Молекулярногенетіческіх механізми многостадийного канцерогенезу - загальна онкологія
Завдяки успіхам молекулярної біології і генетичної інженерії в останні роки вдалося виявити і охарактеризувати ряд вірусних і клітинних онкогенів, залучених в процеси канцерогенезу [Сейц І. Ф., Князєв П. Г., 1986]. З відкриттям ретровірусних онкогенів і їх клітинних прабатьків - протоонкогенов - з`явилася можливість (в рамках концепції онкогенів) вивчати малигнизацию на всіх рівнях організації клітини, тканини і організму в цілому. Сучасні уявлення про рак на молекулярному рівні дозволяють враховувати і визначати досить широкий спектр пошкоджень генома, в тому числі і соматичних мутацій, що призводять так само як до активації протоонкогенов, так і до пошкодження генів (антионкогенов), що регулюють їх функціонування.
Концепція онкогенов сформульована на основі результатів, отриманих в експериментах з остротрансформірующімі онкогенними ретро-вірусами [Bishop J., 1983]. Вірусологічні, біохімічні та генетичні дослідження моделі «вірус-клітина» свідчать про те, що в геномі ретровірусів існують невеликі області нуклеотиднихпослідовностей, експресія яких достатня для індукції і підтримання ракового фенотипу інфікованих клітин. За короткий час в геномах ретровірусів різних видів тварин були ідентифіковані і досить повно охарактеризовані більше 20 онкогенів. Споріднені, але не ідентичні вірусним онкогенні послідовності в подальшому виявлені в геномах найпростіших одноклітинних організмів, рослин і тварин, включаючи людину. Ці послідовності отримали назву протоонкогенов, а їх активні гомологи - клітинних онкогенів [Сейц І. Ф., Князєв П. Г., 1986].
Ідея можливості активації протоонкогенов шляхом соматичних мутацій, які в принципі схожі зі змінами локусів генів клітин, трансдуціруемих в ретровірусний геном, була сформульована вже на початку 80-х років. Однак для перевірки і подальшої розробки концепції онкогенів було потрібне створення і впровадження нових технологій, що дозволяють здійснювати перенесення одиничної копії гена з однієї клітини в іншу, її ідентифікацію в реципієнтних клітинах і визначати генетичні та біологічні наслідки експресії чужорідної спадкової інформації. Крім того, виникла потреба в розробленні методи клонування генів ссавців і визначення їх первинної послідовності (секвенування).
В експериментах по трансфекції клітин мишей лінії NIH 3Т3 препаратами ДНК, виділеними з пухлинних клітинних ліній, було показано, що близько 15% таких зразків ДНК містять домінантні гени, здатні індукувати злоякісну трансформацію відповідних реципієнтних клітин гризунів. В подальшому аналогічний результат був отриманий з препаратами ДНК, ізольованими з операційного матеріалу або біопсій пухлин. Приблизно 15 - 20% всіх досліджених в системі пренеопластіческіх клітин NIH ЗТЗ зразків ДНК, незалежно від джерел біопсії або його патогістологічної характеристики, містили домінантні клітинні онкогени [Сейц І. Ф., Князєв П. Г., 1986],
Більше 80% клітинних онкогенів, ідентифікованих в експериментах по трансфекції клітин NIH ЗТЗ, як показав скринінг трансформантов вірусними онкогенами, належать до сімейства онкогенов типу ras. Послідовності клітинного онкогена c-N-ras поки не виявлені в геномах ретровірусів хребетних, проте з активацією цього протоонкогена асоційований ряд неоплазм людини, а саме - нейробластоми і гострі лейкози. Крім того, в цій же системі виявлення клітинних онкогенів неоплазм людини були виявлені інші трансформують гени, як гомологічні, так і негомологічних ретровірусних онкогенів, т. Е. Не мають аналогів серед відомих онкогенів.
Були отримані дані про можливість виявлення онкогена типу з-raf і з-hst в карцинома шлунку. В-і Т клітинні лейкози, мабуть, асоційовані з онкогенами В-1ум і Т-1ум, відповідно. Ряд менш охарактеризованих онкогенов, також не гомологічних вірусним трансформирующим областям, був виявлений в самий останній час.
За допомогою іншого експериментального підходу за допомогою аналізу структури і експресії протоонкогенов в злоякісних клітинах людини були отримані непрямі дані перетворення останніх в активні онкогени. Наприклад, протоонкоген з-тус залучений в транслокацию ділянки 8-ї хромосоми в 14-ю або в 22-ю, яка дуже специфічна для клітин лімфоми Беркітта. Передбачається, що подібна транслокация протоонкогена в іншу хромосому, інше регуляторне оточення, призводить до активації протоонкогена з-тус і перетворенню його в клітинний онкоген. Спочатку вірусний онкоген myс був ідентифікований в геномі ретровірусу МС-29, що викликає у птахів гострий міелоцітоматоз. Ще один клітинний онкоген c-abl, асоційований з на хронічний мієлолейкоз (XMЛ) людини, виявився гомологічним вірусного онкогена -abl, онкогена вірусу лейкозу мишей Абельсона. За даними цитогенетичного аналізу ХМЛ, практично в 90% випадків цього захворювання спостерігається транслокація ділянки 9-ї хромосоми, сегмента qll, що містить 5-область протоонкогена з-АБЛ, у 22-у хромосому. Подібна транслокация ділянки 9-ї хромосоми супроводжується формуванням філадельфійської хромосоми.
Наявні дані переконливо свідчать про існування в геномі неоплазми людини клітинних онкогенів, здатних індукувати малигнизацию відповідних реципієнтних культур. Деякі з цих генів виявилися спорідненими раніше відомим вірусним онкогенні, відповідальним за ініціацію і підтримка біологічної (вірусного) канцерогенезу, тоді як інші не мають вірусних аналогів.
Методами молекулярно-генетичного аналізу препаратів ДНК карцином людини встановлено, що рак супроводжується різноманітними але характером аномаліями генів (протоонкогенов), контролюючих, мабуть, ріст і диференціювання клітин. Активація протоонкогенов і перетворення їх в клітинні онкогени, як правило, закінчуються утворенням специфічних продуктів онкогенів, що мають якісні та (або) кількісні відмінності від їх нормальних гомологів, і трансформацією клітини-мішені [Barbacid М., 1986]. Крім того, дані по активним клітинним онкогенні повністю підтверджують справедливість концепції онкогенів і її положень також і щодо неоплазм людини.
Проте, не дивлячись на численні експериментальні дані, дослідники як і раніше досить обережні в інтерпретації результатів, отриманих при аналізі експресії протоонкогенов в неоплазм людини.
Локуси протоонкогенов, як тепер добре відомо, знаходяться під контролем в різних клітинних популяціях. Експресія деяких протоонкогенов контролюється навіть в різні фази клітинного циклу. Тому експресія протоонкогенов в злоякісних клітинах людини, що реєструється сучасними засобами, не може розглядатися per se як доказ залучення транскрібіруемих генів в канцерогенез [Barbacid М., 1986]. Наприклад, базовий рівень експресії онкогена з-fos в принципі достатній для трансформації фібробластів. Навпаки, цей же протоонкоген посилено експресується в нормальних амниотических клітинах і зрілих макрофагах. Більш того, підвищена транскрипція протоонкогена не завжди відображає дійсний рівень синтезу онкобелка в клітці. Однак рівень білка в клітині, і це слід підкреслити, надає вирішальне значення на малигнизацию в експериментальних системах, наприклад при індукції у трансгенних мишей По-лімфом химерної структурою, що містить онкоген з-тус і енхансер гена імуноглобуліну.
Для збереження клітинного гомеостазу, особливо на молекулярному рівні, де здійснюється транскрипція генів, що регулюють його параметри, повинні існувати механізми, безпомилково контролюючі їх експресію [Green A., Wyke Т., 1985]. Особливо важливо регулювати експресію протоонкогенов потенційних онкогенів. A. Green і Т. Wyke (1985) висловили гіпотезу, яка допускає існування регуляторних генів, що контролюють прямо або опосередковано через клітинні Ефектори транскрипцію протоонкогенов. Можлива участь регуляторних генів в канцерогенезі (практично не розроблене в теоретичному і експериментальному відносинах) полягає в тому, що ці гени можуть також бути мішенями мутаційних впливів, що проявляються замінами основ ДНК і делеціями ділянок хромосом.
Виходячи з уявлень цієї гіпотези, виявилося можливим пояснити деякі виявлені суперечності домінантною природи клітинних онкогенів.
Існуючі тест-системи виявлення активних клітинних онкогенів, як раніше зазначалося, вказують на їх домінантний характер-особливо чітко це видно на прикладі вірусних онкогенів, представлених в клітці в складі ДНК-провируса. Однак домінантна природа онкогенов не завжди проявляється в гібридних дочірніх клітинах, отриманих після злиття малігнізованих і нормальних батьків, або, наприклад, в разі резистентності клітини людини до дії онкогена c-Ha-rasl. Зазначені соматичні гібриди значно частіше дають зростання клітинної популяції, що має нормальний фенотип. Ці дані свідчать про існування в геномі нормальних клітин генів - домінуючою функції (активності), супрессірует експресію онкогенів, продукти яких нормалізують раковий фенотип клітин. Постуліруемие гени отримали назву «антіонкогени» [Gree A., Wyke Т., 1985]. Висловлюється припущення про те, що експресія протоонкогенов контролюється активністю регуляторних генів, мутації яких можуть відігравати суттєву роль в канцерогенезі. В цьому випадку рецесивна мутація в одній з алелів антіонкогена (рецесивного онкогена) може призводити до виключення його транскрипції, а отже, до дерепрессии домінантного клітинного онкогена іншого класу.
