Моноклональность опухолей ясно показывает, что в основе злокачественного роста лежат единичные генетические события, мутации (или мутация), приводящие к стабильному отклонению клетки от нормальной программы ее развития и существования. Мутации редки и случайны. Они имеют частоту появления, но не имеют закономерного пути, определяющего их природу и физиологическое содержание. Отсюда возникло представление о непредсказуемости природы опухолей и об отсутствии закономерного пути их возникновения, т.е. закономерного предрака. Но патоморфология опухолей четко указывала на существование морфологически отличимого предрака. По Л.М. Шабаду «каждый рак имеет свой предрак» [2]. Как совместить это понимание с моноклональностью опухолей? Как объяснить сходство предрака с возникающими впоследствии злокачественными клонами, что наблюдается во многих ситуациях?
Мы можем сегодня обозначить три пути возникновения и объяснения предрака. Первый путь – индукция и преимущественная пролиферация клеток-предшественников определенных опухолей; второй путь – возникновение генетических изменений, резко увеличивающих вероятность образования опухолевого клона, и третий – образование неопухолевой ткани, стромы, продуцирующей внеклеточный матрикс, факторы роста и факторы образования сосудистого снабжения опухолей. Эти пути детально рассмотрены Р. Вайнбергом [1].
Активация клеток-предшественников. Хроническое воспаление – достоверный предрак, что убедительно показано для гепатоцеллюлярного рака, когда инфекция вирусами гепатита В или С создает высокую вероятность возникновения рака печени у человека [3], равно как и бактериальная инфекция Helicobacter pylori повышает вероятность развития рака желудка человека [4]. Вероятный механизм здесь – активация клеток-предшественников опухоли – стволовых и полустволовых клеток нормальной ткани.
Стволовые, полустволовые и терминально-дифференцированные клетки. Исходной структурой для большинства органов является стволовая клетка, которая характеризуется двумя признаками: она неограниченно самовоспроизводится и способна к нескольким дискретным дифференцировкам [5–7]. Стволовые клетки никогда не исчерпываются, они очень немногочисленны и обычно находятся в нишах, хорошо защищенных от внешних воздействий [8]. Следующий шаг дифференцировки стволовой клетки – это коммитированный предшественник, или клетка-амплификатор, составляющая пролиферативный компартмент ткани. Клетки этого компартмента обладают частичной самовоспроизводимостью, находятся в непрерывном пролиферативном цикле и способны к ограниченным дифференцировкам. Эти клетки чувствительны к факторам регуляции – гормонам или ростовым факторам, которые регулируют их пролиферацию. Основная масса опухолевых клеток относится именно к этому «этажу».
Для большинства опухолей неизвестно, возникают ли они из собственно стволовой клетки или из коммитированного предшественника, который в результате мутаций «отрывается» от стволовой клетки и, приобретая способность к неограниченному самовоспроизведению, сам становится стволовой клеткой опухоли, утрачивающей, как правило, полностью или частично способность к терминальной дифференцировке. Вопрос этот имеет принципиальное значение не только для понимания патогенеза опухолей, но и для их лечения [9]. Дело в том, что большинство противоопухолевых препаратов воздействует направленно на подавление энзиматических систем самовоспроизведения ДНК, т.е. на пролиферирующие клетки. Поскольку пролиферирующие клетки относятся к коммитированным предшественникам, то именно эти клетки «выбиваются» в первую очередь и создают чувствительность опухоли к радио- и химиотерапии. То же относится к подавляющему действию гормонов (например, к андрогенам при раке молочных желез). В то же время стволовые клетки нормальной ткани находятся вне цикла, локализованы в физиологически и анатомически защищенных нишах и потому менее чувствительны к радио- и химиотерапии, что и создает разрыв, позволяющий антипролиферативным воздействиям подавлять основную массу опухолевых клеток, не уничтожая полностью стволовые клетки самой опухоли [10] и нормальной ткани. Увеличение концентрации химиотерапевтических препаратов или дозы облучения ограничивается чувствительностью собственно стволовых клеток, в первую очередь, костного мозга и кишечника, наиболее близких по свойствам к пролиферативному компартменту¹. Повышенная чувствительность опухолей к химиотерапии, облучению, ингибиторам ростовых факторов хорошо согласуется с этой точкой зрения, равно как и монодифференцировка большинства опухолей [9, 10]. Полипотентность стволовой клетки и монопотентность дифференцировки большинства опухолей свидетельствуют в пользу того, что опухоль происходит из коммитированных предшественников, как правило, монопотентных². Во всяком случае моно-или полипотентность опухолей – надежный признак их происхождения из разных этажей клеток-предшественников. Так, при ХМЛ, генетической причиной которого является транслокация 1 (9; 22), ведущая к образованию нового гена BCR-ABL (в составе так называемой филадельфийской хромосомы), этот ген присутствует в клетках всех ветвей дифференцировки (эритроидной, лимфоидной и миелоидной), но лейкоз развивается только в миелоидной ветви, вплоть до бластного криза, захватывающего, как правило, миелоидную и эритроидную дифференцировки в их ранних стадиях [11, 13]. Значит при ХМЛ ген BCR-ABL определяется в стволовой клетке, но реализуется только в миелоидной ветви дифференцировки, и в этом причина монопотентности ХМЛ.
| ¹ Современная химиотерапия ищет ингибиторы специфического действия онкогенов или интегрированных протоонкогенов для подавления роста опухолей [9]. ² В некоторых, редких случаях монопотентность замещается олигопотентностью, например при остром миелоидном лейкозе, дающем смешанную дифференцировку – миелоидную и лимфоидную [11, 12]. |
Но в любом случае встает вопрос: как предшественник опухоли приобретает бессмертие? Время жизни любой клетки ограничено числом делений, которое она способна пройти (предел Хейфлика). Это происходит из-за неполной репликации ДНК в нормальном цикле деления клетки, ведущей к сокращению концов хромосом, теломер. (Смелая гипотеза А.М. Оловникова [14] еще в начале 1970-х гг. предшествовала возникновению и изучению этой проблемы.) Концы хромосом, защищающие их от неизбежного слипания, образуют теломеры, не несущие генетической информации, но препятствующие образованию гетеродуплексов ДНК, т.е. комплексов ДНК разных хромосом. Разрушение теломер ведет к слипанию концов хромосом и гибели клетки. Восстановление теломер и их синтез, осуществляемый ферментом теломеразой, ведут к приобретению клеткой неограниченного потенциала деления – бессмертия. В нормальном организме теломераза образуется лишь в стволовых эмбриональных клетках – клетках-предшественниках сперматоцитов и ооцитов, обладающих неограниченным числом делений. Когда соматические клетки исчерпывают свой пролиферативный потенциал, они гибнут – наступает кризис. Из кризиса выходят лишь мутанты, восстанавливающие синтез теломеразы либо сохраняющие жизнеспособность клетки с образованием гибридных хромосом, утративших теломерные участки. Таким образом, кризис проходят лишь очень немногие (единичные?) клетки, выходящие из-под зависимости от разрушения теломеры – либо синтезирующие теломеразу, либо имеющие концы хромосом, не зависящие от теломер [15].
Преодоление кризиса ведет к анеуплоидии – главной причине генетической нестабильности предопухолевой и опухолевой клетки, во много раз превышающей частоту мутаций. Генетическая нестабильность создает богатый материал для прогрессии, которая начинается уже в предопухолевый период [15, 16].
Выход из кризиса, связанный с изменением набора хромосом и их структуры, не обязательно связан с малигнизацией ткани. Имеются бессмертные нормальные клеточные линии, такие, например, как 3Т3, не дающие опухоли при введении их in vivo, но легко и стандартно трансформируемые при введении онкогенов [15].
Таким образом, бессмертие является обязательным, но не исключительным свойством опухолевой клетки, вернее стволовой самовоспроизводящейся линии опухолевых клеток.
Монопотентность и бессмертие – сочетание признаков, типичное, но не достаточное для опухолевой клетки. Их появление – обязательный этап на пути эволюции ткани к злокачественному росту.
Из изложенного выше следует, что нормальная стволовая клетка и коммитированный предшественник по биологическим свойствам ближе всего к опухолевой стволовой клетке. Индукцию именно этих клеток при патологиях следует прежде всего рассматривать как предрак. Очень ярким примером этой ситуации является патология печени, ведущая к нарушению ее регуляции за счет репликации зрелых гепатоцитов. Отравление печени алкалоидом ретрорцином [17] или некоторыми химическими канцерогенами подавляет деление гепатоцитов или их чувствительность к стимуляторам пролиферации. Частичная гепатэктомия в условиях подавления пролиферации ведет к вспышке новообразования гепатоцитов из предшественников – так называемых овальных клеток, дающих начало юным гепатоцитам и клеткам желчных протоков [5]. Повреждение гепатоцитов дает волну продукции сывороточного опухолево-эмбрионального антигена АФП. Эта волна уходит в под-пороговую величину по мере регенерации печени, но она коррелирует с последующим образованием гепатом. Более того, печень, отравленная алкалоидом ретрорцином, при замещении ее трансплантированной гомологичной печенью дает вспышку гепатом в пересаженной ткани [18]. Все эти данные хорошо согласуются с гипотезой возникновения опухолей печени из популяции овальных клеток – коммитированных предшественников гепатоцитов [5, 19]. Аналогичная ситуация имеет место и при раке легких [20]. Важно отметить, что одиночные мутации коммитированных предшественников при ХМЛ могут давать соответствующие опухоли [21].
Таким образом, мы можем рассматривать повреждение ткани, ведущее к пролиферации ее стволовых и полустволовых клеток, как условие, индуцирующее популяцию клеток (наиболее близких к опухолевым), обладающую очень высоким риском возникновения соответствующего клона.
Генетическая предрасположенность или генетический предрак. Опухоль, являющаяся клоном клеток со стабильными патологическими свойствами, является, скорее всего, генетически измененным клоном, результатом одной или не скольких мутаций. Наследственные формы рака или гемобластозов соответствуют этой точке зрения. Самым ярким примером наследственного рака является ретинобластома – злокачественная опухоль сетчатки глаза [22]. Эта опухоль вызывается рецессивной мутацией, передающейся от родителей. Наличия одной функциональной копии Rb достаточно для поддержания нормального клеточного фенотипа, однако происходящая спорадически в клетках сетчатки глаза мутация, инактивирующая второй аллель Rb, ведет к возникновению в раннем детстве ретинобластомы; при этом практически все случаи наследственной ретинобластомы характеризуются последовательным поражением обоих глаз [23]. Следовательно, исходная мутация определяет предрак, реализующийся в большой популяции клеток, где возникает вторая мутация.
Природа гена Rb в настоящее время установлена. Белковый продукт гена Rb контролирует продвижение клетки по циклу деления. Регуляция функции pRb (белка, кодируемого геном Rb) осуществляется путем его фосфорилирования–дефосфорилирования [22]. В неделящихся клетках (G0) pRb дефосфорилирован. В G1 он постепенно фосфорилируется и в гиперфосфорилированном состоянии пересекает «точку рестрикции», отделяющую G1 от S-фазы – фазы синтеза ДНК. Затем pRb дефосфорилируется – до начала нового митотического цикла. Активность фосфорилирования определяется циклином D, взаимодействующим с митогенными сигналами. Мутации pRb делают этот белок независимым от митогенных сигналов, создающим непрерывное (и потому нерегулируемое) прохождение клеток сетчатки по циклу, что лежит в основе возникновения ретинобластомы.
Четкий пример роли генетических изменений показан при исследовании рака молочной железы [24]. Частота возникновения этого рака отчасти контролируется генами BRCA 1 и 2, частота мутаций которых коррелирует с частотой появления этого рака. Природа связи BRCA 1 и 2 с возникновением рака молочных желез не установлена, но роль генетических факторов в возникновении этой опухоли в некоторых популяциях весьма вероятна.
Другой яркий пример роли генетических изменений в предраке – динамика гена АРС в возникновении рака толстой кишки: выпадение функции гена АРС ведет к резкому увеличению риска возникновения аденоматозного полипоза, на фоне которого возможно развитие клона колоректального рака [25]. Однако мутации гена АРС самой по себе недостаточно для возникновения злокачественной опухоли. Аденоматозный полипоз создает популяцию высокого риска развития моноклонального рака толстого кишечника.
Ген АРС контролирует специфическое сцепление клеток эпителия кишечника, нарушение которого необходимо для возникновения полипа, но недостаточно для возникновения клона раковой опухоли [25]³.
| ³ Мутация АРС ведет к активации Р-катенина, активирующего кадхерин, входящий в состав межклеточных контактов. |
Сходная ситуация, по-видимому, имеет место при ХМЛ: транслокация BCR-ABL обязательно ведет к ХМЛ (см. выше), но не сразу после введения филадельфийской хромосомы в клетки человека, трансплантированные бестимусным мышам, а спустя некоторое время и только в немногочисленных клонах клеток [26]. Таким образом, транслокация BCR-ABL резко повышает риск возникновения ХМЛ, но не ведет непосредственно к его возникновению. И в этом случае, скорее всего, появление гена BCR-ABL ведет к предраку, определяющему дальнейшую программу возникновения опухоли.
Суммируя эти ситуации, можно обозначить и второй, чисто генетический путь образования предрака формирование компонентов, необходимых для опухоли и входящих в нее, но недостаточных для ее индукции. К этому пути примыкает и весьма распространенный путь инактивации генов-супрессоров опухолей. Ген р53 и родственные ему гены контролируют уход в апоптоз клеток, поврежденных внешними воздействиями, мутациями или старением [27]. Мутации этого гена помимо серьезного влияния на регуляцию клеточного цикла индуцируют уход от апоптоза многих клеток, гены которых, проходя кризис, могут приобретать бессмертие и входить в бессмертный генотип опухолевой клетки.
Совершенно неизученной остается проблема эволюции клеток-предшественников опухоли на ранних стадиях, когда они еще не обладают селективными преимуществами, но явно эволюционируют в сторону образования опухолевого клона [28].
Таким образом, многие пути эволюции генотипа образуют типичный предрак, повышая вероятность возникновения определенных опухолей.
Роль воспаления в образовании предрака. Последнее десятилетие в изучении роли воспаления в опухолевом росте стало «декадой предрака», хотя данные о роли хронического воспаления исследовались намного раньше [2]. Главное противоречие заключалось, во-первых, в том, что, воспаление включает в себя большие клеточные популяции, а опухоли моноклональны, во-вторых, в том, что опухолевый процесс основан на патологии единичных клеток, мутации которых не связаны с воспалительным процессом.
Однако обозначились три канала, по которым воспаление оказалось связанным со злокачественным ростом: это индукция пролиферации стволовых и главным образом полустволовых клеток-амплификаторов; образование стромы опухолей [29], создающей адекватный внеклеточный матрикс для инвазии и метастазирования, и, главное, ангиогенез, индукция микроциркуляции, обеспечивающей дыхание и питание опухоли и удаляющей продукты ее жизнедеятельности, и, наконец, образование ростовых факторов – цитокинов, необходимых для роста опухолей [30–34].
Индукция клеток-предшественников опухоли. Этот путь особенно выражен в печени. Зрелые гепатоциты соответствуют коммитированным предшественникам. Они «чувствуют» хирургическое удаление печени и путем пролиферации точно восстанавливают недостающую ее часть. Гепатэктомию можно повторять много раз, и каждое удаление будет сопровождаться волной регенерации за счет пролиферации зрелых гепатоцитов. При этом никаких признаков воспаления не наступает [5]. Следовательно, гепатоциты соответствуют клеткам-амплификаторам: они «чувствуют» потерю клеток печени, отвечают точной пролиферативной реакцией и реагируют на фактор роста печени. При этом они выполняют функции дифференцированной клетки – синтезируют белки сыворотки крови и осуществляют детоксикацию ксенобиотиков. Регенерация печени после гепатэктомии наступает сразу же после операции за счет оставшихся гепатоцитов, которые делятся синхронно в соответствии с потребностями восстановления печени. Регенерация повторяется несколько раз при повторных гепатэктомиях. Однако при хроническом отравлении печени CCl4 или алкалоидом резорцином пролиферация гепатоцитов блокируется и печень восстанавливается за счет пролиферации клеток-предшественников гепатоцитов, которые могут дифференцироваться в гепатоциты и холангиоциты. Это так называемые овальные клетки, маркером которых является эмбриоспецифический белок АФП. Следовательно, в этом случае условия благоприятствуют пролиферации новообразованных предшественников опухолевых клеток. Так или иначе в печени возникает ситуация предрака еще до возникновения опухолевого клона. Возможно, эта ситуация создается и при двустадийном канцерогенезе, когда инициатор вызывает мутацию, а промотор способствует реализации этой мутации, превращению клеток, ее содержащих, в опухоль.
Хорошо известно онкогенное действие вирусов гепатита В и С, создающих группы высокого риска по раку печени, особенно в сочетании с печеночным ядом – афлатоксином [3]. Они имеют тот же непрямой механизм онкогенного действия – через хроническое воспаление и стимуляцию клеток-предшественников. Другими словами, здесь мы встречаемся с ситуацией предрака, ассоциированного с воспалением. Продукция специфических ростовых факторов – цитокинов – несомненно участвует в процессе формирования предрака [35], равно как и факторов образования эндотелия сосудов (ангиогенез) [36].
В очаге воспаления образуются и накапливаются макрофаги, обладающие множеством функций. Среди них – продукция колониестимулирующих факторов, цитокинов, стимулирующих пролиферацию фибробластов, и металлопротеиназ, разрушающих коллаген внеклеточного матрикса, основу направленного роста клеток (базальную мембрану) [37].
Для своего роста опухоль требует снабжения кислородом и питательными веществами, что достигается путем создания микроциркуляции. Гипоксия, возникающая при повреждении сети микроциркуляции, всегда имеющая место при повреждении нормальных тканей и регулярно образующаяся в опухолях, достигших размера 0,2 мм, требует для своей компенсации развития дополнительной сети кровоснабжения. Эта сеть выстраивается благодаря VEGF и VIGF. VEGF секретируется разными тканями – нормальной соединительной тканью и эпителием, в том числе и опухолевым [38]. Нормальные ткани входят в состав опухолевой стромы, плотно окружающей опухоль и создающей условия для ее роста. Создание хронического воспаления, продукция цитокинов, VEGF/VIGF, секреция MMP, разрушающих коллаген внеклеточного матрикса, – это различные проявления активности стромы, создающие необходимые условия опухолевого роста и потому участвующие в формировании предрака. Следовательно, образование опухолевой стромы из нормальных клеток создает необходимые условия для формирования и роста опухолей, и они могут рассматриваться как условия предрака.
Суммируя, можно заключить, что индукция и стимуляция клеток-предшественников опухоли, накопление генетических изменений опухолевой клеткой вместе с образованием стромы, способствующей опухолевому росту и необходимой для него, создают новую надежную мишень для противоопухолевой терапии – мишень, специфичную для каждой опухоли, часто выявляемую серологическими маркерами или по патофизиологическим признакам, мишень понятную и надежную, характеризующую самое возникновение опухоли, а не уже сформированный опухолевый клон.
Онкогены и протоонкогены
В начале 1970-х гг. возникло понятие «онкоген». Прежде всего термозависимая мутация онкогенного вируса, ведущая к трансформации in vitro только при пермиссивной температуре и возобновляющая нормальный рост при непермиссивной температуре, явно свидетельствовали о существовании онкогенной мутации [39]. Действительно, дискретность опухолеродной функции и ее четкая зависимость от температуры соответствовали представлению о термозависимой мутации одного гена, контролирующего синтез одного термозависимого белка. Следовательно, один ген был ответствен за трансформацию клеток даже высокозлокачественной вирусной опухоли in vivo, такой как саркома Рауса. Интенсивные исследования опухолеродных ретровирусов выявили целое семейство онкогенов различной активности и механизма действия, начиная от ВРМЖ мышей до ВСР Онкогены демонстрировали элементарный канцерогенез, определяемый одним мутантным геном [40]. Они были свойственны только онкорнавирусам, т.е. опухолеродным вирусам, геном которых представлен РНК. Эти вирусы с помощью обратной транскрипции строят ДНК-копию своего генома, которая встраивается в геном клетки и становится частью хромосомы. Вирусная РНК образуется на основе клеточной ДНК. Если последняя реплицируется с фрагмента ДНК, соседнего с геном, контролирующим пролиферацию, то этот ген при синтезе вирусной РНК может захватываться РНК-полимеразой и, таким образом, попадать в геном вируса. При синтезе вируса он «возвращается» в геном клетки, но уже в другое положение и выходит из-под контроля «нормальных» генов. Впервые гипотеза о захвате онкорнавирусом предшественника онкогена была абсолютно четко сформулирована А.Д. Альтштейном [41] в начале 1970-х гг., и вскоре этот захват был показан экспериментально.
Гены клетки, встраивающиеся в геном онкорнавируса и вызывающие автономную (нерегулируемую) пролиферацию, получили название протоонкогенов. Очевидно, что вирусный онкоген, возникающий на основе протоонкогена, может образоваться лишь в составе онкорна-вируса. И именно у кур и мышей наиболее широко распространены онкорнавирусы, вызывающие опухоли [39] и несущие онкогены, происходящие из протоонкогенов.
Распространение патогенных онкорнавирусов у кур и мышей при отсутствии у близких видов (например, у хомяков и перепелок) – поразительное явление. При этом лейкозные онкорнавирусы, так же как вирус бычьего лейкоза BLV, вирусы лейкоза кошек FeLV и человека HTLV-I [42], имеют другую природу и не содержат клеточных протоонкогенов [42].
Широкое распространение инфекционных онкорнавирусов, практически абсолютное, было установлено для кур и мышей [39]. Было показано, что у кур вирус птичьего лейкоза ALV служит вирусом-помощником для онкорнавирусов [39].
У мышей впервые было обнаружено, что вирус рака молочных желез ведет себя как собственный ген, наследуемый по менделевской схеме, т.е. как эндогенный вирус [43].
Нами было установлено, что все мыши на всех стадиях онтогенеза являются носителями ГСА лейкозных вирусов, наиболее близкого по происхождению ГСА вируса лейкоза Гросса [39].
Таким образом, онкоген РНК-содержащих вирусов животных – мышей и птиц (см. ниже) – это клеточный ген (протоонкоген), включившийся в интегрированный с геномом клетки онкорнавирус [40, 44]. Очевидно, что онкоген онкорнавирусов – это единственный ген, присутствующий только в РНК-содержащих опухолеродных вирусах.
Другой механизм активации клеточных протоонкогенов установлен для низкоонкогенных медленно действующих онкорнавирусов. Это инсерционный онкогенез, при котором геном онкорнавируса встраивается рядом с протоонкогеном, активируя его. В этом случае протоонкоген проявляется как вирусный онкоген, не входя в состав вирусного генома. Такой механизм действия характерен для ВРМЖ мышей [40].
ДНК-cодержащий вирус, вызывающий опухоль, не может захватить протоонкоген и не содержит классических онкогенов. Гены, ответственные за опухоли, индуцируемые ДНК-со-держащими вирусами, имеют другой механизм действия и другое происхождение (cм. ниже). Их опухолеродная активность не определяется клеточным протоонкогеном, включенным в структуру вируса.
Онкогены входят в структуру онкогенного онкорнавируса и при ее сравнении со структурой исходного (неонкогенного) вируса могут быть идентифицированы и охарактеризованы. Таким путем были установлены основные группы вирусных онкогенов (SRC, RAS, ABL, MYC, SIS) и было показано, что они находятся на раз ных этажах сигнальных путей, от специфического рецептора ростового сигнала, как, например, PDGF (онкоген SIS), до онкогенов, действующих внутриклеточно (RAS, SRC) или в ядре (МYC), где в качестве транскрипционных факторов активируют группу специфических генов [44]. Специфичность сигнала определяется тем, что каждое предыдущее звено сигнального пути, активируясь своими лигандами, меняет свою конформацию так, что у него выявляется фосфорилирующая активность и оно передает сигнал – фосфорилирование – вдоль по цепи вплоть до активации специфического транскрипционного фактора, взаимодействующего с хроматином ядра. Таким образом, вирусный онкоген, находясь в цепи передачи сигнала и не нуждаясь в исходном лиганде – ростовом факторе или гормоне, генерирует митогенные сигналы, идущие в ядро, и определяет тем самым автономную пролиферацию клетки. При этом сигналы, идущие от онкогенов, доминантны. Они не требуют гомозиготности, так как вирусный онкоген не регулируется нормальным геномом, частью которого он не является. При этом, естественно, надо иметь в виду, что передача митогенного сигнала от онкогена в ядро включает в себя многие промежуточные этапы и пересекается с другими путями передачи сигналов. Но мы хотели бы подчеркнуть здесь роль единичного доминантного сигнала, стоящего на вершине генерации митогенных импульсов [45].
ДНК-cодержащие опухолеродные вирусы имеют иной механизм действия. Их геном, точнее отдельные гены, входящие в геном, и продукты этих генов, такие как LT-антиген (большой Т-антиген) онкогенного паповавируса, соединяясь с клеточным белком, подавляющим пролиферацию клетки и участвующим в регуляции пролиферации, инактивирует его и создает тем самым автономную нерегулируемую пролиферацию. Гены-мишени, определяющие синтез соответствующих белков, получили название генов-супрессоров опухолевого роста, а открыты они были при изучении онкогенной активности ДНК-со-держащих вирусов [46, 47]. Такой механизм был установлен для паповавирусов (папилломы, полиомы, SV40) и аденовирусов. Очевидно, что он совсем другой, чем у онкорнавирусов.
Вирусный онкоген функционирует как доминантный ген и, как правило, не требует для своего функционирования независимой активности других регуляторных генов.
Подводя итог анализа действия онкогенных вирусов, мы видим, что их опухолеродная активность сводится к созданию автономной непрерывной пролиферации клеток – основному признаку опухолевого роста.
Дальнейшая эволюция опухоли – результат отбора из генетически гетерогенной популяции клеток, ведущего к инвазии и метастазированию.
Клетки, пролиферирующие под действием вирусного онкогена, так же как и нормальные, исчерпывают свой пролиферативный потенциал и вступают в кризис, а те, которые проходят кризис, приобретают бессмертие и, как правило, увеличивают свою генетическую гетерогенность, являясь уже вполне злокачественными. Однако опухоли, вызванные вирусными онкогенами, – это простейшие опухоли, определяемые трансфекцией одного доминантного онкогена, например SRC, MYC или ABL.
Включение протоонкогена в состав онкорнавируса и инсерционный мутагенез – не единственный путь активации этого гена. Другой путь – амплификация протоонкогенов, приводящая к их нерегулируемой активации. Этот путь встречается редко (классический пример – детская нейробластома). Гораздо более распространенный путь – транслокация протоонкогена под активно экспрессирующийся в данной ткани ген и образование химерных генов. Этот путь несколько ближе к предыдущему в том смысле, что онкоген активируется здесь непосредственно, без участия промежуточных компонентов. Активированный онкоген экспрессируется прямо, он всегда доминантен. Особенно четко все это выражено в лейкозах, где клетки ведут себя более независимо одна от другой и где клеточные взаимодействия не играют столь большой роли, как в эпителиальных опухолях. Кроме того, при лейкозах гораздо реже и меньше сказывается многокомпонентный канцерогенез.
Гемобластозы. Переходя от опухолей, вызванных онкорнавирусами, к опухолям, спонтанным или вызванным вирусами, не являющимися посредниками в передаче протоонкогена, мы обратимся прежде всего к гемобластозам – опухолям гемопоэтической системы. Эти опухоли, с нашей точки зрения, наиболее близки к опухолям, вызываемым онкорнавирусами, «переносчиками протоонкогена». Они вызываются одним онкогеном, протоонкогеном (т.е. собственным геном), активированным транслокацией под промотор физиологически активного гена, или мутацией одного протоонкогена. Они в большинстве случаев (если не во всех) доминантны, хотя бы потому, что все известные случаи проявления этих онкогенов доминантны или кодомина-нтны, например, BCR (В-клеточный, т.е. имму-ноглобулиновый рецептор) – ABL или IgG-MYС. Во всяком случае транслокации, ведущие к наиболее распространенным лейкозам и лим-фомам, определяемые обычными или высокочувствительными методами, такими как FISH или ПЦР, обнаруживают транслокацию только в одной хромосоме при нормальной морфологии парной хромосомы [48]. Доминантность онкогенного действия активированного протоонкогена очевидна. Это создает принципиальное различие карцином и гемобластозов человека. Если в индукции карцином человека всегда или в подавляющем большинстве случаев задействованы гены-супрессоры опухолей, обычно рецессивные, и сочетание онкогенного эффекта нескольких протоонкогенов, то в случае гемобластозов – один активированный протоонкоген доминантного действия, требующий участия дополнительных генов только для усиления эффекта, как правило, при прогрессии опухолей. Они не требуют добавочных онкогенов собственно для злокачественной трансформации. Лейкоз инвазивен согласно своей нормальной природе и способен к метастазированию в нормальную ткань без добавочных механизмов индукции сосудов – они образуются при нормальной дифференцировке кроветворения в «эксплантатах». Путь гемобластозов к злокачественности гораздо короче и проще, чем путь карцином; неудивительно поэтому, что последние, как правило, требуют взаимодействия нескольких независимых онкогенов [49].
Активация протоонкогенов транслокацией очень широко представлена в гемобластозах. Классический пример – транслокации гена ABL под промотор гена BCR (филадельфийская хромосома) при хроническом миелолейкозе. Правда, при гемобластозах не вполне ясно, как, когда и в популяции каких клеток наступает кризис. Может быть, переход в бластный криз после длительного (4–5 лет) хронического периода при ХМЛ и есть результат естественного перехода в кризис пролиферации миелоидных коммитированных или собственно стволовых кроветворных клеток. Во всяком случае трансфекция клеток ХМЛ конструктами, содержащими активированный ген собственно стволовой клетки, приводит к острому лейкозу – аналогу бластного криза [12].
Очевидно, что гемобластозы более элементарные системы, чем карциномы, где среди определяющих факторов присутствуют прямые межклеточные взаимодействия (не через цито-кины), прямые взаимодействия с внеклеточным матриксом и приобретение инвазии и метаста-зирования через механизм отбора на автономность, составляющего сущность прогрессии. К этому следует добавить и еще одно принципиальное отличие – сохранение гемобластозами нормального фенотипа клетки-предшественницы как необходимого механизма, участвующего в активации протоонкогена [11, 50].
Все это необычайно сближает гемобластозы с клетками-предшественниками и делает процесс их малигнизации особенно четким и рельефным, поддающимся экспериментальному анализу.
Мы уже отмечали, что инвазия и метастазирование в случае гемобластозов – это, скорее, сохранение нормальных признаков гемопоэтической ткани, чем новые, приобретенные ее свойства, как это имеет место в системе карцином. Действительно, кроветворные клетки после их созревания не связаны одна с другой прямыми контактами; они способны проникать в нормальные ткани (это их естественные свойства), как в случае лимфоцитов, нейтрофилов, макрофагов или NK-клеток. Они не требуют образования специфической сети микроциркуляции, и их клонообразование не подавляется нормальным микроокружением. Их численность в циркуляции «чувствуют» костно-мозговые предшественники, а в случае гемобластозов эта «чувствительность» должна утрачиваться опухолевыми (но не нормальными) предшественниками. В этом, вероятно, причина подавления нормального кроветворения при лейкозе – главного признака прогрессии при гемобластозах. И это еще раз подчеркивает «элементарность» гемобластозов и их принципиальное отличие от карцином. Очень серьезным отличием гемобластозов от карцином является их дифференцировочная характеристика. В то время как карциномы могут в разной степени утрачивать признаки своей тканевой дифференцировки, гемобластозы до деталей сохраняют свою дифференцировку вплоть до стадии трансформации. Трансформация как бы соответствует «замораживанию» дифференцировки, что лежит в основе тонкой классификации гемобластозов и определении их происхождения. Это происходит из-за того, что подавляющее большинство гемобластозов происходит благодаря хромосомным транслокациям, когда в качестве «активирующего» гена выступает ген, активно экспрессирующийся в данной ткани (например, BCR), а блок дифференцировки определяется неродственным «активируемым» геном, расположенным на фрагменте транслоцируемой хромосомы (например, ABL). Этот неродственный ген выступает в качестве «онкогена», блокирующего дифференцировку и определяющего патологическую автономную пролиферацию. Он единичен и доминантен, т.е. ведет себя как онкоген. Дополнительные мутации могут усиливать или ускорять его действия, но не являются компонентами его собственно онкогенного эффекта. Так, ХМЛ может быть индуцирован у мышей геном BCR-ABL [25], а трансфекция коммитированных гемопоэтических предшественников геном стволовых кроветворных клеток ведет к индукции острого лимфатического лейкоза у мышей [12]. Это еще раз подчеркивает сходство ге-мобластозов с вирусными опухолями, вызванными онкорнавирусами, несущими онкоген.
Большинство В-клеточных гемобластозов возникает на основе транслокаций различных клеточных генов под промотор иммуноглобулиновых генов (IgH, Igκ или Igλ) или близкородственных им генов В-клеточных рецепторов (BCR) [51]. Эти транслокации «используют» механизмы генетической рекомбинации, широко представленные при сборке V, D и J-участков H-и L-цепей молекулы Ig и даже гипермутаций, возникающих при переключении классов Ig при формировании клеток памяти. Близость механизмов нормальной дифференцировки и дифференцировки, ведущей к гемобластозам в этой системе, поразительна.
Важно подчеркнуть, что многие Т-клеточные гемобластозы также возникают вследствие транслокаций под промотор Т-клеточного рецептора [6, 50].
