Вирусно генетическая теория возникновения опухолей зильбера
Лев Александрович Зильбер. Раковые антигены и онкогены
Первым к обязательным условием для рассмотрения роли иммунной системы в противораковой защите является наличие у раковых клеток чуждых данному организму антигенов. Это очевидно, потому что в противном случае иммунной системе нечего будет уничтожать, ибо она уничтожает только чужеродные субстанции. Поэтому вся проблема иммунологии опухолей началась с поисков раковых антигенов. Пионером в этой области был советский иммунолог Лев Александрович Зильбер.
Скептически - это понятно. В науке никогда не достаточно одного аргумента. Нужны дополнительные доказательства, подтверждения другими методами и другими авторами. "В штыки" - потому, что сообщение Зильбера было воспринято как попытка доказать вирусную теорию возникновения рака. Впрочем, Зильбер был склонен считать именно так: коль скоро в опухоли обнаружены чужеродные белки - значит, это вирусы.
Многие исследователи и врачи не могли принять такую точку зрения. Все знали, что рак не заразная болезнь и говорить о вирусе - возбудителе рака, подобном вирусу - возбудителю оспы, кори или гриппа, - немыслимо. Ведь возникает же рак под влиянием внешних воздействий, например рак губы у курильщиков.
Пятнадцать лет спустя, когда Зильбер разработал вирусо-генетическую теорию возникновения опухолей, дискуссия о существовании раковых антигенов подходила к концу. Их больше не оспаривали даже в самом простом варианте: для некоторых опухолей уже были открыты вирусы-возбудители.
Вирусы, вызывающие развитие опухолей, получили название онкогенных, рождающих опухоли. Оказалось, однако, что вирус не просто заражает нормальную клетку. Он должен проникнуть в ядро и расположить свою нуклеиновую кислоту (свои гены) среди нуклеиновой кислоты (среди генов) этой клетки. Генетический код клетки, приказы, по которым строятся белки, изменяется. Она начинает строить свое тело по измененным схемам, по измененным приказам.
Лев Александрович Зильбер. Раковые антигены и онкогены
И вот что интересно. Для ряда вирусов, несомненно вызывающих опухоли, доказано, что эти "раковые гены" не являются их собственными. Они заимствованы ранее от клеток человека или животного. Онкогены как бы "бродячие" гены, которые путешествуют в природе, прицепившись к вирусам. Но если с этим вирусом онкоген добредет до клетки тела человека или животного и встроится в подходящий участок ее генома, то клетка превращается в раковую. Начинает строиться раковый белок по приказу этого бродячего гена-онкогена. А так как ген-бродяга пришел из чужих краев, то и белок не совсем свой.
В раковых клетках были выявлены и вирусные антигены, и антигены самих клеток, но построенные по измененным приказам. Это было подтверждением вирусо-генетической теории, которая предполагает не простое заражение вирусом, а сочетание вирусной инфекции с врожденными или приобретенными условиями, при которых вирус встраивается в святыню клетки - в ее генетический аппарат. Клетка становится генетически чужеродной. Не вирус, а клетка!
Но если есть генетическая чужеродность, мы знаем, должен включаться иммунитет. Ибо для него все чуждое - чуждо. Такую клетку необходимо уничтожить.
Это не значит, что вирусная природа рака признана всеми, да иммунологи и не настаивают на этом. Им, собственно, "безразлично", отчего изменяется клетка. Важен факт: раковая клетка несет признаки генетической чужеродности в виде так называемых раковых антигенов. Тем более что существуют раковые антигены невирусной природы.
Когда онкогенный вирус внедряет свой генетический код (нуклеиновую кислоту) в аппарат наследственности той или иной клетки, она начинает синтезировать новый, необычный для нее белок. Она вырабатывает его "под диктовку" вирусной нуклеиновой кислоты. В результате у всех клеток образуется один и тот же раковый белок. Одинаковый.
Опухоль под влиянием вируса может возникнуть в разных местах тела, у разных индивидуумов одного и того же вида и даже у разных видов животных, а раковый антиген будет один и тот же. Это антиген, который "продиктован" генами вируса.
Совсем иная картина наблюдается при индукции опухолей некоторыми химическими веществами. Вещества эти получили название канцерогенов от слов "канцер" (рак) и "ген" (рождать). Такими веществами являются метилхолантрен, бензпирен и много-много других. К физическим канцерогенам относятся все виды ионизирующих излучений.
Если действию одного и того же канцерогена подвергнуть десяток совершенно одинаковых организмов, например мышей одной и той же чистой линии, то каждая из 10 возникших опухолей будет иметь свой раковый антиген. Иначе говоря, один и тот же химический агент вызывает разные генетические изменения в разных клетках.
Онкогенный вирус навязывает всем клеткам одинаковую программу. Канцероген действует по законам случайностей. У одних клеток - одни изменения, у других - другие. Генетики и онкологи изучают механизмы этого явления. Для иммунологов самое главное в том; что раковые клетки всегда несут на себе признаки чужеродности в виде раковых антигенов.
Читайте также:
|
| Текущее время: 25-04, 03:40 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Вирусогенетическая теория происхождения рака Л.А. Зильбера
Рак — болезнь интимного, скорее всего молекулярного уровня живой материи. Сегодня все больше исследователей склоняется к вирусной, или, точнее, к вирусогенетической теории происхождения рака, выдвинутой выдающимся советским ученым Львом Александровичем Зильбером.
Вирус — молекула нуклеиновой кислоты, упакованная в белковый чехол. Став активным — для чего должен сбросить чехол,— он как бы навязывает свою волю клетке хозяину, либо встраиваясь в ее мозг — молекулу ДНК, либо каким-то образом переключая режим ее работы. Если уподобить живую клетку фабрике — фабрике белка (обычное сравнение),— то вирус как бы переводит ее на другую программу; подменив информационный код, заставляет тем самым выпускать другую продукцию, строить вирусный белок взамен своего. Все структуры клетки работают, но переключены…
Есть отрасли знания, где истины отшлифованы десятилетиями, а научные труды стареют не быстрее их авторов. Та ветвь биологии, о которой здесь речь, вся в движении, в непрестанных пробах, ошибках, в диалогах исследователей с природой и друг с другом. Здесь год может стать эпохой, а свежий номер журнала раскрывается с замиранием сердца.
И пока фундаментальная наука биология не могла пробиться на молекулярный уровень исследований, представления прикладной — медицинской науки неизбежно оказывались весьма приблизительными. Удачный опыт с сарколизином — яркое тому свидетельство. Ведь активность препарата проявилась совсем иначе, чем предполагали его авторы. И механизм его действия, судя по данным экспериментов, скорее всего не похож на задуманный…
Удивительного в этом, в сущности, мало. Современные, достаточно четкие, хотя тоже далеко не полные представления о том, как строится белок внутри клетки, во времена рождения сарколизина, призванного, по идее, в этот синтез вмешаться, еще только нащупывались. Это теперь привлекают к себе внимание препараты — аналоги нуклеиновых кислот, препараты растительного происхождения и антибиотики. А сарколизин — в определенной мере пройденный этап химиотерапии. Тогда же многого ли можно было требовать от гипотезы, лишенной фундамента.
В основном везения, это тоже немало. Как заметил Пастер, удача одаривает лишь подготовленные умы.
Авторам сарколизина все-таки повезло.
Даже оптимисты пока что склоняются лишь к тому, чтобы повторять — через шесть с лишним десятилетий — высказанную киевским врачом Гуриным надежду.
Опухоли (новообразования) широко распространены в живой природе. Отличительной особенностью их является безудержный рост и размножение клеток в опухолевом очаге, причем окружающие, неизмененные клетки не вовлекаются в этот процесс, однако опухолевая клетка передает свои свойства и способности к бесконтрольному росту и размножению всем последующим ее поколениям. Опухолевый рост может возникать только в тканях, способных к пролиферации.
Общепринятой теории опухолевого роста к настоящему времени еще не вы-работано, но наиболее широкое признание получили полиэтиологическая теория и представления о механизме развития (канцерогенезе) новообразований, как стадийном процессе превращения нормальной соматической клетки в опухолевую. Наиболее интенсивно эти процессы изучаются в отношении злокачественных новообразований.
Первая стадия (фаза) канцерогенеза обозначается как стадия инициации, в течении которой происходят необратимые нарушения генотипа нормальной соматической клетки, вследствие чего она становится предрасположенной к трансформации в опухолевую клетку. Физические факторы и химические вещества, способ-ные вызвать такие изменения в генотипе клетки, называются канцерогенными (канцерогенами). Считают, что около 95% канцерогенов человека экзогенного про-исхождения и только 5% могут быть отнесены к веществам эндогенной природы. Количество факторов и воздействий, имеющих этиологическое значение в возник-новении опухолевой трансформации соматических клеток в организме человека, довольно велико и они имеют различное происхождение.
- наследственные опухоли (множественный эндокринный аденоматоз, семейный полипоз);
- заболевания, предрасположенные к злокачественным трансформациям (нейрофиброматоз, синдром Пейтца-Егерса, множественные экзостозы, пигментная ксеродермия, болезнь Дауна и др.);
- наследственные иммунологические дефекты (Х-связанная агаммаглобулинемия, комбинированная иммунодефицитность и др.);
- органы, в возникновении опухоли в которых наследственность играет предполагаемую, но не доказанную роль (рак грудной железы, толстой кишки, желудка, легких, эндометриальные карциномы и др.)
- химические канцерогены: а) медикаменты (алкилирующие препараты, прокарбозины, эстроген, тестостерон, фенацетин, иммунодепрессанты и др.); б) продукты индустриального происхождения (органические вещества - винил-хлориды, амины, бензин, бензидин, каменно-угольные смолы, асбестозы и др., а также неорганические - мышьяк, кадмий, никель, хром и др.); вредные при-вычки - табакокурение, злоупотребление алкоголем, погрешности в технологии приготовления пищи и гигиене питания и др.);
- радиация как в виде высокого уровня облучения (аварийные ситуации на АЭС, ядерное оружие, лучевая терапия), так и низкого уровня лучевого воздействия (ультрафиолетовая инсоляция, рентгенодиагностика и др.);
- инфекционные агенты: вирусы (африканской лимфомы Беркитта, назофарин-геальной карциномы и др.), гепатита В, гепатоцеллюлярного рака, паразитарные воздействия (шистозоматоз), грибы (афлотоксин).
- факторы неизвестной этиологии (приобретенные иммунодефициты).
Химические вещества-канцерогены разделяются на две главных группы: генотоксические канцерогены, которые реагируют непосредственно с ДНК клетки, и эпигенетические канцерогены, которые вызывают другие биологические эффекты, составляющие базу для их канцерогенности. Все известные к настоящему времени человеческие канцерогены являются генотоксическими.
В результате взаимодействия генотоксических канцерогенов с ДНК происходит транслокация и усиливается действие протоонкогена - специального гена, контролирующего рост и дифференцировку клетки и придает присущие ей свойст-ва. Активация протоонкогена является основным механизмом инициации канцерогенеза и может быть вызвана специальными собственными внутриклеточными структурами. В этой стадии канцероген или его активный метаболит взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами (РНК, ДНК) и белками клетки. Повреждения в клеточных структурах, возникающие вследствие такого взаимодействия, обычно имеют генетический характер (изменения в последовательности ДНК или числа хромосом, генные мутации, хромосомные аберрации и т.д.). После того, как произошли изменения в генетическом аппарате клетки наличие канцерогенного воз-действия для дальнейшего развития опухолевого (неопластического) процесса уже не является обязательным.
Химические канцерогены весьма разнообразны как по своему строению, так и механизму действия. Так, например канцерогены и промоторы в изобилии со-держащиеся в табачных продуктах при табакокурении попадают в организм чело-века в виде полициклических ароматических углеводородов (бензпирен), нитроза-минов, гетероциклических аминов и других сложных соединений, обладающих вы-раженными канцерогенными и мутагенными. В процессе курения табака образует-ся также и большое количество коканцерогенов и промоторов (феноловые соеди-нения, терпены и др.), которые не обладают канцерогенными или генотоксически-ми свойствами, но в совокупности с канцерогенами играют большую роль в воз-никновении ряда злокачественных новообразований. Канцерогены эпигенетическо-го действия в твердом состоянии (полимеры, металлическая фольга, асбест и его содержащие композиции) обычно поражают паренхиматозные клетки, но механизм их действия еще во многом не выяснен. Под влиянием изменений, вызванным дей-ствием канцерогенов, в клетке появляется мутанный онкобелок, специфичный для каждой опухоли (Р-21, Р-28, Р-130 и др.).
Превращение протоонкогенов в онкогены происходит разными путями и эти механизмы окончательно еще не раскрыты, но общепризнанно, что канцерогенное действие на ДНК, вызывающее опухолевый (неопластический) процесс, осуществляется в основном через активацию онкогенов.
"Латентные" (иницированные) клетки способны к усиленной пролиферации - воспроизводству себе подобных, обусловленной во многом активацией дополни-тельного протоонкогена. Замена одного лишь нуклеозида в протоонкогене человека и животных может вызвать их функционирование как онкогенов и злокачественную трансформацию клетки. В стадии инициации происходит около 30 удвоений, т.е. образуется примерно 30 поколений (около 1 млрд.) латентных клеток и усиливается выработка онкобелка, с появлением и нарастанием продукции которого наступает вторая фаза канцерогенеза, которая носит название стадии промоции.
Однако следует подчеркнуть, что клетки обладают сложной системой репарации повреждений ДНК, вызываемых разнообразными агентами химической и физической природы. Эффективное функционирование этой системы может обес-печить сохранение нормального генотипа клетки даже в условиях, когда клетка подвергается воздействию канцерогенных факторов.
В стадии промоции происходят изменения генной экспрессии. Иницирован-ная клетка приобретает фенотипические свойства, однако для индукции опухоли в этой фазе необходимо относительно длительное, повторное активирующее действие промоторов - веществ, повышающих эффективность действия многих видов генотоксических канцерогенов, что и приводит к необратимой злокачественной трансформации клетки. Таким образом, эта трансформация связана как с активаци-ей протоонкогенов и превращением их в активные онкогены, так и с продуктами экспрессии последних - онкобелками. Активация протоонкогенов или их трансло-кация в другие хромосомы и превращение в клеточные онкогены заканчивается, как правило, образованием специфических продуктов их жизнедеятельности, имеющих количественные и качественные отличия от их нормальных гомологов, и трансформацией клетки-мишени в злокачественную. В экспериментальных усло-виях решающее действие на этот процесс малигнизации оказывает уровень онко-белка в клетке, продуцируемого онкогеном. "Озлокачествление" клетки сопровож-дается приобретением ею свойства гетерогенности и соответствующей реакцией иммунной системы организма "хозяина".
Стадия промоции более короткая по времени. Считают, что в течение этой стадии происходит около 10 удвоений трансформирующихся клеток. Предположи-тельная продолжительность этой фазы от 15 до 30 лет. В этом процессе образова-ния и умирания клеток, сбалансированном в нормальных условиях, важную роль играет холестерин, факторы роста и некоторые гормоны (гормон роста, инсулин, эстрогены, глюкокортикостероиды и др.). После воздействия канцерогена в орга-низме развиваются глубокие изменения, обеспечивающие в конечном итоге энер-гетические и пластические ресурсы превращения латентной клетки в злокачест-венную (изменение уровня биогенных аминов, гормональной регуляции пролифе-рации, иммуногенности и др.).
Некоторые канцерогенные факторы (все лучевые и ионизирующие воздейст-вия) влияют преимущественно на стадию инициации и их канцерогенное влияние может проявиться лишь через несколько лет и даже десятилетий. Так, например, лишь спустя четыре десятилетия после трагедии Хиросимы и Нагасаки стало оче-видным значительное повышение частоты рака молочной железы среди женщин, подвергшихся атомной бомбардировке в этих городах в детском возрасте. Другие канцерогенные факторы (иммуносупрессоры) влияют главным образом на стадию промоции и их канцерогенное воздействие может проявиться даже через несколько месяцев. Однако различия между этими видами канцерогенного воздействия становятся все более трудно уловимыми вследствие возрастания многофакторности таких влияний. Кроме того, экзогенные канцерогены модифицируют скорость пе-рехода из одной стадии канцерогенеза в другую и количество таких веществ до-вольно велико и вероятно продолжает увеличиваться.
Весьма сложными являются взаимоотношения очага опухолевого (особенно злокачественного) роста и организма "хозяина". Во многом эти взаимоотношения обусловлены, по-видимому, антигенными свойствами злокачественного новообра-зования, но не менее существенны и другие их биологические свойства. Так, в на-стоящее время можно считать доказанным, что помимо клеточной кинетики важ-ным фактором роста опухоли является ее кровоснабжение. При культивировании опухолевых клеток их рост и размножение при отсутствии васкуляризации воз-можны лишь до образования опухолевого узелка размером от 1 до 2 мм в диаметре, а затем наступает гибель опухолевых клеток (Folkman J., 1985). Предполагают, что опухолевые клетки сецернируют вещества, обладающие ангиогенезными свойст-вами, способствующие проникновению в опухолевую ткань вновь образованных кровеносных капилляров. Эти вещества, по-видимому, принадлежат к семейству гепарин-связанных факторов роста, присутствующих во всех тканях. Кроме того на рост новообразования оказывают влияние гормоны, особенно в опухолях, возни-кающих в гормонально-чувствительных органах (молочная железа, матка, предста-тельная железа и др.).
Другим каналом гуморального взаимодействия служит "тумор-некротизирующий фактор (ТНГ) - цитокин, выделяемый главным образом моноци-тами крови и обладающий рядом биологических свойств. Этот фактор участвует в регуляции роста и дифференциации опухолевых клеток, инициирует активацию лейкоцитов и коагуляцию. Однако в механизмах некроза опухоли центральным в механизмах его действия считают повреждение сосудистых структур. Секрецию этого фактора поддерживает g-интерферон, с которым он действует синергично, однако противоопухолевая активность ТНГ в значительной степени зависит от им-мунокомпетентности "хозяина".
Минимальное количество опухолевых клеток, необходимое для образования опухолевого очага весом в 1 гр, доступного обнаружению современными методами клинической диагностики равно примерно 109, а злокачественная опухоль, состоя-щая из 1012 опухолевых клеток имеет массу, равную 1 кг, которая является макси-мальной величиной злокачественного новообразования, совместимого с жизнь че-ловека. Таким образом, от момента образования опухолевой клетки до появления клинических признаков опухоли проходит довольно длительное время. Так пола-гают, что при раке молочной железы от появления первой раковой клетки до обра-зования опухоли диаметром около 2 см, проходит примерно два года.
На ежегодной конференции Американского общества клинической онкологии, только что прошедшей в Сан-Франциско, прозвучал сенсационный доклад ученых, которые в тканях больных раком простаты обнаружили вирус, прежде встречавшийся лишь у мышей с онкологическими заболеваниями. А раз известен вирус, то гораздо понятней, как создавать противоопухолевые лекарства. Кстати, вирусную теорию рака обосновал наш соотечественник Лев Зильбер еще в 1940-е.
Причем этот вирус найден лишь в тканях тех больных, у которых имеется определенный генетический дефект.
"Мы не утверждаем, что вирус является непосредственной причиной возникновения заболевания, - сказал один из авторов исследования доктор Эрик Клейн из Кливлендской клиники. - Но это волнующее открытие указывает совершенно новые пути изучения рака простаты".
Исследователи пока не знают, как вирус мышей попадает в организм человека, но предполагают, что он может наследоваться генетически. Доктор Клейн и его коллега доктор Джо Деризи из Университета Калифорнии применили технологию "генетического чипа" (подобный диагностикум создан и российскими учеными из Института молекулярной биологии РАН. - "Известия"). На особой пластинке Деризи разместил характерные отрезки генетического материала 20 тысяч известных вирусов. Клейн предоставил ему 86 образцов тканей своих пациентов с раком простаты. Из них выделили образцы ДНК и поместили их на чип. ДНК тех 20 пациентов, у которых был обнаружен мутантный ген, совпала с ДНК онковируса мышей. Мутация представляет собой удвоение гена, кодирующего производство ферментов, которые уничтожают вторгшиеся в организм вирусы.
Оказалось, что у мужчин с удвоенным геном таких ферментов вырабатывается значительно меньше. Среди 66 пациентов с нормальным геном вирус был обнаружен лишь у одного. Ученые планируют обследовать сотни больных и здоровых, чтобы уточнить связь между наличием вируса и раком простаты.
Открытие американских ученых становится еще одним практическим подтверждением вирусогенетической теории рака, которую еще в 40-е годы ХХ века сформулировал наш соотечественник Лев Зильбер.
Лев Зильбер опередил мир на полстолетия
На вопросы "Известий" отвечает сын Льва Зильбера академик Лев Киселев.
известия: Известно, что Лев Александрович создавал свою теорию в 40-х годах в лагере. Но ведь вирусная гипотеза высказывалась и раньше?
Лев Киселев: Первые гипотезы о вирусной природе рака были высказаны в начале ХХ века, в том числе и нашим соотечественником Ильей Мечниковым. Но Лев Зильбер сформулировал целостную вирусогенетическую теорию, далеко опередившую время.
известия: Но современники не приняли новую теорию?
Киселев: Да, 20 лет он в одиночку доказывал свою правоту. Лишь в 60-х годах появились первые экспериментальные подтверждения теории. Большую поддержку оказали работы чеха Яна Свободы из Института генетики Чехословакии, он и сейчас жив.
известия: Сегодня сомнений в правоте Льва Александровича нет?
Киселев: Сегодня считается, что до 25% всех раковых опухолей возникает с участием онковирусов. Это доказано, в частности, для рака печени, который вызывают вирусы хронического гепатита В и С, для рака шейки матки (вирус папилломы человека). Есть предположения, что не без участия вирусов возникают и такие заболевания, как рак молочной железы, желудка и некоторые другие. Доказано также, что у животных вирусами вызываются все опухоли. Слова отца "рак - это заболевание генома" оказались провидческими, ведь тогда до расшифровки генома было невероятно далеко.
Великий ученый, яркий человек
Лев Зильбер родился в 1894 году во Пскове. После окончания медицинского факультета работал в Москве и Баку, участвовал в ликвидации в СССР чумы, разработал теорию клещевого энцефалита, предположив, что вирус заболевания переносится клещами. Дважды по абсурдным обвинениям находился в заключении (в 1937-39 и 1940-44 годах). За его освобождение самоотверженно боролись брат - писатель Вениамин Каверин и бывшая жена Зинаида Ермольева, известная как создательница "советского пенициллина". Известно, что брат послужил прототипом Сани Григорьева из любимой миллионами людей повести Каверина "Два капитана". Ермольевой посвящен роман "Открытая книга".
Свою теорию происхождения рака Зильбер создал в заключении, проводя опыты в научной "шарашке". Крыс и мышей ловили для него заключенные, с которыми он расплачивался табаком. Изучая механизмы развития опухолей, Зильбер пришел к выводу, что, попадая в здоровую клетку, вирус изменяет ее генетическую основу, поэтому клетка выходит из-под контроля организма и начинает беспрепятственно делиться - так возникает опухоль. Первую статью о своей теории Лев Александрович опубликовал в нашей газете в 1945 году. В том же году появилась его монография на эту тему.
Вирусную теорию опухолевого роста впервые выдвинул в начале XX века Боррель (Франция).
В 1910 году, когда опухолеродные вирусы еще не были известны, наш великий соотечественник И. И. Мечников писал: «Одна из. причин злокачественных опухолей приходит извне, падая на почву организма, особенно благоприятную для их развития. Отсюда является вероятность, что существует какое-то заразное начало этих опухолей, которое, подобно заразам инфекционных болезней, состоит из мельчайших организмов, попадающих в наше тело из внешнего мира. Неисчислимые попытки найти этих микробов рака до сих пор терпели полнейшую неудачу. Пока приходится мириться с тем, что микроб рака принадлежит к числу тех заразных начал, которые не могут быть обнаружены даже сильнейшими увеличениями самых лучших микроскопов.
Уже через год, в 1911 году, американскому ученому П. Раусу впервые удалось получить экспериментальное подтверждение вирусной теории злокачественных опухолей. Он приготовил из саркомы грудной мышцы курицы породы плимутрок суспензию, профильтровал ее через особый фильтр, не пропускающий клеток, и ввел другим курам. У них, к удивлению самого экспериментатора, возникли опухоли. Впоследствии Раус показал, что другие куриные опухоли удается также перенести здоровым птицам бесклеточными фильтратами. И хотя эти данные были многократно подтверждены учеными Японии, Америки, Германии, Франции, они не могли еще поколебать общего пессимизма по отношению к вирусной теории рака.
Но спустя 23 года, в 1933 году американец Шоуп обнаружил у диких белохвостых кроликов в Канзасе доброкачественные опухоли — фиброму и папиллому; бесклеточные фильтраты этих опухолей вызывали подобные опухоли и у диких, и у домашних кроликов.
Особенно интересной оказалась папиллома Шоупа. У некоторых кроликов она превращалась в злокачественную опухоль кожи — карциному. Вирусная папиллома кроликов привлекла к себе внимание исследователей. Еще бы, она была первой вирусной опухолью млекопитающих! Здесь уже не приходилось говорить об исключении. Но это были еще только первые шаги вирусной теории рака.
И все-таки, хотя в предвоенные годы было открыто еще несколько опухолевых вирусов, большинство онкологов продолжало оставаться сторонниками химических теорий рака. Да и как могло быть иначе, если громадное большинство экспериментальных опухолей вызывали канцерогенные вещества, а вирусы в них обнаружить не удавалось? Опухоли же человека вообще были загадкой. И поразительный факт, установленный Биттнером, — чувствительность мышей к вирусу, вызывающему опухоль, лишь в первые дни их жизни — был совершенно забыт…
Однако, хотя вирусную теорию разрабатывало сравнительно немного ученых, в эти годы был получен ряд фундаментальных данных. Так, ученые изучили свойства опухолеродных вирусов, и некоторые из них получили в чистом виде. Удалось показать, что, по-видимому, действие опухолеродных вирусов очень специфично: вирус, вызывающий опухоли молочных желез, действовал только на молочные железы и только у мышей, причем у мышей лишь определенных линий.
Однако наиболее интересным было открытие Рауса и Барда (США). Они показали, что папиллома Шоупа может превращаться в карциному — злокачественную опухоль, и при этом вирус исчезает! Введенные кроликам фильтраты карциномы, вызванной вирусом, неспособны были вызвать опухоль. Вирус содержался лишь в клетках папилломы. Важность этих фактов ясна. Результат исследования зависит от стадии, на которой взята опухоль. Если эта папиллома — вирус обнаруживается, если карцинома — вируса в ней уже нет.
Куда же делся вирус? Какова его роль в росте клеток злокачественной опухоли? Это были главные вопросы, на которые ученым нужно было дать ответ. А что, если в человеческих опухолях имеется подобная ситуация? Может быть, и в них на ранних стадиях можно обнаружить вызвавший их вирус? Ведь многие опухоли поначалу бывают доброкачественными, а затем перерождаются в злокачественные!
Но отложим обсуждение этих вопросов на некоторое время. В 30—40-е годы у ученых было еще слишком мало фактов, а фронт исследовательских работ был еще очень узок.
Свое второе рождение вирусная теория рака получила в 1950 году, когда Людвиг Гросс (США), ученик замечательного русского ученого Безредки, выделил вирус, вызывающий у мышей определенный вид белокровия (лейкемии).
Бесклеточные фильтраты таких опухолей вызывали лейкемию лишь в том случае, если их вводили мышам в возрасте не старше одного дня. Удалось показать, что вирус лейкемии может передаваться потомству как через молоко, так и через яйцеклетку. После этих работ Гросса онкологи наконец-то поняли важность использования новорожденных животных в опытах.
Работы по вирусной теории рака посыпались как из рога изобилия. Десятки, сотни ученых во многих странах мира стали участвовать в разработке этой проблемы. Биологи самых различных специальностей спешили внести в нее свою лепту. Были, открыты новые вирусы лейкозов. Они отличались от вируса Гросса, вызывали различные формы лейкозов у мышей. Сейчас их известно около 20. Всего же к 1962 году было открыто около 30 опухолевых заболеваний растений, животных и человека, вызванных вирусами.
Одним из самых замечательных достижений вирусной теории рака было открытие в 1957 году американскими учеными Саррой Стюарт и Бернис Эдди вируса полиомы. Они выделили его из опухолей околоушных слюнных желез мышей, применяя метод тканевых культур. При введении этого вируса новорожденным мышам у 50—100% животных спустя примерно 6 месяцев возникают множественные опухоли. Стюарт и Эдди насчитали 23 различных вида злокачественных опухолей: опухоли слюнных желез, почек, легких, костей, кожи, подкожной ткани, молочных желез и т. д.
Не только мыши оказались чувствительными к действию этого вируса; разнообразные опухоли возникали и у крыс, и у золотистых сирийских хомячков, и у морских свинок, и у кроликов, и у хорьков. Поразительно широкий спектр действия! Кажется, что вирус полиомы отучил онкологов удивляться чему-либо.
Особенно чувствительными к нему оказались золотистые хомячки. Опухоли почек возникали у новорожденных животных уже спустя примерно 10 дней после введения им вируса.
Ни одно канцерогенное химическое вещество не обладало такой силой воздействия. Самым поразительным оказалось то, что из опухолей хомячков, как правило, а часто и из опухолей мышей, крыс и кроликов выделить вирус не удавалось. Вот здесь-то и вспомнили вирусную папиллому Шоупа кроликов — там при превращении папилломы в злокачественную опухоль выделить вирус, вызвавший ее, тоже не удавалось под влиянием вируса полиомы злокачественные опухоли возникают сразу, а активного вируса выделить из них не удается.
Может быть, опухоли людей сходны с полиомными опухолями, и все неудачи выделить из них вирус обусловлены теми же причинами, что и при полиомных опухолях хомячков?
Куда же девается вирус в полиомных опухолях, какова его судьба и роль в дальнейшей жизни опухолевой клетки? Что происходит с вирусом после того, как он превращает (трансформирует) нормальную клетку в опухолевую?
Нужно ли говорить, что механизм исчезновения вируса (маскировка вируса) — ключевой вопрос проблемы рака? Было сделано много догадок, предложено много гипотез, но подтвердить их, увы, не удавалось…
В 1954 году советские ученые Л. А. Зильбер и В. А. Артамонова показали, что если смешать в пробирке вирус папилломы Шоупа с экстрактом из вызванной им карциномы, то уже через 30—40 минут вирус полностью теряет способность образовывать папилломы. Изучая свойства этого фактора опухолевой ткани, блокирующего вирус, ученые установили, что он представляет собой особый белок, причем свойством блокировать вирус Шоупа обладал лишь белок карциномы Шоупа. Белки других опухолей кроликов этим свойством не обладали. Действие здесь было строго специфичным. Следовательно, отсутствие вируса в карциноме Шоупа может быть обусловлено… блокировкой его белками этой же опухоли!
Исследования последующих лет показали, что описанный механизм маскировки не единственный.
Мы говорили уже, что обнаружить вирус, вызвавший полиомные опухоли, как правило, не удается. В ряде таких опухолей не удалось не только обнаружить вирус, но и какие бы то ни было его следы. Однако сами опухоли росли, клетки их размножались. И хотя вируса в них уже не было, они продолжали оставаться злокачественными.
Л. А. Зильбер (СССР) выдвинул теорию, названную вирусогенетической, которая позволяет объяснить механизм действия опухолеродного вируса. По этой теории вирус наследственно превращает нормальные клетки в опухолевые, но не играет роли в развитии и росте опухоли (иными словами, в последующем размножении уже образовавшейся опухолевой клетки). Само же превращение нормальной клетки в опухолевую обусловлено нуклеиновой кислотой вируса (его наследственным веществом) или, как сейчас принято говорить, генетической информацией вируса, инкорпорированной (введенной) в генетическую информацию клетки.
Японский ученый И. Ито в 1961 году выделил нуклеиновую кислоту из карциномы Шоупа (опухоли, как мы уже знаем, не содержащей вируса), которая вызывала типичные вирусные папилломы у кроликов. Казалось, что круг замкнулся. Теория подтверждена фактами, и ее можно принять как руководство к действию. Однако ни советские, ни американские ученые не смогли подтвердить эти факты в опытах как с полиомными опухолями, так и с самой карциномой Шоупа. В чем же дело? Возможно, в клетках вирусных опухолей находится не вся нуклеиновая кислота вируса, а только часть ее. Словом, нужны еще дополнительные опыты для окончательного суждения.
Много еще трудностей на пути вирусной теории. Рассмотрим некоторые из них.
Оказалось, что мало выделить вирус из опухоли, надо доказать, что именно выделенный вирус вызывает эту опухоль.
Однако хорошо еще, если выделенный вирус окажется уже известным, изученным — тогда ошибку установят быстро. Но представим себе, что из опухоли человека выделят ранее неизвестный инфекционный вирус. Задача идентификации его, которая встанет тогда перед исследователем, будет очень и очень трудной.
Интересно отметить, что и опухолевые вирусы могут поселяться в опухолях, вызванных другими агентами (вирусными или химическими), и размножаться в них. Так, вирус полиомы активно размножается в клетках лейкемических опухолей, а вирус лейкоза Граффи; по данным советских ученых В. Н. Степиной и Л. А. Зильбера, может накапливаться в опухолях молочных желез мышей, вызванных фактором молока. Интересно, что эти опухоли молочных желез, в которых накапливается вирус, уже не содержали фактора молока.
Однако оказалось, что его присутствие или отсутствие не безразлично для опухолевой клетки: вирус резко ускорял рост опухолевой ткани. В то же время присутствие вируса Рили не необходимо для роста опухоли: удается рядом методов освободить от него инфицированные опухоли, и их злокачественные свойства не утрачиваются от этого.
Впоследствии было доказано, что активировать покоящийся опухолеродный вирус у мышей могут самые разнообразные материалы, в том числе и экстракты человеческих опухолей. Значение этих работ очень велико. Значит, мало получить вирусную опухоль у подопытного животного экстрактом опухоли человека, надо еще доказать природу этого вируса, доказать, что выделенный опухолеродный вирус — опухолеродный вирус человека, а не активированный покоящийся вирус животного. Доказать же это очень и очень трудно, а на сегодняшний день — невозможно!
Но есть еще одна трудность, о существовании которой онкологи узнали лишь в 1961—1962 годах. Американские ученые показали, что вирус SV40, который очень широко распространен среди обезьян, хотя и не вызывает у них какого-либо заболевания, но образует злокачественные опухоли, если ввести его золотистым хомячкам.
Вирус SV40 оказался не единственным таким вирусом. Американский ученый Д. Трентин нашел, что человеческие вирусы — аденовирус тип 12 и 18, распространенные среди людей и не вызывающие у них какого-либо заболевания, вызвали злокачественные опухоли у золотистых хомячков! Интересно, что в обоих случаях самого вируса в вызванной им опухоли обнаружить не удалось.
Представьте себе обратную картину: у золотистых хомячков (или у каких-либо других животных — диких или домашних) имеется безвредный для них вирус, который будет вызывать опухоль у человека, причем сам в ней не будет обнаруживаться. В свете изложенных фактов это предположение не кажется невероятным. Значит, в природе могут существовать вирусы, которые ведут себя по-разному, в зависимости от того, в какой организм они попали.
Эти опыты удивительны еще и по другой причине. Уже классической стала истина, что опухолеродные вирусы обладают резко выраженной видовой и тканевой специфичностью. Классический пример — фактор молока Биттнера, который поражает только эпительные клетки молочных желез мышей, и то лишь определенных линий. Такая видовая и тканевая специфичность опухолеродных вирусов считалась их характерной отличительной чертой.
Но (как часто это слово уже употреблялось при обсуждении вирусной теории рака!) в 1957 году было сделано еще одно открытие. Советские ученые Л. А. Зильбер и И. Н. Крюкова и независимо от них Г. Я. Свет-Молдавский и А. С. Скорикова показали, что если вирус Рауса (вирус куриной саркомы) ввести под кожу новорожденным крысятам, то у них возникают множественные кисты, а затем и опухоли (подробно об этих кистах мы расскажем дальше). Это был поразительный факт. Надо учесть, что в это время вирус полиомы еще не был известен, а понятие о строгой видовой специфичности опухолеродных вирусов было записано во всех учебниках. Факты оказались верными! Их подтвердили ученые Швеции и Америки.
Было доказано, что вирус Рауса способен вызывать опухоли не только у крыс, но и у кроликов, морских свинок, мышей, золотистых хомячков и даже обезьян, причем самых разных видов. Иначе говоря, понятие о строгой видовой специфичности опухолеродных вирусов оказалось неверным. Вирус Рауса мог вызвать опухоли у животных не только другого вида, но даже другого класса.
Данные об отсутствии строгой видовой специфичности были получены и для других опухолеродных вирусов: вируса полиомы, почти всех вирусов лейкозов мышей, вируса опухолей почек лягушек. Если отсутствие строгой видовой специфичности характерно и для других опухолеродных вирусов, то, возможно, удастся выделить из опухолей человека вирус, который будет вызывать злокачественную опухоль у животных.
Но только ли опухоли могут вызываться онкогенными вирусами? Мы уже говорили, что вирус Рауса может вызвать у крыс образование кист. А еще в 1940 году замечательный американский ученый Франциско Дюран-Рейналс обнаружил, что если вирус Рауса вводить не курам, а куриным эмбрионам или очень молодым цыплятам, то у них образуются не опухоли, а поражения сосудов — так называемая геморрагическая болезнь, при которой разрушаются клетки кровеносных сосудов. Иначе говоря, в данном случае онкогенный вирус ведет себя как типичный инфекционный вирус!
Подобные факты были получены и для вируса полиомы. Важность их очевидна. Следовательно, выделенный опухолеродный вирус в ряде случаев вызывает у животного не опухоль, а заболевание, сходное с инфекционным и ничего общего с опухолью не имеющее.
Попытаемся суммировать факты, касающиеся вирусной теории.
А как же все-таки канцерогенные вещества? Каково их место? Не нарушают ли они сложное, но четкое построение вирусной теории? Существуют два возможных объяснения.
Первое — могут быть опухоли, возникновение которых обусловлено как канцерогенными веществами, так и вирусами. Второе — все опухоли вызваны вирусами, а канцерогенные вещества лишь способствуют проявлению, или, как принято говорить, активации опухолеродного вируса, бессимптомно (латентно) существующего в живом организме.
В 1945 году советский ученый Л. А. Зильбер показал, что в очень молодых опухолях мышей, вызванных химическим канцерогеном, можно было обнаружить агент, сходный по своим свойствам с вирусом. В довольно высоком проценте случаев этот вирус вызывал саркомы у мышей, предварительно обработанных очень малыми дозами канцерогенного вещества, которые не вызывали опухолей у контрольных животных. В зрелых же опухолях, вызванных тем же канцерогенным веществом, вирус обнаружить уже не удавалось.
Подобные результаты, но на другой модели, получили в 1959 и 1960 годах американские ученые Л. Гросс, М. Либерман и X. Каплан. Они показали, что из лейкемических опухолей мышей, вызванных лучами Рентгена, можно выделить вирусы, которые при введении их необлученным новорожденным мышатам вызывают у них лейкозы, идентичные исходным.
Таким образом, очевидно, что все эти примеры доказывают активацию опухолеродного вируса канцерогенными факторами.
Подобные факты были получены и для вируса папилломы Шоупа. А что, если и в других случаях, при возникновении опухоли под влиянием канцерогенных веществ, превращение нормальной клетки в опухолевую обусловлено вирусом, который активирован канцерогеном, а затем маскируется?
Мы уже говорили, что в ряде вирусных опухолей вирус, вызвавший опухоль, обнаружить не удается. Говорили мы и о вирусо-генетической теории Л. А. Зильбера, по которой наследственное превращение нормальных клеток в опухолевые обусловлено очень интимным вхождением нуклеиновой кислоты вируса в наследственный аппарат клетки, причем для последующего размножения уже образовавшихся опухолевых клеток зрелый вирус не необходим.
Это было показано не только для папилломы Шоупа и полиомы. В саркомах Рауса, например, вирус также не обнаруживается после 40 дней их роста в том случае, если они вызваны малыми дозами вируса, хотя опухоли при этом и продолжают расти. Даже такой вирус, как вирус Биттнера, который постоянно обнаруживается в вызванных им опухолях, может исчезнуть из них, и опухоль при этом не потеряет злокачественность даже после многих ее пересевов. Но если злокачественность клетки сохраняется после потери ее зрелого вируса, то, по вирусо-генетической концепции Л. А. Зильбера, нуклеиновая кислота вируса или ее фрагменты должны сохраняться в клетке, ибо именно они, а не зрелый вирус, и обусловливают злокачественность. Эту нуклеиновую кислоту вируса (либо ее фрагменты) или, как теперь принято говорить, дополнительную генетическую информацию, называют по-разному: одни неполным вирусом, другие — провирусом и т. д.
Однако если бы эту дополнительную генетическую информацию удалось выбить из наследственного аппарата клетки, то, по логике вирусо-генетической концепции Л. А. Зильбера, такая опухолевая клетка превратилась бы в нормальную. Иначе говоря, мы имели бы в руках то, о чем веками безуспешно мечтает человечество — метод лечения рака. Это — с одной стороны.
А с другой — если бы в процессе превращения опухолевой клетки в нормальную при утрате дополнительной генетической информации (или опухолевого провируса) неполный вирус реконструировался бы в полный, то это позволило бы нам судить о причине возникновения опухоли. Надо ли говорить, как это важно?
К сожалению, наука не располагает сейчас какими-либо методами, позволяющими решить этот вопрос. Но придает ли дополнительная генетическая информация вируса, присоединенная к наследственному веществу клетки и интимно связанная с ним, новые (кроме злокачественных) свойства такой клетке?
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: