Онкогенні віруси (онковіруси)

Для пояснення природи раку запропоновано дві домінантні теорії – мутаційну та вірусну. Згідно з першою, рак є результатом послідовних мутацій низки генів в одній клітині, тобто він базується на змінах, що відбуваються на генному рівні. Ця теорія була сформульована в остаточному вигляді в 1974 році Ф. Бернетом: ракова пухлина є моноклональною – вона походить з однієї початкової соматичної клітини, мутації в якій викликані хімічними, фізичними агентами та вірусами, що пошкоджують ДНК. У популяції таких мутантних клітин накопичуються додаткові мутації, що збільшують здатність клітин до необмеженого розмноження. Однак накопичення мутацій вимагає певного часу, тому рак розвивається поступово, а ймовірність захворювання залежить від віку.

Вірусно-генетичну теорію раку найчіткіше сформулював російський вчений Л. А. Зільбер: рак викликається онкогенними вірусами, вони інтегруються в хромосому клітини та створюють раковий фенотип. Протягом деякого часу повному визнанню вірусно-генетичної теорії перешкоджало те, що багато онкогенних вірусів мають РНК-геном, тому було незрозуміло, як він інтегрується в хромосому клітини. Після того, як у таких вірусів була виявлена зворотна транскриптаза, здатна відтворювати ДНК-провірус з РНК віріона, ця перешкода зникла, і вірусно-генетична теорія отримала визнання разом з теорією мутацій.

Вирішальний внесок у розуміння природи раку було зроблено відкриттям гена злоякісності — онкогена — в онкогенних вірусах та його попередника, присутнього в клітинах людини, ссавців і птахів, — протоонкогена.

Протоонкогени – це сімейство генів, які виконують життєво важливі функції в нормальній клітині. Вони необхідні для регуляції її росту та розмноження. Продуктами протоонкогенів є різні протеїнкінази, що фосфорилюють клітинні сигнальні білки, а також транскрипційні фактори. Останні – це білки – продукти протоонкогенів c-myc, c-fos, c-jun, c-myh та генів-супресорів клітин.

Існує два типи онковірусів:

• Віруси, що містять онкоген (один+ віруси).
• Віруси, що не містять онкогена (один вірус).
• Віруси One+ можуть втрачати онкоген, але це не порушує їхнього нормального функціонування. Іншими словами, самому вірусу онкоген не потрібен.

Основна відмінність між one+ та one" вірусами полягає в наступному: one+ вірус, проникнувши в клітину, не викликає її перетворення в рак або викликає його дуже рідко. One" віруси, проникнувши в ядро клітини, трансформують її в рак.

Таким чином, перетворення нормальної клітини на пухлинну відбувається завдяки тому, що онкоген, будучи введеним у хромосому клітини, наділяє її новою якістю, яка дозволяє їй неконтрольовано розмножуватися в організмі, утворюючи клон ракових клітин. Цей механізм перетворення нормальної клітини на ракову нагадує трансдукцію бактерій, при якій помірний фаг, інтегруючись у хромосому бактерій, наділяє їх новими властивостями. Це тим більш правдоподібно, що онкогенні віруси поводяться подібно до транспозонів: вони можуть інтегруватися в хромосому, переміщатися з однієї області в іншу або переміщатися з однієї хромосоми в іншу. Суть питання полягає в наступному: як протоонкоген перетворюється на онкоген при взаємодії з вірусом? Перш за все, необхідно відзначити важливий факт, що у вірусів, завдяки високій швидкості їх розмноження, промотори працюють зі значно більшою активністю, ніж промотори в еукаріотичних клітинах. Отже, коли один"-вірус інтегрується в хромосому клітини поруч з одним із протоонкогенів, він підпорядковує роботу цього гена його промотору. Виходячи з хромосоми, вірусний геном вихоплює з неї протоонкоген, останній стає компонентом вірусного геному та перетворюється на онкоген, а вірус з один - на один+-вірус. Інтегруючись у хромосому іншої клітини, такий онко"-вірус одночасно трансдукує в неї онкоген з усіма наслідками. Це найпоширеніший механізм утворення онкогенних (один+) вірусів та початку трансформації нормальної клітини в пухлинну. Можливі також інші механізми трансформації протоонкогена в онкоген:

• транслокація протоонкогена, в результаті якої протоонкоген знаходиться поруч із сильним вірусним промотором, який бере його під контроль;
• ампліфікація протоонкогена, в результаті якої збільшується кількість його копій, як і кількість синтезованого продукту;
• Трансформація протоонкогена в онкоген відбувається в результаті мутацій, спричинених фізичними та хімічними мутагенами.

Таким чином, основними причинами перетворення протоонкогена в онкоген є наступні:

• Включення протоонкогена до вірусного геному та трансформація останнього в один+ вірус.
• Вступ протоонкогена під контроль сильного промотора або в результаті вірусної інтеграції, або в результаті транслокації блоку генів у хромосомі.
• Точкові мутації в протоонкогені.

Ампліфікація протоонкогенів. Наслідками всіх цих подій можуть бути:

• зміна специфічності або активності білкового продукту онкогена, особливо враховуючи, що дуже часто включення протоонкогена до вірусного геному супроводжується мутаціями протоонкогена;
• втрата клітинно-специфічної та часової регуляції цього продукту;
• збільшення кількості синтезованого білкового продукту онкогена.

Продуктами онкогенів також є протеїнкінази та фактори транскрипції, тому порушення активності та специфічності протеїнкіназ розглядаються як початкові тригери для трансформації нормальної клітини в пухлинну. Оскільки родина протоонкогенів складається з 20-30 генів, родина онкогенів, очевидно, включає не більше трьох десятків варіантів.

Однак злоякісність таких клітин залежить не лише від мутацій протоонкогенів, а й від змін впливу генетичного середовища на роботу генів в цілому, характерних для нормальної клітини. Це сучасна генна теорія раку.

Таким чином, першопричиною перетворення нормальної клітини на злоякісну є мутації протоонкогена або потрапляння його під контроль потужного вірусного промотора. Різні зовнішні фактори, що індукують утворення пухлин (хімічні речовини, іонізуюче випромінювання, УФ-опромінення, віруси тощо), діють на одну й ту ж мішень – протоонкогени. Вони присутні в хромосомах клітин кожної окремої людини. Під впливом цих факторів активується той чи інший генетичний механізм, що призводить до зміни функції протоонкогена, а це, у свою чергу, породжує переродження нормальної клітини в злоякісну.

Ракова клітина несе чужорідні вірусні білки або власні модифіковані білки. Вона розпізнається Т-цитотоксичними лімфоцитами та знищується за участю інших механізмів імунної системи. Окрім Т-цитотоксичних лімфоцитів, ракові клітини розпізнаються та знищуються іншими клітинами-кілерами: NK-клітинами, Pit-клітинами, B-кілерами та K-клітинами, цитотоксична активність яких залежить від антитіл. Як K-клітини можуть функціонувати поліморфноядерні лейкоцити; макрофаги; моноцити; тромбоцити; мононуклеарні клітини лімфоїдної тканини, що не мають маркерів Т- та B-лімфоцитів; T-лімфоцити з Fc-рецепторами для IgM.

Інтерферони та деякі інші біологічно активні сполуки, що утворюються імунокомпетентними клітинами, мають протипухлинну дію. Зокрема, ракові клітини розпізнаються та знищуються низкою цитокінів, особливо фактором некрозу пухлини та лімфотоксином. Це споріднені білки з широким спектром біологічної активності. Фактор некрозу пухлини (ФНП) є одним з основних медіаторів запальних та імунних реакцій в організмі. Він синтезується різними клітинами імунної системи, головним чином макрофагами, Т-лімфоцитами та клітинами Купфера печінки. ФНПα був відкритий у 1975 році Е. Карсвеллом та його колегами; це поліпептид з молекулярною масою 17 кДа. Він має складну плейотропну дію: індукує експресію молекул MHC класу II в імунокомпетентних клітинах; стимулює вироблення інтерлейкінів IL-1 та IL-6, простагландину PGE2 (служить негативним регулятором механізму секреції ФНП); має хемотаксичну дію на зрілі Т-лімфоцити тощо. Найважливішою фізіологічною роллю ФНП є модуляція росту клітин в організмі (рістрегулююча та цитодиференціююча функції). Крім того, він вибірково пригнічує ріст злоякісних клітин та викликає їх лізис. Передбачається, що модулююча ріст активність TNF може бути використана у зворотному напрямку, а саме для стимуляції росту нормальних клітин та пригнічення росту злоякісних клітин.

Лімфотоксин, або ФНП-бета, – це білок з молекулярною масою близько 80 кДа, що синтезується деякими субпопуляціями Т-лімфоцитів, а також має здатність лізувати клітини-мішені, що несуть чужорідні антигени. Інші пептиди, зокрема пептиди, що є фрагментами молекул IgG, такі як туфтеїн (цитофільний поліпептид, виділений з домену CH2), Fab, Fc фрагменти тощо, також мають здатність активувати функції NK-клітин, K-клітин, макрофагів та нейтрофільних лейкоцитів. Протипухлинний імунітет забезпечується лише завдяки постійній взаємодії всіх імунокомпетентних систем.

Більшість людей не хворіють на рак не тому, що в них не розвиваються мутантні ракові клітини, а тому, що останні, розвинувшись, своєчасно розпізнаються та знищуються Т-цитотоксичними лімфоцитами та іншими частинами імунної системи, перш ніж вони встигають породити злоякісне потомство. У таких людей протипухлинний імунітет працює надійно. Навпаки, у онкохворих мутантні клітини не розпізнаються та не знищуються своєчасно імунною системою, а вільно та неконтрольовано розмножуються. Тому рак є наслідком імунодефіциту. Необхідно з'ясувати, яка частина імунної системи страждає, щоб намітити більш ефективні шляхи боротьби з хворобою. У зв'язку з цим велика увага приділяється розробці методів біотерапії раку, заснованих на комплексному та послідовному використанні модуляторів біологічної та імунологічної реактивності, тобто хімічних речовин, синтезованих імунокомпетентними клітинами, які здатні модифікувати реакції взаємодії організму з пухлинними клітинами та забезпечувати протипухлинний імунітет. За допомогою таких модифікаторів імунологічної реактивності стає можливим впливати як на імунну систему в цілому, так і вибірково на її окремі механізми, включаючи ті, що контролюють утворення факторів активації, проліферацію, диференціацію, синтез інтерлейкінів, факторів некрозу пухлини, лімфотоксинів, інтерферонів тощо, з метою усунення стану імунодефіциту при раку та підвищення ефективності його лікування. Вже описані випадки лікування мієломи людини за допомогою лімфокін-активованих кілерів та інтерлейкіну-2. В експериментальній та клінічній імунотерапії раку окреслено наступні напрямки.

• Введення активованих клітин імунної системи в пухлинну тканину.
• Використання лімфо- або (та) монокінів.
• Використання імуномодуляторів бактеріального походження (найефективнішими є ЛПС та похідні пептидоглікану) та продуктів, індукованих ними, зокрема ФНП.
• Використання протипухлинних антитіл, включаючи моноклональні.
• Спільне використання різних напрямків, наприклад першого та другого.

Перспективи використання модуляторів імунологічної реактивності для біотерапії раку надзвичайно широкі.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]