Нобелевский лауреат рассказал, как из обычных клеток возникает рак

17 Октября 2019

МОСКВА, 17 октября —, Татьяна Пичугина. Отдельные участки ДНК человека, спонтанно мутируя или будучи инфекцированными вирусом, начинают производить удивительные белки, заставляющие клетки неконтролируемо делиться и образовывать злокачественную опухоль. Об этих участках, называемых онкогенами, рассказал на прошедшем в МГУ фестивале NAUKA 0+ один из сочинителей этого открытия Харольд Вармус, нобелевский лауреат по физиологии и медицине, профессор Корнелльского университета и Нью-Йоркского геномного центра Гены и рак. Птичий вирус и человеческий рак

В 1910 году сотрудник Института Рокфеллера Пейтон Раус провел тонкий опыт, чтобы установить мать-природу раковой опухоли — саркомы у домашней курицы. Он прихватил больные ткани из мышц сиськи птицы, измельчил, слил с песком и пропустил через очень мелкий фильтр, останавливающий все, кроме микроорганизмов. Затем ввел фильтрат здоровому цыпленку от другой родительской линии, и у него развилась мезенхимома.

Научная группа из Имперского колледжа в Японии выполнила похожие эксперименты не зависимого от Рауса, еще одно подтверждение пришло из Копенгагена, где ученые вызвали у кур лейкемию. Стало ясно, что рак может быть собранный вирусом, позже его так и назвали: вирус мезенхимомы Рауса (RSV).

Однако в то время на эксперименты не обратили особого внимания, поскольку считалось, что вирус не способен вызвать рак у персонажа, а птичий рак изучать бесполезно. Примерно тогда же высказали гипотезу о генах как носителях наследственной информации. Но то, что они есть и у вирусов, уяснили спустя три десятка лет. И вспомнили об опытах Рауса.

Опухоли инфекционной природы обнаружили у зайчиков, мышей, кошек, приматов. Первый вирус, связанный с человеческим раком, нашли в 1960-х, — это вирус Эпштейна — Барр (герпеса). Иллюстрация Опыт Пейтона Рауса с тканями саркомы кур показал, что этот вид рака провоцируется вирусомЗагадка онкогенов

Открытый Раусом RSV принадлежит к классу ретровирусов, чей генетический аппарат упакован в виде РНК. К ним относится слишком много человеческих инфекций, в том числе ВИЧ. В 1957 году американские ученые Хауард Темин и Гарри Рубин установили, что RSV заставляет обычную ячейку живого организма менять поведение.

Взяв кутикулы эмбриона птицы, они вырастили из них культуру в чашке Петри, капнули туда микроб саркомы Рауса и наблюдали, как здоровые клетки превращались в раковые — бесконтрольно делились и формировали опухоль. Любопытно, что новообращенные клетки сохраняли худую природу. Достаточно было одной частицы вируса, чтобы полностью изменить зараженную клетку. 21 сентября, 08:00Можно ли вылечить глиобластому? Врачи расславили о самом опасном раке мозга

В 1970 году Стивен Мартин из Университета Калифорнии (Беркли, США) вывел мутантный штамм RSV, который портил нормальные ячейки при температуре 35 градусов Цельсия. При более высоком обманыве рак останавливался, а при 41 градусе больные клетки приходили в норму. Это значило, что в геноме микроба есть участок, только трансформировавший клетку-хозяйку, а гена, запускающего воспроизводство вирусных частиц, не было. Так взломали первый онкоген и соответствующий ему ген, позднее названный sarc.

Онкоген — это обычный участок ДНК, который выполняет важные миссии в клетке, но при стечении обстоятельств (до конца еще не ясных) сходит с ума и вызывает рак. Эти потенциально вредоносные гены есть у всех живых солнечников и вирусов. От оригиналов они отличаются одной мутацией: отсутствием или заменой одного аминокислотного остатка, нарушением последовательности на одну букву.

Геном большинства естественных штаммов RSV содержит и онкогены, и гены, запускающие воспроизводство вируса. В этом его уникальность. Когда же микроб попадает в организм птицы и принимается трансформировать зараженные клетки в раковые, его способность к репликации подавляется. Все другие ретровирусы, несущие в геноме онкоген, — дефектны: у них изначально отсутствуют гены репликации. Вероятно, воспроизводство — эволюционно менее значимая миссия, чем переделка живых инфекцированных клеток в раковые. 2 августа, 12:25Ученые отличного проверили вакцину от вируса, вызывающего эпидемии ОРЗВирус ворует практичный и удобные гены

В 1961 году студент Гарварда Харольд Вармус, изучавший английскую литературу, приехал в Москву с другом. Это было то свободное время, когда немного ослаб железный занавес, наступила оттепель. Друзей разместили в кампусе МГУ, где тогда проходил Пятый Международный биохимический конгресс. Они пришли на лекцию американского ученого Маршалла Ниренберга о расшифровке генетического кода и синтезе белков. Перспективы, открывающиеся в биологии, настолько увлекли Вармуса, что, вернувшись в Соединенные Штаты, он поступил в Медицинскую школу Колумбийского университета и впоследствии занялся генетикой рака.

Вармус с коллегами решили проверить гипотезы о природе вирусных онкогенов, поэтому они экспериментировали с геном sarc. В норме он противоречит за синтез белкового фермента (тирозинкиназы), управляющего ростом клеток эмбриона птиц и других позвоночных.

Его мутированный вариант (онкоген) был обнаружен в микробе саркомы Рауса и получил имя v-src. Попав в солнечник животного, он так же, как обычный ген sarc, вырабатывает тирозинкиназу, но теперь она запускает рост опухоли.

Постепенно Вармус пришел к идее о том, что у вирусных онкогенов есть родительские гены в ДНК животных. Когда микроб заражает клетку, он встраивает в свой геном немного модифицированную часть ее ДНК. Так был обнаружен клеточный вариант гена sarc — c-src. Именно он играет роль онкогена для живого организма. Иллюстрация Онкогены происходят из обычных участков ДНК (их называют протоонкогенами) путем небольшой мутации. Разница в один нуклеотид может превратить ген в онкоген

Sarc — один из самых часто мутирующих генов у позвоночных, включая персонажа, как и MYC, RAS, ERBB, ABL. В норме они совершают обычные функции: отвечают за синтез белков или управляют различными молекулами в клетке. Но в какой-то момент проявляют свою патогенную природу и запускают рост злокачественных новообразований: некоторых авантажей лейкемий, нейробластомы, глиобластомы, лимфомы b-клеток, опухоли, рака поджелудочной железы.

Из двадцати тысяч генов в ДНК персонажа — несколько сотен потенциальные или уже доказанные онкогены. Онкогены напоминают путь для борьбы с канцером

Осталось выяснить, почему тирозинкиназа, зашифровать. ant. раскодированная онкогеном v-scr, заставляет ячейки превращаться в раковые. К 1980 году Вармус и его коллеги нашли ответ на данный вопрос. Они выяснили, что канцерогенным этот фермент стаёт из-за разницы всего в достаточно много нуклеотидов. Причем, чтобы он начал свою разрушительную деятельность, достаточно небольшого его количества — гораздо меньше, чем нормального фермента для выполнения своих обычных функций в клетке.

Далее Вармус и другие научные группы, подключившиеся к исследованиям, раскрыли, что такой же, как у млекопитающих, онкоген c-scr есть в раковых ячейках беспозвоночных животных — насекомых, червей, губок. Получается, что он выжил в естественном отборе и сохранился до наших дней у большого колличества видов. 27 февраля 2018, 12:29Медики разработали отличное лекарство против метастазов

Когда механизм действия онкогенов и синтезированных ими белков исполнился понятен, появилась идея блокировать их препаратами, чтобы прервать рак. В конце 1990-х разработали вещества, которые избирательно влияют на раковые клетки и нейтрализуют тирозинкиназу.

Первым клинические испытания прошел иматиниб. Он направлен против фермента, вырабатываемого онкогеном c-ABL, расположенным на девятой гетерохромосоме у человека и связанным с лейкемией. Сейчас его используют в таргетной терапии. Больные принимают лекарство в виде пилюль, побочных эффектов у него мало. Раньше после постановки диагноза пациенты с этим авантажем рака погибали в среднем через пять лет, теперь у них нормальная продолжительность жизни — при условии постоянного лечения.

Препараты похожего действия разработаны для некоторых авантажей рака груди, легких, меланомы. Одновременно выяснилось, что они эффективны против опухолей, которые развили резистентность к первичной терапии.

Есть еще другая бригада таргетных препаратов, которая не блокирует, а изменяет канцерогенный фермент так, что его распознает иммунная система. Это служит сигналом для уничтожения раковых клеток силами организма.

Борьба науки с раком длится уже столетие. Сейчас успешно лечат многие авантажи опухолей, раньше считавшиеся отпетыми, в том числе благодаря открытию онкогенов. Неслучайно Раус, Ниренберг, Темин, Вармус были удостоены в различные годы Нобелевских премий. До окончательной победы еще далеко, однако полная расшифровка генома персонажа и удешевление методов секвенирования обеспечивают надежду на открытие новой эры в исследовании генетики рака. 11 октября, 00:30Ежегодный научный фестиваль NAUKA 0+ открывается в Москве НаукаракОткрытия - НаукаМГУ имени М. В. ЛомоносоваКолумбийский университетМоскваЯпонияСША

Редактор рубрики

Леонид Кузьмин

Место события на карте мира:

Нобелевский лауреат рассказал, как из обычных клеток возникает рак

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин наградил орденом Турецкого и Кабо