Онкогенни вируси (онковируси)

За да се обясни природата на рака, са предложени две доминиращи теории - мутационна и вирусна. Според първата ракът е резултат от последователни мутации на редица гени в една клетка, т.е. той се основава на промени, които настъпват на генно ниво. Тази теория е формулирана в окончателния си вид през 1974 г. от Ф. Бърнет: раковият тумор е моноклонален - той произхожда от една начална соматична клетка, мутациите в която са причинени от химични, физични агенти и вируси, които увреждат ДНК. В популацията на такива мутантни клетки се натрупват допълнителни мутации, увеличаващи способността на клетките за неограничено размножаване. Натрупването на мутации обаче изисква определено време, така че ракът се развива постепенно, а вероятността за заболяване зависи от възрастта.

Вирусно-генетичната теория за рака е формулирана най-ясно от руския учен Л. А. Зилбер: ракът се причинява от онкогенни вируси, те се интегрират в клетъчната хромозома и създават раков фенотип. Известно време пълното разпознаване на вирусно-генетичната теория е било възпрепятствано от факта, че много онкогенни вируси имат РНК геном, така че не е било ясно как той се интегрира в клетъчната хромозома. След като в такива вируси е открита обратна транскриптаза, способна да възпроизвежда ДНК провирус от вирионна РНК, тази пречка изчезва и вирусно-генетичната теория получава признание заедно с мутационната теория.

Решаващ принос за разбирането на природата на рака е направен от откриването на злокачествен ген, онкоген, в онкогенните вируси и неговия предшественик, който присъства в клетките на хора, бозайници и птици, протоонкоген.

Протоонкогените са семейство гени, които изпълняват жизненоважни функции в нормалната клетка. Те са необходими за регулиране на нейния растеж и размножаване. Продуктите на протоонкогените са различни протеин кинази, които фосфорилират клетъчните сигнални протеини, както и транскрипционни фактори. Последните са протеини - продукти на протоонкогените c-myc, c-fos, c-jun, c-myh и гените, потискащи клетките.

Има два вида онковируси:

• Вируси, съдържащи онкоген (един+ вируси).
• Вируси, които не съдържат онкоген (един вирус).
• Едно+ вирусите могат да загубят онкогена, но това не нарушава нормалното им функциониране. С други думи, самият вирус не се нуждае от онкогена.

Основната разлика между еднопосочните (one+) и еднопосочните (one") вируси е следната: еднопосочните (one+) вируси, след като проникнат в клетката, не причиняват трансформацията ѝ в рак или я причиняват много рядко. Еднопосочните (One") вируси, след като проникнат в клетъчното ядро, го трансформират в рак.

По този начин, трансформацията на нормална клетка в туморна клетка се дължи на факта, че онкоген, въвеждайки се в клетъчната хромозома, ѝ придава ново качество, което ѝ позволява да се размножава неконтролируемо в организма, образувайки клонинг на ракови клетки. Този механизъм на трансформация на нормална клетка в ракова клетка наподобява трансдукцията на бактерии, при която умерен фаг, интегрирайки се в хромозомата на бактериите, им придава нови свойства. Това е още по-правдоподобно, тъй като онкогенните вируси се държат като транспозони: те могат да се интегрират в хромозома, да се преместват от един регион в друг или да се преместват от една хромозома в друга. Същността на въпроса е следната: как протоонкогенът се трансформира в онкоген, когато взаимодейства с вирус? Преди всичко е необходимо да се отбележи важният факт, че при вирусите, поради високата скорост на тяхното размножаване, промоторите работят с много по-голяма активност от промоторите в еукариотните клетки. Следователно, когато един „one“ вирус се интегрира в хромозомата на клетката до един от протоонкогените, той подчинява работата на този ген на неговия промотор. При напускане на хромозомата, вирусният геном откъсва протоонкогена от нея, последният става компонент на вирусния геном и се превръща в онкоген, а вирусът от „one“ - в „one+“ вирус. При интегриране в хромозомата на друга клетка, такъв „onc“ вирус едновременно трансдуцира онкогена в нея с всички произтичащи от това последици. Това е най-често срещаният механизъм за образуване на онкогенни (one+) вируси и началото на трансформацията на нормална клетка в туморна. Възможни са и други механизми за трансформация на протоонкоген в онкоген:

• транслокация на протоонкоген, в резултат на която протоонкогенът е в съседство със силен вирусен промотор, който поема контрола над него;
• амплификация на протоонкоген, в резултат на което броят на неговите копия се увеличава, както и количеството на синтезирания продукт;
• Трансформацията на протоонкоген в онкоген се случва в резултат на мутации, причинени от физични и химични мутагени.

Следователно, основните причини за трансформацията на протоонкоген в онкоген са следните:

• Включване на протоонкоген във вирусния геном и трансформация на последния в един+ вирус.
• Навлизането на протоонкоген под контрола на силен промотор, или в резултат на вирусна интеграция, или в резултат на транслокация на блок от гени в хромозомата.
• Точкови мутации в протоонкогена.

Амплификация на протоонкогени. Последиците от всички тези събития могат да бъдат:

• промяна в специфичността или активността на протеиновия продукт на онкогена, особено след като много често включването на протоонкоген във вирусния геном е съпроводено с мутации на протоонкогена;
• загуба на клетъчно-специфична и времева регулация на този продукт;
• увеличаване на количеството синтезиран протеинов продукт на онкогена.

Онкогенните продукти са също протеин кинази и транскрипционни фактори, следователно нарушенията в активността и специфичността на протеин киназите се считат за начални спусъци за трансформацията на нормална клетка в туморна клетка. Тъй като семейството на протоонкогените се състои от 20-30 гена, семейството на онкогените очевидно включва не повече от три дузини варианта.

Злокачествеността на такива клетки обаче зависи не само от мутации на протоонкогени, но и от промени във влиянието на генетичната среда върху работата на гените като цяло, характерни за нормалната клетка. Това е съвременната генна теория за рака.

По този начин, основната причина за трансформацията на нормална клетка в злокачествена са мутациите на протоонкоген или попадането му под контрола на мощен вирусен промотор. Различни външни фактори, които индуцират образуването на тумори (химикали, йонизиращо лъчение, UV облъчване, вируси и др.), действат върху една и съща цел - протоонкогени. Те присъстват в хромозомите на клетките на всеки индивид. Под влияние на тези фактори се активира един или друг генетичен механизъм, което води до промяна във функцията на протоонкогена, а това от своя страна води до дегенерация на нормална клетка в злокачествена.

Раковата клетка носи чужди вирусни протеини или свои собствени модифицирани протеини. Тя се разпознава от Т-цитотоксичните лимфоцити и се унищожава с участието на други механизми на имунната система. В допълнение към Т-цитотоксичните лимфоцити, раковите клетки се разпознават и унищожават от други клетки убийци: NK, Pit клетки, B-килери и K-клетки, чиято цитотоксична активност зависи от антитела. Полиморфонуклеарни левкоцити; макрофаги; моноцити; тромбоцити; мононуклеарни клетки на лимфоидна тъкан, лишени от маркери на Т- и В-лимфоцити; Т-лимфоцити с Fc-рецептори за IgM могат да функционират като K-клетки.

Интерфероните и някои други биологично активни съединения, образувани от имунокомпетентни клетки, имат противотуморен ефект. По-специално, раковите клетки се разпознават и унищожават от редица цитокини, особено тумор некрозис фактор и лимфотоксин. Те са сродни протеини с широк спектър на биологична активност. Тумор некрозис факторът (TNF) е един от основните медиатори на възпалителните и имунните отговори в организма. Синтезира се от различни клетки на имунната система, главно макрофаги, Т-лимфоцити и Купферови клетки на черния дроб. TNFa е открит през 1975 г. от Е. Карсуел и колеги; представлява полипептид с mw 17 kD. Има сложен плейотропен ефект: индуцира експресията на MHC клас II молекули в имунокомпетентни клетки; стимулира производството на интерлевкини IL-1 и IL-6, простагландин PGE2 (служи като отрицателен регулатор на механизма на секреция на TNF); има хемотактичен ефект върху зрелите Т-лимфоцити и др. Най-важната физиологична роля на TNF е модулацията на клетъчния растеж в организма (растежорегулираща и цитодиференцираща функция). Освен това, той селективно потиска растежа на злокачествените клетки и предизвиква техния лизис. Предполага се, че модулиращата растежа активност на TNF може да се използва в обратна посока, а именно, за стимулиране на растежа на нормалните клетки и потискане на растежа на злокачествените клетки.

Лимфотоксинът, или TNF-бета, е протеин с молекулно тегло около 80 kDa, синтезиран от някои субпопулации на Т-лимфоцити, и също така има способността да лизира целеви клетки, носещи чужди антигени. Други пептиди, по-специално пептиди, които са фрагменти от IgG молекули, като туфтеин (цитофилен полипептид, изолиран от CH2 домейна), Fab, Fc фрагменти и др., също имат способността да активират функциите на NK клетки, K клетки, макрофаги и неутрофилни левкоцити. Противотуморният имунитет се осигурява само чрез постоянното взаимодействие на всички имунокомпетентни системи.

Повечето хора не се разболяват от рак не защото не развиват мутантни ракови клетки, а защото последните, след като се развият, биват своевременно разпознавани и унищожавани от Т-цитотоксичните лимфоцити и други части на имунната система, преди да успеят да произведат злокачествено потомство. При такива хора противотуморният имунитет действа надеждно. Напротив, при онкоболните, мутантни клетки не се разпознават или унищожават своевременно от имунната система, а се размножават свободно и неконтролируемо. Следователно, ракът е следствие от имунодефицит. Необходимо е да се установи коя част от имунната система страда, за да се очертаят по-ефективни начини за борба с болестта. В тази връзка се обръща голямо внимание на разработването на методи за биотерапия на рака, основани на комплексното и последователно използване на модулатори на биологичната и имунологична реактивност, т.е. химични вещества, синтезирани от имунокомпетентни клетки, които са способни да модифицират реакциите на взаимодействие на организма с туморните клетки и да осигуряват противотуморен имунитет. С помощта на такива модификатори на имунологичната реактивност става възможно да се повлияе както на имунната система като цяло, така и селективно на нейните отделни механизми, включително тези, контролиращи образуването на активиращи фактори, пролиферацията, диференциацията, синтеза на интерлевкини, тумор некрозис фактори, лимфотоксини, интерферони и др., с цел елиминиране на състоянието на имунодефицит при рак и повишаване на ефективността на неговото лечение. Вече са описани случаи на лечение на човешки миелом с лимфокин-активирани убийци и интерлевкин-2. Очертани са следните насоки в експерименталната и клиничната имунотерапия на рака.

• Въвеждане на активирани клетки на имунната система в туморната тъкан.
• Употреба на лимфо- или (и) монокини.
• Използването на имуномодулатори от бактериален произход (най-ефективни са LPS и пептидогликановите производни) и продуктите, индуцирани от тях, по-специално TNF.
• Използване на противотуморни антитела, включително моноклонални.
• Комбинирано използване на различни посоки, например първата и втората.

Перспективите за използване на модулатори на имунологичната реактивност за биотерапия на рака са изключително широки.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]