Генетика і рак - рак: експерименти і гіпотези
Відео: Вчені знайшли генетичні витоки раку
Відео: Смертельно небезпечні експерименти генетиків
Відповідно до теорії Вірхова, патологія клітини лежить в основі будь-якої хвороби: клітини, носії життя, також схильні до захворювань. Дослідник, який бажає вивчити хвороба, в першу чергу повинен вивчити клітини.
Але сучасна патологія на цьому не зупинилася. Клітини Вирхова виявилися неймовірно складними структурами з власними регуляторними органами, енергетичними системами і синтетичними «конвеєрами». Клітинні компоненти самі по собі досить складні структури, що складаються з численних молекул самих різних типів.
Тому цілком логічно, що вчені в галузі молекулярної патології хворих клітин звернулися до «хворим молекулам» (Полінг). «Хворими» можна вважати такі молекули, які через певні помилок в будові втрачають здатність виконувати визначену їм роботу в клітці і в цілому організмі.
Класичним прикладом служать молекули гемоглобіну, що виконують роль переносників кисню. Заміна всього лише однієї амінокислоти в пептидного ланцюга гемоглобіну «помилковою» амінокислотою може привести до утворення молекули гемоглобіну із зовсім іншими властивостями. Посилаючись на приклад серпоклеточной анемії: в цьому випадку навіть просте морфологічне вивчення еритроцитів дозволяє судити про наявність «дефектних» молекул гемоглобіну. На основі ретельного хімічного аналізу було встановлено, що в пептидного ланцюжку гемоглобіну серповидних клітин відбувається лише заміна амінокислоти валіну глютаминовой кислотою.
Часто важливі молекули не просто змінюються, а й можуть майже повністю зникати. У таких випадках термін «хвора молекула», ймовірно, непридатний. Є численні приклади подібної молекулярної патології: діабет (нестача інсуліну), аглобулінемія (відсутність глобулінів), фенілкетонурія (відсутність ферментів катаболізму фенілаланіну) і ін. Однак за «відсутніми» молекулами знову стоять «хворі» молекули: аномальні ферменти або піддалася мутації ДНК. Під час обговорення проблеми раку нерідко звертаються до гіпотези «хворих» молекул. Але які ж молекули в цьому випадку виявляються хворими?
Як правило, з ракових клітин утворюються дочірні клітини, які в свою чергу виявляються раковими. Таку «генетичну пам`ять» пухлинної клітини найлегше зрозуміти, якщо допустити, що відбувається зміна генетичного матеріалу. Але генетичний матеріал - це хромосоми, це ДНК. Отже, на питання про те, які молекули є хворими в ракової клітки, ми повинні відповісти: «ДНК». Але тут, мабуть, краще говорити не про «хворий» молекулі, а про молекулу «нестриманій» (Е. Боймлер). Така характеристика чудово відбиває стан справ: нестримне поділ можна розуміти як передачу дочірнім клітинам «прагнення до свободи», оскільки «нестримана» молекула являє собою по суті генетичний матеріал.
Гіпотезі про те, що хромосоми мають безпосереднє відношення до раку, майже стільки ж років, скільки і самій історії відкриття хромосом. Ще в 90-х роках минулого століття були описані зміни в хромосомах і аномалії мітозів в пухлинних клітинах, а також нерегулярність клітинних поділів. Теодор Бовери (1862-1915), біолог з Вюрцбурга, на початку нинішнього століття сформулював хромосомну теорію злоякісних пухлин, в якій підсумовував власні спостереження: число хромосом в пухлинних клітинах відрізняється від нормального.
Зміни хромосом в пухлинних клітинах: філадельфійська хромосома
Неодноразово зазначалося, що число хромосом в пухлинних клітинах відрізняється від норми. (Виявлялися диплоїдні і тетраплоїдні клітини, клітини з більшою плоїдності *, а також клітини, в хромосомних наборах *
* Плоїдність характеризує число хромосомних наборів у ядрі клітини. Так, в ядрах статевих клітин є одинарний набір хромосом, а в ядрах нормальних соматичних клітин зазвичай міститься подвійний хромосомний набір, і такі клітини називаються диплоїдними. - Прим. перев.
яких були відсутні або були зайвими кілька хромосом.) Як виявилося, більшість експериментальних пухлин складається зі змішаних клітинних популяцій з різними хромосомними наборами, хоча в них часом і переважали певні хромосомні угруповання ( «стовбурова лінія»).
У пухлинах можуть також виявлятися морфологічно змінені хромосоми. Подібні маркерні хромосоми іноді полегшують виявлення і діагностику деяких пухлин. Ндіболее відомим прикладом є так звана філадельфійська хромосома. Вона була виявлена у хворих з хронічним міелоіднмм лейкозом в клітинах кісткового мозку і периферичної крові. Хромосома отримала свою назву на ім`я міста, де була відкрита.
Але філадельфійська хромосома - виняток. Зазвичай кількісні і якісні відхилення від норми варіюють від пухлини до пухлини, від лейкозу до лейкозу. Оскільки навіть клітини однієї і тієї ж пухлини можуть відрізнятися за своїм хромосомному набору, цитогенетика (наука, що вивчає генетичний матеріал окремої клітини) має лише обмежену практичну цінність в діагностиці пухлин.
Правда, неодноразово висловлювалися сумніви в тому, що змінені хромосомні набори в пухлинних клітинах мають якийсь стосунок до особливих властивостей цих клітин. Легко собі уявити, що в клітинах, які виходять з мітозу швидше, ніж нормальні, можливі повторювані порушення в розбіжності окремих пар хромосом. Іншими словами, поспішні ділення з більшою або меншою ймовірністю ведуть до аномального розподілу хромосом. Тим самим хромосомні аномалії можуть бути лише наслідком канцерогенезу, а не його причиною.
Але якщо це так, то повинні бути і пухлини з повністю нормальними хромосомними наборами. Подібні еуплоідние пухлини дійсно були виявлені в серії так званих гепатит з мінімальним відхиленням. При використанні звичайних методів цитогенетики в особливо повільно зростаючих гепатома цієї серії не спостерігалося відхилень від норми. У цьому навряд чи є що-небудь нове або дивовижне. Судячи з усього, в пухлинах людини нормальні хромосомні набори є правилом.
Зрозуміло, не можна виключати можливість того, що в хромосомах відбуваються субмикроскопические зміни і що ці невидимі мутації відіграють вирішальну роль у визначенні неопластических властивостей пухлинної клітини. Цитогенетики вже давно ведуть пошуки саме таких «невидимих» змін хромосом.
