy kanadyjskiej. Laser skompletowaliśmy z używanych części. Sprawdziliśmy działanie metody fotodynamicznej, połączyliśmy ją z immunoterapią sprawdzoną w innym modelu. Bez efektu.
Ponieważ w trakcie tych badań zidentyfikowaliśmy mechanizm przeciwstawiania się komórek nowotworowych terapii fotodynamicznej, zajęliśmy się później mechanizmem śmierci komórek nowotworowych w jej wyniku. Dzięki tym odkryciom próbowaliśmy potęgować działanie terapii. Publikacjami na ten temat w „Clinical Carcer Research”, „Journal of Biological Chemistry”, „Oncogene” i „Cancer Research” przebiliśmy się do światowej czołówki. Niewątpliwy sukces, ale bez efektów klinicznych.
HEMATOONKOLOGIA: Prowadził Pan badania nad lekami hamującymi syntezę cholesterolu, stosowanymi w kardiologii u chorych z miażdżycą, z hipercholesterolemią.
Prof. Jakub Gołąb: Sprawdzaliśmy działanie statyn dodawanych do terapii przeciwnowotworowej. Okazało się bowiem, że mogą one nasilać działanie wielu leków, w tym inhibitorów proteasomów i niektórych klasycznych chemioterapeutyków. Doktor Wojciech Feleszko wykazał między innymi, że statyny mogą nie tylko nasilać przeciwnowotworowe działanie doksorubicyny, ale jednocześnie zmniejszają jej kardiotoksyczność. Analizowaliśmy potęgowanie przez statyny działania rytuksymabu – przeciwciała monoklonalnego stosowanego w terapii chłoniaków. Wiedzieliśmy, że może on indukować apoptozę komórek nowotworowych poprzez aktywację ich szlaków sygnałowych, statyny zaś mogą blokować pewne szlaki antyapoptyczne. Tezy o potęgowaniu działania terapeutycznego wynikającego z łączenia rytuksymabu i statyn w doświadczeniach nie potwierdziliśmy - rytuksymab wręcz przestawał działać przeciwnowotworowo, jeśli komórki hodowane były ze statynami. Wyniki doświadczeń były więc odwrotne do spodziewanych... Pomyśleliśmy – hipoteza błędna, ale też - może to jednak ważna obserwacja? Rytuksymabem leczone są nowotwory rozwijające się u ludzi starszych z problemami naczyniowymi, przyjmujących statyny.
HEMATOONKOLOGIA: Nie działa u nich tak, jak powinien?
Prof. Jakub Gołąb: Tak, ponieważ cholesterol jest nie tylko tłuszczem krążącym we krwi w lipoproteinach, ale też składnikiem błon komórkowych. Zahamowanie syntezy cholesterolu w komórce zmniejsza jego stężenie w błonie komórkowej. Staje się ona bardziej płynna. Cząsteczka CD20 rozpoznawana przez rytuksymab ma złożoną strukturę przestrzenną. Jako tak zwana tetraspanina ma 4 fragmenty przechodzące przez błonę komórkową - wije się jak wąż - ma początek wewnątrz komórki, łańcuch białkowy tworzy pętlę na zewnątrz komórki, przecina błonę, wchodzi do wewnątrz, zawija się, wychodzi na zewnątrz i znowu wraca. Rytuksymab wiąże się z fragmentem CD20 utworzonym przez 2 kawałki na zewnątrz komórki. Przy bardziej „płynnej” błonie komórkowej fragmenty cząsteczki CD20 nieco oddalają się od siebie, co powoduje, że przeciwciało nie może się wiązać. Jednym z pośrednich dowodów na wystąpienie modyfikacji struktury była zmiana w dostępności CD20 do enzymów proteolitycznych. Tną one białka w obrębie określonych sekwencji aminokwasów. Przy zmianie konformacji białka pewne sekwencje aminokwasowe zagłębiają się w błonie, inne się uwidoczniają i enzym proteolityczny tnie białko nieco inaczej. Po analizach pośrednich „kropką nad i” była mikroskopia sił atomowych, która pokazała zmiany powinowactwa do CD20 w obecności cholesterolu i bez niego w błonie komórkowej żywej komórki. Wyniki opublikowaliśmy w czasopiśmie „PLoS Medicine”. Obserwacje potwierdziła między innymi grupa z Niemiec - pokazała ograniczenie działania rytuksymabu przez inne leki hamujące syntezę cholesterolu z grupy leków przeciwgrzybiczych. Liczne metaanalizy nie potwierdziły naszych obserwacji w materiale klinicznym, ale to były badania retrospektywne i z pominięciem kluczowego pytania, czy chorzy, którzy mieli przepisywane na receptę statyny, rzeczywiście je przyjmowali. Tylko w jednej pracy skorelowano dane na temat stężenia cholesterolu po podaniu statyn z działaniem rytuksymabu. Korelacja była taka sama, jak w naszych hodowlach komórkowych. Również w badaniach chorych z reumatoidalnym zapaleniem stawów leczonych rytuksymabem podawanie statyn także osłabiało działanie przeciwzapalne rytuksymabu.
HEMATOONKOLOGIA: Potem były kolejne badania wpływu statyn…
Prof. Jakub Gołąb: Badaliśmy ich wpływ poprzez zmianę konformacji na funkcję innych białek. Na przykład dr Dominika Nowis wykazała ich wpływ na wychwyt glukozy przez komórki nowotworowe. Skupiliśmy się na tym zjawisku, ponieważ transportery glukozy 7-krotnie przechodzą przez błonę komórkową, czyli też mogłyby podlegać takim zmianom jak CD20. Zaobserwowaliśmy zmniejszenie wychwytu glukozy na skutek działania statyn, co może mieć znaczenie dla metabolizmu komórek nowotworowych. Skoncentrowaliśmy się na aspekcie potencjalnie istotnym w diagnostyce nowotworów. Mianowicie w pozytronowej tomografii emisyjnej wykorzystuje się znakowaną radioizotopowo pochodną glukozy. U chorego leczonego statynami zmniejszony wychwyt glukozy może uczynić ogniska nowotworowe niewidocznymi w PET. Potwierdziliśmy to w badaniu klinicznym we współpracy z Kliniką Medycyny Nuklearnej. Grupie chorych zrobiono badanie PET i powtórzono je po podaniu statyn. U jednej z chorych odnotowano kilkudziesięcioprocentowe zmniejszenie wychwytu glukozy! Dominika Nowis pokazała („Britisch Medical Journal”), że również w komórkach zaangażowanych w homeostazę glukozy w organizmie - w hepatocytach, w adipocytach, w komórkach mięśni szkieletowych - statyny hamują wychwyt glukozy. To duży sukces naszego zespołu. Coraz więcej prac klinicznych potwierdza wpływ statyn na poziom glikemii i jej kontrolę.
HEMTOONKOLOGIA: Wracając do hematoonkologii… Praca z rytuksymabem była pierwsza.
Prof. Jakub Gołąb: Po niej było między innymi badanie wpływu inhibitorów proteasomów, w tym bortezomibu, na działanie rytuksymabu. W ślad za publikacją Myron Czuczman na temat komórek opornych na działanie rytuksymabu, wytwarzających więcej białek uczestniczących w degradacji proteasomalnej, zadaliśmy pytanie – co się stanie w przypadku inkubowania komórki z inhibitorem proteasomów? Czy wpłynie to na oporność na rytuksymab. Okazało się, że inhibitor proteasomów w małych stężeniach powoduje wzrost ilości cząsteczek CD20, wzmagając wrażliwość komórek nowotworowych na działanie rytuksymabu. Gdy zwiększamy stężenie inhibitora proteasomu, komórka uruchamia inne mechanizmy degradacji białek. Zablokowanie proteasomu aktywuje w niej proces autofagii - degradacji białek wewnątrzkomórkowych. Nadal nie wiemy, dlaczego w procesie autofagii niszczonych jest bardzo dużo cząsteczek CD20 - błona komórkowa traci je i komórka staje się oporna na działanie rytuksymabu. Ta obserwacja, opublikowana w czasopiśmie Blood, jest potencjalnie ważna klinicznie. W pewnym zakresie bortezomib czy inny inhibitor będzie bowiem uwrażliwiał na działanie rytuksymabu, ale z chwilą przekroczenia stężenia efekt będzie odwrotny.
HEMATOONKOLOGIA: Niektórymi z tych wyników zainteresowała się firma biotechnologiczna z Holandii wytwarzającą przeciwciała monoklonalne, m.in. ofatumumab przeciwko CD20.
Prof. Jakub Gołąb: Nawiązaliśmy z nią współpracę, część odkryć opatentowaliśmy. Firma za bezcen odkupiła patent złożony jako wspólny przez uczelnię i przez nią. W ramach rekompensaty dała nam do zakładu cytometr przepływowy i grant badawczy. Zaprojektowaliśmy projekt badania regulacji CD20 przez układ przekazywania sygnału związany z białkiem RAS. W trakcie tych badań wpadliśmy na pomysł, że prawdopodobnie również kinazy z grupy kinaz SRC mogą regulować ekspresję CD20. To zaowocowało kilkoma projektami badawczymi i dwiema publikacjami - w „Leucemia” i „MABS” (Monoclonal Antibodies). Okazało się, że inhibitory kinaz SRC zmniejszają ilość CD20. Znowu negatywna obserwacja. Ważna, ponieważ te inhibitory są stosowane w klinice. Po publikacji w „Leukemia” ukazała się seria prac francuskich i amerykańskich z tymi samymi obserwacjami. Pracowaliśmy równolegle, ale tym razem byliśmy pierwsi.
HEMATOONKOLOGIA: Aktualnie …
Prof. Jakub Gołąb: Nawiązaliśmy współpracę z grupą chemików z Instytutu Chemii Organicznej PAN w Warszawie. Pomysł badania z nimi leków wynikał z badań nad terapią fotodynamiczną – nad blokowaniem enzymów rozkładających reaktywne formy tlenu. Na rynku dostępny był tylko jeden potrzebny nam inhibitor. Firma produkująca go powiedziała: to prosty związek, zróbcie go sobie sami. Nasi chemicy na to: możemy go wam zrobić, ale możemy też zrobić coś lepszego. Tak uruchomiliśmy pierwszy program chemii medycznej, który wyłonił ciekawą grupę związków hamujących enzymy antyoksydacyjne, początkowo do celów terapii fotodynamicznej. Do dziś tego projektu nie skończyliśmy, a po drodze okazało się, że te związki działają przeciwbiałaczkowo. Powstała seria publikacji o potencjalnym działaniu przeciwnowotworowym inhibitorów peroksyredoksyny.
W tej chwili zmieniam kierunek badań. Przed kilkoma laty rozpocząłem współpracę z grupą chemików medycznych. Pracowali w firmach farmaceutycznych w St. Zjednoczonych, teraz utworzyli firmę w Polsce. Zdobyliśmy inwestorów i kilka grantów. Zaczynamy tworzyć nowe leki, między innymi o działaniu przeciwnowotworowym oraz przeciwastmatyczne. Udało się nam zidentyfikować enzym, który odgrywa rolę w procesie zapalnym w astmie. Zidentyfikowała go amerykańska grupa badawcza, ale projekt padł ze względów finansowych. Byli w niego zaangażowani „nasi” chemicy, odkupiliśmy licencję od Yale University i kontynuujemy badania.
Mamy w tej chwili bardzo ciekawą grupę związków działających przeciwastmatycznie. W przyszłym roku rozpoczniemy badania kliniczne. To pierwszy komercyjny projekt z szansą na wdrożenie w terapii. Mamy wstępne wyniki w modelu na myszach. Jesteśmy podekscytowani obserwacjami. Wiemy, że w Polsce nie zdobędziemy środków na badania III fazy, więc pewnie po skończeniu II fazy będziemy chcieli ten projekt sprzedać. Koszt takich badań to 1-2 mld euro - w Polsce nie ma takiego kapitału. Ale dzięki sprzedaży programu uzyskamy środki na zainicjowanie nowego projektu bez konieczności szukania inwestorów.
HEMTOONKOLOGIA: Te odkrycia powstają na styku chemii medycznej i biologii medycznej.
Prof. Jakub Gołąb: Tak, chociaż coraz więcej mówi się o odkrywaniu nowych leków in silico przy użyciu metod i analiz bioinformatycznych, to jednak nadal większość leków projektowanych jest przez człowieka, czyli chemika medycznego. Bardzo żałuję, że w Polsce żadna uczelnia nie ma kierunku kształcenia związanego z chemią medyczną. Nie mamy w kraju wystarczającej liczby specjalistów, nieliczni są właściwie samoukami. We współpracy z chemikami medycznymi firmy OncoArendi rozpoczynamy w lipcu projekt STRATEGMED finansowany przez NCBiR, którego celem jest poszukiwanie nowych leków o działaniu przeciwnowotworowym, hamujących mechanizmy komórek nowotworowych do unikania odpowiedzi immunologicznej.
HEMATOONKOLOGIA: Jak to się ma do odkrycia komórek dendrytycznych?
Prof. Jakub Gołąb: Od dawna wiemy, że te komórki układu odpornościowego biorą udział w aktywacji limfocytów. Wychwytują białka komórek nowotworowych, tną je na małe kawałki (peptydy) i następnie prezentują na swojej powierzchni limfocytom T w celu ich aktywacji. Słowem, uczą limfocyty T rozpoznawania wroga. Aktualnie pojawiają się próby wykorzystania tego mechanizmu w terapii. Pozyskuje się od chorego komórki dendrytyczne, izoluje się, wyposaża w informacje o komórkach nowotworowych i zwraca choremu, żeby „poinstruowały” limfocyty. Niestety bardzo często komórki dendrytyczne u chorych z nowotworami są zmienione i nie funkcjonują prawidłowo. Związki, które chcemy odkrywać, mają między innymi tak zmieniać komórki dendrytyczne, aby skuteczniej pobudzały odpowiedź immunologiczną.
HEMATOONKOLOGIA: Jakie są Pana plany?
Prof. Jakub Gołąb: To będzie immunoterapia nowotworów. Badanie mechanizmów unikania odpowiedzi immunologicznej przez komórki nowotworowe w celu poszukiwania potencjalnych terapii. Chciałbym, żeby to była nauka stosowana. Niestety od wielu lat praca organizacyjna odbywa się kosztem nauki. Nie ma gotowych rozwiązań, uczelnie nie są przygotowane na tego typu badania. Każda nowość związana jest z barierami administracyjnymi. To dla mnie obciążenie, także emocjonalne. Tworzę od podstaw infrastrukturę badawczą. Od powrotu w 2001 r. ze stypendiów próbuję naukę zorganizować na „zachodnim” poziomie. Wiem, że się to uda, ale ja już z tego nie zdążę skorzystać.
