Першим чітким прикладом гена, який контролює канцерогенез, була ретинобластома людини. Ген Rb- Найчіткіший, генетично визначений ген супресорної дії. У чому полягає його супресорний ефект? Вивчення молекулярного механізму його дії показало, що він пригнічує, яке мутація (в гомозиготному стані) дозволяє клітині вийти у G1/S-фазу, тобто. стимулює її проліферацію. Подолання бар'єру G1/S стає неконтрольованим, що не вимагає специфічного сигналу, і клітина виходить на автономний режим. Крім того, нормальна клітина "гальмує" проходження циклу через бар'єр G1/S і тим самим виконує супресорну функцію. Мутація Rbстворює автономну проліферацію епітелію – головну складову пухлинного зростання. Всі інші особливості пухлини, що лежать в основі прогресії, можуть виникнути (або не виникнути) як вторинні, які безпосередньо не визначаються геном Rb. Щодо цього функції Rbобмежені досить чітко. Його придушення в гомозиготі є типовим пухлин людини.

Інший, паралельно працюючий і найбільш універсальний ген-супресор - ген р53. Основна функція гена р53- Вибракування клітин з пошкодженою системою реплікації ДНК. Клітини з пошкодженою ДНК утворюють комплекс білка р53з ДНК, що ставить клітини на шлях апоптозу. Друга функція р53– гальмування проліферації під час проходження блоку G0/G 1 S. На цій стадії р53виступає власне як антионкоген. Інактивація р53веде до виживання пухлинних та передпухлинних клітин і тим самим до виживання пухлинного клону.

Особливістю системи р53є її специфічна чутливість до стресових впливів: стреси ведуть до синтезу сімейства білків, що взаємодіють з модифікованими стресом пептидами, та їх протеолізу в протеосомах (убіквітінірованія).

Гальмування та пригнічення апоптозу призводить до масованого вступу клітинної популяції в кризу та збільшення аномальних мітозів, що різко збільшує клітинну гетерогенність з подальшим відбором автономних варіантів. Таким чином, інактивація нормальної функції р53веде до посилення прогресії і цим до стимуляції канцерогенезу.

Саме в цій функції р53виступає як антагоніст ядерного трансфактора – онкогену МYC. До сімейства р53примикають білки, що контролюють вступ клітини в цикл, подібні до функції та генетичного контролю. Інактивація цього сімейства – звичайний рецесивний компонент епітеліальних пухлин людини, що приблизно в 5 разів перевищує частоту участі протоонкогенів.

Звичайна інактивація генів-супресорів пухлин - втрата генетичної гетерозиготності, або LOH, тобто. втрата ділянки хромосоми, що несе відповідний ген, що контролює генетичні аномалії при патологічних мітозах. Таким чином, і ця система, як і Rb, при своїй інактивації веде до автономної проліферації як основного компонента та збільшення генетичної гетерогенності як необхідної умови подальшої прогресії.

Ми хотіли б ще раз підкреслити особливості генів-супресорів пухлин та їх роль у канцерогенезі:

по-перше, для прояву цих генів, на відміну від онкогенів, необхідна го-мозиготність для здійснення їх функції. Втрата гена, що настає при LOH, дає такий самий ефект, що і гомозиготність;

по-друге, гени-супресори пригнічуютьв деяких випадках дію онкогенів і відправляють клітину, що несе онкоген, апоптоз або пригнічують проліферацію, викликану онкогеном;

по-третє, мутантні гени-супресори канцерогенезу беруть участь у канцерогенезі (епітеліальному) у більшій кількості випадків, ніж онкогени;

по-четверте, канцерогенез у людини, як правило, включає пригнічення генів-супресорів;

по-п'яте, роль генів-супресорів у виникненні гемобластозів значно менша за таку в карциномах. Можна думати, деякі гемобластози виникають тількипри активації онкогенів

Прогресія пухлин

Передрак та трансформація ведуть до виникнення основного елемента злоякісного зростання – автономної проліферації та безсмертя клітин. Але це ще не злоякісна пухлина, поки тканина не виходить за межі власної території чи не пригнічує розвитку своїх нормальних генів. Власне злоякісність - інвазія та метастазування, так само як і втрата диференціювання, - виникає в процесі еволюції пухлини або її прогресії. Прогресія, мабуть, протікає по-різному для гемобластозів та карцином.

Гемобластоз.Прогресія в системі гемобластозів веде до бластного кризу та придушення нормального кровотворення, механізми якого розглянуті вище.

Бластний криз рівнозначний або майже рівнозначний мутаційному переходу з хронічної фази захворювання на фазу гострого лейкозузі втратою диференціювання, накопиченням незрілих форм у кістковому мозку та в рідкій частині крові, форм, бурхливо проліферуючих та близьких до стовбурових кровотворних клітин, що мають мембранний антиген СD34. Перехід до бластного кризу особливо демонстративний в еволюції ХМЛ та ХЛЛ.

Карциноми.Оскільки гени-супресори пухлин, що належать до сімейства р53найбільш типові для канцерогенезу епітеліальних пухлин, а основна функція р53- Відправлення в апоптоз клітин, що експресують мутантні гени, то накопичення генетичної гетерогенності - найбільш природна особливість карцином. Генетична гетерогенність – основа природного відбору автономність і посилення автономності, які у популяції пухлинних клітин і створюють динамічність пухлин. Інактивація р53та споріднених йому супресорів апоптозу, а також проходження пухлинної популяції через кризу є потужним джерелом цитогенетичної гетерогенності – порушення балансу хромосом та різноманітних хромосомних аберацій. Ці чинники досить яскраво виражені пухлинах.

Раніше ми розглядали пухлини, викликані одним онкогеном онкорнавірусів, або гемобластози невірусного походження, також індуковані одним онкогеном, активованим або хромосомної транслокації.

Відмітною ознакою карцин є багатокомпонентний канцерогенез, в який залучається кілька різних онкогенів. Вони включаються, мабуть, в різні періоди розвитку пухлини і визначають різні стадії пухлинної прогресії (починаючи з передрака), або різні стадії злоякісності - поліпи, карциноми. in situ, інвазивний рак та рак метастатичний. Множинність онкогенних ефектів, як і участь кількох онкогенів, визначає різні шляхи та різний результат прогресії пухлин. Множинні форми колоректальної карциноми та карциноми молочної залози є характерними ознаками такого розмаїття шляхів прогресії.

Дуже важливим, якщо не провідним фактором прогресії є строма пухлин, що складається з фібробластів, асоційованих з пухлиною, ендотелію судин, клітинних елементів запалення та основної безструктурної речовини сполучної тканини. Фібробласти продукують основну речовину, в яку укладена пухлина, - колаген IV типу і ламінін базальної мембрани, на яку «спираються» клітини пухлинного епітелію і яка відокремлює епітелій від інших тканин. Базальна мембрана входить до складу ВКМ та в основному визначає поляризацію клітин епітелію – найважливіша ознака його диференціювання. Клітина нормального епітелію відчуває базальну мембрану за допомогою спеціальних трансмембранних рецепторів, інтегринів. Інтегрини за допомогою свого позаклітинного домену взаємодіють з базальною мембраною та фібронектином, що входять до складу ВКМ, і передають специфічний сигнал усередину клітини. Поки «працюють» інтегрини, клітини пухлини зберігають свою епітеліальну поведінку та морфологію. Втрата інтегринів у процесі відбору на автономність і руйнування, що відбувається на ранніх стадіях прогресії кадхеріна, генетичний блок його синтезу або епігенетичний блок промотора, що веде до зупинки синтезу кадхерину, або руйнування металопротеїназами, асоційованими з пухлиною і продукованими її стромою, ведуть до розпаду міжклітинних контактів. Ці контакти створюють тканину. Їхнє руйнування веде до дезорганізації тканини. Організована тканина стримує автономну проліферацію пухлини, тому відбір автономність працює проти епітеліальної організації тканини. Епітеліальна організація тканини підтримується контактами клітини з матриксом – руйнація такої взаємодії або через інактивацію інтегринів, або через руйнування безструктурної речовини ВКМ металопротеїназами веде до втрати поляризації пухлинної клітини. При цьому пригнічується HNF4- Майстер-ген, що контролює трансфактори диференціювання печінки.

Таким чином, події при прогресії пухлин ведуть до руйнування структури епітеліальної тканини та до втрати полярної морфології клітин епітеліальної пухлини.

Провідною подією у втраті пухлиною диференціювального фенотипу є, на нашу думку, порушення взаємодії епітеліальної пухлинної клітини з позаклітинним матриксом – базальною мембраною та безструктурною міжклітинною речовиною, власне ВКМ.

Еволюція пухлинної строми значною мірою відповідальна за описані події. Продукція стромої металопротеїназ веде до руйнування базальної мембрани та колагенових компонентів ВКМ. Руйнування базальної мембрани при збереженні безструктурної речовини ВКМ є основною умовою інвазії, за якої пухлинні клітини, що зберігають зв'язок з основною популяцією, поширюються за межі базальної мембрани та впроваджуються на території інших тканин.

Метастазування, з одного боку, що продовжує інвазію далеко за межі вихідної тканини, з іншого – що спирається на систему мікроциркуляції, також багато в чому залежить від строми, і не тільки через порушення базальної мембрани. Пухлина не може рости без постачання кисню та поживних речовин. Гіпоксія, що виникає в районі (мікрорайоні!) розвитку пухлини та метастазу, порушує в самій пухлинній тканині, так само як і в стромі (!), продукцію VEGF – фактора зростання судин, що стимулює утворення системи мікроциркуляції. Індукція розмноження клітин ендотелію судин – необхідний елемент утворення кровоносних капілярів, а капілярна мережа – результат активності пухлинної строми більшою мірою, ніж самих пухлинних клітин.

Таким чином, пухлинна строма забезпечує існування самої пухлини та визначає межі її поширення в організмі, так само як і розвиток її віддалених мікроосередків. Є дані, або поки що гіпотези, що динаміка тривалого збереження та відновлення зростання мікрометастазів визначається динамікою мікроциркуляційної мережі, що забезпечує киснем та поживними речовинами ці мікроосередки пухлини. І цим ще обмежується роль строми у розвитку пухлини. Утворення некрозу та розвиток локального запалення веде до накопичення лімфоцитів, нейтрофілів та макрофагів, що активно синтезують медіатори запалення. Ці медіатори включають ціле сімейство речовин, що підсилюють саме запалення (система комплементу), активують функцію макрофагів (фактор некрозу пухлини), і ростстимулюючі фактори (цитокіни), які надають стимулюючий вплив і на зростання самої пухлини.

Накопичення в пухлини факторів природної резистентності - макрофагів, нормальних кілерів і Т-лімфоцитів, що здійснюють специфічний контроль росту пухлин, створює протилежний ефект і посилює природний відбір клітин, не чутливих або протилежних імунологічному контролю пухлинного росту, і забезпечує тим самим подальшу еволюцію .

І, нарешті, відбувається еволюція карциноми у бік відходу від контролю епітеліальної структури, що залежить від таких властивостей епітелію, як наявність базальної мембрани. Втрата характерних рис епітелію (структури тканини, клітинних взаємодій, контролю специфічними факторами зростання, набуття рухливості та морфології фібробластів) – це так зване EMT, епітеліально-мезенхімальне перетворення .

ЕМТ властиво нормальному епітелію в процесі розвитку, особливо раннього, наприклад при гаструляції, коли епітелій набуває рухливості і активно впроваджується в шари, що підлягають. ЕМТ має місце при тимчасових пошкодженнях тканини, при цьому епітеліальні клітини втрачають полярність, припиняють синтез кадхеринів, утворюють віментин і фібронектин і одночасно з цим набувають рухливості. Вони припиняють синтез клітинних ядерних трансфакторів та утворення антигенів, характерних для епітеліальних тканин. Епітеліальні клітини стають типовими фібробластами. ЕМТ, мабуть, лежить в основі інвазії та метастазування: клітини епітеліальної пухлини стають рухливими і набувають здатності розселятися різними територіями організму. При цьому дуже суттєво, що клітини зазнають фізіологічне, а не генетичнеперетворення, оскільки ЕМТ обернемо. Метастази, що виникли на основі ЕМТ, можуть набувати морфології вихідної пухлини, а епітелій у крайових районах рани може набувати фібробластних властивостей. Індукція ЕМТ має місце при взаємодії пухлин, що експресують онкоген Rasта TGFр. Але так чи інакше ЕМТ виглядає як заключний етап прогресії епітеліальної пухлини, коли пухлина втрачає епітеліальні ознаки (полярність клітин, специфічні клітинні контакти, характерну морфологію та тканеспецифічну антигенну структуру) і одночасно набуває рис фібробластів (експресію віментину, рухливість).

Можна думати, що розуміння цього процесу та факторів, що в ньому беруть участь, створять основу для раціональної терапії інвазії та метастазування – головних властивостей злоякісності. При цьому не зрозуміло, що буде далі. Адже прогресія має бути нескінченною, а EMT як би завершує її.

Розглянуті в цій статті особливості пухлин дозволяють уявити загальні контури подій через різні форми передраку, утворення онкорнавірусів, що несуть онкогени, та пухлинну активність онкогенів.

Далі слідує активація онкогенів за допомогою транслокації протоонкогенів під активно працюючий ген - загальний механізм утворення гемобластозів, що поєднує їх з пухлинами, викликаними онкорнавірусами. Гемобластози – перехідна форма від пухлини мишей та птахів до пухлин людини. У виникненні карцином обов'язково беруть участь гени-су-пресори пухлинного росту і, як правило, має місце багатокомпонентний канцерогенез на основі кількохактивованих онкогенів, які послідовно включаються в цей процес.

І нарешті, можливий новий, ширший погляд на прогресію пухлин, що включає як початку стадію передрака, а на закінчення – епітеліально-мезенхімальний перехід, основу інвазії і метастазування. Це ставить ряд нових дослідницьких проблем, таких як визначення механізмів трансформації мезенхімальних пухлин (сарком) та їх місця у ряді пухлин, спричинених вірусними онкогенами, гемобластозами та карцином людини. Яка роль генів-супресорів у цих пухлинах?

У виникненні карцином людини обов'язково беруть участь гени-супресори пухлин, а також гени, які беруть участь у появі передраку. Виникнення карцином невіддільне від прогресії, що починається з активації факторів передраку, наприклад проліферації клітин-попередників пухлин або генетичних змін, характерних для пухлини, які обов'язково включають інактивацію генів-супресорів, зокрема, шляхом LOH і активацію не менше двох протоонкогенів. Інактивація генів-супресорів, по-перше, знімає блок контролю проліферації і, по-друге, пригнічуючи апоптоз, сприяє накопиченню мутантів, тобто. збільшує генетичну гетерогенність пухлини – обов'язковий матеріал для прогресії у бік злоякісності.

Природно, що у фундаментальній картині канцерогенезу є великі білі плями. До них відносяться: механізм нормалізації пухлинних клітин нормальним мікрооточенням; наявність часупроміжок між введенням онкогену в клітини та його ефектом.

Це лише деякі питання майбутнього вивчення канцерогенезу.

Ми щиро дякуємо О.А. Сальникову за ретельну роботу над рукописом.

Робота виконана за фінансової підтримки грантом «Провідні наукові школи» (НШ-5177.2008.4) та РФФД (гранти 05-04-49714а та 08-04-00400а).

Список літератури

1. Weinberg, R. (2006) The Biologu of Cancer, Garland Science, pp. 1-796.

2. Шабад Л.М. (1967) Предрак в експериментально-морфологічному аспекті, Медицина, Москва, с. 1–384.

3. IARC Monographs на Evaluations of Carcinogenic Risks for Humans(1995), vol. 53, IARC Lion, Франція.

4. The EUROGAST Study Group (1993) Lancet, 341 , 1359–1362.

5. Абелев Г.І. (1979) У кн. Пухлинне зростання як проблема біології розвитку(За ред. В.І. Гельштейн), Наука, Москва, с. 148-173.

6. Tenen, DG. (2003) Nat. Rev. Cancer, 3 , 89–101.

7. Huntly, BJP, and Gilliland, G. (2005) Nat. Rev., 5 , 311–321.

8. Moore, K.A., та Lemischka, I.R. (2006) Science, 311 , 1880–1885.

9. Weinberg, R. (2006) The Biologу of Cancer, Ch. 16. The Rational Treatment of Cancer, Garland Science, pp. 725-795.

10. Dean, M., Fojo T., і Bates, S. (2005) Nat. Rev. Cancer, 5 , 275–284.

11. Абелев Г.І. (2007) У кн. Клінічна онкогематологія(за ред. Волкової М.А.), 2-ге вид., с. 167-176.

12. Daser, A., і Rabbitts, T. (2004) Genes Dev., 18 , 965–974.

13. Tenen, DG, Hromas, R., Licht, JD, and Zany, D.-E. (1997) Blood, 90 , 489–519.

14. Оловніков А.М. (1971) ДАН СРСР, 201 , 1496–1499.

15. Weinberg, R. (2006) The Biologу of Cancer, Ch. 10. Eternal life: Cell Immortalization, Garland Science, pp. 357-398.

16. Duesberg, P., Fabarius, A., і Hehlmann, R. (2004) Life, 56 , 65–81.

17. Laconi, S., Pillai, S., Porcu, P.P., Shafritz, D.A., Pani, P., і Laconi, E. (2001) Am. J. Pathol., 158 , 771–777.

18. Laconi, S., Pani, P., Pillai, S., Pasciu, D., Sarma, D.S.R., і Laconi, E. (2001) Proc. Natl. Acad. SCI. USA, 98 , 7807–7811.

19. Sell, S., Hunt, JM, Knoll, BJ, and Dunsford, H.A. (1987) Adv. Cancer Res., 48 , pp. 37–111.

20. Greenberg, A.K., Yee, H., і Rom, W.N. (2002) Respir. Res., 3 , 20–30.

21. Cozzio, A., Passegue, E., Ayton, P.M., Karsunky, H., Cleary, M.L., та Weissman, I.L. (2003) Genes Dev., 17 , 3029–3035.

22. Weinberg, R. (2006) The Biologу of Cancer, Ch. 8. Rb and Control of Cell Cycle Clock, Garland Science, pp. 255-306.

23. Knudson, A.G. (1971) Proc. Natl. Acad. Sci., 68 , 820–823.

24. Calderon-Margalit, R., і Paltiel, O. (2004) Int. J. Cancer, 112 , 357–364.

25. Vogelstein, B., Fearon, E.R., Hamilton, S.R., Kern, S.E., Preisinger, A.C., Leppert, M., Nakamura, Y., White, R., Smits, A.M., і Bos, J.L.N. (1988) Engl. J. Med., 319 , 525 – 532.

26. Daley, GQ, van Etten, R.A., і Baltimore, D. (1990) Science, 247 , 824–830.

27. Weinberg, R. (2006) The Biology of Cancer, Ch. 9. P53 and Апоptosis: Master Guard and Executor, Garland Science, 307-356.

28. Kern, S.E. (1993) J. Natl. Cancer Inst., 85 , 1020–1021.

29. Bhowmick, N.A., та Moses, H.L. (2005) Current Opinion in Genetic & Development, 15 , 97–101.

30. Hussain, S.P., і Harris, C.C. (2007) Int. J. Cancer, 121 , 2373–2380.

31. Mueller, M.M., і Fusenig, N.E. (2004) Nat. Rev. Cancer, 4 , 839–849.

32. Federico, A., Morgillo, F., Tuccillo, C. Ciardiello, F., і Loguercio, C. (2007) Int. J. Cancer,121 , 2381–2386.

33. Недоспасов С.А., Купраш Д.В. (2004) У кн. Канцерогенез(За ред. Зарідзе Д.Г.), Медицина, Москва, с. 158-168.

34. Li, Q., Withoff, S., і Verma, І.М. (2005) Trends Immunol., 26 , 318–325.

35. Зарідзе Д.Г. (2004) У кн.: Канцерогенез(За ред. Зарідзе Д.Г.), Медицина, Москва, с. 29–85.

36. Карамишева А.Ф. (2004) У кн. Канцерогенез(За ред. Зарідзе Д.Г.), Медицина, Москва, с. 429-447.

37. Weinberg, R. (2006) The Biologу of Cancer, Ch. 13. Dialogue Replaces Monologue: Heterotypic Interactions and the Biology of Angiogenesis, Garland Science, pp. 527-587.

38. Stetler-Stevenson, W., та Yu, A.E. (2001) Semin. Cancer Biol., 11 , 143–152.

39. Зільбер Л.А., Ірлін І.С., Кисельов Ф.Л. (1975) Еволюція вірусогенетичної теорії виникнення пухлин. Гол. 8 Ендогенні віруси та «нормальна» терапія,Наука, Москва, с. 242–310

40. Weinberg, R. (2006) The Biologу of Cancer, Ch. 3. Tumor Viruses, Garland Science, pp. 57–90.

41. Альтштейн А.Д. (1973) Журн. Всесоюз. хім. про-ва ім. Менделєєва, 18 , 631–636.

42. Weiss, R., Teich, N., Varmus, H., і Coffin, J. (eds) (1982) RNA tumor viruses, Cold Spring Harbor, N.Y., pp. 1–396.

43. Bentvelzen, P. (1968) in Genetical Controls Vertical Transmission of Muhlbock Mammary Tumor Virus в GR Mouse Strain., Hollandia Publ. Co., Amsterdam, p. 1.

44. Татосян А.Г. (2004) У кн. Канцерогенез(За ред. Зарідзе Д.Г.), Медицина, Москва, с.103-124.

45. Weinberg, R. (2006) The Biology of Cancer, Ch. 4. Cellular Oncogenesis, Garland Science, pp. 91-118.

46. ​​Weinberg, R. (2006) The Biologу of Cancer, Ch. 7. Tumor Suppressor Genes, Garland Science, pp. 209-254.

47. Альтштейн А.Д. (2004) У кн.: Канцерогенез(За ред. Зарідзе Д.Г.), Медицина, Москва, с. 251-274.

48. Флейшман Є.В. (2007) У кн. Клінічна онкогематологія(за ред. Волкової М.А.), 2-ге вид., Москва, Медицина, с. 370-408.

49. Hanahan, D., та Weinberg, R.A. (2000) Cell., 100 , 57–70.

50. Hallek, M., Bergsagel, PL, and Anderson, K.C. (1998) Blood, 91 , 3–21.

51. Kuppers, R. (2005) Nat. Rev. Cancer, 5 , 251–262.

52. Копнін Б.П. (2004) У кн. Енциклопедія клінічної онкології(за ред. Давидова М.І.), РЛС-Прес, Москва, с. 34–53.

53. Schwartz, M.A. (1997) J. Cell Biol., 139 , 575–578.

54. Ruoslahti, E. (1999) Adv. Cancer Res., 76 , 1–20.

55. Schmeichel, K.L., та Bissell, M.J. (2003). J. Cell Sci., 116 , 2377–2388.

56. Bissell, MJ, Radisky, DC, Rizki, A., Weaver, VM, and Petersen, O.W. (2002) Differentiation, 70 , 537–546.

57. Радіскі, Д., і Bissel, M.J. (2004) Science, 303 , 775–777.

58. Abelev, G. I., і Lazarevich, N. L. (2006) Adv. Cancer Res., 95 , 61–113.

59. Thiery, J.P. (2002) Nat. Rev. Cancer, 2 , 442–454.

60. Javaherian, A., Vaccariello, M., Fusenig, NF, and Garlick, J.A. (1998) Cancer Res., 58 , 2200–2208.

Подібна інформація.

Загальною ланкою у виникненні пухлин є онкоген, внесений в клітину вірусом, або з протоонкогену в результаті мутації, або виведений з-під контролю стримують генів хромосомною транслокацією [Альбертс Б., Брей Д. та ін,1994]. Але в останні роки знайдено ще одну, мабуть, найбільш загальну ланку канцерогенезу - гени-супресори пухлин, що пригнічують активність онкогенів [Sci. Amer. Spec. Iss. ].

Геном ДНК-пухлинних вірусів, точніше окремі гени, що входять в геном, і продукти цих генів, такі як LT-антиген (великий T-антиген) онкогенного паповавірусу , з'єднуючись з клітинним білком, що пригнічує проліферацію клітини і беруть участь в регуляції. і створює цим автономну нерегульовану проліферацію. Гени-мішені, що визначають синтез відповідних білків, отримали назву генів-супресорів пухлинного росту, а відкриті вони були при вивченні онкогенної активності ДНК-вірусів [Weinberg, 2006d, Альтштейн, 2004]. Такий механізм був встановлений для паповавірусів (папіломи, поліоми, SV40) та аденовірусів. Очевидно, що він зовсім інший, ніж у онкорнавірусів.

В даний час уявлення про генетичну природу розвитку онкологічних захворювань ґрунтуються на припущенні про існування генів, нормальна функція яких пов'язана з придушенням пухлинного росту. Такі гени було названо генами-супрессорами пухлинного зростання. Дефекти цих генів призводять до прогресії, а відновлення функції – до суттєвого уповільнення проліферації чи навіть реверсії розвитку пухлини.

Головний представник цих генів – ген р53, що контролює синтез білка р53 (р53 – від protein, білок, молекулярна вага якого 53 000 дальтон). Цей ген, вірніше, його продукт р53 жорстко контролює активність протоонкогенів, дозволяючи її тільки в певні періоди життя клітини, коли, наприклад, треба, щоб клітина вступила в процес поділу. p53 контролює також апоптоз, запрограмовану загибель клітини, спрямовуючи клітину до самогубства, якщо у неї пошкоджений генетичний апарат – її ДНК. Тим самим р53 стабілізує генетичну структуру клітини, запобігаючи появі шкідливих мутацій, у тому числі пухлинних. Онкогени деяких вірусів пов'язують р53 та інактивують його, а це веде до звільнення клітинних протоонкогенів, скасування апоптозу і тим самим до накопичення життєздатних мутацій у клітці.

Такі клітини є сприятливим матеріалом для відбору на автономність, тобто до виходу на шлях, що веде до утворення пухлин. Багато, якщо не більшість пухлин людини виникають шляхом ступінчастої еволюції, на початку якої лежить інактивація р53 гена шляхом його випадкової або індукованої мутації або інактивації вірусним онкогеном. Типи онкогенів та антионкогенів представлені на рис. 1 та в табл. 1 .

Ген-супресор – ген, відсутність продукту якого стимулює утворення пухлини. На відміну від онкогенів, мутантні алелі генів-супресорів рецесивні. Відсутність одного з них, за умови, що друга нормальна, не призводить до зняття інгібування утворення пухлини.

У 80-90-х роках виявлено клітинні гени, які здійснюють негативний контроль клітинної проліферації, тобто. що перешкоджають вступу клітин у розподіл та виходу з диференційованого стану. Завдяки своєму протилежному до онкогенів функціональному призначенню вони були названі антионкогенами або генами-супресорами злоякісності (пухлинного росту) (Rayter S.I. et al., 1989).

Таким чином, протоонкогени та гени-супресори утворюють складну систему позитивно-негативного контролю клітинної проліферації та диференціювання, а злоякісна трансформація реалізується через порушення цієї системи.

Нормальне розмноження клітин контролюється складною взаємодією генів, що стимулюють проліферацію (протоонкогени), та генів, що її пригнічують (гени-супресори, або антионкогени). Порушення цього балансу призводить до виникнення злоякісного зростання, яке визначається активацією протоонкогенів та перетворення їх на онкогени та інактивацією генів супресорів, що звільняють клітини від механізмів, що обмежують їх проліферацію.

Супресія злоякісності була виявлена ​​методами генетики соматичних клітин, в результаті аналізу успадкування деяких форм раку та в експериментах з трансфекції антионклгенами пухлинних клітин.

Відкриття генів, що супресують клітинне розмноження та злоякісне зростання - одне з найважливіших відкриттів останніх років у галузі біології. Воно безумовно покликане зробити помітний внесок у вирішення багатьох проблем, що стоять як перед медициною, так і перед фундаментальною наукою. В галузі медицини відкривається можливість використання генів супресорів у генній терапії раку.

Гени, що гальмують проліферацію клітин, отримали назву гени-супресори пухлинного росту (використовується також термін "антіонкогени", хоча це небажано). Втрата функції цих генів викликає неконтрольовану клітинну проліферацію.

Іноді при домінантних хворобах, для яких характерним є утворення пухлин, відмінності в експресивності обумовлені додатковими мутаціями в генах-супресорах пухлинного росту.

Прикладами генів-супресорів є: ген відповідальний за розвиток ретинобластоми - ген Rb1; два гени, відповідальні за розвиток раку молочної залози - ген BRCA2 і ген BRCA1; також до генів-супресорів можна віднести ген WT1 - пошкодження якого призводять до нефробластоми; ген CDKN2A та ген CDKN2B, відповідальні за розвиток меланоми та гематологічних пухлин, відповідно. Існують і інші гени, які можна віднести до генів-супресорів. Інактивація гена hMLH1 призводить до виникнення карциноми шлунка та карциноми товстого кишечника.

Гени - "охоронці клітинного циклу" безпосередньо залучені до його регуляції. Їхні білкові продукти здатні стримувати пухлинну прогресію, інгібуючи процеси, пов'язані з розподілом клітини. Дефекти "генів загального контролю" призводять до підвищення нестабільності геному, збільшення частоти виникнення мутацій, і, отже, до підвищення ймовірності пошкодження генів, у тому числі і "охоронців клітинного циклу". До групи "охоронців клітинного циклу" (ХКЦ) відносять такі гени як RB1 (ретинобластома), WT1 (пухлина Вільмса), NF1 (нейрофіброматоз типу I), а також гени, що сприяють утворенню клітинних контактів та інші. Якщо успадковано пошкоджену копію гена ХКЦ, утворення пухлини може бути ініційовано соматичною мутацією в неушкодженому алелі. Тому у разі спадкових форм пухлин, коли є гермінальна мутація, для початку захворювання необхідна лише одна соматична мутаційна подія – пошкодження єдиного функціонального алелю. Спорадичні випадки виникнення пухлини такого ж типу вимагають двох незалежних мутаційних подій обох алелях. У результаті, для носіїв мутантного алелю ймовірність розвитку цього пухлини значно вище, ніж у середньому по популяції.

Інактивація генів "загального контролю" (ОК) призводить до дестабілізації геному - підвищується можливість мутації генів ХКЦ. Дефект останніх призводить до появи пухлини. На тлі пошкодженого гена ОК триває накопичення мутацій, що інактивують інші супресори першої чи другої групи, що призводить до швидкого зростання пухлини. При сімейних випадках розвитку деяких видів раку мутація в одному з алелей відповідного гена ОК може бути успадкована від батьків. Для ініціації пухлинного процесу потрібна соматична мутація другого алелю, а також інактивація обох алелів будь-якого гена ХКЦ.

Таким чином, для розвитку пухлини у сімейному випадку необхідні три незалежні мутаційні події. Тому ризик розвитку пухлини для носіїв спадкової мутації гена ОК значно менше, ніж ризик для носія пошкодженого алелю гена ХКЦ. Спорадичні пухлини обумовлені соматичними мутаціями генів ОК. Вони зустрічаються рідко і для їх виникнення та розвитку необхідно чотири незалежні мутації. Прикладами генів ОК служать гени, відповідальні за розвиток неполіпозного раку кишечника, що успадковується, - ген MSH-2 і ген MLH-1. Також до цієї групи можна віднести широковідомий ген-супресор - р53, мутації або делеції якого спостерігаються приблизно 50% всіх злоякісних захворювань.

Антионкогенами (або генами - супресорами пухлинного росту) називаються гени, що кодують ключові регуляторні білки, втрата яких спричиняє порушення контролю клітинної проліферації. Більшість ідентифікованих антионкогенів у нормальних клітинах є регуляторами (факторами) процесу транскрипції клітинних генів, імовірно діючи на користь посилення програм диференціювання клітин, на противагу програмам проліферації.

Білки, що кодуються групою генів-супресів (р53, КВ, Ц-"ЛР!(р21), р15, р16 та ін.) беруть безпосередню участь у процесі поділу клітин, контролюючи їх вступ у ту чи іншу фазу клітинного циклу. активності таких генів зрештою провокує нерегульовану проліферацію клітин.

Таким чином, поряд з активацією онкогенів порушення роботи генів-супресорів пухлини є вирішальними в ініціації туморогенних процесів, впливаючи на проходження клітинного циклу, регулюючи диференціювання і програмовану загибель клітин, тобто. природний процес їхнього відмирання, так званий апоптоз. Якщо більшість змінених протоонкогенів з генетичної точки зору діють як домінантні фактори, то гени-супресори пухлинного росту діють зазвичай рецесивно.

Структурні та функціональні зміни в онкосупресорах, як і в онкогенах, можуть бути наслідком точкових мутацій в кодуючих і регуляторних областях гена, вставок або делецій, що викликають порушення процесу зчитування білків, зміну їх конфігурації або модуляцію експресії білків (утворення продукту при клітинних синтезах). Втрата функцій анти-^нкогенів в пухлинних клітинах відбувається, як

правило, внаслідок інактивації обох алелів. Передбачається, що втрата одного аллеля внаслідок делеції створює можливість прояву фатальних рецесивних мутацій у решті (теорія Кнадсена). Але з цього правила є винятки: наприклад, для р53 показано існування мутацій, що мають домінантні властивості. Гермінальні (успадковані) рецесивні мутації одного з двох алелів антионкогену можуть бути основою спадкової схильності до захворювання на рак.

В експериментальних дослідженнях встановлено, що інактивація антионкогену внаслідок одночасних порушень у відповідних локусах парних хромосом (мутації в одному та делеції в іншому) може бути усунена внесенням алелю дикого типу (тобто структурно незміненого, інтактного), що є основою для наукових розробок в області генної _тералл_н пухлин_.

Крім втрати функції гена в результаті мутації або делецій, інактивація гена-супресора може відбуватися внаслідок гіперметилювання послідовності ДНК, що кодує даний ген. Це характерний спосіб інактивації деяких генів, що відносяться до групи інгібіторів кіназ, що регулюють послідовність і швидкість проходження фаз клітинного циклу, наприклад, р/6 і р15.

Нині пошуки генів-супресорів пухлинного зростання ведуться надзвичайно широко.

У пухлинах різних типів було ідентифіковано специфічні делеції деяких хромосомних регіонів. Відношення таких делецій до розвитку пухлини часто позначають терміном "функціональна втрата гена-супресора пухлинного зростання".

Для ідентифікації хромосомних ділянок, що претендують на роль потенційних антионкогенів, широко використовується скринінг шжроделецій, Делецію одного з гетерозиготних алелів можна констатувати при порівняльному аналізі продуктів РСК (ро!

сНат геасТтп) або КЕТ.Р (гея^псИоп Гга^теп! 1еп§Ы ро1утогПЕт) нормальної та пухлинної ДНК при електрофоретичному поділі. Втрата гетерозиготності (1оз8 про!" Ье1его21205Йу - ЬОН) розцінюється як втрата одного з двох алелів в пухлинної ДНК при порівнянні з ДНК нормальної соматичної клітини.

В даний час відомо трохи більше десяти антионкосенів. Порушення ж у антионкогенах зустрічаються приблизно 90 % пухлин людини. При кожній конкретній пухлини спектр генетичних змін носить індивідуальний характер, проте спостерігаються певні закономірності в порушеннях окремих генів або їх кластерів, які дають підставу пов'язувати їх з розвитком або характером прогресії тієї чи іншої патології. Однією з обов'язкових умов пухлинного зростання є порушення процесу регуляції поділу клітин. Слід наголосити, що зміни у складному ланцюзі контролю клітинного циклу, опосередковані участю того чи іншого онкосупресора, можуть відбуватися на різних етапах циклу та асоціюватися з розвитком різних гістологічних типів пухлин.

У цьому розділі розглянуто найбільш відомі нині гени-супресори пухлинного зростання, можливі механізми їхньої дії та участь у проліферативних процесах.

Ген р53 є одним із найбільш вивчених представників групи генів-супресорів, яким в даний час відводиться важлива роль в індукції та прогресії пухлинного росту. Муль-типотентний ген р53 бере участь у низці найважливіших процесів життєдіяльності клітини. Він локалізований на 17 хромосомі (17р13) і кодує фактор транскрипції, який забезпечує продукцію та функціонування білків, що контролюють клітинний поділ. Е білку р53 можна виділити три ділянки: І-кінцева ділянка, що містить домен транскрипційної активації, центральна ділянка, що містить специфічний ДНК-зв'язуючий домен, і С-кінцева ділянка, що містить мультифункціональний домен |19].

У ході зростання і поділу нормальних клітин постійно відбувається накопичення порушень первинної структури ДНК внаслідок природного мутагенезу або помилок у процесі її подвоєння (реплікації ДНК). Спеціальна система їх усунення, що включає ланцюг репаративних білків, працює у певних фазах клітинного циклу. Індукція р53 викликає затримку клітинного циклу з подальшою репарацією пошкоджень або природну загибель клітин, перешкоджаючи таким чином порушення цілісності геному і придбання пухлинного фенотипу.

Білок р53 контролює правильність проходження клітинного циклу у низці контрольних точок (рис, 3.1). Більш вивчений шлях, що веде до затримки клітинного циклу у фазі 01 де одна з центральних ролей належить гену 1УАР1 (р21). Ген р53 активує транскрипцію білка р21, що є одним з інгібіторів комплексів циклінозів і мих кіназ (СОК) - регуляторів проходження клітинного циклу. При цьому р53 не тільки залучений до регуляції фази 01. але також бере участь у регуляції фази 02 і безпосередньо мітозу. У відповідь на порушення процесу подвоєння ДНК у контрольній точці входження в фазу 02 або у відповідь на порушення утворення мітотичного веретена в мітотичній точці контролю відбувається індукція р53.

Крім того, сам р53 регулює репарацію та реплікацію ДНК, безпосередньо зв'язуючись з рядом білків, що беруть участь в егнх процесах. Точний шлях, що зв'язує пошкодження ДНК та активацію Р53, невідомий. Передбачається, що він включає продукти гена-супресора ВКСА1 (Ьгеаз! сапсег аззоааГес! §епе I), а також білок АТМ (а(ах1а 1е1ап§]ес:а5]а &епе), що «пізнає» пошкодження в ДНК і активує р53 ( рис, 3.2).

Іншим наслідком активації р53 є природна, програмована загибель клітин, або аптоз. Ген р53 може обумовлювати апоптоз, пов'язаний або не пов'язаний з активацією транскрипції генів-мішеней. У першому випадку р53 активує транскрипцію гена ВАХ та аналогічних йому генів, які інгібують білки, що мають антиапоптотичну дію (наприклад, онкоген ВСЬ-2). Крім того, р53 активує транскрипцію гена МВМ2, продукт якого, зв'язуючись з білком р53, пригнічує його здатність активувати транскрипцію інших генів-мішеней, забезпечуючи таким чином негативну саморегуляцію. Показано, що індукція р53 викликає затримку клітинного циклу в 01 або апоптоз в залежності від ряду факторів, найбільш важливими з яких є тип клітин, концентрація ростових факторів, рівень експресії генів-супресорів КВ, АІР та (або) фактора транскрипції Е2Р, експресія вірусних рядів білків і т.д. .

Інактивація р53 дає клітинам великі селективні переваги проліферації. Порушення функції р53 внаслідок точкових мутацій, ділацій, утворення комплексу з іншим клітинним регулятором або зміни внутрішньоклітинної локалізації призводять до втрати супресивних властивостей та стимулює пухлинний процес. При дослідженні пухлин різного гістогенезу виявлено, що у великому відсотку випадків інактивовані обидва алелі р53 - один в результаті точкових мутацій, інший - внаслідок делецій.

Мутації р53 - найчастіше генетичне порушення, яке реєструється в різних пухлинах

ВКСА1

АТМ

р27К!

Ц1Ш1ІН [>-Сс1К4/6 Циклін Е-С

У геномі виявлені гени, що гальмують проліферацію клітин і мають антионкогенну дію. Втрата клітиною таких генів може призводити до розвитку раку. Найбільш вивчені антионкогени - p53 та Rb.

Ген Rb буває втрачено при ретинобластомі (частота ретинобластоми – один випадок на 20 тис. дітей). 60% ретинобласт розвивається спорадично, а 40% відносять до спадкових пухлин з аутосомно-домінантним типом успадкування. При спадковому дефекті Rb другий алель нормальний, тому розвиток пухлини можливий лише при одночасному пошкодженні другого (нормального) гена Rb. При ретинобластомі, що спонтанно розвинулася, втрата Rb зачіпає відразу обидва алелі.

Ген-супресор p53 названий молекулою 1995 р. Існують "дика" (незмінена) та мутована форми антионкогену p53. У пухлинних клітинах при багатьох типах раку виявляють накопичення однієї з цих форм p53 у надмірній кількості, що порушує регуляцію клітинного циклу і клітина набуває здатності до посиленої проліферації.

Регуляція проліферативної активності клітини за допомогою p 53 відбувається через посилення чи ослаблення ним апоптозу. Активація p 53 на фоні активації клітинних онкогенів c-fosі c-mycвикликає загибель пухлинних клітин, що спостерігають при дії на пухлину хіміопрепаратів та радіації. Мутації p 53 або інактивація його іншими способами на фоні посилення експресії c-fos, c-mycі bcl 2, навпаки, призводять до посилення проліферації клітин та злоякісної трансформації.

ПУХЛИНІ МАРКЕРИ

Традиційні морфологічні дослідження, зазвичай, дозволяють точно діагностувати диференційовані пухлини та його метастази. При низькодиференційованих та недиференційованих злоякісних пухлинах використовують методи дослідження, що дозволяють діагностувати зміни на ультраструктурному та молекулярно-генетичному рівнях. З цією метою застосовують різні молекулярно-біологічні та морфологічні методи (ПЛР, гібридизацію. insitu, блот- та цитогенетичний аналіз, імуногістохімічні методи, електронну мікроскопію), що дозволяють виявляти біомолекулярні маркери пухлин.

Маркери пухлин - хромосомні, генні та епігеномні перебудови в пухлинних клітинах, що дозволяють діагностувати пухлини, визначати ступінь ризику, прогнозувати перебіг та наслідки захворювання. Біомолекулярні маркери пухлин - вужче поняття, що поєднує маркери лише білкової природи.

Серед біомолекулярних маркерів виділяють маркери клітинної диференціювання (гісто- та цитогенетичні) та маркери прогресії пухлини (проліферації, апоптозу, інвазивного росту та метастазування).

Маркери клітинного диференціювання. Клітини різних типів мають різний набір диференціювальних антигенів або імунологічний фенотип. Експресія багатьох диференціювальних антигенів залежить від рівня зрілості (диференціювання) пухлинної клітини. Таким чином, маркери клітинного диференціювання дозволяють оцінити як гісто- і цитогенез пухлини, а й рівень її диференціювання, функціональну активність пухлинних клітин. Більшість відомих диференціювальних маркерів належить до структурних білків (білки цитоскелета), ферментів, продуктів секреції (гормони, імуноглобуліни, муцини), поверхневих клітинних антигенів, компонентів міжклітинного матриксу. Відомі також білкові пухлинні маркери, що синтезуються тільки ембріональною тканиною (α-фетопротеїн) та специфічні пухлинні антигени (наприклад, антигени меланоми).

Маркери прогресії пухлини. Маркери клітинної проліферації широко використовують для діагностики, прогнозування та вибору лікування пухлин. Існує безліч морфологічних методів, що дозволяють виявляти клітини у різних фазах мітотичного циклу.

◊ Підрахунок числа мітозів при світловій мікроскопії методом ДНК-цито- та гістофотометрії, а також проточної фотометрії – визначення відсотка клітин у фазі мітозу (мітотичного індексу М).

◊ Використання радіоактивної мітки (тимідину, бромоксиуридину) - виявлення клітин у фазах S, G 2 , M.

◊ Останнім часом застосовують імуногістохімічне визначення антигенів мітотичного циклу: Ki-67 (OMIM *176 741, антиген проліферуючих клітин MKI67, що визначається комерційним моноклональним антитілам KIA), PCNA (OMIM *176 740, ядерний антиген проліферуючих клітин PCNA, він же ДНК-полімерази), p 105, CDK-2, CDE. Найбільший діапазон має PCNA, що дозволяє виявляти клітини практично у всіх фазах мітотичного циклу. Навпаки, селектин (CD62) мітить тільки клітини, що не діляться.

◊ Про можливість апоптозу в пухлинних клітинах свідчить експресія багатьох маркерів: CD95, рецепторів до ФНП-α, ТФР-β, каспаз, Apaf-1, проапоптозних членів сімейства bcl 2, цитохрому, p 53. Однак про апоптоз, що відбувся, можна говорити тільки при характерній фрагментації ДНК, що виявляється методом мітки. in situ(TUNEL-тест) ділянок розриву ДНК, а також фрагментації PARP(poli-ADP-ribose polimerase, полі-АДФ-рибоза полімераза) або виявлення фосфатидилсерину на зовнішній поверхні клітинної мембрани апоптозних тілець (Anexin-тест).

Супресор)

1. Мала медична енциклопедія. - М: Медична енциклопедія. 1991-96 р.р. 2. Перша медична допомога. - М: Велика Російська Енциклопедія. 1994 3. Енциклопедичний словник медичних термінів. - М: Радянська енциклопедія. - 1982-1984 рр..

Синоніми:

Дивитись що таке "Ген-супресор" в інших словниках:

Сущ., кіл у синонімів: 2 ген (14) супрессор (3) Словник синонімів ASIS. В.М. Тришин. 2013 … Словник синонімів

ген-супресор- Ген, у разі мутації якого, пригнічується експресія іншого гена.

Ген супресор, гена супресора... Орфографічний словник-довідник

Suppressor ген ген супресор. Ген, що зумовлює відновлення нормального фенотипу (дикого типу), зміненого в результаті мутації в ін. Р. с. можна розглядати як форму гена інгібітору. . (Джерело: «Англо… … Молекулярна біологія та генетика. Тлумачний словник.

- (син. супресор) ген, який пригнічує прояв неалельного мутантного гена, внаслідок чого фенотип особини не змінюється. Великий медичний словник

Ген-супресор- мутація в локусі хромосом, що пригнічує фенотипічний прояв іншої мутації в тому самому гені (внутрішньогенний супресор), або в іншому гені (міжгенний супресор). Фізична антропологія. Ілюстрований тлумачний словник.

- (антіонкоген) ген, здатний запобігати розмноженню клітин. Якщо мутація відбувається в цьому гені, то людина може стати сприйнятливішою до розвитку злоякісної пухлини тієї тканини, в якій відбулася ця мутація. Джерело: Медичний… Медичні терміни

ген-супресор пухлин- Ген, який здійснює контроль клітинного росту, пошкодження функцій якого може призводити до розвитку ракового захворювання. Довідник технічного перекладача

Запит «Супресор» перенаправляється сюди; див. також інші значення. Ген супресор пухлин (антіонкоген, пухлинний супресор) ген, продукт якого забезпечує профілактику пухлинної трансформації клітин. Білкові продукти генів… … Вікіпедія

ген, що селектується- * ген селекційний * selected gene ген, що забезпечує клітині можливість виживання на певному селективному середовищі, напр., у присутності антибіотиків. Ген селектор * ген селектор * selector gene ген, що контролює розвиток окремих блоків. Генетика. Енциклопедичний словник

Алель Словник російських синонімів. ген сущ., у синонімів: 14 аллель (3) ген кандидат … Словник синонімів

Книги

• Імунологічні проблеми апоптозу, А. Ю. Баришніков, Ю. В. Шишкін. Останнє десятиліття ознаменувалося бурхливим вивченням процесу програмованої клітинної смерті (апоптоз). Були відкриті поверхневі клітинні рецептори та їх ліганди, які опосередковують…