Podstęp szczepionkowy – jak twórcy szczepionki oszukali nazistów w laboratorium obozu koncentracyjnego

Kilka dni po tym, jak pozostali przy życiu żołnierze obdartej 6. armii niemieckiej poddali się w wielomiesięcznej, krwawej ofensywie na Stalingrad w lutym 1943 roku, przyznając się do porażki nazistowskiego projektu imperialnego w Europie Wschodniej, żydowski naukowiec Ludwik Fleck (Ryc. 1) wraz z rodziną i kilkoma kolegami zostali wsadzeni do pociągu pasażerskiego we Lwowie w okupowanej Polsce i przewiezieni do Auschwitz. W księdze zapisano przyjęcie Flecka: numer więźnia 100967.

Ryc. 1. Doktor Ludwik Fleck [1].

W rzeczywistości ten nowy więzień obozu nie był tak anonimowy jak sugerował wpis w księdze. Niemcy byli pod presją nie tylko ostrzału wroga i brutalnej rosyjskiej zimy, ale także chorób zakaźnych. Fleck, mikrobiolog, któremu w 1942 r. udało się zaprojektować nową szczepionkę przeciw tyfusowi w słabo wyposażonym laboratorium w nędznych warunkach lwowskiego getta, miał zostać wykorzystany przez nazistowskie dowództwo.

Tyfus, choroba przenoszona przez wszy (Ryc. 2) a wywoływana przez bakterię Rickettsia prowazekii, nie bez powodu był źródłem zmartwień w czasie wojny. Wszy rozprzestrzeniały się i mnożyły szczególnie skutecznie przy przeludnieniu i braku higieny, czyli w warunkach jakie zwykle występowały podczas zawieruch wojennych (okopy, obozy), a tyfus najbardziej dotykał organizmy osłabione stresem i niedożywieniem. Objawy obejmowały wysoką gorączkę i wysypkę, ból i psychozę. W okopach wojennych i obozach prześladowanych (Ryc. 3) często wybuchały ogniska choroby, a każdy wybuch choroby powodował śmierć 5-40% chorych. A teraz trochę historii …

Podczas II wojny światowej wielu pamiętało ostatnią wielką epidemię tyfusu, gdy linię frontu I wojny światowej nękały infekcje – w samym 1915 r. na tyfus zmarło około 150 000 serbskich żołnierzy. W latach 1918–1922 tyfus rozprzestrzenił się po Rosji i Polsce, zakażając około 30–40 milionów, zabijając może trzy miliony.

Jednak od tego czasu kilku pomysłowych naukowców podjęło wyzwanie związane z tyfusem – było to znaczące wyzwanie, ponieważ hodowla Rickettsia prowazekii w laboratorium była wyjątkowo trudna.

W latach 20. XX wieku lwowski zoolog, dr Rudolf Weigl (Ryc. 4), opracował doodbytniczy sposób szczepienia wszy bakterią tyfusu. Dzięki temu był w stanie pozyskać wystarczającą ilość bakterii, które wykorzystał do produkcji pierwszej szczepionki przeciw tyfusowi. W 1928 roku dwóch naukowców z Instytutu Pasteura w Tunisie z sukcesem przetestowało szczepionkę Weigla na ludziach.

Ryc. 4. Prof. Rudolf Weigl [Wikipedia, domena publiczna].

W latach 30. XX wieku wzrosło zainteresowanie nauki szczepionką przeciw tyfusowi. Pod koniec tej dekady Amerykanin Harald Cox odkrył metodę zaszczepiania woreczka żółtkowego jaj kurzych bakterią tyfusu w celu wytworzenia antygenu, a z niego szczepionki. W 1940 roku francuski naukowiec Paul Giroud wraz ze współpracownikami Michelem Durandem i polską badaczką Heleną Sparrow (Ryc. 5) współpracowali przy stworzeniu szczepionki hodowanej w płucach małych ssaków z obniżoną odpornością, która w ciągu kilku lat miała wejść do produkcji na dużą skalę w Vichy we Francji.

Ryc. 5. Helena Sparrow [Wikipedia, domena publiczna].

W 1942 r. dr Ludwik Fleck, który jeszcze w 1919 r.  dołączył do laboratorium Weigla jako jego asystent, opracował radykalnie odmienne podejście do produkcji szczepionki. Jednak w tym czasie Lwów był pod okupacją hitlerowską, a Fleck był więźniem otoczonego murem getta żydowskiego. Tyfus szalał, zakażając prawie 100% ludności getta i zabijając 30%. Zapasy medyczne się skończyły.

W takich warunkach nie było możliwości stworzenia funkcjonalnego laboratorium wszy w stylu Weigla. Jednak przy tak dużej liczbie zakażonych Fleck zaczął szukać antygenu tyfusu w moczu chorych. Znalazł go, opracowując najpierw metodę diagnostyczną, a następnie szczepionkę. W sierpniu 1942 roku był gotowy do przetestowania szczepionki na sobie samym. Ostatecznie około 500 więźniów getta otrzymało szczepionkę Flecka.

Wieść o szczepionce Flecka szybko się rozeszła. Wkrótce naukowcowi nakazano zgłosić się do miejscowej siedziby Gestapo ze swoimi projektami eksperymentalnymi. Umundurowani lekarze specjaliści „spisali wszystko, powtarzali pytania” – powiedział Fleck. Niektóre pytania nie były zbyt inteligentne. Na przykład pytali, czy szczepionka będzie skuteczna dla Aryjczyków. Odpowiedziałem: „Oczywiście, ale musi być zrobiona z moczu aryjskiego, a nie żydowskiego”.

Uwaga Flecka była oczywiście sarkastyczna – była krytyką pseudonauki mającej obsesję na punkcie rasy, która charakteryzowała nazistowskie podejście do zdrowia publicznego. „Ideologia nazistowska zidentyfikowała tyfus… jako chorobę charakterystyczną dla pasożytniczych podludzi – Żydów”. Ale na początku wojny Niemcy pozostawały w tyle za swoimi sąsiadami w badaniach nad tyfusem.

Jednak niezależnie od błędnej logiki rządzącej nazistowskim establishmentem służby zdrowia, w 1942 r. tyfus stał się palącym zagrożeniem dla losów Niemiec – bardziej realnym niż wyimaginowane widmo żydowskiego skażenia społeczno-patologicznego. W tym samym roku zgłoszono 40 000 przypadków tyfusu wśród wycofujących się żołnierzy niemieckich na froncie wschodnim. Ponad 10% z nich zmarło. Instytut Badań nad Tyfusem Plamistym i Wirusami we Lwowie został zaangażowany do produkcji szczepionek dla Wehrmachtu, podobnie jak Instytut o tej samej nazwie w Krakowie. Wyprodukowanie szczepionki było jednak logistycznym koszmarem, a armia niemiecka potrzebowała więcej dawek niż Lwów i Kraków były w stanie wysłać.

Gdy Fleck i jego koledzy z laboratorium przybyli do Auschwitz, Joachim Mrugowsky (Ryc. 6), szef Instytutu Higieny SS w Berlinie, pracował nad planem budowy nowego centrum produkcji szczepionek przeciw tyfusowi w obozie koncentracyjnym Buchenwald niedaleko Weimaru.

Ryc. 6. Joachim Mrugowsky, szef Instytutu Higieny SS w Berlinie [Wikipedia, domena publiczna].

W sierpniu 1943 roku placówkę otwarto w bloku 50 (Ryc. 7), masywnym, trzypiętrowym budynku. Kierowane przez karierowicza lekarza SS, Erwina Ding-Schulera (Ryc. 8) laboratorium zatrudniało więźniów. Większość więźniów w zespole stanowili naukowcy i lekarze, ale żaden z nich nie był immunologiem. I nikt nie miał doświadczenia w walce z Rickettsia prowazekii – dlatego nie byli w stanie wyprodukować skutecznej szczepionki z wykorzystaniem królików. W grudniu 1943 do zespołu w bloku 50 dołączono Flecka. Nawiasem mówiąc, 25 kwietnia 1945 r. Erwin Ding-Schuler został aresztowany przez żołnierzy USA, a 11 sierpnia 1945 r. popełnił samobójstwo.

I Fleck natychmiast zobaczył to, czego nie byli w stanie dostrzec ani pozostali więźniowie, ani Ding-Schuler. Fiolki z tak zwaną „szczepionką” nie zawierały żadnego antygenu – szczepionka Block 50 była bzdurą. To, co zespół widział jako zarazki tyfusu, w rzeczywistości było białymi krwinkami królika – nieszkodliwymi i bezużytecznymi.

Koledzy naukowcy poprosili Flecka, aby nie mówił o tym Ding-Schulerowi i w tajemnicy spróbował z nimi popracować nad skuteczną szczepionką. Kiedy zespół otrzymał z Krakowa materiał z płuc zakażonej tyfusem myszy, zaczął pod kierunkiem Flecka produkować prawdziwą, bardzo skuteczną szczepionkę – ale tylko w małych ilościach.

Kontynuowali jednocześnie produkcję i wysyłkę łącznej ilości 600 litrów fałszywej szczepionki, wystarczającej do „pełnego zaszczepienia” 200 000 żołnierzy. Fleck zeznał później: „Stworzyliśmy szczepionkę, która nie działała, natomiast do kontroli wysłaliśmy właściwą, działającą próbkę. Ding-Schuler, analfabeta, nie zdawał sobie sprawy, co się dzieje”. Dobra szczepionka, której miało być tylko sześć litrów, została podana obozowym więźniom dla ochrony przed chorobą. Zespół kontynuował swój szczepionkowy podstęp przez prawie półtora roku.

Nieco ponad dwa lata później Joachim Mrugowski (szef Instytutu Higieny SS w Berlinie) stanął przed sądem w Norymberdze. Przechwalał się, że szczepionka wyprodukowana w Bloku 50 jest najlepsza w Niemczech i ze zdumieniem dowiedział się po raz pierwszy, że było to niewiele więcej niż placebo.

Źródła

  1. https://www.news.uzh.ch/de/articles/2005/1787.html
  2. Na podstawie „Vaccine subterfuge: How vaccine-makers fooled the Nazis from inside a concentration camp lab” artykułu opublikowanego 18 maja 2022. https://www.gavi.org/vaccineswork/vaccine-subterfuge-how-vaccine-makers-fooled-nazis-inside-concentration-camp-lab

Wirusy brodawczaków ludzkich (HPV) a rak szyjki macicy

(Poniższy tekst jest częścią przygotowywanej publikacji naukowej, stąd Autorka zastrzega prawa autorskie i nie wyraża zgody na kopiowanie, przetwarzanie tekstu oraz rycin, które wykonała).

Charakterystyka rodziny Papillomaviridae

Wirusy brodawczaka ludzkiego obejmują szeroko rozproszoną grupę bezotoczkowych wirusów kręgowców, które w charakterystyczny sposób wywołują zmiany hiperproliferacyjne skóry i błon śluzowych. Rodzina Papillomaviridae obejmuje dwie podrodziny, Firstpapillomavirinae z ponad 50 rodzajami oraz Secondpapillomavirinae z jednym rodzajem. Rodzaje nazywane są wg alfabetu greckiego, począwszy od Alphapapillomavirus. Papillomawirusy w obrębie rodzaju mające 60%–70% identyczności sekwencji aminokwasowej białka L1 nazywane są gatunkami. Dodatkowo w obrębie gatunku za typ uważa się wirusy o 71%–89% identyczności tej sekwencji.

Wirusy papilloma bardzo dobrze przystosowały się do gospodarzy i w większości przypadków utrzymują się w populacji gospodarzy bez widocznych objawów klinicznych. Te cechy sugerują, że interakcje z tymi wirusami są bardzo stare i doprowadziły do wykształcenia się równowagi pomiędzy wirusami i gospodarzem. Rzeczywiście, ewolucyjne pochodzenie papillomawirusów można prześledzić już od owodniowców (350 mln lat temu). U ludzi zidentyfikowano ponad 200 genotypów wirusów brodawczaka (human papilloma virus, HPV) należących do pięciu rodzajów: Alphapapillomavirus, Betapapillomavirus, Gammapapillomavirus, Mupapillomavirus i Nupapillomavirus. Z tych ponad 200 genotypów 40 infekuje okolice narządów płciowych, jamę ustną i gardło, a co najmniej 14 jest onkogennych, stąd wśród HPV wyróżnia się wirusy wysokiego (high risk HPV, hrHPV) i niskiego ryzyka (low risk HPV, lrHPV) onkogenezy. Chociaż najlepiej poznana została biologia i chorobotwórczość przedstawicieli rodzaju Alphapapillomavirus, to w każdym z pięciu rodzajów HPV obecne są wirusy powodujące choroby człowieka, w tym nowotwory.

Wiriony HPV są bezotoczkowe i składają się z dwudziestościennych kapsydów zawierających dsDNA. Kapsyd wirusa o średnicy 52-55 nm tworzony jest przez białka zewnętrzne, nazywane głównymi lub dużymi białkami kapsydu (L1), oraz wewnętrzne, określane jako małe białka kapsydu (L2) – są to jedyne białka strukturalne HPV (Ryc. 1). Dwudziestościenny kapsyd ma duży stopień elastyczności i składa się z 360 kopii białka L1 oraz 12–72 kopii białka L2.  Genomy wirusów HPV o okrągłym kształcie mają wielkość w granicach od 5 ,748 do 8 .607 kb (kilobase*) i replikują się w jądrach komórek gospodarza. W kapsydach materiał genetyczny jest związany z histonami komórkowymi, tworząc struktury podobne do chromatyny.

Rycina 1. Struktura wirionu papillomawirusa. Kolisty ds DNA stanowi rdzeń wirionu umieszczony w ikosaedralnym kapsydzie zbudowanym z białek L1 i L2 tworząc nukleokapsyd. Materiał genetyczny jest zasocjowany z białkami histonowymi gospodarza. *kb – kilozasada (ang. kilobase) to jednostka miary używana do określania długości DNA lub RNA. Jedna kilozasada jest równa 1000 zasad.(A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

Właściwości wirusów HPV:

  • HPV jest odporny na wyższą temperaturę i wysuszanie (wirus bezotoczkowy) i zachowując zakaźność może przetrwać na przedmiotach, takich jak odzież i sprzęt laboratoryjny, które miały kontakt z zakażonymi pacjentami, chociaż dokładny czas przeżycia nie jest znany.
  • Wrażliwość na fizyczną inaktywację zmienia się w zależności od różnych szczepów, ale ogólnie są wrażliwe na promieniowanie UV, a do ich inaktywacji wystarczy podgrzanie do temperatury 100°C.
  • Wrażliwość na chemiczne środki dezynfekujące – działanie 90% etanolu przez co najmniej 1 minutę, 2% aldehydu glutarowego lub 1% podchlorynu sodu może inaktywować patogen.
  • Obecnie wobec HPV nie istnieje żadna skuteczna terapia przeciwwirusowa.

Patogeneza

Podstawą patogenezy wirusów HPV jest dotarcie do komórek błony podstawnej skóry lub błon śluzowych. A zatem warunkiem musi być naruszenie ich integralności poprzez skaleczenie, otarcie lub mikrouszkodzenia. Papillomawirusy transmitują się poprzez bliski kontakt typu skin-to-skin, bardzo często drogą seksualną (seks pochwowy, analny, oralny) lub z matki na dziecko (Ryc. 2).

Rycina 2. Źródła i drogi transmisji wirusów brodawczakowych. *Grupa MSM (men-sex-men) – mężczyźni uprawiający seks z mężczyznami. A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

Transmisja drogą okołoporodową

Przy wysokiej częstości występowania (44,9% przypadków) HPV w badaniach prenatalnych u młodych ciężarnych kobiet często także wykrywano wirusa w próbkach łożyska (14%) i u noworodków (11,2%). Do zakażenia wertykalnego może dojść w życiu płodowym poprzez zakażenie wstępujące (przeniesienie przezłożyskowe), podczas porodu drogą pochwową, podczas cięcia cesarskiego lub w okresie okołokoncepcyjnym (trzy miesiące przed zajściem w ciążę i trzy miesiące po zapłodnieniu) od zakażonego partnera seksualnego. Po narodzinach dziecko może nabyć HPV poprzez karmienie piersią lub w wyniki kontaktu bezpośredniego. Potwierdzono, że okołoporodowa transmisja noworodkom HPV niskiego ryzyka jest związana z rozwojem nawracającej brodawczakowatości dróg oddechowych. W próbkach tkanek pobranych od dzieci z przerostem migdałków, przewlekłym zapaleniem migdałków, ale prawidłową błoną śluzową wykrywano także HPV wysokiego ryzyka (typ 16 i 18). Dzieci mogą zatem stanowić rezerwuar „cichych” wirusów wysokiego ryzyka, co może być kluczem do przetrwania HPV i związanej z nim karcynogenezy w wieku dorosłym.

Transmisja poprzez autoinokulację

Do autoinokulacji między genitaliami a jamą ustną lub odbytem może dojść w wyniku pośredniego kontaktu z rękami lub w wyniku rozsiewania wirusa w okolicy odbytowo-płciowej. Istnieją pewne rozbieżności w piśmiennictwie dotyczące częstości występowania HPV w jamie ustnej u kobiet z zakażeniem HPV szyjki macicy. Kobiety z potwierdzonym zakażeniem HPV szyjki macicy, dysplazją szyjki macicy lub rakiem inwazyjnym mają większą częstość występowania HPV w próbkach jamy ustnej, co wskazuje na związek między takimi infekcjami. Stąd pacjenci z zakażeniem HPV narządów płciowych są narażeni na ryzyko zakażenia jamy ustnej, a w konsekwencji do rozwoju raka jamy ustnej i gardła. Jednak według innych autorów korelacja między kolonizacją szyjki macicy i jamy ustnej przez HPV jest niska, dlatego jednoczesne badanie infekcji HPV jamy ustnej i gardła oraz szyjki macicy nie wydaje się obiecujące jako przyszła strategia przesiewowa.

Transmisja drogą seksualną

Transmisja drogą seksualną obejmuje seks waginalny, oralny, analny lub transmisję pośrednią poprzez kontakt ręczny. Nadal trudno jest rozróżnić, które zachowania seksualne są odpowiedzialne za transmisję HPV z dróg rodnych do jamy ustnej. Głębokie pocałunki i rimming (tj. kontakt ustno-analny) również są związane z powszechnym zakażeniem HPV w jamie ustnej. Przenoszenie z ust do ust, poprzez głębokie pocałunki, pozostaje możliwym źródłem wirusów.

Udowodniono, że transmisja oralno-genitalna jest najlepiej udokumentowaną drogą doustnego zakażenia HPV. Wśród kobiet w wieku 18–69 lat, z dostępnymi danymi przesiewowymi DNA HPV jamy ustnej i pochwy, zakażenie HPV pochwy było obecne u 45,2%, jamy ustnej u 4,1%, a podwójne zakażenie u 3,0%. Posiadanie nowego partnera seksualnego było pozytywnie związane z podwójną infekcją. Prawie połowa mężczyzn w USA ma stwierdzone zakażenie HPV prącia, co ściśle korelowało z zakażeniem HPV jamy ustnej.

W przypadku uprawiania seksu tylko z jednym partnerem homoseksualnym ryzyko zakażenia hrHPV w jamie ustnej wynosiło 19,3%, jeśli partner miał infekcję narządów płciowych. Ryzyko to wzrastało do 22,2%, jeśli seks oralny był uprawiany z dwoma lub więcej partnerami homoseksualnymi. Częstość występowania HPV jamy ustnej wśród młodych heteroseksualnych mężczyzn była niższa niż w związkach homoseksualnych, jednak wzrastała ona w przypadku większej liczby partnerów (17,9%), uprawiających seks oralny (28,6%) oraz partnerów z zakażeniem jamy ustnej lub narządów płciowych (11,5%). Ponadto częstość występowania HPV jamy ustnej wzrastała wśród mężczyzn, których partner miał infekcję narządów płciowych tym samym typem HPV, dając dowody na to, że ustny HPV może być przenoszony drogą oralno-oralną lub oralno-genitalną.

Pary, w których jeden z partnerów ma udokumentowaną infekcję HPV są szczególnie zgodne w zakresie typów HPV. Mężowie kobiet z rakiem szyjki macicy mieli podwyższony standaryzowany współczynnik zachorowalności na rozwój raka migdałków lub języka, wynoszący 2,7:1, natomiast u mężów kobiet ze śródnabłonkową neoplazją szyjki macicy stosunek ten wynosił 2,4:1,52. Jednak ryzyko transmisji HPV między pacjentkami z rakiem jamy ustnej a ich partnerami seksualnymi wykazuje rozbieżne wyniki; DNA HPV16 w jamie ustnej wykryto u pacjentów z tym nowotworem w chwili rozpoznania, ale nie u ich partnerów.

Oczywiście abstynencja seksualna jest najbardziej niezawodną metodą ochrony przed HPV, ale nie może być uważana za panaceum na zapobieganie HPV i wszystkim innym infekcjom przenoszonym drogą płciową. Dlatego najważniejszym zaleceniem jest ostrożne podejście do praktyk seksualnych. Mała liczba partnerów seksualnych w życiu oraz konsekwentne i prawidłowe stosowanie prezerwatyw, choć nie zapewnia pełnej ochrony, może zmniejszyć narażenie na HPV.

Patologia

Papillomawirusy powodują zmiany kliniczne na skórze oraz błonach śluzowych. W obrębie każdej z tych lokalizacji poszczególne HPV określane są jako typy wysokiego lub niskiego ryzyka w zależności od skłonności do złośliwego postępu zmian. Większość HPV to wirusy niskiego ryzyka, które lokalnie wytwarzają brodawki nie ulegające progresji złośliwej nawet jeśli nie są leczone i często ustępujące samoistnie w ciągu kilku lat. Jednak niektóre typy HPV są związane z rozwojem nowotworów (Tabela 1).

Tabela 1. Zmiany kliniczne błon śluzowych zależne od typów HPV (czerwoną czcionką zaznaczono HPV wysokiego ryzyka).

Długi odstęp między zakażeniem HPV a rozwojem nowotworu oznacza, że oprócz przetrwałej infekcji odpowiednim typem wirusa, do progresji złośliwości przyczyniają się dodatkowe czynniki środowiskowe i/lub gospodarza. Status immunologiczny jest jednym z ważnych parametrów gospodarza, a upośledzona funkcja odpowiedzi komórkowej wiąże się z większym ryzykiem przetrwałej infekcji i raka. Doniesiono, że u dorosłych pacjentów z niedokrwistością Fanconiego, dziedziczną chorobą polegającą na wadliwej naprawie DNA, występuje ponad 100-krotnie zwiększone ryzyko rozwoju nowotworów związanych z HPV. Egzogenna ekspozycja zmian wywołanych przez papillomawirusy na dodatkowe karcynogeny może stanowić mechanizm środowiskowy. Na przykład większość nowotworów skóry w Epidermodysplasia Verruciformis (EV) występuje na skórze wystawionej na działanie promieni słonecznych, co oznacza, że światło UV służy jako dodatkowy czynnik ryzyka. W kilku badaniach wykazano, że czynniki związane ze stylem życia mogą znacznie zwiększyć prawdopodobieństwo rozwoju przetrwałej infekcji. Na przykład, zarówno palenie, jak i spożywanie alkoholu są istotnymi czynnikami ryzyka trwałego zakażenia HPV jamy ustnej i narządów płciowych. Sugeruje się, że substancje rakotwórcze w dymie papierosowym zwiększają miano wirusa, a także prawdopodobieństwo transformacji nowotworowej komórek nabłonka zakażonych HPV.

Rak szyjki macicy

W połowie lat 70. XX wieku Meisels i Fortin stwierdzili na podstawie badań morfologicznych, że zakażenie szyjki macicy wirusem HPV występowało często, wraz z histologiczną charakterystyką łagodnego CIN. Obserwacje te zbiegły się z propozycją zur Hausena, że infekcja HPV może być przypuszczalnym czynnikiem przenoszonym drogą płciową odpowiedzialnym za powstawanie raka szyjki macicy. Wykrycie w tym okresie HPV-5 i HPV-8 w raku skóry u pacjentów z Epidermodysplasia Verruciformis (EV) silnie sugerowało, że niektóre typy HPV mogą mieć potencjał onkogenny.

Ponad 50 typów HPV, głównie z rodzaju Alfa, zakaża drogi płciowe. Jednak tylko kilkanaście z nich występuje regularnie w raku szyjki macicy i w znacznie większym odsetku niż w grupie kontrolnej, co pozwoliło na określenie tych typów jako HPV „wysokiego ryzyka” (high risk HPV, hrHPV). Z kolei typy HPV, które są stosunkowo często wykrywane w grupie kontrolnej, ale rzadko w nowotworach, są określane jako HPV „niskiego ryzyka” (low risk HPV, lrHPV). We wszystkich regionach świata HPV-16 jest najczęstszą przyczyną nowotworu szyjki macicy.

W skali świata, rak szyjki macicy jest czwartym najczęściej występującym nowotworem złośliwym wśród kobiet, z szacunkową liczbą 604 000 przypadków i 342 000 zgonów w 2020 r. (WHO). Pomimo ogólnoświatowego rozpowszechnienia, częstość i lokalizacja występowania raka szyjki macicy jest bardzo zróżnicowana i jest około 10 razy częstsza w niektórych krajach rozwijających się niż w większości krajów uprzemysłowionych; ponad 85% przypadków raka szyjki macicy występuje w krajach rozwijających się, stanowiąc aż jedną czwartą przypadków nowotworów u kobiet.

Rak szyjki macicy jest zdecydowanie najczęstszą chorobą związaną z HPV. Około 99,9% przypadków tego nowotworu jest spowodowanych uporczywym zakażeniem HPV wysokiego ryzyka, chociaż w nielicznych przypadkach w tkance nowotworowej wykrywano także HPV niskiego ryzyka.

Szyjka macicy jest pokryta błoną śluzową, którą budują dwa rodzaje nabłonka; nabłonek wielowarstwowy płaski i jednowarstwowy nabłonek kolumnowy (walcowaty, gruczołowy). Tarcza szyjki macicy w większości jest pokryta nabłonkiem wielowarstwowym płaskim, zaś kanał wyściela nabłonek kolumnowy. Granica pomiędzy tymi typami nabłonka nosi nazwę strefy T (transformacji, metaplastycznej), w której dochodzi do wzajemnego przerastania nabłonków płaskiego i walcowatego (Ryc. 3). Lokalizacja strefy T zmienia się wraz z wiekiem kobiety; przed dojrzewaniem znajduje się ona na granicy ujścia kanału i tarczy szyjki macicy, później przesuwa się na tarczę, a u kobiet starszych cofa się do kanału szyjki macicy. Ma to istotne znaczenie podczas pobierania wymazów do cytologii oraz wyboru sposobu leczenia w razie rozpoznania nowotworu.

Rycina 3. Anatomia układu rozrodczego kobiety z uwzględnieniem budowy błony śluzowej szyjki macicy. (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

Ponad 90% nowotworów szyjki macicy powstaje w strefie transformacji, czyli w rejonie, gdzie zachodzą ciągłe zmiany metaplastyczne. Okres największej aktywności tych zmian zbiega się z największym ryzykiem zakażenia HPV i występuje w okresie dojrzewania i pierwszej ciąży, a następnie powoli maleje po wystąpieniu menopauzy. Około 85% przypadków raka szyjki macicy to rak płaskonabłonkowy. Większość innych przypadków to gruczolakoraki, a niewielka liczba to drobnokomórkowe guzy neuroendokrynne.

Aby ostatecznie rozwinął się rak płaskonabłonkowy, zakażone hrHPV komórki nabłonkowe szyjki macicy zwykle przechodzą przez wiele lat szereg zmian dysplastycznych. Nasilenie zmian zależy od stopnia, w jakim nabłonek płaski jest zastępowany przez komórki podstawnokomórkowe (bazaloidalne), przy czym w najcięższych przypadkach dysplazji dochodzi do wymiany całej grubości nabłonka płaskiego. Zmiany, dawniej określane jako dysplazja i rak przedinwazyjny, dzisiaj bardziej szczegółowo opisuje się akronimami CIN i SIL. W histologicznej klasyfikacji śródnabłonkowej dysplazji szyjki macicy (cervical intraepithelial dysplasia, CIN) stopnie CIN 1, 2 i 3 odpowiadają odpowiednio łagodnej dysplazji, umiarkowanej dysplazji i ciężkiej dysplazji lub rakowi in situ (Ryc. 4 i 5). Stopień dysplazji można oceniać poprzez ilość i wygląd złuszczonych komórkach obecnych w rozmazie Papanicolaou (Pap smear), przy czym obecność koilocytów stanowi dowód zakażenia HPV, zaś komórek bazaloidalnych jest dowodem dysplazji. Z kolei w binarnym systemie cytologicznym Bethesda nieprawidłowości są klasyfikowane jako śródnabłonkowe zmiany płaskonabłonkowe o niskim (low grade) lub wysokim (high grade) stopniu złośliwości (squamous intraepithelial lesions, SIL); niski stopień (LSIL) odpowiada łagodnym nieprawidłowościom cytologicznym, a wysoki stopień (HSIL) obejmuje nieprawidłowości poważniejsze. CIN1 i niski stopień SIL są obecnie uważane za objawy produktywnej infekcji HPV. Klasyfikacja Bethesda wyróżnia także nietypową cytologię płaskonabłonkową o nieokreślonym znaczeniu (atypical squamous cytology of undetermined significance, ASCUS) w przypadku niejednoznacznych zmian cytologicznych; tutaj ryzyko progresji HPV-dodatnich zmian ASCUS do HSIL jest równe ryzyku przejścia do LSIL.

Rycina 4. Zmiany histologiczne, cytologiczne i wirusologiczne podczas progresji od początkowej infekcji do raka szyjki macicy. CIN – śródnabłonkowa neoplazja szyjki macicy; LSIL – śródnabłonkowa neoplazja płaskonabłonkowa niskiego stopnia; HSIL – śródnabłonkowa neoplazja szyjki macicy wysokiego stopnia. (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).
Rycina 5. Zmiany histologiczne podczas progresji od początkowej infekcji do raka szyjki macicy. CIN – śródnabłonkowa neoplazja szyjki macicy. (Źródło http://togcentre.blogspot.com/2018/06/cervical-cancer.html)

Większość dysplazji ustępuje samoistnie, ale prawdopodobieństwo ich cofnięcia maleje wraz z ciężkością zmian (Ryc. 6). Ciężkie dysplazje (określane również jako stany przedrakowe) na ogół powstają po kilku latach z mniej zaawansowanych zmian, chociaż niektóre CIN3 mogą rozwijać się szybko, bez przechodzenia przez stadium niskiego stopnia, co może wynikać zarówno z powodu zakażenia wirusem hrHPV, jak również z wyjątkowej podatności komórek strefy transformacji. Ze względu na długi okres między rozwojem dysplazji szyjki macicy a rakiem inwazyjnym, obserwacja nieprawidłowości w badaniu cytologicznym lub dodatnie wyniki w badaniach przesiewowych opartych na wykrywaniu dna HPV może zidentyfikować większość zmian przednowotworowych. Właściwa obserwacja kobiet z tymi nieprawidłowościami wraz z odpowiednim leczeniem, może zapobiec rozwojowi większości przypadków raka szyjki macicy. Jednak w niektórych krajach, w których istnieją programy badań przesiewowych, częstość występowania gruczolakoraka i raka gruczolakokomórkowego wzrasta, co sugeruje, że badanie cytologiczne było mniej skuteczne w identyfikacji prekursorów tych typów nowotworów.
Rycina 6. Scenariusz zdarzeń po infekcji HPV – progresja do raka szyjki macicy. Im szersza strzałka tym większe prawdopodobieństwo zdarzenia. (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

W ogólnoświatowej metaanalizie, której wyniki opublikowano w 2007 roku, w 14 595 raków szyjki macicy, z których 89,7% było HPV-dodatnich, HPV-16 i HPV-18 wykryto w 70% przypadków, podczas gdy częstość występowania każdego innego typu nie przekraczała więcej niż 4,4%. (Ryc. 7A). Z kolei modelowanie prawdopodobieństwa udziału różnych hrHPV w dysplazji >CIN2 przeprowadzone w roku 2019 wykazało, że chociaż HPV-16 wciąż pozostaje dominującym typem, to w częstości pojawiania się dysplazji możliwy jest większy udział takich hrHPV jak HPV-31, -33 i -58 (Ryc. 7B). Powyższe wyniki analizy ryzyka zostały potwierdzone w tym samym roku w Danii, gdzie wykazano bezwzględne ryzyko progresji przetrwałego zakażenia HPV-16 do CIN3 na poziomie 55%, zaś kolejnymi najbardziej zjadliwymi typami okazały się być HPV-33, -18 i -31 z bezwzględnym ryzykiem odpowiednio 33%, 32% i 31%.      

Rycina 7. Udział poszczególnych typów HPV w powstawaniu nowotworów (A) lub dysplazji >CIN2 (B). (A) na podstawie Human papillomavirus type distribution in invasive cervical cancer and high-grade cervical lesions: a meta-analysis update. I Smith JS, Lindsay L, Hoots B, et al. nt J Cancer 2007;121:621–632.). (B) na podstawie Bayesian analysis of baseline risk of CIN2 and ≥CIN3 by HPV genotype in a European referral cohort. Bonde et al. Int. J. Cancer. 2019, 145, 1033–1041

W postępowaniu diagnostycznym, wykorzystuje się badanie cytologiczne oraz kolposkopię:

  • Diagnostyka cytologiczna to metoda opierająca się na cytologii złuszczeniowej nabłonków, którą datuje się od 1943 roku, tj. od chwili opublikowania monografii przez Papanicolaou i Trauta. Próbkę do badania pobiera się szczoteczką z tarczy części pochwowej oraz z kanału szyjki macicy. Pobrany rozmaz ze złuszczonymi komórkami jest następnie utrwalany i wybarwiany. Zgodnie z klasyfikacją cytologiczną wg systemu Bethesda i jego modyfikacją z 2001 roku nieprawidłowości komórek nabłonka płaskiego odpowiadające stanom przedrakowym dzieli się na zmiany śródnabłonkowe małego stopnia (LSIL) oraz zmiany śródnabłonkowe dużego stopnia (HSIL). Z kolei zgodnie z klasyfikacją WHO wewnątrznabłonkowa neoplazja szyjki macicy to zmiany ograniczone do nabłonka, z których potencjalnie może rozwinąć się płaskonabłonkowy rak inwazyjny i które precyzyjnie opisuje się akronimem CIN z podziałem na CIN1 (dysplazja małego stopnia, łagodna), CIN2 (dysplazja średniego stopnia, umiarkowana) oraz CIN3 (dysplazja dużego stopnia, ciężka) (Ryc. 8).
  • Diagnostyka kolposkopowa (z grec. kolpos – pochwa, skopein – zaglądać, podglądać) wykonywana jest z użyciem urządzenia optycznego zwanego kolposkopem i służy do badania szyjki macicy, pochwy i sromu. Po raz pierwszy metodę tę opisał Hans Hinselmen w 1925 roku jako narzędzie w przesiewowym badaniu raka szyjki macicy. Jest to procedura diagnostyczna przeprowadzana w celu oceny kobiet z nieprawidłowym wynikiem testu Papanicolaou, z dodatnim wynikiem DNA wirusa hrHPV lub z podejrzanie wyglądającą szyjką macicy, nawet jeśli wynik testu PAP jest w normie. Wykonywany jest również jako kontrola po leczeniu śródnabłonkowego i inwazyjnego. Chociaż kolposkopia uważana jest za metodę uzupełniającą w stosunku do diagnostyki cytologicznej, to powinna ona być integralną częścią badania ginekologicznego. 
Rycina 8. Schemat postępowania profilaktycznego raka szyjki macicy w Polsce. (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

W Polsce ro roku umiera z powodu raka szyjki macicy ponad 1 300 kobiet, a u ponad 10 tys. stwierdza się zmiany przednowotworowe (Ryc. 9).

Rycina 9. Epidemiologia HPV-zależnych nowotworów w Polsce (2020). (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

W latach 2006/2007 wprowadzono po raz pierwszy szczepienia przeciwko HPV. Najnowsza obecnie szczepionka Gardasil 9 pokrywa 90% wszystkich typów HPV powodujących raka szyjki macicy, a dodatkowo chroni przed HPV niskiego ryzyka typu 6 i 11. Szczepionka zawiera cząstki wirusopodobne (virus-like particles, VLP) pozbawione materiału genetycznego wirusa, a zatem po podaniu szczepionki nie jest możliwe jego odtworzenia. Działanie szczepionki zostało przedstawione na poniższej rycinie – efektem jest wytworzenie przeciwciał, które neutralizują wirusa docierającego do organizmu, oraz pamięci immunologicznej (Ryc. 10).

Rycina 10. Zasada działania szczepionki przeciw HPV – wytworzenie przeciwciał neutralizujących wirusa oraz pamięci immunologicznej. (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

Jej wysoką skuteczność w ochronie przed wczesnymi i późnymi zmianami dysplastycznymi będącymi wstępem do rozwoju raka szyjki macicy została udowodniona zarówno w badaniach klinicznych (Ryc. 11), jak i tzw. real world (Ryc. 12).

Rycina 11. Wysoka skuteczność szczepionek przeciwko HPV potwierdzona badaniami klinicznymi. (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).
Rycina 12. Wysoka skuteczność szczepionek przeciw HPV potwierdzona w badaniach obserwacyjnych (real world data) (A.Szuster-Ciesielska, BioRender.com).

Należy pamiętać, że wiele innych patologicznych zmian jest powodowanych przez wirusy brodawczakowe (Tabela 1), stąd warto skorzystać z tej formy profilaktyki. Chociaż szczepienia są zalecane dla nastolatków w wieku 11-12 lat obu płci, to w roku 2018 Food and Drug Administration (FDA, USA) poszerzyła granice wiekowe do zalecania szczepień przeciw HPV dla mężczyzn i kobiet do lat 45.

Piśmiennictwo

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3317948/
  2. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/rmv.2337#
  3. https://bmcinfectdis.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12879-018-3645-0
  4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6617734/
  5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441884/
  6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC145302/
  7. https://www.cancer.org/cancer/types/cervical-cancer/causes-risks-prevention/risk-factors.html
  8. https://www.hindawi.com/journals/jo/2019/3257939/?utm_source=google&utm_medium=cpc&utm_campaign=HDW_MRKT_GBL_SUB_ADWO_PAI_DYNA_JOUR_X_PJ_GROUP3&gclid=Cj0KCQjwuZGnBhD1ARIsACxbAVhG5BwN6eZTv2nbETVsfp2TItiH0UHFUCJtuLQAGTg5cS_bFHA5vf8aAhD8EALw_wcB
  9. https://www.thelancet.com/clinical/diseases/hpv-and-cervical-cancer
  10. https://bmcinfectdis.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12879-018-3645-0

Czy odporność sterylizująca jest w ogóle możliwa?

Osiągnięcie całkowitej ochrony przed infekcjami od dawna było “świętym Graalem” szczepień. A ta historia rozpoczyna się od przybycia w roku 1846 duńskiego medyka Petera Panuma na Wyspy Owcze, w celu zbadania epidemii odry. Wszyscy z wyjątkiem najstarszych mieszkańców byli chorzy. Ci najstarsi przebyli odrę 65 lat wcześniej, a teraz nie mieli najmniejszych objawów. Panum prawdopodobnie nie zdawał sobie wtedy z tego sprawy, ale jego obserwacje pomogły w urzeczywistnieniu obietnicy doskonałej odporności, ochrony tak wszechstronnej i absolutnej, że mogła ona powstrzymać odrę na całe życie.

Peter Panum (Medicinsk Museion, Copenhagen) [1]
Peter Panum (Medicinsk Museion, Copenhagen) [1]

Odra jest choroba wirusową o ostrym przebiegu. Pojawia się wysoka gorączka, kaszel, charakterystyczna plamkowo-grudkowa wysypka. To bardzo poważna infekcja grożąca takimi powikłaniami jak poinfekcyjne zapalenie mózgu, podostre stwardniające zapalenie mózgu, zapalenie ucha środkowego, oskrzeli, olbrzymiokomórkowe zapalenie płuc. A co ważne, wirus odry na wiele miesięcy osłabia odpowiedź komórkową, co w następstwie zwiększa ryzyko infekcji bakteryjnych, a nawet rozwoju nowotworu.

Zatwierdzona w latach 60. szczepionka przeciwko odrze tłumiła nie tylko objawy choroby, ale jak wówczas uważano, hamowała także możliwość namnażania się wirusa w organizmie, czyli możliwość dalszego zakażania. Zjawisko to znane jest jako odporność sterylizująca. Dlaczego odporność sterylizująca nazywana jest “świętym Graalem”? Bo oznacza brak choroby, brak śmierci i brak transmisji, absolutną trójcę odporności. Szczepionka przeciwko odrze wciąż jest pod tym względem traktowana jako wzór. Czy słusznie?

Opowieść o odporności sterylizującej rozpoczyna się tak: patogen próbuje przeniknąć do organizmu, a znajdujące się we wrotach zakażenia przeciwciała (dzięki szczepieniom lub wcześniejszej infekcji) natychmiast go wyłapują i neutralizują. Dzieje się to tak szybko, że drobnoustrój nie zdąży się nawet rozmnożyć. Nie pojawiają się żadne objawy, a większość komórek odpornościowych organizmu nigdy się nie angażuje, To wygląda trochę jak intruz odbijający się od elektrycznego ogrodzenia, co jest na tyle skuteczne, że strażnicy nie muszą reagować.  

Czy rzeczywiście szczepionka odrowa daje taką całkowitą odporność? Niestety nie. To, że dotąd tak twierdzono wynikało z braku narzędzi metodycznych – zaszczepiony nie chorował, zapewne więc też nie zakażał. Tymczasem, zakażenie się wirusem odry po szczepieniu, choć wciąż rzadkie, to jak najbardziej jest obserwowane. I chociaż naukowcy dążą do projektowania najlepszych szczepionek, to w miarę ulepszania diagnostyki coraz bardziej widoczne jest, że osiągnięcie odporności sterylizującej jest poza ich zasięgiem.

Ale żeby było jasne, w niektórych odosobnionych przypadkach odporność sterylizująca jest możliwa – na przykład, gdy tylko kilka cząstek wirusa wpadnie komuś do nosa, gdzie natychmiast zostają zaatakowane przez obecne tam przeciwciała lub komórki wrodzonego układu odpornościowego, które zawsze są gotowe do walki z intruzem (dlatego maseczki w dobie pandemii wirusem oddechowym są pożądane). Po wysokim narażeniu na wirusy może to nie być już możliwe. Dlatego dla każdego patogenu istnieje próg, poniżej którego infekcja staje się chorobą objawową – wszystko, co musi zrobić układ odpornościowy, to utrzymać wirusa powyżej tej linii, aby zapewnić właścicielowi bezpieczeństwo. Nie jest więc niespodzianką ani wadą, że szczepionki (w tym przeciw Covid-19) nie do końca sobie z tym radzą.

A zatem, najlepsze na co wszyscy możemy liczyć, to odporność funkcjonalna (chroniąca przed chorobą), bardziej przypominająca środek osłabiający ogień niż zapora ogniowa, która utrzyma patogen na dystans. I tu szczepionki się świetnie sprawdzają. Czy zawsze? Generalnie tak, chociaż mogą pojawić się wyjątki. Odpowiedź na szczepionkę zależy bowiem od wielu czynników; rodzaj patogenu, wiek i płeć danej osoby (kobiety odpowiadają na ogół lepiej), sprawność układu immunologicznego, dodatkowe choroby przewlekłe. Dlatego zdarzają się przypadki, że pomimo zaszczepienia rozwijają się objawy kliniczne, a nawet może dojść do zgonu. Z tego powodu traktujmy szczepienia jako sposób na unikanie chorób i ich komplikacji, a nie jak “świętego Graala”.

Źródła:

  1. Christian Graugaard, Bibliotek for Læger „Det var først hen mod slutningen af hans liv, at verden begyndte at få øjnene op for hans enestående talent” 2022 (zdjęcie Petera Panuma).
  2. Ilka Wahl „Sterilizing immunity: Understanding COVID-19”, Immunity 2022, 55(12): 2231–2235.
  3. Michael B.A. Oldstone „Wirusy, plagi i dzieje ludzkości” Prószyński i S-ka, 2022.
  4. Katherine Wu „We’re Asking the Impossible of Vaccines”, The Atlantic 2021.