СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМАХ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ

Несмотря на более чем 100-летнюю историю теоретической онкологии, дать универсальное определение опухолевому процессу довольно затруднительно, вследствие комплексного характера этого патологического явления. Тем не менее, попытаемся выделить главные признаки новообразования. Во-первых, опухолью считается процесс, сопровождающийся прибавлением клеточной массы (в медицине данный феномен часто называют «плюс-тканью»). Следует оговориться, что само по себе явление «плюс-ткани» наблюдается не только при онкологических заболеваниях, но и при ряде других патологий, например при воспалении, поэтому оно не может считаться достаточным для описания опухоли.

Во-вторых, для новообразований характерен автономный характер роста. В норме количество клеток регулируется посредством точной балансировки двух противоположных процессов—клеточного деления и клеточной элиминации. В случае онкологического заболевания прибавление клеточной массы опережает клеточную гибель либо за счёт активации процессов пролиферации, либо вследствие угнетения апоптоза, а чаще всего — за счёт сочетанного нарушения обоих этих процессов. Существенно, что дисбаланс регуляции количества клеток вызван неспособностью трансформированного клона реагировать на внешние сигналы; таким образом, объём клеточной массы перестаёт зависеть от потребностей организма, что и подразумевается под понятием «автономность». Остальные признаки опухолевого роста, часто упоминающиеся в литературе, такие как блок дифференциров-ки, клеточная атипия, нарушенный гликолиз ит. д., зачастую действительно сопутствуют онкологическому перерождению тканей, но не являются необходимыми для его проявления.

Е.Н. Имянитов, К.П. Хансон

До самого последнего времени количество «теорий рака» измерялось сотнями. К наиболее значимым следует отнести вирусные, иммунологические, канцерогенные и гормонально-метаболические концепции, ставшие предметом горячих споров в середине XX столетия. Понимание природы опухолевого роста стало принимать более очерченные формы лишь в течение двух последних десятилетий прошлого века, благодаря взрывоподобному развитию молекулярной онкологии [Имянитов и др., 1997]. Первый серьёзный прорыв произошёл в 1970-хх гг., в процессе изучения молекулярных основ вирусного канцерогенеза. При проведении серии экспериментов, направленных на идентификацию «онкологически-значимых» фрагментов генома вируса саркомы Рауса, выяснилось, что за всю картину злокачественной трансформации отвечает всего лишь один-единственный ген, который был назван онкогеном src. Позже было установлено, что подобный принцип характерен для большинства известных онкогенных вирусов. Однако значение опытов на вирусах лимитировалось тем фактом, что данная разновидность опухолевого патогенеза наблюдалась только у животных (мышей, крыс, птиц), в то время как причастности вирусов к опухолям у человека доказать не удавалось. Разработка метода гибридизации нуклеиновых кислот привела к новому революционному открытию: оказалось, что все вирусные онкогены имеют гомологов в составе человеческого генома. Более того, данные гомологи являются необходимым компонентом клеточной жизнедеятельности; они отвечают за такие важнейшие процессы, как пролиферация, дифферен-цировка и т. д. Венцом примерно 10-летней серии экспериментов стало доказательство факта активации онкогенов в опухолях (вследствие увеличения количества копий и/или функциональной модификации). К середине 1980-х гг. онкогенная теория рака приобрела удивительную стройность. Её основные положения можно упрощённо сформулировать следующим образом:

1. Онкогеном называется ген, который а) в норме оказывает активирующее влияние на процессы пролиферации и/или препятствует клеточной гибели; б) активируется в опухолях; в) проявляет трансформирующие свойства в экспериментах по трансфекции.

2. Онкогены необходимы для нормального функционирования (обновления) тканей; их работа находится под строгим контролем

Молекулярная онкология: клинические аспекты

сигнальных систем организма. Соматическая мутация в онкогене приводит к независимости клетки от внешних регулирующих влияний, т. е. клеточный клон, находясь в условиях аутостимуляции, приобретает способность к неконтролируемому размножению. Генетические повреждения в онкогенах могут возникать вследствие случайного мутационного процесса, однако вероятность мутаций существенно повышается при увеличении канцерогенной нагрузки.

3. При вирусном канцерогенезе у животных вирус содержит уже активированную версию онкогена и, таким образом, является лишь транспортной формой последнего. У человека, напротив, большинство опухолей возникает за счёт активации (мутации) эндогенных онкогенов.

4. Активация одного онкогена почти всегда компенсируется. Процесс злокачественной трансформации требует сочетанных нарушений в нескольких онкогенах.

Удивительно, что, несмотря на кибернетическую очевидность причастности к данной проблеме противоположно-направленных процессов, т. е. механизмов сдерживания клеточного роста, молекулярные основы негативной регуляции количества клеток почти не обсуждались вплоть до открытия антионкогенов. Антионкогеном (супрессорным геном) называется ген, который а) в норме оказывает инактивирующее влияние на процессы пролиферации и/или способствует клеточной гибели; б) инактивируется в опухолях; в) осуществляет реверсию злокачественного фенотипа в экспериментах по трансфекции. К концу 1980-хх было установлено, что практически каждая опухоль содержит множественные мутации в антионкогенах, выражающиеся как в виде делеций, так и в форме микромутаций. Вероятно, инактивирующие повреждения супрессорных генов встречаются существенно чаще, чем активирующие мутации в онкогенах, что соответствует бытовой логике «ломать — не строить». В целом, открытие антионкогенов послужило очень заметным этапом в истории молекулярной онкологии, добавив целостности и логичности к имеющимся до этого воззрениям.

Современная наука полагает, что для возникновения трансформированного клеточного клона необходимо как минимум 5—9 мутаций в разных онкогенах и антионкогенах [Fearon and Vogelstein, 1990]. Если взять в расчёт скорость мутационных процессов, подоб-

Е.Н. Имянитов, К.П. Хансон

ное накопление мутаций в одной и той же клетке представляется почти невероятным событием. По-видимому, на каком-то из промежуточных этапов трансформации опухолевый клон приобретает способность к ускоренному мутагенезу, т. е. свойство «геномной нестабильности». Факт геномной нестабильности экспериментально подтверждается тем, что наряду со «значимыми» мутациями в онкогенах и антионкогенах, в опухолях наблюдается огромное количество «побочных» относительно нейтральных повреждений генома. Феномен генетической нестабильности опухолей привлёк внимание экспериментаторов в середине 1990-х гг. и продолжает интенсивно изучаться в настоящее время [Lengauer et al., 1998].

Таким образом, молекулярная онкология вошла в XXI век с достаточно чёткими представлениями о патогенезе новообразований. Суть молекулярно-генетических изменений в опухолях сводится к трём компонентам: 1) активирующие мутации в онкогенах; 2) инактивирующие мутации в антионкогенах; 3) геномная нестабильность. Спектр генетических повреждений в неоплазмах характеризуется удивительным разнообразием. Ктаковым относятся амплификации (увеличение копийности генов), делеции, инсерции, транслокации, микромутации (точковые замены, микроделеции, микроинсерции) и т.д. В последнее время большое внимание уделяется наследуемым изменениям в уровне экспрессии генов, что связано с аномальным метилированием их промоторов [Bertram, 2000; Заридзе, 2004].

Определённую стройность приобрели представления не только о молекулярных, но и о более видимых, феноменологических компонентах опухолевой трансформации. Среди десятков особенностей, отличающих опухоль от нормальной ткани и упоминаемых в литературе тридцатилетней давности, удалось выделить и классифицировать несколько чётких, подкреплённых молекулярно-генетическими данными тенденций. Наиболее ясное обобщение этих признаков представлено в работе основоположников молекулярной онкологии D. Hanahan и R. Weinberg, появившейся на страницах первого номера журнала «Cell» за 2000 г. [Hanahan, Weinberg, 2000]. Несмотря на небольшую давность этой публикации, упомянутый обзор уже приобрёл статус «классического». По мнению авторов, все или почти все опухоли характеризуются следующими чертами:

Молекулярная онкология: клинические аспекты

1) самодостаточность в отношении сигналов пролиферации, связанная с аутопродукцией факторов роста, соответствующих рецепторов или других компонентов сигнального промитотического каскада;

2) потеря чувствительности к сигналам, сдерживающим процесс пролиферации, обусловленная инактивацией супрессорных (антимитотических) белков;

3) замедление процессов программируемой клеточной гибели, опосредованное дисбалансом биохимической регуляции процессов апоптоза;

4) неограниченный репликативный потенциал клеток (преодоление «лимита Хэйфлика»), сопряжённый с реактивацией экспрессии фермента теломеразы и, как следствие, отсутствием физиологического укорачивания теломер;

5) стимуляция процессов ангиогенеза в опухоли, вызванная экспрессией трансформированными клетками ангиогенных факторов и направленная на удовлетворение повышенных потребностей быстроделящихся неопластических компонентов в оксигенации;

6) способность к инвазии и метастазированию, ассоциированная с продукцией опухолью гистолитических ферментов (протеаз), а также факторов, угнетающих локальный иммунитет;

7) геномная нестабильность, опосредованная инактивацией систем репарации ДНК и нарушениями в молекулярном контроле клеточного цикла;

8) перестройка стромальных компонентов, создающая более благоприятные условия для эволюции злокачественного клона.

Подобная «диссекция» ключевых признаков опухолевого роста имеет существенное практическое значение. Мы являемся свидетелями переходного периода в области разработок новых методов противоопухолевой терапии. Эмпирический подход, сопряжённый со случайным перебором тысяч биологически активных химикатов, постепенно замещается научно-обоснованным, молекулярно-направленным поиском действительно специфических противораковых средств, направленных на активацию или инактивацию ключевых биохимических компонентов опухолевой трансформации. Первые подобные препараты (Герцептин, Мабтера, Гливек и др.) уже внедрены в практическую медицину По-видимому, их количество увеличится в ближайшие годы в десятки раз, что приведёт к существенному улучшению результатов противоопухолевой терапии.

Молекулярная онкология, клинические аспекты, Е.Н. Имянитов, К.П. Хансон