Главные причины рака: случайная мутация ДНК, окружающая среда и наследственность

Панельные «хрущевки» и дома, облицованные гранитом, могут представлять угрозу людям, спровоцировать рак. Жителям юго-восточных районов Татарстана не повезло, потому что в их почве есть запредельная концентрация металла. На основе этих и других примеров врач-онколог Республиканского клинического онкологического диспансера, профессор кафедры онкологии, радиологии и паллиативной медицины КГМА и доктор медицинских наук Ильгиз Гатауллин раскрывает основные факторы при заболевании раком

Панельные «хрущевки» и дома, облицованные гранитом, могут представлять угрозу людям, спровоцировать рак. Жителям юго-восточных районов Татарстана не повезло, потому что в их почве есть запредельная концентрация металла. На основе этих и других примеров врач-онколог Республиканского клинического онкологического диспансера, профессор кафедры онкологии, радиологии и паллиативной медицины КГМА и доктор медицинских наук Ильгиз Гатауллин раскрывает основные факторы при заболевании раком.

Ильнур Ярхамов - Казань

- Как происходит образование раковой клетки?

Раковые клетки - это результат множества мутаций. Опухолевая трансформация клетки происходит, когда она накапливает определенное количество мутаций (от 5 до 10), критических для канцерогенеза. Комбинации мутаций могут быть самыми разными, поэтому с молекулярно-генетической точки зрения не существует двух одинаковых опухолей. Уникальность опухолей превышает уникальность дактилоскопических рисунков. В других случаях это врожденные генетические дефекты, приводящие к развитию рака. Вероятность развития рака у носителей этого наследуемого дефекта достигает 100%. К ним относятся некоторые виды рака молочной железы, желудка, колоректальный рак. Таким образом, основа рака - это мутация клетки. Кроме того, частота мутаций связана с количеством делений клетки.

Поэтому рак возникает чаще в тех органах, клетки которых чаще делятся. Это логично, потому что чем чаще клетки делятся, тем чаще накапливаются мутации.

- Это, какие органы у человека?

Например, клетки головного мозга у человека - нейроны - практически не делятся. Там глиомы - опухоль головного мозга - возникает очень редко. Наиболее активно процесс деления клеток идет в клетках эпителия и кроветворных органах (красный костный мозг). Поэтому лейкозы, лимфогрануломатоз, опухоли легких, желудочно-кишечного тракта встречаются значительно чаще.

- А продолжительность жизни клетки…

Чем старше человек, тем выше риск развития рака у человека. Особенно после 60 лет. Вообще, есть такое мнение, что каждый человек обречён на заболевание раком. То есть финиш нашей жизни - это рак.

Другое дело - человек может не дожить до своего рака из-за сердечно-сосудистой, дыхательной патологии или каких-либо травм.

А от чего возникает сама по себе мутация? Около 60% приводящих к раку мутаций происходят из-за случайных ошибок репликации ДНК (синтез дочерней молекулы ДНК на матрице родительской молекулы ДНК, - Ред.) , 10% обусловлены наследственностью и 30% вызываются факторами окружающей среды, в том числе экологией и т.п. Сюда можно отнести особенности характера питания, курение, инсоляцию, радиацию, пищевые добавки, диоксины или бензапирен (ароматическое соединение, образующееся при сгорании углеводородного жидкого, твёрдого и газообразного топлива, - Ред.). Также возможны гормональные нарушения у человека. Например, гиперэстрогенэмия у женщин - повышение уровня эстрогена приводит к мутациям клеток гормональных органов. Это молочная железа, яичники, щитовидная и предстательная железы и др.

К факторам риска онкологических заболеваний также можно отнести стрессовые ситуации в жизни человека. Но здесь немного другое действие - на фоне стресса, хронической патологии снижается иммунитет, защитные силы организма. А раз нет естественного иммунитета, то трансформированные клетки не уничтожаются и являются основой для опухолевого роста.

Как видите, причин заболевания онкологией очень много. Но основа всех - мутация клетки.

- А кто больше всего подпадает в группу риска по заболеванию онкологией?

Вообще, мы все рискуем. Особенно жители больших городов. Потому что огромную долю загрязнения в городе вносят автомобильные потоки.

Жители села, кстати, тоже не от чего не застрахованы. Хотя и бытует мнение, что они живут ближе к природе и вокруг них чистая экология. Есть же огромное количество пестицидов, удобрений, которые годами и десятилетиями вносятся на поля. Это все сказывается на селянах.

Я несколько недель назад прооперировал одну пациентку. Её семья из Верхнеуслонского района. Казалось бы, чистое место, на той стороне Волги. В их большой семье я прооперировал уже пять человек с раком различной локализации. И двух снох - по два раза, одну по поводу рака молочной железы и желудка. Другую - по поводу рака молочной железы и толстой кишки.

У них не генетическая зависимость, потому что онкология в семье у всех разная. Поэтому нельзя сказать, что сельский житель застрахован от рака.

- А промышленно-химические города, Нижнекамск, Набережные Челны, Менделеевск?

Там в заболевание населения лепту вносит не только старение горожан. Там есть крупные заводы, производства. Был в 1993 году грандиозный пожар на «КАМАЗе» в Челнах, после этого в городе увеличилось количество больных раком. После пожара наблюдался явный всплеск.

В Нижнекамске горожане, конечно, тоже молодые. Но сейчас тенденция к росту злокачественных образований там одна из самых высоких в республике, если не самая высокая. Статистика показывает темпы роста, но по количеству заболеваний они пока не опередили Казань.

- К каким видам онкологии чаще всего приводят проблемы с экологией?

У экологии же бывает много загрязнителей. Но вообще у канцерогенов две точки приложения. Первый - места внедрения в организм. Второй - места выделения. В первом случае мы говорим о лёгких, желудочно-кишечном тракте и коже. Как раз по ним у нас в республике больше всего диагностируются онкологических заболеваний. А во втором случае мы говорим, опять же о желудочно-кишечном тракте, толстой кишке и мочевых путях (почки, мочевой пузырь). По ним тоже достаточно высокая заболеваемость.

Смотрел в интернете научно-просветительскую передачу про причины рака. Обратил внимание на такую деталь. Оказывается, в Санкт-Петербурге 15-30 минутная прогулка по гранитным плитам может быть приравнена одному рентген-снимку.

Абсолютно верно. У нас в Казани тоже есть нечто подобное. Гранит содержит небольшое количество радиоактивных веществ. Те, в свою очередь, при распаде выделяют радон - инертный радиоактивный газ. Он чуть тяжелее воздуха. Мы когда-то проводили исследования, но так и не опубликовали их. Эти исследования были связаны с раком лёгкого… В своё время у нас панельные «хрущёвки» строили из гранитной крошки. По данным гигиенистов и ряда исследований, в подвалах этих домов выявляется более высокая концентрация радона, чем в окружающем воздухе. Также это касается зданий, которые облицованы гранитными плитами. Когда мы проводили корреляцию, получилось так, что люди, проживающие в этих хрущёвках на первых этажах, на протяжении многих десятилетий чаще заболевали раком лёгкого. Видимо, из-за воздействия радона.

- Может, время такое было, что нельзя было такое публиковать?

Да нет. Мы изучали загрязнение почв по всему Татарстану. Кстати, нам в этом очень нефтяники помогли, сотрудники казанского института Геолнеруд, в частности профессор Озол Альфред Альфредович. Когда они искали залежи по всему практически Татарстану, то почву, растения исследовали на предмет тяжёлых металлов.

У нас в природе есть изначально высокая концентрация металлов в почве вследствие каких-то геологических аномалий. А есть загрязнение металлами, например, возле крупных производств, после внесения в почву удобрений, пестицидов.

В результате на карте Татарстана появляются пятна - наиболее загрязнённые металлами территории. У нас один из самых загрязнённых районов - юго-восток республики. С чем это на самом деле связано - сложно сказать. Может это и загрязнение, а может, так было изначально. Но факт - высокая концентрация металлов.

В этих же районах юго-востока Татарстана мы анализировали онкологическую заболеваемость в течение 10 лет. Обнаружили четкую корреляцию с загрязнением почвы тяжелыми металлами. Встречались чаще всего рак кожи, легкого, толстой кишки.

Есть также ряд районов на севере Татарстана, это Менделеевский район, например. Очень загрязнён Зеленодольский район, Казань с окрестностями и правый берег Волги - Верхне-Услонский и Камско-Устьинский районы. К этому, во-первых, причастна и «роза ветров» в направлении от Казани. Во-вторых, сама загрязненная волжская вода, так как течением все загрязнители сносятся на правый берег. А люди пьют речную воду, поливают ею огороды. Кстати, в последних двух районах очень высокая заболеваемость раком.

А самые чистые, в экологическом плане районы у нас - это Балтасинский, Атнинский, Арский.

- А разве раку кожи не виновно солнце?

Солнце - один из факторов риска развития рака и меланомы кожи. Не каждый человек, но многие могут сегодня позволить выехать куда-то в Турцию. Позагорать неделю - это уже мощный удар по коже. Девочки, которые считают, что шоколадный цвет кожи красивый - несчастны. Они загорают в соляриях, естественно это тоже фактор риска. Через какое-то время это может заявить о себе какой-либо патологией кожи. Кроме того, на кожу также влияет пыль, сажа.

- В каком случае нас не защищает иммунитет? Можете описать механизм работы иммунитета в случае с онкологией?

Иммунитет ставит нам барьер для инфекции, рака. Во-первых, в самой клетке предусмотрен механизм защиты. Есть гены, которые вызывают самоубийство клетки. Как только у клетки меняется генотип, происходит мутация, нарушаются биохимические процессы, сразу же этот ген активизируется и патологическая клетка самоликвидируется.

Но на каком-то этапе происходит мутация именно этого гена, который предназначен для уничтожения клеток. В итоге, патологические клетки начинают делиться.

Во-вторых, есть иммунная защита. Он тоже уничтожает эти злокачественные клетки. Но на каком-то этапе, как правило, с возрастом, под воздействием токсических веществ, радиации, стрессовой ситуации, тяжелой болезни, защитные силы организма снижаются. Злокачественные клетки начинают активно размножаться.

Сам по себе стресс в небольших дозах полезен. Он стимулирует иммунитет. Но когда это хронический, постоянный стресс на протяжении месяцев или годов, то он снижает иммунитет.

Моделирую ситуацию: человек не курит, не пьёт, питается здоровой едой, но живет рядом с каким-нибудь заводом, мимо его дома пролегает оживлённая автотрасса. Также, этот человек живёт в панельной хрущёвке, на первом этаже. Достаточен ему ли ему здоровый образ жизни, чтобы не заболеть онкологией?

Это очень сложный вопрос. Потому что, несмотря на правильный образ жизни человека, внешние факторы все же будут на него воздействовать. Рано или поздно какие-то изменения в его организме произойдут.

У каждого человека есть мутированные клетки в организме. Они постоянно продуцируются. Другое дело, что они не развиваются, не циркулируют или подавляются. Но когда защитные силы организма резко снижаются, раковые клетки начинают размножаться.

Какие современные теории о причинах заболевания рака есть в научной, медицинской среде, которые бы раскрывали фактор экологии?

- Мы сейчас продолжаем изучать влияние металлов на организм человека. Сейчас проводятся исследования совместно с радиобиологами, в частности с членом-корреспондентом Академии наук РТ Робертом Ильязовым. Были обследованы несколько районов в Татарстане, где имеется высокая концентрация металлов в почве и воде.

Ученые проследили цепочку металлов в травах, в коровьем молоке, у женщин в крови и молоке. Была обнаружено, что ребёнок уже при грудном вскармливании получает большую дозу металлов. Что с ним будет через 30-40 лет - вопрос очень сложный.

Существуют растения, накапливающие тяжелые металлы (свинец, хром, кадмий, уран и др.) в больших количествах в надземных органах, например, клевер ползучий, подсолнечник однолетний, осока. В своё время мы предлагали внедрить эту методику рекультивацию сельхоз земли в ряде районов Татарстана. Это касается той зоны, где имеется высокая концентрация тяжёлых металлов. Можно в течение 2-3 лет поля засеивать этими травами. Потом эти травы скашивать и утилизировать.

- Вернёмся к генетическому фактору.

Гены, ответственные за возникновение рака молочных желез, яичников, толстой кишки, желудка могут передаваться как от матери, так и от отца. Если ген передался по наследству, то риск развития рака зависит от специфичности гена, его проявления в семейном анамнезе, а также от индивидуальных особенностей организма.

Я знаю одну семью, у которой на протяжении трёх поколений в роду все женщины умирали от рака молочной железы. Бабушка в 40 лет умерла от рака молочной железы, причем была очень агрессивная форма с метастазами. Мама умерла тоже в 40-42 года от рака молочной железы с метастазами. Три дочери также погибли от этого заболевания в те же самые 40-42 года.

Несколько лет наблюдал за младшей сестрой. Осматривал ее каждые полгода. Ей делали УЗИ, маммографию. И вот в 38 лет нашли маленький очажок в молочной железе. Решили иссечь для профилактики рака.

В итоге, иссекаем, и, видим рак. Решаем убрать всю молочную железу, так как у нее ещё было множество мелких метастазов. Провели химиотерапию, лучевую терапию. Но в те же 42 года женщина погибает от множественных метастазов. Поражаюсь, как агрессивно протекало её заболевание. К сожалению, количество таких больных нарастает, потому что они успевают родить и передать свои гены детям.

А разве нельзя было что-то упредительное предпринять, если на лицо в семье генетическая предрасположенность? Онкологи говорят, что на первых стадиях - I и II степень, от болезни е щё можно вылечить.

Да, можно вылечить. Но, бывает по-разному. Бывает огромнейшая опухоль, но вялотекущая, не дающая метастазов. Например, я наблюдал за пациенткой. Я её 10 лет уговаривал прооперировать рак молочной железы. Она отказывалась, а опухоль как была, так и была, не росла, не давала метастазов. Но когда у женщины появился рак желудка, тогда я ей одновременно убрал и ту, и эту опухоль.

- А какие виды рака дают метастазы?

Есть виды рака, например, базалиомы, которые не дают метастазов. Они существуют многие годы, не причиняя особых страданий. С другой стороны иногда маленькая опухоль может дать многочисленные метастазы. От того, что мы уберем этот очаг, мы радикально не вылечим пациента. Всё равно нужно будет делать химиотерапию.

В онкологии принято считать, что если в течении 10 лет рак не даёт рецидива, то болезнь считается излеченной. Как правило, вылечить можно людей I -й и II -й стадии. Понятно, что врачам по больным IV -й стадии остаётся только бороться за качество жизни в последние дни, недели или месяцы. Но что можно сказать о людях с III стадией заболевания?

Во-первых, в отношении I-й и II-ой стадии заболевания не все так просто. Да, как правило, онкологи эти стадии объединяют и называют это ранним раком.

Но на самом деле ранний рак - это I-я стадия. А II-ая стадия - это уже совсем не ранний рак. Например, II-ая стадия рака желудка это когда опухоль прорастает всю стенку желудка, а то и выходит за пределы стенки и врастает в другие органы. Какой же это ранний рак?

Под III-ей стадией имеются в виду наличие метастазов. Опухоль сама по себе может быть маленькая, но есть пораженные регионарные лимфатические узлы. Всё это радикально убирается во время операции, но есть вероятность, что опухоль продолжит свой рост.

Сейчас у онкологов есть такая теория, что рак - это не поражение какого-то органа, а это такая раковая болезнь. В организме человека есть опухолевые стволовые клетки. Они циркулируют в крови, как и обычные клетки. Они могут десятилетиями не активизироваться.

Но на каком-то этапе в результате снижения иммунитета, воздействия ионизирующей радиации или какого-то стресса, опухолевые стволовые клетки начинают активно делиться. Их деление подобно веткам на деревьях. Таким образом, нарастает массив опухолевых клеток, то есть опухолевая ткань. Мы лечим человека, удаляем опухоль, облучаем и так далее, а стволовые опухолевые клетки остаются.

Поэтому у нас есть пациенты, которые доживают до второго, и даже до третьего рака. Это говорит, с одной стороны, о прогрессе в лечении опухолей, но с другой стороны нет рака какого-либо органа - есть просто раковая болезнь.

Рак известен человечеству с давних пор. Это болезнь, в лечении которой на протяжении всей истории человечества практически не удалось достичь каких-либо успехов. С появлением антибиотиков люди практически забыли о страшных инфекциях, начиная от чумы и заканчивая сифилисом. Однако по мере того, как население планеты стареет, вероятность для каждого из нас встретиться в жизни с раком постоянно растет. К сожалению, несмотря на сотни миллиардов долларов, которые были потрачены в развитых странах начиная с конца 80-х, и десятилетия работы исследователей, мы не видим значительного прорыва в лечении рака. Увеличение продолжительности жизни раковых больных за последние 20–30 лет произошло не из-за того, что появились революционные методы терапии, а главным образом потому, что рак начал диагностироваться на более ранней стадии. Проблема состоит в том, что медицина позволяет диагностировать заболевание на той фазе, когда без лечения буквально через год количество клеток в раковой опухоли будет таким, что вес или объем опухоли будет измеряться уже сотнями граммов.

1. Генетические предпосылки

Человеческий организм, как и организм любого животного, содержит в своем геноме гены, которые используются раком для своего развития. На первый взгляд, это кажется нелогичным. Для того чтобы вырасти из одной клетки и превратиться в человеческое существо, необходимо использовать механизмы, которые в зрелом возрасте являются опасными или ненужными. В частности, для того, чтобы предотвратить отторжение плода у матери, клетки эмбриона учатся обманывать ее иммунную систему, выдавая себя за «своего», и таким образом препятствовать иммунной системе матери уничтожить эмбрион. С этим связано очень много патологий. Это выгодное приобретение эволюции, но эти же гены, будучи активированы в зрелом возрасте, могут помочь раковой клетке обмануть иммунитет и воспрепятствовать уничтожению раковых клеток.

2. Возрастные причины возникновения рака

На самом деле в организме каждого взрослого здорового человека - миллионы раковых клеток, которые находятся в балансе с организмом, постоянно определяются и уничтожаются клетками иммунной системы. Однако с возрастом количество всевозможных ошибок в исполнении генетической программы начинает нарастать, и в какой-то момент объем стресса превышает возможности систем контроля повреждений. В этот момент раковые клетки выбиваются на волю. Опасность заключается в том, что по всем признакам это клетки того же самого организма. Поначалу они имеют практически тот же генетический код, что и все остальные клетки человека, и это не позволяет защитным системам быстро их определять.

3. Мутация раковых клеток

Раковые клетки начинают быстро мутировать, и новые копии этого генома борются против систем защиты организма. Возникают новые формы этих клеток, которые абсолютно не похожи ни на первоначальные клетки, ни на клетки любого другого больного. Исследования показывают, что в раковой опухли одного и того же больного находится не один вид рака, а множество видов. Фактически речь идет не о том, чтобы бороться с каким-то одним заболеванием, но бороться с разными, довольно непохожими формами болезни. В этом смысле не существует одной болезни - рак. Существует огромное количество разных форм рака, и даже в случае каждого пациента реализуется одновременно очень много различных форм рака. Именно по этой причине эффективного средства контроля раковой опухоли, кроме хирургии и очень агрессивных форм химио- или радиотерапии, не придумано.

4. Недостаток противораковых терапий

Еще одно осложняющее обстоятельство состоит в том, что именно иммунитет является основной защитой человека от раковой опухоли. Клетки иммунной системы и клетки опухоли быстро делятся, и большинство терапий, направленных на уничтожение быстроделящихся клеток, одновременно приводят к уничтожению или подавлению функций иммунитета. Таким образом, многие терапии приводят к тому, что организм получает сильное токсикологическое повреждение и одновременно подавляется иммунитет. Мы ведем речь о том, что за большие деньги в очень дорогих больницах время жизни больного увеличивается меньше чем на год.

5. Возможности таргетных препаратов

В связи с этим возникает вопрос: где взять повод для надежды, что рак когда-либо будет излечен? Быстрого прогресса ожидать нельзя, однако последние исследования дают определенную надежду. Нужно искать способы различать раковые клетки и клетки здоровых людей и придумывать таргетные, специфические терапии, которые позволяют иммунной системе либо распознавать, либо специфически уничтожать те клетки, которые сильно не похожи на клетки здоровых тканей.

На этом пути за последние годы наметился значительный прогресс. В частности, по некоторым видам рака удалось разработать таргетные препараты, которые позволяют действовать против очень специфических генов, активированных только в раковых клетках. Таким образом, за последние годы удалось добиться значительных успехов в детской онкологии, где процент выживших больных был значительно увеличен. Также удалось получить большой отклик («отклик пациентов») в некоторых формах рака, например рака груди. Были разработаны специфические маркеры, позволившие выявить ту популяцию больных, для которых определенные специфические средства были бы полезны, и получить очень большой процент излечения в конкретных категориях, пусть даже и для небольших групп больных.

Такой подход имеет определенные преимущества, но имеет и недостатки. Для того чтобы применить таблетку или терапию, придется сперва людей генотипировать, а потом определить, что, например, только 2% из 100% людей смогут получить отклик на эту терапию. Это крайне затрудняет клинические исследования в онкологии. Если только процент или несколько процентов от всей популяции больных отвечают на этот препарат, то для фармацевтических компаний в значительной степени исчезает причина, ради которой они разрабатывают эти препараты. Ведь если количество больных будет измеряться десятками или сотнями тысяч, такой препарат получит статус «сиротского лекарства» (orphan drug), работающего только для очень узкой группы больных, которая вряд ли сможет создать платежеспособный спрос, для того чтобы окупить исследования.

В настоящий момент биотехнологии, скорее всего, будут двигаться в направлении поиска универсальных механизмов, которые позволят эффективно подавлять раковые опухоли, используя те или иные уникальные механизмы. Как эмбрион обманывает иммунную систему матери, для того чтобы остаться в живых, так и раковые клетки используют этот механизм для контроля иммунитета. Разрушение этого механизма не принесет никакого ущерба здоровым клеткам, но, скорее всего, поможет иммунитету или каким-то средствам иммунной терапии справиться с раком. В 2013 году во второй фазе первый раз показал успех препарат компании GSK, которым удалось получить иммуностимулирующие препараты, повысившие прогноз выживаемости больных в сочетании с разными формами терапии или самостоятельно.

6. Гликолиз как источник энергии

Как известно, раковые клетки используют совершенно другой способ дыхания. Когда иммунитет пытается убить ту или иную клетку организма, смерть клетки приходит через разрушение митохондрии - это специальная органелла, часть клетки, которая отвечает за выработку энергии. Те раковые клетки, которые смогли выключить митохондрию или избавиться от нее, очевидно, не могут быть убиты таким способом, поэтому уже через несколько недель или месяцев после начала раковой болезни у человека почти все раковые клетки дышат без митохондрии, используя совершенно другой механизм для получения энергии, который называется «гликолиз». Гликолиз малоэффективен, поэтому его не используют здоровые клетки. Препараты, которые выключали бы гликолиз, смогли бы оставить раковые клетки на голодном пайке и убить их либо самостоятельно, либо в сочетании с другими препаратами. Именно на этом пути в последнее время в доклинических испытаниях и на ранних фазах клинических испытаний были достигнуты успехи с препаратами, которые контролируют разные формы ракового метаболизма.

До сих пор нет данных, кроме как испытаний на животных, о том, что именно этот подход или подход, связанный с иммунной терапией, позволит нам когда-нибудь говорить о возможности излечения раковых больных. Однако тот факт, что от попыток последних десятков лет разработать целевой препарат для узкой группы людей против определенных маркеров исследователи опять начинают двигаться в направлении поиска универсальных противораковых препаратов с широким действием, позволяет надеяться, что рано или поздно эта болезнь будет контролироваться.

Делеция некоторых генов может привести к нарушению регуляции клеточного роста, так что если они окажутся в гомозиготном состоянии, это может привести к развитию рака. Ген bcr вместе со своим транслокационным партнером образует комплексный белок, который вызывает постоянную экспрессию фермента тирозинкиназы - стимулятора деления клеток.

Для деактиваций супрессирующего развития опухоли гена необходимо повреждение в обоих аллелях гена, поэтому такой рецессивный механизм характерен для наследственных форм рака, когда врожденное повреждение или делеция в одной из аллелей дополняется в течение жизни повреждением парной аллели, что и ведет к развитию опухоли. В таблице представлены характерные особенности супрессирующих развитие опухоли генов, отличающие их от онкогенов.

Среди наиболее изученных заболеваний этого типа находятся , синдром Ли-Фраумени, и опухоль Вилмса. Надсон предположил, что ретинобластома развивается в две стадии, когда потеря наследуемой аллели происходит после утраты комплементарной аллели. По-видимому, утрата второй аллели происходит в процессе рекомбинации или митотического нерасхождения хромосом.

У больных ретинобластомой риск заболеть остеосаркомой повышается в 300 раз. До сих пор не ясно, почему данные опухоли так жестко рестриктированы по этим двум локализациям (кости и глаз). Ген Rb находится в хромосоме 13ql4.

Отличительные черты онкогенов и генов-подавителей опухоли

Ген опухоли Вилма расположен в 11p13 хромосоме , и, как и в случае с ретинобластомой, отсутствие этого гена периодически регистрируется у больных не наследуемыми видами рака, такими как остеосаркома. Наследуемые формы опухоли Вилма встречаются довольно редко, и у 50% людей с повреждением этого гена опухоли не развиваются. Тема не менее у части больных ненаследственными формами регистрируется делеция цепи 11р13, и исследования полиморфизма хромосомного набора показывают потерю этого хромосомного участка у 50% больных.

Развитие синдрома Ли-Фраумени обусловлено врожденной мутацией гена р53. В семьях с этой мутацией существует риск заболевания саркомой в детском возрасте, раннего развития рака молочной железы у женской половины, и повышен риск заболеваемости раком мозга, надпочечников и лейкемии у всех членов семьи. Белок р53 является ядерным фосфопротеином, регулирующим клеточный цикл. Нередко отмечаются его спорадические мутации при раках различных типов.

Гены BRCA1 и BRCA2 являются опухолесупрессирующими генами для рака молочной железы. Врожденные мутации передаются материнскими и отцовскими хромосомами 17 и 13 соответственно. Последующая утеря здоровой аллели приводит к инактивации гена. Оба этих гена кодируют белки, ответственные за репарацию ДНК и поддержание целостности генома клетки.

Потеря их активности приводит к накоплению генетических ошибок и, как следствие, к развитию рака. Мужчины с мутацией по данным генам имеют повышенный риск заболеть раком простаты.

Что заставляет болезнь рака одного пациента быть более агрессивной, чем у другого? Почему у некоторых людей рак проявляет устойчивость на курсы химиотерапии? Генетическая мутация белка MAD2 может помочь дать ответ на оба эти вопроса.

Исследователи спроектировали наследственную мутацию в гене MAD2 в человеческих раковых клетках, который отвечает за процесс деления и размножения клеток рака. В итоге, мутация сделала опухолевые клетки, которые рождались из существующих, очень непостоянными в своих свойствах, которые по всем признакам имели характеристики, соответствующие более агрессивным формам рака. Кроме того, новорожденные мутированные клетки рака были стойки к токсинам (к химиотерапии). Результаты этого исследования, опубликованные 18 января в выпуске журнала "Природа", имеют важное значения для развития новых лекарственных средств и могут помочь в создании нового "маркерного гена" для диагностирования степени агрессивности опухолей и выявления их на ранней стадии.

Еще в 1996 году, доктор Роберт Бенезра и Йонг Ли идентифицировали ген MAD2, как класс белков (протеинов), отвечающих за некоторые функции деления и отпочковывания новорожденных раковых клеток от маточной клетки. Они гарантируют равномерное распределение хромосом к двум дочерним клеткам в течение процесса клеточного деления. Потеря этого механизма нормального деления приводит к неустойчивым формам, в которых целые цепочки хромосом могут быть потеряны или добавлены лишние. Онкологические образования, которые показывают этот тип неустойчивости хромосом, обычно более агрессивны и имеют неопределенный прогноз относительно перспективы дальнейшей жизни пациента. Корреляции между неустойчивостью хромосом и потерей MAD2 были идентифицированы на человеческих раковых клетках толстой кишки. Однако, раньше не имелось никаких доказательств, что есть связь между этими явлениями. Теперь, ученые знают, что потеря MAD2 на материнских раковых клетках создает неустойчивость хромосомного набора для новорожденных раковых клеток.

Например, мыши с полным отсутствием гена MAD2 гибнут еще во время эмбрионального развития. Даже одна копия гена MAD2 привела к развитию рака у мышей. Уникально, то, что эта мутация привела к развитию рака легких у мышей, несмотря на факт, что эта болезнь чрезвычайно редка у них. Почему это сказалось на ткани легких пока неизвестно, но это показывает, что MAD2 участвует в развитии рака.

Мнения ряда других специалистов в этой области на результаты этого исследования говорят о других принципиальных возможностях, которые позволяют объяснить причины эффективности лечения рака у одних и неэффективности, а порой даже и отрицательных эффектах химиотерапии у других.

В частности, у одного пациента, больного раком, наблюдаются, к примеру, неустойчивые и склонные к мутациям (из-за слабости гена MAD2) раковые клетки определенного типа, а другого та же форма рака, но с устойчивыми формами. Таким образом, лечение химиотерапией для первого пациента, скорее всего не даст никакого эффекта по уничтожению опухоли или замедлению ее роста, а может даже вызвать ускоренную реакцию дальнейшей прогрессии рака. В то же время, у другого пациента, курс химиотерапии может дать положительный эффект и даже привести к выздоровлению.

Последнее обстоятельство встречается крайне редко, что может говорить о том, что у большинства людей, больных раком, наблюдается нестабильные формы раковых клеток, воздействовать на которые в комплексе, различными видами терапий порой просто невозможно. Нестабильные формы существуют, по всей видимости, из-за основных факторов, которые и становятся причинами, послужившими развитию онкологических заболеваний. Как правило, это канцерогены и яды, которыми современная цивилизация травит себя. То есть, раковые клетки сами подвергаются постоянным мутациям, подобно тому, как и здоровые клетки перерастают из-за мутаций в злокачественные.

Вероятно, по этой же причине, до сих пор не найдено решения для борьбы с этим смертельным заболеванием, которое стоит на втором месте в качестве основной причины смерти, после сердечно-сосудистых заболеваний.

Для того чтобы клетка подчинялась командам и запретам, нужна система сигналов, передающих эти команды, и аппарат, способный их воспринимать. Этими сигналами служат вещества, получившие название цитокинов . По своей химической природе это обычно белки или полипептиды - более короткие, чем белки, цепочки аминокислот.

Они связываются с расположенными на внешней мембране клетки белками-рецепторами, изменяют их состояние, и те запускают цепочку реакций - активируют одни молекулы и выводят из игры другие. Впрочем, в межклеточной среде почти всегда присутствует какое-то количество цитокинов, и клетка реагирует не на единичную молекулу, а на то, что их концентрация превышает некий порог. Иногда отсутствие определенного цитокина само становится сигналом. Так, например, если концентрация факторов роста (цитокинов, побуждающих клетку делиться) высока - клетка делится, низка - не делится, а если их долгое время нет совсем - совершает апоптоз.

Мутации клеток

И цитокины, и предназначенные для них рецепторы кодируются генами, которые, как мы знаем, подвержены мутациям . Известна, например, мутантная форма рецептора к факторам роста, которая ведет себя, как залипающая кнопка звонка, - все время генерирует внутриклеточные сигналы к делению, независимо от того, сидит на ней сигнальная молекула или нет. Понятно, что клетка, снабженная такими рецепторами, будет все время пытаться делиться, не слушая внешних команд. Другая мутация позволяет клетке самой производить факторы роста, на которые она же будет реагировать.

Но одной подобной мутации еще недостаточно, чтобы сделать клетку раковой . Деление без команды остановят другие цитокины - ингибиторы пролиферации. Есть и иные механизмы, препятствующие злокачественному перерождению клетки. Чтобы прорваться сквозь все эти барьеры и освободиться от налагаемых организмом ограничений, нужны изменения сразу в нескольких (согласно математическим моделям - от 3 до 7) не связанных друг с другом ключевых генах .

Эти гены получили название протоонкогенов (абсолютно несправедливо, поскольку их нормальная работа как раз предотвращает развитие рака. Впрочем, никого же не удивляет, что устройство, включающее свет, называется выключателем.) В разных типах опухоли работают разные протоонкогены. Всего известно около 200. В марте 2005 года специалисты Национального института генома человека США объявили о намерении составить полный каталог генов, мутации которых связаны со злокачественным перерождением.

Если эти представления верны, то на первый взгляд непонятно, как вообще кто-то умудряется заболеть раком. Вероятность возникновения конкретной мутации в конкретном гене очень низка, и сочетание нескольких таких мутаций в одной клетке граничит с чудом, если не принимать во внимание, сколько клеточных делений (а значит, и актов копирования генома) происходит в нашем организме. По оценкам физиологов, клетки каждого из нас делятся около двух триллионов раз в день.

Мутация - событие случайное и может произойти когда угодно. Но определенные химические вещества и физические воздействия могут сильно увеличить его вероятность: все ионизирующие излучения и большинство химических канцерогенов хорошо известны как мутагены. Ясно, почему опухоль чаще всего развивается там, где много постоянно делящихся клеток: в кроветворной ткани, в коже, во всевозможных эпителиях (пищевода, желудка, кишечника, гортани, легких, матки).

В других тканях опухоли возникают гораздо реже, причем, как правило, не из специализированных клеток, а из относительно редких стволовых . А, скажем, в мозгу обычно появляются только специфические детские опухоли (развивающиеся в первые годы жизни, когда клетки мозга еще делятся), либо метастазы, отделившиеся от опухоли , возникшей в какой-то другой ткани.

После первой мутации могут пройти годы и десятилетия, прежде чем пораженная ею клетка приобретет злокачественность. Собственно, этого может и не случиться вовсе, если другие нужные гены так и не будут мутировать. Однако вполне вероятно, что клетка, способная к неограниченному делению и невосприимчивая к командам извне, все-таки появится на свет.

Чтобы превратиться в опухоль, такой клетке нужно еще многое, и прежде всего - репликативное бессмертие. Дело в том, что клетки многоклеточного организма могут делиться только ограниченное число раз (около 50). Дальше срабатывает теломерный счетчик - небольшие, ничего не значащие последовательности нуклеотидов на концах хромосом, которые при каждом делении укорачиваются на определенную величину. Правда, в геноме закодирован специальный фермент - теломераза, способный восстанавливать теломеры до исходной длины. Но в норме он присутствует только в половых и стволовых клетках, а во всех прочих его ген заблокирован. Если его не разблокировать, клетка не сможет делиться неограниченно.

Новые раковые клетки делятся непрерывно, при этом контроль точности копирования ДНК резко ослаблен. Возникающие клетки становятся все разнообразнее. И начинается классический дарвиновский отбор: преимущество получают те, кто быстрее всех размножается, успешнее всех защищается от соседей и лимфоцитов, а главное, эффективнее всего обращает в свой ресурс окружающие клетки и ткани. Иными словами, по ходу возникновения и отбора новых клонов опухолевых клеток последние становятся все более активными.

Метастазирование , или склонность раковых клеток отделяться от исходной опухоли, мигрировать в другие ткани и порождать там вторичные опухоли, - еще одна характерная особенность злокачественных новообразований, сильно затрудняющая борьбу с ними. Большинство клеток в организме не селится в чужеродной ткани и не выходит за пределы своего органа. Для раковых клеток запретов нет: они могут двигаться как с током крови, так и самостоятельно, проходить через любые барьеры (скажем, из кровотока в мозг, чего не могут делать даже иммунные и стволовые клетки, имеющие доступ почти всюду) и оседать в любом месте.

Не реагируя на химические команды организма, раковые клетки в то же время успешно пользуются такими командами сами. Когда диаметр молодой опухоли превышает 2-4 миллиметра, клеткам, оказавшимся внутри, перестает хватать кислорода и питательных веществ. Но злокачественные клетки выделяют специальные вещества, побуждающие ближайшие кровеносные сосуды прорастать в толщу опухоли. Зрелые опухолевые клетки могут даже подавлять своими выделениями активность лимфоцитов.

Живя за счет покоренного организма, они не только не пытаются уменьшить наносимый ими ущерб и тем продлить свое существование, но словно бы, наоборот, стремятся как можно скорее его погубить. Иногда развитые опухоли даже выбрасывают в кровь мощный залп вазомоторных гормонов, способных привести к остановке сердца и мгновенной смерти организма - а вместе с ним и его убийц.

Это, конечно, случай редкий и крайний, но он демонстрирует общую закономерность: подобно библейскому Самсону, злокачественная опухоль стремится полностью разрушить организм, в котором находится . Рак не знает носительства, хронических форм, самопроизвольного излечения. Предоставленный сам себе, он имеет только один исход - смерть , избежать которой можно только с помощью активного и своевременного лечения.