Про теоріях раку - рак: експерименти і гіпотези

уявна розмова
Теорія без експерименту зліт.
Експеримент без теорії ньому.
«Ідеї, подібно людям, народжуються, переживають пригоди і вмирають,», - написав якось історик науки У. 77. Д. Уітманн. Чи не вважаєте ви, що ці слова можна застосувати і до багатьох теорій раку, обговорюваних в останні роки?
Слід почати з того, що в дійсності жодна з теорій раку не віджила свій вік. Експериментальна онкологія - наука молода, тому в нашому розпорядженні великий вибір заслуговують на увагу теорій, які і до цього дня знаходяться в самому розквіті сил. Онкологи, які дотримуються різних поглядів, гіпотез і точок зору, становлять досить строкате суспільство.
Чи можете ви навести приклад будь-якої старої, але все ще активної теорії раку?
Досить своєрідним прикладом може служити «каріогамная теорія раку» А коли Галліон був (1907). Галлион вбачав причину раку в злитті клітин тканини з рухомими клітинами, такими, як лейкоцити або навіть бактерії.
В результаті такої анархічної акції клітини вислизають від закону, в рамках якого має відбуватися їх нормальний розвиток. Ніщо не в змозі викликати настільки істотні порушення загального плану розвитку клітин, як непередбачене і невідповідне запліднення, що порушує процес нормального розвитку зародкових клітин. Тим самим розривається пакт, який визначає «соціальне» поведінка клітин, і зароджується в результаті цього анархічного акту незалежна лінія клітин стає некерованою - вірна ознака незаконного походження.
У цьому формулюванні відчувається характерне викторианское засудження «аморальної життя клітин», проте ніяких доказів подібного «перелюбу» отримано не було. Правда, після п`ятдесяти з гаком років зникли будь-які сумніви в можливості «протиприродного злягання» між клітинами тканини і чужорідним генетичним матеріалом, а також в тому, що саме цей акт і веде до розвитку ракових клітин.
Ви маєте на увазі пухлинні віруси?
Абсолютно вірно. Тут партнер чоловічої статі, якщо так можна висловитися, повністю скорочений до оголеної хромосоми, навіть до оголеної нуклеїнової кислоти. Але і в цьому випадку в точній відповідності з природним заплідненням відбувається злиття спадкового матеріалу.
Чи існують методи, що дозволяють викликати штучне злиття клітин?
Так. Справжні гібриди клітин можна отримати при використанні убитого вірусу Сендай. Досить імовірно, що в найближчому майбутньому теорія Галион отримає підтвердження.
Ми вже досить заглибилися в деталі. Чи не можна почати дискусію з простого питання: що таке рак?
Навряд чи це можна назвати простим питанням. Більш того, навряд чи це потрібне питання. Багато дослідників вважають, що «рак пов`язаний з порушенням основного механізму самого життя» (Оберлінг). Але це означає, що, перш ніж ми зрозуміємо, що таке рак, слід з`ясувати, що таке життя. «Загадка раку», мабуть, захована глибоко, проте навряд чи це може бути приводом для песимізму. І хоча сьогодні ще ніхто по-справжньому не знає, що ж таке, власне кажучи, є життя, за останні десятиліття нам вдалося з`ясувати більше подробиць про живих системах, ніж за всі минулі століття. Експериментальної онкології слід перейняти успішний досвід сучасної біології: відкинути загальні визначення і замість них поставити прості питання, які можуть бути дозволені дослідним шляхом.
Ви вважаєте, що експериментальна онкологія повинна уникати теорій і гіпотез?
Зовсім навпаки. «Спостереження завжди залишається наглядом в світлі теорій» (Поппер), і результати біохімічних аналізів та морфологічні описи пухлинного матеріалу без теоретичного обґрунтування не мають абсолютно ніякої цінності. «Наукові висловлювання є не просте узагальнення отриманих даних, а формуються у вигляді гіпотез» (Бірвіш).
Яку теорію виникнення пухлин ви віддаєте перевагу: хімічну, вірусну або радіаційну?
На жаль, жодну з них не можна назвати теорією в повному розумінні цього слова. Я згоден з вами, що патології іноді говорять про хімічну теорії виникнення раку, проте їм ця проблема бачиться з прозекторської або операційної. Вони намагаються дати пояснення пухлини, виникнення якої не можуть вплинути. Для них пухлина не що інше, як криміналістична проблема, тим часом як так звана «хімічна теорія раку» лише описує можливість появи окремої пухлини. Завдяки цьому з анонімної маси «спонтанних пухлин», таких, як пухлини, що виникають в результаті опромінення у робочих уранових рудників або радіологів, вдається виділити «хімічний професійний рак».
Навпаки, експериментальна онкологія просто за визначенням не може визнати спонтанних опухолей- пухлини, які іноді виникають спонтанно, лише викликають досаду. Онкологи-експериментатори володіють цілим набором методів, що дозволяють викликати пухлини-в цьому сенсі треба говорити не про хімічну теорії пухлин, а про хімічних прийомах індукування пухлин. Те саме можна сказати і до так званої вірусної теорії: вірусологи розпорядженні точної інформації про те, які віруси і на яких тварин здатні викликати пухлини. Отже, пухлинні віруси не є теоретичною передумовою, а знаряддям експерименту. А ось яким чином пухлинні віруси перетворюють нормальну клітину на пухлинну - це вже предмет теорії. Існують також теорії про те, як хімічні канцерогени призводять до появи пухлин.
Що можна очікувати від «справжньої» теорії раку?
Ми можемо знову процитувати Варбурга: «Подібно до того як захворювання чумою обумовлено сукупністю, здавалося б, не пов`язаних один з одним факторів (спекою, наявністю комах і щурів), але викликається однією лише причиною - бацилою чуми, виникнення раку пов`язано з цілою низкою чинників. Цей процес викликають кам`яновугільна смола і опромінення, миш`як і низьке парціальний тиск кисню в клітинах, уретан і пісок. Але безпосередньою причиною, до якої ведуть всі інші перераховані чинники, є необоротне порушення дихання клітин ».
Зрозуміло, сьогодні наші формулювання не були б настільки безапеляційними і в більш обережних висловах ми могли б говорити лише про можливість існування загальної причини раку. Але «справжня» теорія раку повинна дати нам опис природи цієї загальної причини.
Включаєте ви сюди і інформаційну гіпотезу раку, згідно з якою рак являє собою порушення потоку і змісту інформації?
В даному випадку не можна навіть говорити про теорії-це всього лише класичне визначення пухлинної клітини в сучасній термінології. Отже, інформаційна гіпотеза не може бути помилковою, тоді як «справжня» теорія повинна містити в собі можливість помилки.
Як, по-вашому, теорія роздратування Вирхова могла б стати такою справжньої теорією раку?
Зрозуміло, оскільки вона намагалася звести все безліч причин до спільного знаменника, але невдало. Цим спільним знаменником було хронічне подразнення: радіаційний рак виникає після хронічного запалення (радіаційний дерматит), а раку печінки часто супроводжує цироз. Практика патологічної анатомії дає чимало таких прикладів.
У відповідь на постійне роздратування в тканини спрацьовують компенсаторні механізми, в яких важлива роль відводиться регенеративним процесам і збільшеній швидкості ділення клітин. Спочатку регенерація знаходиться під контролем. Однак поряд з розвитком все швидше ростуть клітинних ліній розвиваються і «справжні» ракові клітини.
Вірхов прийшов до такого висновку на основі клінічних спостережень, і ці висновки згодом (на перших порах) отримали блискуче експериментальне підтвердження: успіх Ямагіва в індукуванні карциноми вуха кролика кам`яновугільної смолою з`явився прикладом практичного застосування теорії роздратування Вирхова.
Але незабаром виникли труднощі?
Так. Роздратування і канцерогенні ефекти далеко не завжди корелювали один з одним, а крім того, просте роздратування аж ніяк не завжди вело до розвитку сарком.

1. Бензпирен і 1,2-бензпірен надають приблизно однакове, подразнюючу дію. Однак лише перше з`єднання є канцерогенним. Інший приклад: можливо індукування гепатит без попереднього цирозу, якщо тваринам згодовувати діетілнітрозамін в досить малих дозах.

І все ж теорія Вірхова була вірна в початковому положенні: рак може бути викликаний (зовнішнім) впливом, і не настільки істотно, будуть на перших етапах формування пухлини проявлятися запальні реакції чи ні.
Але якщо поняття «роздратування» тлумачити в більш широкому сенсі, під це визначення може підійти все, включаючи навіть пухлинні віруси, і в цьому сенсі теорію Вірхова не можна назвати помилковою.
Тут слід бути обережним: пухлини генетичного походження не вписуються в концепцію роздратування. Ми вже бачили, що деякі пухлини, особливо у певних штамів мишей, виникають з дивовижною закономірністю. Для появи раку зовсім не потрібно роздратування- якщо сформулювати це інакше, оберігатися роздратування марно: анархія «запланована» вже в заплідненої яйце.
Те саме можна сказати і до експериментально індукованим пухлин у гібридів близькоспоріднених видів.
Ви маєте на увазі гібриди мечоносців, що гинуть від меланом?
Саме так. В даному випадку просте додавання чужого генетичного матеріалу впливає на нормальний хід розвитку. Але це можливо не тільки у риб. Ви, мабуть, пам`ятаєте, що у гібридів різних видів тютюну також можуть виникати пухлини.
Ви говорите про схрещуванні між Nicotiana langsdorffii і N. glauca?
Так. Тут, мабуть, можна застосувати простий принцип: N. glauca належить до однорічних рослин, «розрахованим» на швидкий ріст-N. langsdorffii - багаторічна, кілька «загальмований» рослина, «розраховане» швидше на стабільність, ніж на швидке зростання. У гібридів ж ми спостерігаємо зіткнення між стабільністю і зростанням. Зрозуміло, це лише загальні міркування, однак і тут генетичний аналіз в кінцевому підсумку, очевидно, призведе до розгляду репрессорних систем, як і в випадку з гібридами мечоносців.
Чи є інші виключення з теорії роздратування Вирхова?
Винятки, як можна вважати, складають також так звані дізонтогеніі пухлини - цікава суміш нормальних тканин, де можна знайти і зуби, і волосся, і шкіру (тератоми). У кількох випадках спостерігалося формування рудиментарних голів з мозком або без такового- там же можна було знайти і ноги, навіть з пальцями і нігтями ( «паразитичний плід»). Якщо прийняти за вихідний пункт припущення про «невдаху брата близнюка», то можна прийти до складних випадків подвійного формування, провідним до сіамським близнюкам, а потім і до звичайних ідентичним близнюкам. Відповідно до цього поясненням пухлина можна також вважати «нещасним і дегенеративних родичем» (за висловом Оберлінга) господаря.
У своїй ембріональній теорії розвитку пухлини Конгейм навіть розглядав ракові клітини в якості розсіяних по організму ембріональних клітин, розвиток яких з якихось причин припинилося ...
...але які зберегли потенції росту ...
Вірно. У дорослому організмі сили, направляючі `і формують зростаючий плід, припиняють свою дію, і катастрофа може не змусити себе чекати.
Чи є експерименти, що підтверджують цю теорію?
Індукування експериментальних пухлин імплантацією ембріональної тканини не дало переконливих доказів. Правда, при «варіюють пошкодженнях» яйцеклітин у жаб розвивалися тератоми, пухлини і навіть подвійні монстри. Мабуть, тут для дізонтогеніі зростання потрібно индуцирующий стимул.
Л це повертає нас назад, до Вірхову. Спробуємо ще раз поглянути на короткий перелік дій, що викликають рак (табл. 6). Дивно, як багато різних і навіть протилежних чинників індукують пухлини.
Вражає саме різноманіття хімічних канцерогенів, проте робити висновок про те, що більшість речовин в більшій чи меншій мірі канцерогенно, було б не вірно. Досить незначної зміни в молекулі канцерогену, щоб позбавити її онкогенних властивостей. Виявлено строгі правила, що регулюють канцерогенність в цілій серії близькоспоріднених з`єднань (пор. 3,4-бензпірен і 1,2-бензпірен), але вони зберігають свою силу не більше ніж для одного класу сполук (пор. СНС13, тіомочевину, нафтиламин).
Як, по-вашому, не приречені чи на невдачу пошуки спільного знаменника для принципово різних причин раку?
Цілком припустимо, що кожен канцероген веде до пухлини «своїм власним шляхом», оскільки поряд з різноманіттям канцерогенного впливу має місце і різноманітність форм пухлин. Тому багато патологів не визнають єдності всіх проявів злоякісного росту у пухлин.
Але пухлинні клітини повинні мати принаймні одну загальну властивість: всі вони вислизають від жорсткого регулювання зростання тканини або організму, незалежно від того, чим вони були індуковані - вірусом, хімічним канцерогеном або опроміненням.

Звичайно, і тому багатьом рак представляється «досить однаковим процесом ... а однаковість пухлинного процесу змушує багатьох думати про однаковості механізмів індукції» (Оберлінг).
Яка ж природа цього «однаковості»?
Уявімо подумки дві моделі:

1.  Кожен канцерогенний стимул (фізичний, хімічний чи біологічний) «марширує під свою команду», але в кінці кінців приходить до тієї ж мети в клітці.
2.  Необхідно лише допустити, що в принципі є тільки одна причина, що викликає рак. Всі інші фактори, мабуть, викликають рак лише побічно або прискорюють його розвиток.

Чи не існує в такому випадку свого роду ієрархії канцерогенних стимулів?
Схоже, що існує. Є чіткі відмінності між механізмом дії паразита, який викликає рак лише в 5-10% випадків, і механізмом дії канцерогенних нітрозамінів, які спрацьовують в 100% випадків. Однак, крім виходу пухлин, не можна не відзначити і тимчасові відмінності: згодовування канцерогенних азобарвників веде до утворення гепатит після шестимісячного латентного періоду, в той час як при зараженні вірусом поліоми зростання пухлини починається негайно. Точність, з якою спрацьовує вірус як канцероген, і швидкість утворення пухлини свідчать на користь припущення, що справжньою причиною раку є вірус.
Чи означає це, що рак в принципі заразний?
Ви хочете сказати, що рак не може бути викликана вірусами, оскільки він не заразний? У подібному ході міркувань криється принципова помилка.
«Навіть інфекційне захворювання не завжди заразно. Герпес на губах або оперізуючий лишай викликаються вірусами, однак вони не заразні. Висипний тиф - одна з найнебезпечніших хвороб, що вражають людство, проте тифозний хворий без вошей не більше заразний для інших, ніж хворий на рак. Більшість заперечень проти вірусної теорії засноване на недостатніх знаннях загальної вірусології. Багато хто просто не можуть відмовитися від думки, що патогенні бактерії і віруси завжди викликають захворювання, причому негайно і при будь-яких обставинах. Величезне значення прихованих інфекцій і їх поширення, як правило, ігноруються »(Оберлінг).
У такому випадку може, скажімо, опромінення активувати приховані віруси?
Давно відомо, що опромінення сприяє вірусної інфекції: так, herpes може активуватися під впливом сонячних променів.
Каплан виявив, що приховані пухлинні віруси також можуть активуватися променями Рентгена. Він опромінював мишей лінії C57 / BL і спостерігав у них розвиток лімфом. Безклітинні екстракти з цих пухлин в свою чергу индуцировали пухлини такого ж типу. Більш ретельний аналіз вірусних лейкозів, викликаних опроміненням, вельми складний (слід враховувати фактори селезінки, роль кісткового мозку), але на підставі цих експериментів все ж вдалося показати, що: 1) приховані інфекції можливі і для пухлинних вірусів і 2) класичні канцерогенні агенти, такі, як рентгенівське опромінення, можуть іноді викликати пухлини через посередника.
Чи не можуть і хімічні канцерогени посилювати деякі вірусні інфекції?
Безумовно. Дюран-Рейнальс викликав спалах віспи у курей шляхом змазування шкіри метілхолантреном. Справжній причинний агент, вірус, мабуть, вже присутній в прихованій формі перед активацією.
Чи не є спірним питання про те, що хімічні канцерогени також можуть «пробуджувати» приховані пухлинні віруси?
Сьогодні це вже безперечно. Використовуючи метилхолантрен, уретан і діетілнітрозамін, Хюбнер і ін. Змогли
індукувати лімфоми у мишей. Екстракти з цих лімфом мали здатність викликати лейкоз.
На це лише окреме спостереження, принаймні на даний момент
Так. Причому воно було проведено на тому ж штамі мишей (C57 / BL), у якого «симбіотичні» пухлинні віруси могли бути активовані рентгенівським опроміненням. Однак все більше даних свідчить про те, що приховані пухлинні віруси поширені набагато ширше, ніж хотілося б визнати онкологів. Вірусологи під електронним мікроскопом постійно наштовхуються на так звані З-частинки. Очевидно, ці частинки і є пухлинні віруси, оскільки такі відомі онкогенні віруси, як лейкозний вірус Гросса і вірус саркоми Рауса, належать до цього ж класу.
У тварин тих штамів і видів, які раніше вважалися вільними від вірусів, також виявилися явні ознаки антигенів пухлинних вірусів. Серед нових для онкологів тварин особливо слід відзначити кішок, у яких знайшли лейкозні віруси.
Чи не ці віруси викликають лейкоз у мишей?
Вони належать до того ж типу. Однак це відкриття привернуло увагу дослідників не тому, що кішки більше схожі на людину, а тому, що в якості домашніх тварин вони можуть служити важливим «фактором середовища» в захворюваннях людини. Іноді С-частинки вдавалося спостерігати і в пухлинах людини.
Але не регулярно.
Це не настільки важливо-навіть за термінологією латентні віруси не завжди повинні бути доступні спостереженню. У недавніх експериментах було показано, що особливо лейкозні віруси з великим ступенем ймовірності можуть бути повністю зануреними (прихованими) в інші структури.
Тодаро зі співавторами вдалося виділити стабільні лінії клітин із зародків мишей инбредной штаму Balb / c- будучи введені мишам того ж штаму, вони індукують пухлини. З цілком нормальних клітин зародка миші в результаті культивування (швидкі пасажі при високій щільності клітин) можуть утворюватися справжні пухлинні клітини.
Дивно не тільки це. Неодноразово спостерігалося індукування злоякісних клітин простим культивуванням in vitro,
Дивним у цьому випадку було те, що індуковані in vitro пухлинні клітини виробляли лейкозний вірус у мишей. Мабуть, культивування in vitro надавало такий же ефект, як і обробка канцерогеном мишей лінії C57 / BL: в обох випадках спостерігалася активація лейкозних вірусів.
Чи не було це простим зараженням культури вірусом?
Випадкове зараження культури лейкозним вірусом виключається. Автори вважають за краще таке пояснення:

СТАНУ ГЕНОМУ ДНК-ВІРУСУ
клітини миші містять інформацію лейкозного вірусу в повністю репресованої формі. Таким чином, до феноменології пухлинних вірусів нам слід додати поняття повністю «німого» вірусного генома. Хюбнер говорить про «вірогенах», маючи на увазі, що ці віруси по суті більше нагадують гени клітини, ніж інфекційні агенти. Ймовірно, справжнє зараження між клітинами не грає особливої ролі- поширення різних вірусів може відбуватися повністю приховано і по вертикалі, тобто від материнської клітини до дочірньої і відповідно від матері до потомства.
Якщо я вас правильно зрозумів, загальна вірусна теорія раку знову викликає багато розмов. Рік чи два тому була зовсім інша: перевага віддавалася аргументів, які заперечують той факт, що всі пухлини в кінцевому рахунку вірусного порядку.
Один із доказів було отримано при вивченні пухлин сучасними імунологічними методами: хімічно індуковані пухлини мають антигенами, специфічними для кожної окремої пухлини. Така антигенная індивідуальність заходить настільки далеко, що навіть дві пухлини, індуковані в однієї тварини, можуть володіти різними антигенами. І навпаки, пухлини, індуковані даним вірусом, завжди мають однакові пухлинні антигени.
Як же вирішити цю дилему?
Та обставина, що всі пухлини, індуковані одним і тим же вірусом, мають однакові антигенами, по суті не настільки удівітельно- вражає дивовижне розмаїття антигенів «хімічних» пухлин. Чому б серед індивідуальних специфічних антигенів хімічно індукованої пухлин же не бути слабшим груповим специфічних антигенів пухлинних вірусів? Різноманітність сильних індивідуальних антигенів в цьому випадку приховало б менш своєрідну індивідуальність слабких вірусних антигенів. Не так давно вчені заговорили про загальні «слабких» антигени в хімічно індукованих пухлинах.
Отже, різноманітність антигенів хімічно індукованих пухлин перестає бути серйозним запереченням проти загальної вірусної теорії. Але не зберігає силу аргумент про те, що хімічний канцерогенез підпорядковується точним кількісним законам співвідношення доза - відповідь, які не мають ніякого відношення до вірусної інфекції?
До вірусної інфекції, але не до активації латентного вірусу в клітці, як вважають. Канцерогени і час змінюють, якщо завгодно, частини клітини, що регулюють ріст-ці «багатоударні реакції» ми вже обговорювали. Але чи не є це настільки ж «утомливих» заняттям, як і «викопування» латентного вірусу?
Значить, в цілому ви вважаєте, що уявлення про онкогенности вірусів як про справжню причину раку заслуговує загального визнання і що все інші індукують рак стимули можуть бути зведені в групу активують вірус факторів. Але ж докази цієї теорії і сьогодні залишаються настільки ж мізерними, як і раніше, чи не так?
Зрозуміло, доказів немає. Однак захисники цієї теорії завжди вважали, що «важко припустити, щоб процеси, в кінцевому підсумку ведуть до однаковим змін клітини, в одному випадку викликалися б зміною власного генетичного матеріалу клітини, а в іншому - шляхом введення додаткової генетичного матеріалу, який клітина (через вірус) отримує ззовні »(Зільбер).
Наукова об`єктивність вимагає від нас визнання можливості і того, що дві протилежні причини можуть викликати один і той же ефект ...
Абсолютно Ёерно. Генетик сказав би в даному випадку, що різні генотипи можуть мати однакове фенотипічні вираз.
Але повернемося до переліку численних причин раку. Чи не спростилася б проблема, відмовся ми від загального знаменника?
Зрозуміло, спростилася б. Що спільного між рентгенівським опроміненням, азобарвниками, імплантацією пластмас і вірусом поліоми? Питання може бути вирішене в тому випадку, якщо ми приймемо, що все канцерогенні стимули лише сприяють «запуску» процесів, які клітина може виконувати і без них. Канцерогени як би дають поштовх, а далі клітина діє самостійно.
«Пояснення [проблеми раку] слід шукати не стільки в канцерогени, скільки в самій клітці», - пише Леттр. На його думку, «після впливу факторів, які, однак, не призводять до її загибелі, клітина має вельми обмежений вибір засобів для виживання, і одним з таких можливих засобів є перетворення в ракову клітину».
Ця ідея не нова.
Звичайно. Уявлення про те, що канцерогенні стимули дійсно лише сприяють вивільненню прихованих потенцій, малося на увазі ще в теорії роздратування Вирхова: тканина «відповідає» на канцерогенний імпульс, і ця відповідь готує грунт для виникнення пухлинних клітин. Вирішальне значення має не тільки дію канцерогену, а й реакція клітини. Іншими словами, нормальні клітини знаходяться в нестійкій рівновазі.
Аналогічні міркування ми знаходимо і в теорії Варбурга. Відповідно до цієї теорії, злоякісне переродження розглядається як повернення до більш примітивних форм існування клітин, які уподібнюються примітивним одноклітинним організмам, вільним від «громадських» зобов`язань. При цьому не має значення, чи несе за таке «антигромадську поведінку» клітин відповідальність лише новознайдений гліколіз або ж гліколіз - і це вже важливіше - є одним з багатьох параметрів, притаманних цьому «примітивного способу життя».
Отже, ракова клітина не дізнається нічого нового? У ній просто відроджуються колишні потенції?
Мабуть, так. У зв`язку з цим часто доводиться чути про «повернення до ембріонального типу клітин», який, як відомо, відрізняється бурхливим зростанням.
По суті, пухлинні клітини втрачають багато функцій, характерні для зрілих тканин, і тим самим починають нагадувати ембріональні тканини, в яких ці функції ще не були вироблені. Крім втрати специфічних функцій, в пухлинних клітинах можуть знову виявлятися давно забуті ембріональні ознаки. Не раз з`являлися повідомлення про «нових пухлинних антигени», які виявилися не чим іншим, як ембріональними антигенами, спогадом про часи бурхливих клітинних поділів.
Правда, поверхневу подібність з ембріональними клітинами не повинно завести нас настільки далеко, щоб ми змушені були визнати і принципову схожість між ними. Фоулдс недвозначно попереджав проти цього: ,, Між ембріональними і «анапластичної» неопластичними клітинами таке ж подібність, як між дитиною і старим маразматик, пойняла дитинство: в одному випадку потенції ще не розвинені, в іншому вони вже втрачені назавжди&rdquo-.
Але деяка подібність все ж існує - часті клітинні ділення і відмова від виконання специфічних функцій. В основі багатьох теорій раку лежить уявлення про те, що клітини, подібно до маятника, можуть коливатися і з одного основного стану переходити в інше, тобто від клітинної диференціювання до клітинних поділів.
Чи не могли б ви пояснити цю думку?
Під цим лише мається на увазі, що клітини або діляться, або виконують диференційовані функції: наприклад, клітини печінки запасають глікоген, виробляють цукор крові і жовчні пігменти, а нервові клітини через довгі відростки, дендрити, здійснюють зв`язок з сусідніми нервовими клітинами.
Кожне стан визначається генетичною інформацією, і тому перехід від диференційованої клітини до клітини, що ділиться можна уявити собі таким чином: в клітці, яка є, наприклад, частиною регенерує печінки, диференційовані гени вимикаються, а гени, необхідні для поділу, «пускаються в хід» .
Однак цей перехід може бути оборотним, оскільки по завершенні регенерації подальші поділу припиняються. Пухлинна ж клітина начисто «забуває» про диференційовані функції і всі свої сили віддає процесу поділу.
Таку ситуацію Буллоу визначає як «деградацію диференціювання до раку». Диференційовані гени стають «німими», а гени, необхідні для митозов, переводяться в стан «постійній бойовій готовності». X. Буш назвав останні «пухлинними генами».
Поняття «пухлинний ген» цілком очевидно?
Лише при першому розгляді. Мабуть, тут не можна говорити про альтернативу - диференціювання або розподіл. Наприклад, якщо синхронізувати культуру клітин, що виробляють колаген, то продукування колагену можна спостерігати протягом усього клітинного циклу-перерви в синтезі НЕ буде не тільки в S-фазі, але і під час мітозу. Тому мітоз і диференційована функція не завжди виключають один одного.
Чи не свідчать гепатоми з мінімальними відхиленнями також про те, що пухлинні властивості і диференційовані функції в принципі не виключають один одного?
Так. Описана ціла серія гепатит, які ростуть відносно швидко і все ж в якійсь мірі схожі на нормальну тканину печінки. Повільно зростаючі гепатоми продовжують виробляти глікоген і навіть жовчні пігменти, але ж обидві ці функції - привілей нормальних клітин печінки. Отже, в даному випадку пухлинний ріст виявляється сумісним з виконанням диференційованих функцій. ,, У міру виявлення експериментальних пухлин «з мінімальним відхиленням» уявлення про те, що перед кожною клітиною стоїть альтернатива - розмножуватися або диференціюватися, - втратило колишню привабливість (Е. Райд)&rdquo-.
І все ж поняття «пухлинний ген» не слід вважати помилковим?
Ні. Блокування «митотической інформації» може бути порушено, але при цьому специфічні функції не будуть порушені. Однак зазвичай специфічні функції клітини сильно поражаются- як правило, в пухлинних
зоо клітинах може проходити менше специфічних процесів, ніж в нормальних клітинах.
По суті ми торкаємося вже область делеционного гіпотези, яка «в своїй простій формі стверджує, що в пухлинної клітці відсутні деякі ферменти, які були в нормальній клітині-попередниці» (Поттер).
Які міркування покладені в основу цієї гіпотези?
Вона була сформульована Міллери, які виявили, що канцерогени зв`язуються певними білками в клітині (h-білки). У «завершеною» пухлинної клітці ці білки, які в нормальній клітині реагували б з канцерогенами, відсутні.
Але ж в пухлинної клітці бракує не тільки h-білків?
Абсолютно вірно. Зазвичай немає цілого ряду ферментів, і це, природно, викликає питання: які ж «брак» є стратегічно важливими? Іншими словами, які з них насправді позначаються на прояві неопластических властивостей пухлинної клітини?
Деякі зміни можна віднести за рахунок токсичної дії, оскільки канцерогени, як ми вже неодноразово зазначали, вельми шкідливі речовини: будучи використаними в високих дозах, вони неминуче призводять до загибелі клітини.
Чи вдається виділити «токсичні» зміни, які не мають відношення до канцерогенезу?
Дослідники неодноразово намагалися диференціювати токсичні та канцерогенні ефекти, порівнюючи впливу хімічно споріднених речовин на метаболізм клітини. Однак такий підхід доцільний лише в тому випадку, коли два порівнюваних речовини викликають приблизно один і той же токсичний ефект. Все, на що, крім цього, здатне речовина, що виявилося канцерогенним, вважається специфічним для канцерогенезу.
Але мова йде не тільки про токсичність або канцерогенності, а й про те, чи є спостережувані в метаболізмі клітини пухлини зміни первинними або вторинними, причому відповідь на останнє запитання досить складний. Ми вже згадували про зміни в хромосомах, які, мабуть, лише наслідок більш частих клітинних поділів, а не їх причина. Значить, зміна та інших параметрів може бути лише наслідком.
Робилися спроби провести грань між первинними і вторинними змінами в дослідах з точним тимчасовим аналізом в розрахунку на те, що стратегічно важливі події будуть передувати менш важливим вторинних змін?
Такі спроби робилися, однак існує метод, більш перспективний в відділенні, образно кажучи, пшениці від соломи: порівнюють пухлини з однієї і тієї ж батьківської тканини і намагаються виявити загальні властивості. Пухлини, які найбільше підходять для цієї мети, мінімально відрізняються від нормальної тканини, з якої вони відбулися (так звані пухлини з мінімальним відхиленням). Коротенько суть методу зводиться до наступного: очевидно, жодна з функцій, на які ще здатні клітини даної пухлини, не заважає їх неопластичному росту. Якщо деякі ферменти відсутні в певних пухлинах, але ще зберігаються в пухлинах з мінімальним відхиленням, значить, їх відсутність ніяк не впливає на канцерогенез. Отже, найбільша цінність цього методу полягає в тому, що він розвінчав міфи про вплив делеций (недостач) на канцерогенез (особливо це відноситься до гіпотези гліколізу Варбурга).
Наскільки доказові висновки такого роду?
Ви прагнете бути обережними у «розвінчанні міфів» і, мабуть, не без підстав. Розглянемо взаємовідносини між трьома партнерами в циклі регуляції росту нормальної клітини:

Брак (втрата) одного з них, будь то А, Б або В, повинна порушити цю регуляцію. Висновок про те, що залишилися два компонента не мають ніякого відношення до регуляції, очевидно, було б помилковим.
Чи не можна на підставі порівняльного розгляду пухлин з мінімальним відхиленням зробити конкретний висновок?
Думаю що ні. Але якщо допустити, що одного-єдиного вирішального зміни в клітині достатньо, щоб перевести її на хибний шлях, то подібні порівняльні дослідження можуть мати певний сенс. Відомо, що структура клітини надзвичайно складна, а життєдіяльність залежить від того, як протікають в клітині тісно пов`язані між собою циклічні процеси. Разом з тим в клітці є і певна ієрархія: якщо в ній наявна фактор, який регулює ріст, то він, безумовно, робить значно більший вплив на виникнення пухлинних властивостей, ніж будь-які інші «периферійні» процеси клітинного метаболізму. Під час обговорення концепції Халонен ми вже відзначали цей важливий фактор.
Повернемося до питання про стратегічні зміни в зв`язку з делеционного гіпотезою. Канцерогени взаємодіють з деякими білками, інактивують їх, а потім забезпечують постійне їх елімінування (видалення). Очевидно, ці білки, якщо вони важливі для канцерогенезу, повинні бути якимись особливими білками?
Саме так. Очевидно, це регуляторні білки сьогодні ми, ймовірно, має право назвати їх Халонен, користуючись термінологією Буллоу. Однак це не вирішує проблеми, яким чином тимчасова інактивація, наприклад вуглекислотні, веде до його постійної втрати? Ми не знаємо також, як успадковується це придбане властивість.
Проблема успадкування набутих властивостей - не сама ясна сторінка в історії біології. Теорія Ламарка, розбита Дарвіном, не знайшла відповідної заміни. А як дозволяється ця проблема в експериментальних дослідженнях раку?
зоз
Піто і Хайдельбергер описали цикл подвійний репресії по типу схеми Жакоба-Моно, який зводиться до остаточного припинення синтезу пошкодженого канцерогеном регулятора (репрессора). Незворотні зміни в власне генетичному матеріалі в даному випадку не є обов`язковими. Теоретично при додаванні интактного регулятора «порочне коло» повинен розірватися, і клітина може знову почати виробляти регулятор. Відповідно до цього канцерогенез в принципі повинен бути звернемо.
Якщо вже ми торкнулися ламаркізм, то не залишимо і дарвінізм без уваги. Клітка, яка в процесі еволюції «винайшла» регуляторний цикл подвійний репресії, лише нашкодила сама собі. При цьому «шкідливе» дію канцерогену жахливо усугубляется- замість того щоб призупинити дію регулятора на час, клітина робить це назавжди. Це все одно що виплеснути дитину разом з водою.
Про теорії Піто-Хайдельбергера часом говорять, що вона «занадто заумна», а дехто навіть таке визначення вважає занадто м`яким. І все ж вона дозволяє усунути дефект в гіпотезі білкової недостатності, а саме: проста втрата навіть регуляторного білка не може вести до перетворення клітини в пухлинну. Ця втрата повинна бути зафіксована в генетичному матеріалі клітини, а розглянута теорія пояснює, як це досягається.
Чи не є перетворення нормальної клітини в пухлинну оборотними?
Сумний досвід медицини і експериментальних досліджень раку показує, що шлях до пухлини - це шлях в один кінець, в усякому разі, в переважній більшості випадків. Саме цей сумний досвід породив, зокрема, мутационную теорію раку, якою в сучасній науці відводиться особливе місце.
Невже їй нічого не можна протиставити? Хіба пухлинна клітина не породжує тільки пухлинні клітини, хіба властивості пухлинної клітини не успадковуються? А якщо так, то яким чином це можна пояснити, відкинувши зміни в генетичному матеріалі?
У широкому сенсі слова будь-пухлинна клітина дійсно є кліткою мутировавшей, якщо під цим ви маєте на увазі спадковезміна. Але це зовсім не означає, що зміни в пухлинної клітці є незворотними. Клітини нирки в нормі породжують лише клітини нирки, а клітини печінки - лише клітини печінки, без будь-яких генетичних відмінностей в потомстві. Відмінності ж клітин нирки від клітин печінки зовсім не визначаються мутацією, точно так само як не мутація визначає різницю між клітиною печінки і кліткою гепатоми.
Чим же визначається відміну клітини печінки від клітини нирки?
Лише тим, що в клітинах печінки в активному стані знаходяться одні гени, а в клітці нирки - інші. У клітинах печінки певні ділянки ДНК, відкриті в клітці нирки, закриті, і навпаки. Відмінності у властивостях клітини визначаються не відмінностями в первинному генетичному матеріалі, а тим, що в цих клітинах різні ділянки ДНК знаходяться в репресованого (пригніченому) стані.
Отже, альтернативу мутаційної теорії ви вбачаєте в тому, що репресії піддаються різні ділянки ДНК. Чи не вважаєте ви, що «репрограммирование» може вести до перетворення в пухлинну клітину?
Багато онкологи замислюються над подібними змінами програми, в тому числі і Сідні Вайнхауз, який вивчав гликолитические ферменти в гепатома з мінімальним відхиленням. На його думку, в таких пухлинах відбувається зміна схеми зчитування інформації з генів. В результаті ферменти, характерні для нормального профілю клітини печінки, придушуються, в той час як ферменти, які в нормі в печінці блоковані, навпаки, починають синтезуватися.
Подібні «перемикання» можуть бути оборотними. З цієї точки зору заслуговує на увагу та обставина, що, як вважають, випадки оборотних пухлин все ж мають місце.
Ви маєте на увазі пухлини у рослини тютюну та подібні випадки?
Так, але слід також згадати і про давно відомих бронхіальних карцинома. Як виявилося, багато бронхіальні карциноми виробляють АКТГ - гормон, який в нормі клітинами бронхів не проводиться. Ймовірно, те, що в нормальних клітинах «дрімає», в цих пухлинах «пробуджується».
Чи було в принципі доведено, що високодиференційовані клітини тварин зберігають весь генетичний матеріал заплідненого яйця?
Хіба ви не пам`ятаєте експерименти Гердон? Йому вдалося отримати цілих пуголовків і навіть дорослих жаб в результаті імплантації ядер диференційованих епітеліальних клітин кишечника в яйцеклітину (з убитим ядром). Тим самим було доведено, що ці клітини містять всю інформацію, необхідну для розвитку нормального дорослого організму.
Якщо пухлинна клітина дійсно лише «репрограммироваться», чи не вдасться отримати нормальну жабу шляхом імплантації в яйцеклітину ядра пухлинної клітини?
Р. К. Маккіннелл з співробітниками індукував пухлини нирки у жаби Rana pipiens, виділив ядра з пухлини і пересадив їх венуклеірованние яйцеклітини. Як і в дослідах з нормальними ядрами клітин кишкового епітелію, йому вдалося отримати життєздатних пуголовків. Отже, ядра пухлинних клітин зберігають інформацію для цілої серії спеціалізованих клітин. «За допомогою миготливого епітелію пуголовки могли плавати в культуральному середовищі. Плавання ж неможливо без функціональних рецепторів нервової тканини і поперечно-смугастої м`язової. М`язи серця проштовхували кров через зябра. Таким чином, мультіпотенція пухлинного генома була очевидною ще до гістологічного аналізу »(див. Фіг. 49).
Чи не спростовує сказане вами думка про те, що пухлинна клітина повинна бути обов`язково мутировавшей кліткою?
Не зовсім. Вирішальна мутація могла б по суті проявитися лише в клітинах нирки жаби, проте пуголовків не вдалося довести до цієї стадії розвитку. Крім того, слід пам`ятати, що пухлина, з якої були взяті ядра, индуцировалась вірусом, і цілком можливо, що вірусний геном був просто-напросто втрачений при імплантації в яйцеклітину. Тому перш, ніж відповісти на ваше запитання, ми повинні почекати і перевірити, чи не будуть хімічно індуковані пухлини поводитися аналогічним чином. Безсумнівно одне: ідея «репрограммироваться» клітини починає вселяти все більше довіри.
Чи можна розглядати цитоплазму яйцеклітини як «джерело юності» для диференційованих ядер?
Джерело юності чи ні, але цитоплазма грає роль у винесенні прийнятих кліткою рішень. Ядерна мембрана перешкоджає здійсненню принципу «колегіальності в керівництві».
Немає ніякої необхідності в трансплантації ядра диференційованої клітини в яйцеклітину для її «омолодження». Харріс проводив злиття еритроцитів курчат (які в нормі вже не діляться) з клітинами швидко зростаючої культури тканини. У таких «гетерокаріонов» спостерігалися легко реєструються зміни ядра еритроцита: воно набухало і в ньому починався зупинений раніше синтез ДНК. Іншими словами, ядро клітини реактивований.
Чи не спостерігалося чи також зворотне явище, тобто придушення специфічних функцій клітини при злитті клітин?
Такий випадок був описаний Ефруссі: він схрещував клітини, що виробляють меланін, з клітинами без меланіну і отримав гібриди, в яких синтез меланіну не відбувається. Це дозволило Ефруссі зробити наступне припущення: в клітинах без меланіну синтез пігменту подавлен- цей же репрессор блокує синтез пігменту і в гібридизувати клітці, що містить ядра обох типів.
Чи має це означати, що при злитті пухлинної клітини з нормальною неопластические властивості можуть втрачатися?
Абсолютно вірно. Те, чого не вистачає пухлинної клітці (делеція), може бути компенсовано нормальної клітиною при злитті. За повідомленням Харріса, гібриди пухлинних і нормальних клітин втрачають здатність рости як пухлинні клітини. Однак є й інші повідомлення: гібриди пухлинних і нормальних клітин залишаються пухлинними клітинами.
Чи не суперечить це делеционного гіпотезі?
Лише при першому розгляді, так би мовити, з позицій регулятора росту, який при гібридизації повинен бути внесений нормальної клітиною. Але якщо ми будемо виходити з (гіпотетичного) існування рецептора для даного регулятора, то прийдемо до іншого висновку: якщо рецептор не реагуватиме на регулятор в пухлинної клітці, він не зробить цього і в клітинному гібриді.
Втрата регулятора або рецептора цього регулятора може розглядатися як справжня мутація. Але, як ви вважаєте, така втрата може бути пояснена просто зміною характеру розподілу репресованих ділянок на ДНК, тобто «репрограмуванням»?
Я б, мабуть, сказав, що краще припускати зміна в характері розподілу репресованих ділянок, ніж мутацію. Але це ще не означає, що вирішальні зміни взагалі відбуваються в генетичному матеріалі клітини. Зміни в ДНК навряд чи вичерпують всі уявлені можливості: «суперником» мутованого ядерного гена, необхідного в класичній теорії мутацій, може виявитися плазмовий ген, тобто генетичний матеріал, що знаходиться поза ядра. Прикладом таких плазматичних генів можуть служити автономні мітохондрії.
Передбачалася чи автономія клітинних мембран?
В даному випадку термін «автономний» може означати не повну незалежність від ядра, а лише свободу вибору в збірці структурних компонентів мембран специфічним чином. Такі припущення дійсно робилися.
Чи грають «вторинні спадкові механізми» скільки-небудь значну роль в сучасних онкологічних дослідженнях?
Я б не сказав. Значення даного підходу полягає в тому, що він застерігає проти небезпеки приймати всі занадто очевидні теорії за теоретичну необхідність і тим самим вважати їх нібито доведеними.
Ми вже досить докладно обговорили, яким чином пухлинної клітці вдається залишатися пухлинної кліткою. Чи не можна тепер торкнутися питання, з чого починається перетворення нормальної клітини в пухлинну?
Сподіваюся, ви не збираєтеся вивудити з нас визначення. Вірхов свого часу вважав, що «ніхто, навіть під тортурами, не зміг би сказати, що ж таке насправді ракова клітина». Але ми все-таки спробуємо дати попереднє визначення: в найпростішому сенсі слова клітина вважається пухлинної, якщо вона ділиться частіше, ніж сусідні клітини.
Мабуть, нам слід запитати, яким же чином подібні небажані ділення клітин запобігають в нормальному випадку?
Можливий лише самий загальний відповідь на поставлене запитання. За це несуть відповідальність регуляторні поля організму. Чисто формально регуляція може бути порушена двома способами: якщо відбудеться послаблення регуляторного поля або втрата клітинних антен, що сприймають сигнали регуляторного поля.
Ці поля можуть, зокрема, мати гормональну природу. Згадайте раки молочної залози у мишей і щурів, які виявляють залежність від рівня гормонів у крові.
Чи можна розглядати імунну систему в якості такого регуляторного поля?
Як вважають, система імунного захисту господаря справді починає діяти лише в тому випадку, коли пухлинні клітини вже є. Таким чином, це як би регуляція post factum. Правда, дехто вважає, що імунні механізми беруть безпосередню участь у підтримці сталості в тканини, наприклад шляхом впізнавання «сенильних» (старих) клітин і їх знищення.
Чи веде просте ослаблення імунної системи до виникнення пухлинних клітин?
Теоретично так. Хімічні канцерогени можуть просто блокувати виведення небезпечних пухлинних клітин завдяки своєму імунодепресивноюдією ( «непрямий хімічний канцерогенез в результаті імунодепресії»).
Чи є тому експериментальні підтвердження?
Ми можемо послатися на експерименти Штутмана. Досліджуючи різні штами мишей, він виявив, що у штаму, який сильно реагував на метилхолантрен, імунна система була в широких масштабах паралізована цим вуглеводнем. Навпаки, у штаму, який майже не реагував на метилхолантрен, імунна здатність практично не знижувалася. Тому утворення пухлин і імунодепресія, мабуть, взаємопов`язані.
На інших системах не вдалося спостерігати настільки явних відмінностей: так, індукування аденом легкого метілхолантреном або уретаном послаблювалося у тварин після видалення тимуса (ослаблення імунної відповіді), хоча повністю і не знімалося (Трайнин).
Значить, імунні впливу не грають ролі в істинному індукуванні пухлинних клітин, але дуже важливі для розмноження вже наявних пухлинних клітин?
Саме так. Ніхто не сумнівається, що для того, щоб зрозуміти, як виникають пухлинні клітини, необхідно вивчати імунні впливу. Ця точка зору знаходить своє підтвердження в пасивної імунізації тварин-пухлиноносіїв аутогенними пухлинними клітинами, а також в численних експериментах з антилімфоцитарну сироваткою, проведених не так давно. Знову і знову під дією цього агента, що блокує імунну систему, вдавалося спостерігати скорочення латентних періодів. Це знаходиться в повній згоді з припущенням про те, що імунні реакції в нормі перешкоджають розвитку пухлин.
Спробуємо поповнити наш список регуляторних полів, що діють на клітини. Чи не забули ми найважливіший з них?
Найважливішим регуляторним полем може бути сама тканина. В даний момент ми можемо залишити відкритим питання про те, що собою являє це поле - імпульси, що виникають в результаті контактів між клітинами (не виключена навіть їх електрична природа), або регуляторні речовини, що виробляються тканиною (Халонен).
Чи не слід нам тепер сказати кілька слів про той ефект, під впливом якого пухлинні клітини стають «глухими» до сигналам регулювання зростання? Відповідно до сучасного стану питання про первинність ви, очевидно, вважаєте, що клітини «глухі» в першу чергу до регуляторних сигналів власної тканини?
І тут ми стикаємося з двома суперечливими випадками порушення регуляції росту: клітини або паче не виробляють регуляторних сигналів (Халонен), або перестають їх отримувати через втрату необхідних для цього антен. Клітка без антени, налаштованої на прийом регуляторних сигналів зростання, автоматично повинна стати пухлинної.
Погодьтеся, що клітина, яка не здатна далі виробляти сигнали регуляції росту, але все ще на них реагує, - дуже цікава пухлинна клітина.
Перш за все ми не змогли б навіть розпізнати її як пухлинну клітину до тих пір, поки її сусіди по тканинної організації виробляють регуляторні речовини в достатній кількості. Такий клітці в більшій чи меншій мірі довелося б ділитися відповідно до ритмом нормальної тканини, і вона була б пухлинної, якщо можна так висловитися, інкогніто, аж до того моменту, коли гніздо подібних кліток не розрослося б і рівень життєво важливих регуляторних сигналів не впав б нижче норми. Лише після того, як т