Многие типы рака возникают как результат множественных событий: активаций протоонкогенов (ПО) и инактиваций раковых супрессорных генов (РСГ). Так как нормальная клетка имеет множественные механизмы регуляции клеточного роста, необходимо несколько изменений для нарушения его контроля. Доказательством этого является обнаружение в раковых клетках генов с мутациями. На сегодняшний день найдены гены, мутация в которых строго вызывает предрасположенность к раку, то есть они предоставляют одно из необходимых событий канцерогенеза. Активация протоонкогенов с трансформационным потенциалом может не быть достаточной для появления рака, однако их изучение помогает понять природу этих событий. Редко образование раковой опухоли связано с активацией одного онкогена. Как правило, необходимо совместное действие нескольких генов. Так, например, среди трансгенных мышей несущих v-myc рак развивается лишь у 10% особей, среди трансгенных мышей несущих v-ras - у 40% особей, а у трансгенных мышей несущих оба активных гена – у всех особей. Среди протоонкогенов довольно часто встречаются белки, регулирующие клеточную дифференцировку. Остановка дифференцировки ведет к продолжению пролиферации, что дает большие возможности для появления мутаций в онкогенах. Во многих случаях существует строгая корреляция между активацией онкогенов и ростом опухоли, но природа инициирующего события остается неизвестной. Можно надеяться, что изучение клеточных онкогенов поможет ее понять. Основное свойство высших эукариот – определенное время жизни организма. Это свойство поддерживается в индивидуальных соматических клетках, чей рост и деление строго регулируемый процесс. Исключение из этого правила составляет рак, который возникает при потере контроля роста. При перерождении нормальной клетки в раковую может проявляться 3 типа изменений: 1. Увековечивание или иммортализация – свойство неопределенного роста без изменений в фенотипе клетки, связанное с изменениями в контроле роста, которые не описаны в терминах молекулярной биологии. 2. Трансформация – потеря контроля роста, например, трансформированная клетка становится независимой от факторов, которые ей обычно необходимы. Причины, которые вызывают трансформацию, довольно неплохо описаны молекулярными и клеточными терминами. 3. Метастазирование – поражение раковыми клетками нормальных тканей, появление новых колоний раковых клеток в различных частях тела. Молекулярные события, вовлеченные в метастазирование, такие как секреция протеаз, только сейчас начинают описываться в терминах молекулярной биологии. Чтобы охарактеризовать абберантные события, которые приводят к потере контроля роста и возникновению опухоли, нужно сравнить характеристики роста нормальных и трансформированных клеток in vitro. Трансформированные клетки в культуре могут расти постоянно, тогда как для нормальной клетки это практически не возможно. В культуре клетки растут около 50 делений (число Хейфлика), затем наступает кризис, когда большинство клеток погибает. Выживают лишь иммортализованные клетки, то есть клетки, способные делиться неопределенно, но их свойства изменились в результате кризиса. Природа этого явления остается непонятной, в частности, природа молекулярных изменений, которые адаптируют клетку к росту в культуре. Ограниченность времени жизни клеток кризисом ставит нас перед двумя направлениями для изучения нетрансформированных клеток. 1. Первичные клетки, взятые сразу в культуру, которые имитируют жизнь in vivo до кризиса. 2. Клетки, которые прошли через кризис и достигли формирования клеточной культуры (нераковые клетки). Их свойства изменены и будут изменяться во время адаптации к культуре. Эти изменения могут частично напоминать образование опухоли. Сформировавшиеся последним образом клетки по определению становятся иммортализованными, но не раковыми. Такие линии остаются под клеточным контролем. Их свойства близки к первичной культуре, то есть: - им необходим носитель, с которым они соприкасаются - необходимо наличие факторов роста в среде - плотность расположения клеток контролируется межклеточными контактами - клетки растут монослоем и разветвлены При росте клеток в культуре существует лишь приближение к условиям in vivo. Изучая факторы роста на таких линиях, нужно помнить, что в культурах есть изменения в комплементарности хромосом, то есть клетки, как правило, не диплоидные, а анеуплоидные. Трансформированные клетки растут в не столь строгой манере: им не нужен твердый носитель, вместо монослойного расположения они складываются в тонкую массу клеток, называемую фокусом. И, наконец, они способны индуцировать образование опухоли, когда вводятся животным. Не существует единого механизма, описывающего переход клетки от нормального фенотипа к злокачественному. К образованию опухоли может привести большое число изменений в клетке. Объединение процессов иммортализации и трансформации клеток в культуре может обеспечить парадигму образования опухоли in vivо. Можно надеяться, что при сравнении трансформированных клеток с нормальными удастся идентифицировать генетическую основу образования опухоли и найти понимание фенотипических изменений, происходящих при конверсии. Определенные события конвертируют нормальные клетки в трансформированные. Эти события могут запускаться факторами внешней среды (канцерогены) или генетическими изменениями. Возникновение рака у человека в зависимости от возраста предполагает 6-7 молекулярных событий в течение 20-40 лет. Агентами, увеличивающими частоту конверсии нормальных клеток в трансформированные, являются канцерогены. В зависимости от стадии развития рака их делят на инициаторы и промоторы. К настоящему времени известно два класса генов, мутации в которых вызывают трансформацию: протоонкогены и раковые супрессорные гены. Впервые онкогены были обнаружены в вирусах, вызывающих рак. Позднее оказалось, что основная часть из них имеет клеточных двойников, которые выполняют обычные клеточные функции. Клеточные гены называются протоонкогенами и в определенных случаях мутации в них вызывают развитие опухоли. К настоящему времени идентифицировано более ста протоонкогенов. Они разделены на несколько групп, от генов, кодирующих трансмембранные белки, до генов, кодирующих факторы транскрипции. Онкогены могут изменять свои свойства следующим образом: 1. Постоянной активацией их функции, которая в норме должна быть подавлена. 2. Экспрессия гена в клетке, в которой он обычно не экспрессируется 3. Переэкспрессия в обычной ткани, что может быть результатом мутации Раковые супрессорные гены выявлены в форме делеций или других инактивирующих мутаций. Наиболее ярким доказательством их онкогенности являются некоторые разновидности рака, возникающие при потере обоих аллелей этих генов. Известно несколько десятков РСГ. Их функцией является сдерживание клеточного цикла и роста клеток.
