Evolusi pengobatan glioma maligna telah mengajarkan kita bahwa kombinasi protokol klinis pembedahan dan radioterapi yang ada saat ini saja, meskipun dapat meningkatkan kualitas dan/atau memperpanjang kelangsungan hidup pasien hingga batas tertentu, namun belum dapat mencapai kesembuhan. Terapi biologis, termasuk terapi gen, imunoterapi, dan terapi dengan target molekuler, memiliki harapan besar dalam pengobatan glioma ganas, dan beberapa di antaranya terbukti efektif dalam studi praklinis dan bahkan terbukti aman pada uji klinis fase I, tetapi jarang yang berhasil melewati uji klinis fase II dan III. Kontras ini telah mendorong kami untuk menganalisis kemungkinan penyebabnya, dengan tujuan memberikan petunjuk untuk meningkatkan strategi bioterapi untuk glioma maligna.
I. Analisis strategi terapi gen untuk glioma ganas
Terapi gen bunuh diri, terapi virus lisis tumor, dan terapi imunomodulator adalah strategi terapi gen yang paling umum untuk glioma maligna, dan pertama-tama kami akan menganalisis keuntungan dan keterbatasannya.
Gen kinase timidin kinase virus herpes simpleks yang dikombinasikan dengan propoksifen (herpessimplexvirusthymidinekinase / gansiklovir, HSVtk / GCV) dan sitosin deaminase / 5-fluorositosin ( cytosinedeaminase/5-fluorocytosine, CD/5-FC) adalah sistem terapi gen bunuh diri yang paling sering digunakan [1]. Keuntungan terapi gen bunuh diri termasuk kemampuan untuk membunuh tidak hanya sel tumor yang ditransduksi dengan gen bunuh diri, tetapi juga sel tumor di sekitarnya yang belum ditransduksi, yaitu “efek pengamat”; hanya ekspresi jangka pendek dari gen bunuh diri yang diperlukan; sistem terapeutik ini secara istimewa memengaruhi sel yang berkembang biak dan karenanya ditargetkan pada sel tumor; terapi gen bunuh diri juga dapat digunakan untuk mengobati sel tumor yang belum pernah menjalani radioterapi konvensional. Terapi gen juga dapat bersinergi dengan radioterapi konvensional dan meningkatkan sensitivitas terhadap pengobatan konvensional. Keterbatasan termasuk kurangnya vektor transfer gen yang memuaskan yang membatasi efisiensi transfeksi sel tumor secara in vivo, distribusi spasial terbatas dari sel tumor yang positif untuk transfer gen bunuh diri, dan ketidakmampuan untuk melacak sel tumor yang telah bermigrasi dan tersebar jauh.
Ide dasar terapi virus tumorolitik adalah memodifikasi genom virus secara genetis sehingga virus hanya bereplikasi secara selektif di dalam sel glioma untuk mencapai efek membunuh tumor pada sel tumor. HSV onkolitik, adenovirus yang bereplikasi bersyarat (CRAds), virus campak, dan virus eutheria adalah perwakilan dari virus tumorolitik. Keuntungan dari terapi virus tumorolitik adalah titer virus yang tinggi, transfeksi sel tumor yang efisien, dan distribusi yang baik di dalam tumor; penyisipan gen terapeutik lainnya ke dalam genom virus tumorolitik juga dapat menghasilkan efek terapeutik tambahan. Keterbatasannya meliputi kemungkinan penolakan kekebalan tubuh terhadap virus oleh inang; kemampuan virus pelisis tumor untuk bereplikasi, dengan potensi masalah keamanan; dan perlunya pemberian virus pelisis tumor secara lokal selama pembedahan.
Tujuan mendasar dari terapi gen imunomodulator adalah menginduksi respons imun anti-tumor untuk membunuh sel glioma ganas, dengan mediasi sitokin, rekrutmen sel imun dan penerapan pembawa sel yang diarahkan oleh antibodi sebagai strategi yang paling mendasar. Keuntungan terapi gen imunomodulator adalah terapi ini dapat membunuh sel-sel tumor yang tersisa setelah pembedahan melalui imunitas anti-tumor pasif atau aktif, serta memodulasi lingkungan mikro tumor. Keterbatasannya meliputi potensi induksi imunosupresi oleh tumor; kurangnya sel dendritik yang menyajikan antigen dalam jaringan otak; dan sekresi sitokin imunosupresif oleh sel T pengatur imunosupresif.
Strategi berikut ini dapat membantu mengatasi dan memperbaiki keterbatasan terapi gen untuk glioma ganas.
(i) Pemilihan sel punca sebagai pembawa sel untuk terapi gen: sel punca bersifat tropik untuk tumor, dan menggunakan sel punca untuk membawa gen terapeutik dapat memungkinkan distribusi spasial gen terapeutik yang lebih baik dan bahkan dapat melacak lesi glioma yang tersebar jauh [2,3]; pembawa sel punca kebal terhadap pembersihan oleh sistem kekebalan tubuh inang dan juga dapat bertindak sebagai perisai terhadap gen terapeutik yang dibawanya.
Pengembangan virus lisis tumor baru harus, pertama, meningkatkan transmisi dan transduksi vektor virus lisis tumor dan, kedua, mewujudkan strategi terapi lisis tumor baru melalui modifikasi genetik, seperti ekspresi faktor nekrosis tumor
(2) Perkembangan virus lisis tumor baru, seperti ekspresi faktor nekrosis tumor alfa (TNFα), faktor pertumbuhan endotel vaskular (VEGF) RNA jepit rambut pendek (shorthairpin RNA) spesifik, interleukin 4 (IL4), dan modifikasi genetik lainnya. interleukin4, IL-4) [4], dan ketiga, pengembangan virus lisis tumor baru yang secara khusus menargetkan sel glioma, terutama sel punca glioma.
(iii) Modulasi lingkungan mikro tumor dan penekanan respons imun anti-tumor inang melalui vaksin untuk terapi gen imun.
(iv) Vektor sintetis seperti liposom dan nanopartikel yang dikombinasikan dengan penghantaran yang ditingkatkan secara konveksi untuk mengoptimalkan penghantaran vektor gen terapeutik [5].
II. Analisis strategi imunoterapi untuk glioma ganas
Ada tiga tantangan utama dalam imunoterapi glioma maligna, termasuk penyuntingan kekebalan, berkurangnya pengiriman antigen, dan berkurangnya aktivasi sel kekebalan [6]. Penyuntingan immuno terdiri dari tiga fase, yaitu ‘pembersihan’, ‘homeostasis’ dan ‘pelarian’. “Pembersihan” mencakup fungsi kekebalan tubuh yang didapat dan alami untuk melawan tumor. Jika proses pembersihan selesai, sel tumor benar-benar dihilangkan dan proses pengeditan kekebalan tubuh selesai. Jika beberapa sel tumor lolos dari ‘pembersihan’ melalui mutasi, mereka memasuki kondisi ‘keseimbangan’ dalam kaitannya dengan sistem kekebalan tubuh. Pada titik ini, sel tumor cenderung tidak dikenali dan dihilangkan oleh sistem kekebalan tubuh karena kurang antigenik, tetapi berada di bawah tekanan konstan untuk dihilangkan dan tidak tumbuh berlebihan. Kekebalan yang didapat adalah mekanisme utama untuk mempertahankan keseimbangan ini, dan secara umum diterima bahwa mekanisme kekebalan alami tidak terlibat dalam proses ini. “Lolos” adalah ketika sel tumor lolos dari pengawasan kekebalan tubuh dan menjadi resisten terhadap kekebalan antitumor, biasanya karena ketidakstabilan genom atau penurunan regulasi ekspresi antigen kunci. Penyuntingan kekebalan telah dibuktikan dalam pengobatan glioma tingkat tinggi, misalnya pada vaksinasi sel dendritik terhadap antigen epidermalgrowthfactorreceptorvariantypeIII (EGFRvIII), di mana 82% pasien dengan tumor rekuren menunjukkan penghapusan ekspresi EGFRvIII [7 ]. Imunosupresi dalam lingkungan mikro glioma menyebabkan berkurangnya pengenalan antigen dan aktivasi sel imun yang tertekan; makrofag dan mikroglia juga memiliki potensi yang lebih rendah untuk presentasi antigen. Eksperimen in vitro telah menunjukkan bahwa monosit kehilangan aktivitas fagositosis setelah terpapar sel glioma; data dari penelitian in vitro juga menunjukkan bahwa aktivitas molekul mirip MHCII berkurang secara signifikan pada mikroglia dan fagosit yang diisolasi dari jaringan glioma dibandingkan dengan jaringan otak normal [8]. Berkurangnya aktivitas sel imun juga berkontribusi terhadap penekanan imun terkait glioma. Sel CD4+ yang diisolasi dari jaringan glioma dan darah tepi pasien menunjukkan penekanan fungsi seluler, aktivitas proliferasi, dan kapasitas sintesis interleukin 2 (IL-2). Meskipun beberapa penelitian telah menemukan peningkatan limfosit infiltrasi CD8+ yang berhubungan dengan kelangsungan hidup pasien yang lebih lama, beberapa penelitian melaporkan bahwa sebagian besar sel CD8+ yang menyusup ke dalam tumor tidak aktif [9]. Ekspresi molekul imunosupresif dan pelepasan sitokin imunosupresif juga terkait dengan penurunan aktivitas sel imun.
Cara untuk mengatasi tantangan imunoterapi pada glioma maligna adalah dengan meningkatkan penghantaran antigen, secara efektif mematahkan toleransi kekebalan yang diinduksi oleh tumor, dan meningkatkan aktivasi sel pembunuh spesifik tumor. Meskipun meningkatkan respons imun adalah cara yang efektif, namun harus mempertimbangkan berbagai efek samping serius yang menyebabkan edema otak sekunder dan penyakit autoimun. Bioimunoterapi sel dendritik, dengan meningkatkan kemampuan sel penyaji antigen untuk mengembangkan respons sel T antitumor yang efektif dan tahan lama, memiliki aplikasi klinis. Namun, metodologi tentang cara mengkultur dan mendapatkan sel dendritik yang kuat dan teraktivasi masih membutuhkan pematangan lebih lanjut. Meskipun percobaan pada hewan dan studi klinis telah menunjukkan bahwa injeksi intrajunctional adalah rute yang paling efektif untuk bioterapi sel dendritik [10], cara terbaik untuk menggunakan sel dendritik untuk pengobatan tumor otak masih belum ditemukan. Namun, pada kondisi kekebalan tubuh pasien glioma, terapi vaksin tampaknya menjadi “rem” pasif yang membatasi respons sistem kekebalan tubuh terhadap vaksin. Penipisan sel T regulator dapat menjadi salah satu strategi untuk menghindari ‘pengereman’ ini [11].
Pertumbuhan agresif glioma tingkat tinggi membuatnya sangat rentan terhadap kekambuhan, dan terapi yang menjanjikan harus memiliki kemampuan untuk memburu dan membunuh sel tumor yang tersisa setelah operasi dan terapi adjuvan; Imunitas anti-tumor yang diperantarai oleh sel T secara khusus melacak dan membunuh sel tumor yang menyebar tanpa merusak jaringan normal [12]. Namun, sel yang menghasilkan respons imun sel T anti-tumor yang efektif di SSP berbeda dengan yang ada di tempat lain, dan jenis sel yang tepat yang bertanggung jawab atas presentasi antigen pada glioma serta mekanismenya masih perlu diselidiki, dan antigen tumor yang spesifik masih belum diidentifikasi. Penelitian di masa depan harus berfokus pada identifikasi antigen spesifik dan mekanisme kekebalan spesifik pada berbagai jenis glioma, membangun jalur imunoterapi yang andal dan metode untuk menilai respons imun, serta memperbaiki dan menyempurnakan desain uji klinis untuk imunoterapi.
III. Analisis strategi terapi yang ditargetkan secara molekuler untuk glioma ganas
Penelitian tentang jalur transduksi sinyal seperti tumorigenesis dan perkembangan, proliferasi dan apoptosis, angiogenesis, serta invasi dan migrasi telah memfasilitasi pengembangan obat yang ditargetkan. Secara garis besar, obat dengan target tumor diklasifikasikan ke dalam obat kelas antibodi monoklonal (antibodi monoklonal) dan obat molekul kecil. Antibodi monoklonal terapeutik menargetkan reseptor transmembran atau faktor pertumbuhan ekstraseluler pada permukaan sel, dan juga dapat berikatan dengan radionuklida atau racun untuk memberikan panduan spesifik. Obat molekul kecil dapat masuk ke dalam sel untuk berinteraksi dengan molekul target dan mengganggu aktivitas protease target. Sayangnya, sebagian besar obat yang ditargetkan secara molekuler hanya memiliki sedikit kemanjuran pada glioma ganas. Hingga saat ini, hanya bevacizumab dan cilengitide yang telah memasuki uji klinis fase III pada glioma maligna [13]. Bevacizumab, agen anti-angiogenik yang ditargetkan, telah terbukti memperpanjang kelangsungan hidup bebas progresi tetapi tidak untuk kelangsungan hidup secara keseluruhan pada pasien glioblastoma, dan memiliki kecenderungan untuk meningkatkan migrasi sel tumor invasif [14]. Inhibitor integrin cilengitide, agen anti-invasif yang ditargetkan, tidak memberikan manfaat kelangsungan hidup tambahan pada pasien dengan glioma maligna yang diobati dengan radioterapi kombinasi [15].
Kendala penting pada kemanjuran obat yang ditargetkan pada glioma maligna meliputi kesulitan menentukan dosis obat yang ditargetkan untuk digunakan, kemampuan obat untuk mencapai sistem saraf pusat dan aktivitas biologis obat di dalam tumor. Untuk obat antineoplastik sitotoksik konvensional, dosis optimal ditentukan sebagai dosis maksimum yang dapat ditoleransi oleh pasien, yang tidak menyebabkan efek samping yang signifikan bagi pasien. Jelas tidak tepat untuk hanya memperluas kriteria ini ke obat yang ditargetkan yang bekerja pada jalur pensinyalan seluler. Data tentang masuknya obat yang ditargetkan ke dalam jaringan otak umumnya berasal dari metode evaluasi tidak langsung, dan pengukuran langsung konsentrasi obat yang ditargetkan dalam jaringan glioma segar lebih jarang dilakukan. Dalam uji klinis di masa mendatang, dimungkinkan untuk merancang sekelompok pasien yang akan menjalani pengangkatan tumor, mengonsumsi obat yang ditargetkan sebelum operasi, dan menganalisis distribusi dan farmakokinetik obat secara langsung dalam jaringan tumor yang diangkat untuk menentukan tingkat penghambatan jalur pensinyalan dan konsentrasi obat yang ditargetkan yang akan dicapai.
Ketidakmampuan untuk “menargetkan” glioma ganas dengan mengidentifikasi calon penerima manfaat sebelumnya juga merupakan tantangan penting. Di masa depan, penekanan harus diberikan pada pengumpulan dan pengawetan sampel tumor bedah atau biopsi untuk menguji penanda tumor dan aktivitas jalur sinyal. Ketika pasien-pasien ini terdaftar dalam uji klinis fase I dari terapi baru yang ditargetkan, profil molekuler dari spesimen jaringan pasien ini dapat dianalisis sehubungan dengan respons individu terhadap pengobatan; jika penanda molekuler dan respons pengobatan eksperimental ditetapkan dalam uji klinis fase I, kumpulan sampel jaringan dapat ditinjau untuk menyediakan populasi subjek yang lebih memadai untuk uji klinis fase II berikutnya.
Ketidakstabilan genetik dan heterogenitas glioma ganas sangat menonjol, dan peran serta mekanisme inter-regulasi dari jalur pensinyalan yang relevan belum sepenuhnya dipahami, yang menentukan pilihan target terapeutik dan proses pengembangan obat [16]. Penghambatan gabungan dari beberapa target juga merupakan ide penting untuk pengembangan obat yang ditargetkan. Selain obat tunggal dengan penghambatan multi-target, aplikasi gabungan dari beberapa obat yang ditargetkan juga merupakan upaya penting. Namun, jumlah uji coba, bahkan ketika menggabungkan dua obat target yang dikembangkan, sangat banyak dan oleh karena itu, skrining awal pra-klinis terhadap obat menjadi sangat penting. Kemampuan obat yang ditargetkan untuk bekerja di tempat target yang dituju, efektivitasnya dalam menghambat jalur pensinyalan hilir, dan potensi toksisitasnya, semuanya berdampak pada keamanan dan kemanjuran terapi yang ditargetkan, dan masalah-masalah ini perlu ditangani secara mendalam.
Meskipun masih banyak tantangan dan masalah dalam pengobatan biologis glioma maligna, beberapa di antaranya disebabkan oleh keterbatasan kemampuan teknologi dan pengetahuan saat ini, bukan berarti tidak ada yang dapat kita lakukan untuk pengobatan biologis glioma maligna. Masih ada beberapa prinsip dasar yang perlu dipatuhi ketika merancang terapi biologis, dan tidak diragukan lagi bahwa studi praklinis perlu diperkuat, dan uji klinis perlu dioptimalkan dan berinovasi dalam hal inklusi pasien yang homogen, dosis, rute pemberian, penilaian kemanjuran, dan implementasi protokol individual. Kami telah mencoba mengusulkan strategi berikut untuk mengatasi masalah umum yang terkait dengan prospek terapi biologis pada glioma maligna.
Pertama, studi terapi biologis praklinis yang kuat dan ketat memerlukan model hewan glioma yang memuaskan untuk memungkinkan penentuan nilai translasi klinis yang lebih andal dari terapi biologis dalam uji praklinis, tetapi model hewan glioma saat ini masih kurang. Pembentukan model hewan yang meniru lingkungan mikro tumor, heterogenitas, pola pertumbuhan, histologi, dan respons imun anti-tumor dari glioma manusia akan lebih baik dalam menentukan farmakokinetik dan farmakodinamik terapi biologis.
Kedua, terapi biologis untuk glioma maligna akan tetap ada untuk waktu yang lama sebagai pelengkap terapi konvensional, yang dikombinasikan dengan pembedahan dan radioterapi. Karena sebagian besar terapi biologis hanya dirancang untuk menjaga agar tumor tetap terkendali, setidaknya pada tahap ini, menggabungkan pengobatan konvensional menawarkan keuntungan etis dan hasil terapi yang lebih baik daripada menerapkan pengobatan biologis saja. Terapi gen, imunoterapi, dan terapi bertarget dapat saling bersilangan dalam hal aplikasi protokol untuk mengeksploitasi keunggulan masing-masing dan memberikan sinergi terapeutik, tetapi keuntungan sinergis antara beberapa terapi biologis memerlukan sistem evaluasi ilmiah.
Ketiga, untuk uji coba terapi biologis pada glioma ganas, kriteria inklusi pasien umumnya memerlukan diagnosis histologis glioma grade III/IV. Dalam keikutsertaan pasien dalam uji klinis di masa depan, kriteria histotipe mungkin perlu lebih rinci untuk mengecualikan adanya faktor prognostik perancu yang dihasilkan dari pengetikan histologis secara umum. Tipe molekuler glioblastoma telah didokumentasikan dan mencakup empat tipe: klasik, mesenkim, proto-neurologis, dan neurologis, dengan tipe yang berbeda tidak memberikan respons yang sama terhadap pengobatan konvensional dan manfaat kelangsungan hidup [17]. Gagasan tentang tipe molekuler glioma ganas berdasarkan tipe histologis ini layak untuk dijadikan referensi dalam penelitian terapi biologis, yang tidak hanya akan mengarah pada inklusi dan pengelompokan pasien yang lebih homogen dan seimbang dalam uji klinis terapi biologis, tetapi juga membantu mengidentifikasi target molekuler yang penting pada setiap kelompok di masa depan, dan untuk merumuskan intervensi terapeutik yang tepat dan pilihan pengobatan yang ditargetkan terbaik.
Keempat, dalam manajemen klinis glioma ganas, telah lama ditemukan bahwa pasien dengan diagnosis histologis glioma yang sama sangat berbeda dalam perjalanan klinis, prognosis, respons tumor dan toleransi pengobatan, risiko kekambuhan, dan komplikasi jangka panjang pengobatan. Heterogenitas dalam biologi tumor manusia dan variasi genomik individual memerlukan pilihan pengobatan tumor yang lebih personal. Terapi biologis untuk glioma maligna juga harus berfokus pada informasi biologis individual dan dapat menyesuaikan rejimen pengobatan biologis secara real time. Setiap tumor memiliki profil variasi yang unik dalam genetika molekuler tumor (DNA, mRNA, microRNA) dan epigenetik, di samping patologi dan histologi tumor masing-masing. Strategi tingkat yang lebih tinggi untuk pengobatan biologis glioma maligna adalah dengan mengembangkan terapi gen yang ditargetkan, imunoterapi, dan rejimen terapi bertarget yang bekerja dalam “campuran” obat berdasarkan patologi molekuler pasien. Meskipun penyembuhan radikal untuk glioma tidak dapat dicapai di masa depan, kelangsungan hidup dengan tumor dapat dicapai atau kelangsungan hidup pasien dengan glioma maligna dapat diperpanjang.
Kelima, jika strategi terapi biologis ingin efektif pada glioma maligna, strategi tersebut harus terlebih dahulu melintasi sawar darah-otak dan bekerja pada konsentrasi tinggi pada entitas tumor. Pengiriman yang ditingkatkan dengan konveksi dan sistem pengiriman rilis terkendali merupakan strategi penting.
Sebagai kesimpulan, terobosan dalam pengobatan biologis untuk glioma ganas memerlukan kemajuan dalam penelitian dasar, peningkatan teknik dan protokol terapi biologis, dan protokol individual untuk diagnosis dan pengobatan.