LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 17
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

нов. Очевидно, если тканевая модель верна, то должна обнару-
житься корреляция между активизацией онкогенов в стволовых
клетках и их фенотипическим проявлением; и наоборот — ре-
прессия активности онкогенов должна быть связана с дифферен-
цировкой клетки. Известно, что дифференцировка нормализует
опухолевые клетки, поэтому возникает вопрос: насколько имеет
место корреляция между трансформированным состоянием, ми-
тотической активностью стволовых клеток и активизацией онко-
генов? Экспериментальные данные подтверждают, что такая кор-
реляция действительно имеет место. Например: 1) экспрессия он-
когена c-myb выражена в гемопоэтических тканях и примитив-
ных гемопоэтических опухолевых клетках (Gonda et al., 1982);
2) c-mys экспрессируется в самых разнообразных клетках, хотя в
гемопоэтических клетках эта экспрессия выражена более сильно;
3) экспрессия c-myb и с-тус резко падает в клетках промиело-
цитной лейкемии, которые были стимулированы к дифференциа-
ции в более зрелые формы; 4) c-erb А и c-erb В транскрибируют-
ся дифференциально, первый — в костномозговых клетках, вто-
рой — в эмбриональных фибробластных; 5) шдарипотентная ге-
мопоэтическая клетка, полученная из мышиного костного мозга,
содержит исключительно большие количества белка, кодируемо-
го c-ras Кирстена; 6) в ходе эмбриогенеза мыши экспрессия c-ras
Харвея поддерживается на высоком уровне, экспрессия с-аЫ, с-
fos и некоторых других — варьирует. Как отмечают И.Ф.Сейц и
П.Г.Князев (1986), во многих случаях экспрессия онкогенов
варьирует коррелятивно с дифференциацией. О чем это говорит?
Известно, что нормализация опухолевых клеток происходит в
результате их дифференцировки, следовательно, данные по акти-
визации онкогенов и их репрессии при дифференцировке под-
тверждают данную закономерность. Характерно, что дифферен-
цированные клетки не способны трансформироваться в связи с
потерей либо снижением способности размножаться.
Второй аргумент, подкрепляющий эту позицию, связан с фено-
меном аутокринной стимуляции митоза. Если тканевая теория
справедлива, то этот феномен должен быть присущ в равной мере
как опухолевым клеткам, так и стволовым. Данные, которые при-
водят А.Д.Алыитейн и Е.А.Черепанцева, подтверждают этот вы-
вод. Согласно точке зрения А.Д.Альштейна и Е.А.Черепанцевой
(1986), феномен аутокринной стимуляции характерен не только
для клеток с выраженным трансформированным фенотипом. Так,
гладкомышечные клетки молодых животных, имеющие рецепторы
к ТФР, продуцируют этот фактор, то же происходит при ранении
гладких мышц. Эндотелиальные клетки аорты быка в культуре
продуцируют митогенный ФР, чувствительны к нему, но остаются
нормальными клетками. Делая вывод относительно «трансформи-
рующих» факторов роста, А.Д.Альштейн и Е.А.Черепанцева
(?986, с. 264) пишут: «Критического отношения заслуживает тер-
мин «трансформирующий фактор роста». Этот термин подразуме-
вает деление ФР на трансформирующие и нетрансформирующие.
Для такого деления сегодня нет серьезных оснований. По-видимо-
му, все ФР, образуемые трансформируемыми клетками, принципи-
ально не отличаются от соответствующих факторов, выявленных в
нормальных тканях»·. Отсутствие различия между факторами рос-
та в нормальных и трансформированных клетках подтверждает,
что источником опухолевых клеток являются стволовые клетки при
нарушении тканевого контроля.
Обнаружено также, что довольно много биологических и хи-
мических агентов вызывает реверсию опухолевого фенотипа in
vitro. Примером такого действия является нормализующее воз-
действие стероидных гормонов. Показано, что дексаметазон инги-
бирует синтез ДНК и клеточную пролиферацию в культуре кле-
ток гепатомы Reuber (Bosze, Venetianer, 1985).
На модели гепатомы человека PLC (PRF) 5 показано, что об-
работка культуры этим веществом приводит к ингибированию
скорости роста, изменению морфологии клеток, увеличению сек-
реции альбумина (Nakagawa et al., 1985). Как полагают, в этом
случае происходит истинная индукция дифференцировки и на-
блюдаемые изменения не обусловлены снижением скорости про-
лиферации клеток, поскольку обработка этой культуры ингиби-
тором орнитиндекарбоксилазы (при этом снижается уровень про-
лиферации) не вызывала увеличения синтеза сывороточного аль-
бумина. Дифференцировку клеток опухолей в культуре часто
вызывают высокополярные соединения (Вядро, 1983). Диметил-
сульфоксид индуцировал реверсию опухолевого фенотипа ряда
культур клеток гепатом человека, которая прямо зависела от до-
зы диметилсульфоксида и выражалась в уменьшении плотности
насыщения клеток в культуре, образовании фокусов, стимуляции
синтеза тканеспецифических белков и увеличении количества
белка на клетку (Higgins, 1981, 1982; Higgins, O'Donnel, 1982).
Существует точка зрения, что факты по нормализации опухо-
левых клеток говорят о фенотипической нормализации, которая
не затрагивает генетические дефекты, ставшие причиной транс-
формации. В теоретическом плане этот аргумент — последняя
надежда на спасение теории онкогена, поскольку если удается
доказать, что нормализация опухолевых клеток путем дифферен-
цировки является не только фенотипической, но генетической, то
это разрушает общепризнанную точку зрения на роль мутаций в
трансформации. Относительно этого вопроса Ю.М.Васильев
(1986, с. 258) пишет: «Наряду с фенотипической трансформа-
цией генетически нормальных клеток существует и фенотипиче-
ская нормализация генетически трансформированных клеток...
обратимую нормализацию большинства клеток популяции можно
вызвать, определенным образом изменяя среду». Приведем точку
зрения Л.Сакса (1986, с. 22). Он пишет: «Мы задались вопро-
сом: восстанавливается ли нормальное состояние хромосом в лей-
кемических клетках, в которых искусственно вызваны диффе-
ренцировка и прекращение деления? Происходит коррекция ге-
нетических дефектов или же развитие клетки переключается со
злокачественного на нормальное «в обход» этих нарушений? Мы
обнаружили, что в лейкемических миелоидных клетках, принуж-
денных к дифференцировке, аномалии хромосом сохраняются.
Следовательно, с помощью индукции дифференцировки останов-
ка злокачественного роста достигается «в обход» тех генетиче-
ских дефектов, которые нарушили нормальный ход событий
дифференцировки и размножения».
С нашей точки зрения, здесь есть спорное постулируемое допу-
щение, которое состоит в том, что хромосомные дефекты, мутации в
онкогенах связываются с механизмом трансформации. Тот факт,
что удается нормализовать раковые клетки «в обход» генетическим
нарушениям, которые, как предполагается, являются причиной
трансформации, опровергает предположение о причинной связи
между мутациями и трансформацией. Имеется несколько групп
данных, подтверждающих это положение. В ряде случаев генетиче-
ские дефекты в онкогенах и их продуктах не обнаруживаются, в ча-
стности молекулы рецепторов и ФР, которые являются продуктами
онкогенов, не несут каких-либо дефектов. Имеются данные по пере-
несению ядра опухолевой клетки в предварительно энуклеирован-
ную нормальную яйцеклетку. При этом развивался нормальный
мозаичный организм. В этих экспериментах проверяется не отдель-
ный онкоген или группа онкогенов, а злокачественность или нор-
мальность всего генома раковой клетки. В теоретическом и логиче-
ском плане это означает, что постулируемая теорией онкогена при-
чинная, прямая связь между необратимыми генетическими дефек-
тами онкогенов (хромосом) и трансформацией клетки является
ошибочной и экспериментально опровергается.
Основное условие доверия к тем или иным положениям в экспе-
риментальной науке может основываться только на эмпирическом
подтверждении этих положений. Наряду с основной линией разви-
тия процессов опухолеобразования, которые приводят к раку, па-
раллельно идут мутационные изменения ДНК, возникает спектр
линий, направлений деградации клеток, часть из этих изменений
имеет приспособительный характер. Данные по нормализации опу-
холевых клеток позволяют отдифференцировать события, которые
связаны с трансформацией, от параллельно протекающих процес-
сов, различных проявлений деградации генома. Способность опу-
холевых клеток включаться в нормальный гистогенез и онтогенез и
производить нормальный организм является убедительным фак-
том, подтверждающим данную точку зрения, т.е. нормализация
опухолевых клеток в результате их созревания является фактом,
опровергающим представление о необратимости трансформации в
результате мутаций и других повреждений генома.


13. Теория онкогена
Выдвижению новой идеи, положенной в основании молеку-
лярно-генетической теории, предшествовали работы, ведущиеся в
двух направлениях. Первое направление работ свидетельствовало
о том, что частым предшественником трансформации являются
генетические повреждения. Другая информация пришла из виру-
сологических лабораторий, где изучались ДНК-содержащие опу-
холевые вирусы (SV40 или вирус полиомы, трансформирующие
ретровирусы, например вирус саркомы Рауса). Вирусологи обна-
ружили, что опухолевый вирус способен переводить культуру
клеток в трансформированное состояние (Вайнберг, 1987).
Решающее открытие было сделано в 1910 г. П.Раусом, кото-
рый показал, что не содержащий клеток фильтрат опухолей цып-
лят может индуцировать саркому у других цыплят. В 1966 г. в
возрасте 85 лет Раус был удостоен Нобелевской премии.
До открытия онкогенов список фенотипических опухолевых
свойств был слишком велик. Поэтому возникла насущная потреб-
ность выяснить, какие свойства являются первичными, а какие
производными, т.е. надо было найти гены плейотропного дейст-
вия. В связи с этим открытие вирусных генов, обладающих плей-
отропным эффектом, т.е. способностью небольшого числа генов
вызывать многочисленные фенотипические изменения в раковых
клетках, и явилось спасательным кругом в море несвязанных
проявлений раковых клеток.
В некоторых вирусах есть всего один ген, ответственный за
способность индуцировать опухоли, иногда таких онкогенов не-
сколько. Вирус саркомы, открытый Раусом, относится к группе
ретровирусов. Среди опухолевых вирусов это единственные
РНК-содержащие вирусы. Для размножения этих вирусов их
РНК должна транскрибироваться «обратно» с образованием
ДНК. Этот процесс обслуживается ферментом обратной транс-
криптазой. В 1970 г. Д.Балтимор, С.Мицутани и Т.Темин обна-
ружили этот фермент в частицах вирусов типа вируса саркомы
Рауса (Бишоп, 1983).
Впервые экспериментально исследовать удалось вирус сарко-
мы Рауса. В 1970 г. Г.Мартин идентифицировал температурочув-
ствительные «условные» мутации, изменявшие способность виру-
са трансформировать клетки в культуре. При рестриктивной (ог-
раничивающей) температуре мутантный ген инактивируется. Ген,
открытый Мартином (Калифорнийский университет), называют
геном src.
Каким же образом продукт гена src вызывает злокачествен-
ный рост? Обнаружилось, что белок ?????-src является протеин-
киназой, т.е. ферментом, который присоединяет ионы фосфата к
аминокислотным остаткам белков в реакции фосфорилирования.
Т.Хантер и Б.Сефтон (Институт биологических исследований
Солка) показали, что белок pp60v-src присоединяет ионы фосфа-
та только к аминокислоте тирозину. Как оказалось, фосфорили-
рование тирозина — общее свойство ферментов — продуктов он-
когенов. Важно отметить, что оно характерно и для регуляции
роста нормальных клеток. Фосфорилирование белков — одно из
основных средств регуляции активности ферментов.
В случае с белком pp60v-src было предложено два механиз-
ма. Фермент может фосфорилировать один белок, включая кас-
кад событий, ведущих к злокачественному перерождению, либо
фермент фосфорилирует несколько белков, что вызывает собы-
тия второго порядка. Хантер и его коллеги показали, что в ре-
зультате трансформации клетки геном src количество фосфори-
лированного тирозина увеличивается в десять раз. Однако ни од-
на гипотеза не могла объяснить неограниченный рост опухолей,
индуцированных геном src (Бишоп, 1983).
В 1972 г. Д.Стахелин, Г.Вармус и М.Бишоп начали изучать
«гипотезу онкогена», которую предложили Р.Хьюбнер и Дж.То-
даро. Согласно авторам, онкогены ретровирусов являются частью
генетического багажа клетки и приобретены посредством вирус-
ной инфекции в ходе эволюции. Онкогены не опасны, пока нахо-
дятся в состоянии покоя. Активированные канцерогенным факто-
ром, они могут превратить нормальную клетку в раковую.
Исследования методом молекулярной гибридизации выявили,
что ген, родственный гену src, имеется у всех позвоночных, т.е.
гипотеза Хьюбнера — Тодаро близка к истине. Более глубокие
исследования показали, что ген, который был обнаружен у по-
люночных, не является геном ретровирусов. Этот клеточный ген
назвали c-src. Проблема гена c-src стала еще более загадочной,
когда было обнаружено, что ген активен в нормальных клетках,
т.е. транскрибируется с образованием информационной РНК, а
затем РНК транслируется с образованием белка.
Пытаясь объяснить сходство между онкогенами ретровирусов
и их родственными аналогами из нормальных клеток, большин-
ство ученых считают, что онкогены ретровирусов являются копи-
ями клеточных генов. Выяснилось, что все клеточные онкогены
обладают злокачественным потенциалом.
Являются ли ретровирусные онкогены просто копиями генов
из нормальных клеток и как объяснить действие вирусных генов
в инфицированных клетках? Были предложены две гипотезы.
По мутационной гипотезе отличия вирусных онкогенов от клеточ-
ных предков небольшие и возникли в результате мутаций, проис-
ходящих во время копирования клеточных генов с образованием
геномов ретровирусов. Гипотеза дозы гена предполагает, что он-
когены ретровирусов перегружают клетку, по существу, нормаль-
ными белками. С этой точки зрения развитие рака зависит от до-
зы трансформирующего вирусного белка. Как считает М.Бишоп
(1983), клеточные онкогены входят в тонко сбалансированную
систему регуляции роста и развития -нормальных клеток. Повы-
шенная активность одного из генов системы может нарушить ре-
гуляцию и сдвигать состояние равновесия в сторону неограничен-
ного роста. Заметим, что гипотеза «дозы гена» разрушает основу
концепции «противоопухолевого иммунологического надзора»
(Бернетта), поскольку исчезает «чужеродность» онкогенов, как
предполагается, появляющаяся в результате мутаций, но если
нет мутаций, то отсутствует и предполагаемая чужеродность, а
иммунитет остается в бездействии.
Таким образом, попытки ответить на вопрос, как поврежден-
ная ДНК может вызвать злокачественный рост, породили кон-
цепцию «раковых генов». Раковые гены — это компоненты нор-
мального генома клетки, регуляция которых выходит из-под кон-
троля и усиливается под действием канцерогенов. Канцерогены
повреждают онкоген либо другой ген, который в нормальных ус-
ловиях регулирует активность раковых генов.
Постепенно гипотеза онкогена изменилась: главную роль в
ней стали играть клеточные, а не вирусные гены. Как считает
М.Бишоп (1983), то, что удалось открыть, может удивить —
«оказалось, что процессы, приводящие клетку к раку, в принци-
пе неотличимы от тех, что действуют в нормальной клетке... Бес-
полезно изобретать средства, угнетающие процессы, которые
приводят к злокачественному росту клетки, если те же самые
процессы необходимы для их нормального существования». Это
замечание очень важно, но в тканевой модели рака оно приняло
другую форму выражения, раковые клетки — это стволовые кло-
ногенные клетки, обладающие активизированными онкогенами,
которые выходят из-под контроля в результате нарушения ткане-
вого гомеостаза.
В настоящее время известно более двух десятков онкогенов
(Weiss et al., 1982), выявленных в геноме различных ретровиру-
сов. Предполагают два возможных механизма включения инород-
ной генетической информации в состав вирусного генома: 1) при-
соединение дополнительного участка к уже имеющимся реплика-
ционным вирусным генам; 2) замещение части вирусного генома
фрагментом, несущим иную функцию. В первом случае ретрови-
рус сохраняет способность самостоятельно реплицироваться, но
приобретает новые свойства (онкогенность в случае присоедине-
ния онкогена). Во втором случае появление онкогенных свойств
у ретровируса сопровождается утратой возможности самостоя-
тельно реплицироваться (Киселев и др., 1990).
В последние годы появились работы, посвященные анализу ро-
ли онкобелков — продуктов онкогенов в различных опухолях чело-
века. Основываясь на этом анализе, были сделаны следующие вы-
воды (Киселев и др., 1990): 1) прямой зависимости между повы-
шенной экспрессией онкогенов и определенным типом опухоли не
существует; 2) исследованные онкогены по частоте экспрессии в
опухолях человека делятся на несколько групп — а) «молчащие»
или редко регистрируемые онкогены (c-abl, c-src, c-mos, c-erb B),
б) умеренно экспрессируемые онкогены (c-myb, c-fms, c-sis), в) ча-
сто экспрессируемые онкогены (c-Ki-ras, c-Ha-ras, c-fos) и г) онко-
гены, активные в большинстве клеток (с-тус); 3) в низкодиффе-
ренцированных опухолях экспрессируется большое число онкоге-
нов и с большей эффективностью; 4) спектр экспрессируемых онко-
генов в первичных опухолях и метастазах различный.
Как считают Ф.Л.Киселев и соавт. (1990), в настоящее время
экспериментальные данные, однозначно подтверждающие появле-
ние опухоли у человека вследствие повышенной экспрессии онкоге-
нов, отсутствуют. Существует ряд причин, объясняющих неодно-
значность полученных результатов. Во-первых, еще не все онкоге-
ны использованы в анализе, во-вторых, в природе могут существо-
вать не идентифицированные пока онкогены. В-третьих, экспрес-
сия онкогенов играет ключевую роль на определенных этапах
трансформации, возможно на самых ранних, в то время как опу-
холь человека становится доступной для анализа на поздних стади-
ях В-четвертых, не исключено, что экспрессия клеточных онкоге-
нов отражает лишь определенный уровень дифференцировки или
роста и не имеет прямого отношения к канцерогенезу.
Отметим, что при лейкозных заболеваниях экспрессия опре-
деленных онкогенов в некоторых клетках коррелирует с уровнем
их дифференцировки.
Оценивая клинический выход анализа экспрессии онкогенов,
Киселев Ф.Л. и соавт. (1990, с. 200) пишут: «... может ли иметь
тестирование экспрессии онкогенов какое-либо практическое зна-
чение для онкологии, в частности для диагностики?.. Следует от-
метить, что, несмотря на то что надежды на быстрое выяснение
роли этих генов в канцерогенезе в какой-то мере не оправдались,
исследования последних лет показали, что работы в этой области
могут иметь определенное значение для диагностики и прогноза
раковых заболеваний».
В ходе дальнейшего изучения онкогенов были обнаружены ге-
ны с противоположной функцией. Их действие в нормальных
клетках состоит в том, чтобы подавлять пролиферацию. Если
клетка утрачивает их либо они повреждаются, снимаются ограни-
чения роста и размножения клетки. Ключом к механизму дейст-
вия антионкогенов стали исследования ретинобластомы — рака,
поражающего глаза (Вайнберг, 1988). Ретинобласты — это пред-
шественники клеток сетчатки на задней стороне глаза. Как толь-
ко ретинобласт достигает определенной стадии дифференциров-
ки, он перестает делиться, при раке нормальное созревание кле-
ток нарушается.
В 1971 г. А.Кнудсон (Институт рака в Филадельфии) предло-
жил гипотезу, согласно которой мутантные гены у индивидуума
могут появляться двумя — путями по наследству или в результа-
те соматических мутаций. Кнудсон заключил, что все опухолевые
клетки содержат не один мутантный ген, а два. При семейной ре-
тинобластоме первая из двух мутаций присутствует в гене-мише-
ни с момента зачатия. Вторая необходимая мутация может быть
соматической. В противоположность этому при несемейной рети-
нобластоме обе необходимые мутации возникают локально в од-
ной клетке сетчатки.
Дальнейшие исследования Й.Юниса (Миннесотский универ-
ситет) с помощью микроскопического изучения хромосом дали
новые результаты. Обнаружилось, что в длинном плече (q-пле-
че) одной из хромосом, а именно 13, часто бывают делеции: от-
сутствует та или другая полоса. Корреляции между изменениями
в области 13ql4 и ретинобластомой наблюдались слишком часто.
К 1983 г. были получены результаты, свидетельствующие о том,
что вторая генетическая мишень находится на парной хромосоме
13. Ген хромосомы 13, который, очевидно, участвует в процессе
опухолеобразования, был назван Rb (Вайнберг, 1988).
Логично было предположить, что, если вначале в клетке сетчат-
ки имелся один нормальный ген и один мутантный вариант Rb, это
могло иногда заканчиваться появлением двух мутантных копий ге-
на. Гипотеза Кнудсона могла быть сформулирована иначе. Мише-
нями двух «выстрелов», необходимых для возникновения рака, яв-
ляются две копии гена Rb. Каждое попадание выводит из строя од-
ну копию гена. Дети* получившие от родителей мутантный ген Rb,
нормальны, но у них повышен риск возникновения рака. Эта мута-
ция рецессивна, поэтому она проявляется, только если уцелевший
аллель гена утрачивается в той или иной клетке сетчатки.
Методом гибридизации была исследована структура хромосом-
ного участка гена Rb. Для 30% препаратов были получены данные,
свидетельствующие, что структура одной или обеих копий клони-
рованного гена значительно изменена из-за делеций. Результаты
исследований, подтверждающие существование генов — подавите-
лей пролиферации, делятся на 2 группы (Klein, 1987): 1) во многих
опухолях с генетической предрасположенностью были обнаружены
делеций в хромосомах; 2) в соматических гибридах нормальных и
опухолевых клеток преобладал нормальный фенотип. Таким обра-
зом, функционирование гена Rb, а именно подавление его функ-
ций, связано с возникновением таких опухолей, как ретинобласто-
ма, остеосаркома и саркома мягких тканей.
Кроме описанных опухолей существует еще несколько опухо-
лей, ассоциированных с гомозиготной потерей специфического
хромосомного локуса, но в которых пока какого-либо супрессор-
ного гена идентифицировать не удалось. К ним относятся (Friend
et al., 1988): множественные эндокринные неоплазии типа 2 и
хромосома 1, меланома языка и хромосома 2, карцинома почки и
карцинома легких — хромосома 3, карцинома кишечника, семей-
ный полипоз — хромосома 5, множественная эндокринная нео-
плазия типа 2а — хромосома 10, опухоль Вильмса, гепатобласто-
ма, рабдомиосаркома — хромосома 11, рак протоков молочной
железы — хромосома 13, карцинома кишечника — хромосома
17, нейрома слухового прохода и менингиома — хромосома 22.
Таким образом, теперь известны 3 группы генов, участвующие
в процессах злокачественного превращения согласно теории он-
когена: 1) онкогены, 2) вирусные гены, 3) гены-супрессоры (по-
давители пролиферации). Однако многие вопросы пока остались
без ответа.
Касаясь нерешенных проблем, Ф.Л.Киселев и соавт. (1990,
с. 113) пишут: «К сожалению, данные, касающиеся коканцероген-
ных факторов, носят в основном эпидемиологический характер и
практически ничего не известно о механизме действия этих фак-
торов... Даже при наличии в клеточной ДНК... интегрированно-
го вирусного генома, содержащего трансформирующий ген... зло-
качественный фенотип проявляется только при нарушении рабо-
ты генов, контролирующих дифференцировку и пролиферацию
клеток... Основные вопросы, которые остаются неясными для по-
нимания роли вирусов в этиологии рака, сводятся к вопросам:
почему не всегда персистирующий вирусный геном способен осу-
ществить злокачественное перерождение клеток, почему это пре-
вращение занимает столь длительный период... какие механизмы
контролируют переход от первичной поликлональности к конеч-

<< Пред. стр.

страница 17
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign