Вт

08

июл

2014

КАЖДАЯ РАКОВАЯ ОПУХОЛЬ - НОВЫЙ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВИД?

Раковая опухоль
Раковая опухоль

Больные раком могут, конечно, смотреть на свои опухоли как на паразитов, захвативших их организм, но для Питера Дюсберга (Peter Duesberg), профессора молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета - Беркли (University of California, Berkeley), это больше, чем просто метафора.

Профессор молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) Питер Дюсберг (Peter Duesberg). (Фото:scienceguardian.com)

 

Он считает, что раковые опухоли действительно являются паразитическими организмами. Каждая из них – это новый вид, который, как большинство паразитов, зависит от своего хозяина лишь в том, что касается обеспечения питательными веществами, но в остальном ведет себя независимо и часто нанося вред своему хозяину.

Канцерогенез и эволюция
Идея о том, что развитие раковой опухоли имеет много общего с появлением нового биологического вида, не нова. К ней уже приходили некоторые биологи в конце XX века. Эволюционный биолог Джулиан Хаксли (Julian S. Huxley) в 1956 году писал: «Как только неопластический процесс перешагнул порог автономии, образовавшаяся опухоль может логически рассматриваться как новый биологический вид…».
В прошлом году доктор Марк Винсент (Mark Vincent) из Университета Западного Онтарио (University of Western Ontario) и Лондонской региональной раковой программы (London Regional Cancer Program) утверждал в журнале Evolution, что в строгом дарвиновском понимании канцерогенез и клональная эволюция раковых клеток являются событиями из области видообразования.
Эволюция рака «кажется отличающейся от эволюции, например, кузнечика, частично потому, что геном рака не является стабильным, как это наблюдается у других видов. Вся сложность вопроса заключается в том, чем он становится», говорит доктор Винсент в одном из интервью. «Аргумент Дюсберга, касающийся кариотипа, отличается от моего – определения биологического вида – но они логически связаны».
Как отмечает доктор Винсент, существуют три трансмиссивных, или передающихся от особи к особи, вида рака, включая лицевую опухоль дьявола (devil facial tumor disease, DFTD) – «паразитический рак», поражающий и убивающий тасманийских дьяволов. Он передается от животного к животному путем переноса целой раковой клетки. Аналогичный вид рака, трансмиссивная венерическая саркома собак, также передается посредством переноса отдельной раковой клетки, имеющей стабильный геном, время формирования которого относится к периоду одомашнивания этого вида. Третий вид трансмиссивного рака обнаружен у хомяков.
«Рак стал успешным паразитом», - считает доктор Винсент.

Теория мутаций против анеуплоидии
Аргументы профессора Дюсберга вытекают из его спорного предположения о том, что доминирующая теория рака – опухоли начинают развиваться тогда, когда небольшое количество мутировавших генов переводит клетку в состояние неконтролируемого роста – неверна. Вместо этого он утверждает, что канцерогенез инициируется хромосомными нарушениями, ведущим к дупликациям, делециям, разрывам и другим типам повреждений, изменяющим баланс десятков тысяч генов. Результатом является клетка с совершенно новыми признаками, то есть, с новым фенотипом.
«Я думаю, что Дюсберг правильно критикует мутационную теорию рака, которая обеспечивает миллиардные обороты фармацевтической промышленности, сфокусированной на блокировании этих мутаций», - говорит доктор Винсент, врач-онколог. «При этом очень и очень небольшое количество случаев рака вылечено средствами таргетинговой лекарственной терапии, и даже если какой-либо лекарственный препарат помогает пациенту прожить на шесть-девять месяцев дольше, раковые клетки часто находят обходные пути».
Хромосомные нарушения, называемые анеуплоидиями, как известно, вызывают заболевания. Причиной синдрома Дауна, например, является третья копия 21-ой хромосомы – одной из 23 пар человеческих хромосом. Все раковые клетки анеуплоидны, говорит профессор Дюсберг, хотя сторонники теории мутационной теории развития рака утверждают, что это его следствие, а не причина.
Ключевым положением теории профессора Дюсберга является то, что некоторые начальные хромосомные мутации – возможно, касающиеся механизмов редупликации или сегрегации хромосом при подготовке к клеточному делению – повреждают хромосомы клетки, делая лишние копии одних или разрывая другие. Как правило, подобная «перестройка» является для клетки смертным приговором, но в редких случаях поврежденные хромосомы способны продолжать деление, навсегда закрепляя и комбинируя различные нарушения. На протяжении десятилетий продолжающееся клеточное деление будет производить нежизнеспособные клетки, но также и некоторое количество способных размножаться самостоятельно, тех, которые и станут источником рака.
Дюсбург утверждает, что раковые опухоли – это новые виды, потому что клетки, достаточно жизнеспособные, чтобы продолжить деление, обладают относительно стабильными хромосомными паттернами, называемыми кариотипами, отличающимися от хромосомных паттернов их хозяина – организма человека. Хотя все известные на сегодняшний день организмы имеют стабильные кариотипы, и все клетки содержат ровно две или четыре копии каждой хромосомы, раковые клетки демонстрируют более пластичный и непредсказуемый кариотип, неся не только неповрежденные хромосомы организма-хозяина, но и их части и усеченные варианты вплоть до небольших осколков.
«Если бы у людей изменился кариотип – количество и расположение хромосом – мы либо бы умерли, либо потеряли способность размножаться, либо, в очень редких случаях, могли бы стать другим биологическим видом», - говорит профессор Дюсберг. Но раковые клетки просто делятся и увеличиваются в количестве. Им не нужно беспокоиться о воспроизводстве, чувствительном к хромосомному балансу. Фактически до тех пор, пока остаются интактными гены митоза, раковая клетка может выживать со многими поврежденными и несбалансированными хромосомами, такими как в анеуплоидной клетке.
В процессе деления раковой клетки ее кариотип изменяется, потому что хромосомы повреждены и не могут правильно копироваться. Но кариотип «пластичен только в определенных границах», говорит Дюсберг. «В пределах этих границ он остается стабильным, несмотря на пластичность».

Кариографы выявляют изменчивость кариотипов
Чтобы показать анеуплоидный характер кариотипа клетки и его стабильность во многих клеточных культурах, профессор Дюсберг и его коллеги разработали кариографы. С их помощью ученые проанализировали несколько видов рака, убедительно продемонстрировав, что во всех клетках определенной раковой линии кариотип удивительно похож, но полностью отличен от кариотипа других видов рака и даже того же вида рака у другого пациента.

Кариограф – один из способов отображения количества копий каждой хромосомы в клоне клеток индивидуума или рака. Здесь кариограф показывает хромосомы 20 отдельных клеток (представлены черными линиями) здорового мужчины. Каждая клетка имеет ровно две копии 22 хромосом и по одной копии каждой из половых хромосом, демонстрируя, что клетки человека имеют фиксированный и стабильный кариотип. (Фото: newscenter.berkeley.edu)

Прекрасный тому пример – клетки раковой линии HeLa. Возможно, это самая известная линия раковых клеток в истории. Клетки HeLa были получены в 1951 году из раковой опухоли шейки матки, которая в конечном итоге убила молодую чернокожую женщину по имени Генриетта Лэкс (Henrietta Lacks). Клетки этой линии, возраст которой сейчас уже достиг 60 лет, имеют относительно стабильный кариотип, который поддерживает жизнеспособность линии деление за делением.
«Как только клетка преодолела этот барьер автономности, она представляет собой новый вид», - считает профессор Дюсберг. «В лаборатории клетки HeLa эволюционировали и сейчас даже более стабильны, чем, вероятно, были в момент своего возникновения».
Индивидуализированные кариотипы напоминают отличные друг от друга кариотипы различных видов, говорит Дюсберг. Хотя биологи еще не описали кариотипы большинства видов, тем не менее, не известно ни одной пары видов, у которых было бы одинаковое число и расположение хромосом, включая, например, таковые гориллы и человека, 99 процентов генов которых являются общими.
Дюсберг утверждает, что его теория видообразования объясняет автономность рака, бессмертие и пластичный, но относительно стабильный кариотип. Она объясняет и длинный латентный период между начальной анеуплоидизацией и полной экспрессией рака: вероятность развития автономного кариотипа очень мала.

В отличие от нормальных клеток клетки цервикального рака (HeLa) имеют пластичные хромосомы. 23 нормальные хромосомы имеет от 0 до 4 копий, в то время как несколько десятков гибридных, или «маркерных», хромосом – от 0 до 2. Число копий различается в 20 отдельных показанных клетках HeLa, но они почти клональны, варьируя вокруг среднего клонального числа. (Фото: newscenter.berkeley.edu)

«Все начинается с хромосомной мутации, то есть анеуплоидии, возможно, возникшей от сигарет или рентгеновского излучения, которая дестабилизируют и в конечном итоге изменяют ваш кариотип или делает его нежизнеспособным», - объясняет он. «Редкие жизнеспособные анеуплоидии рака, по сути, кариотипы новых видов».
Профессор Дюсберг надеется, что теория видообразования, равнозначного канцерогенезу, будет способствовать появлению новых подходов к диагностике и лечению рака. Доктор Винсент, например, предполагает, что, поддерживая геномную пластичность и сохраняя при этом способность к вечному делению, раковые опухоли функционируют на самой грани выживания. По его мнению, если заставить их эволюционировать еще быстрее, «можно подтолкнуть их к переходу за эту грань».
Исследования профессора Дюсберга финансируются несколькими частными фондами и Исследовательским фондом факультета клинической медицины Гейдельбергского университета в Мангейме (Forschungsfonds der Fakultät für Klinische Medizin Mannheim der Universität Heidelberg), ФРГ.

ОРИГИНАЛ СТАТЬИ: https://www.landesbioscience.com/journals/cc/article/16352/


Подпишитесь на НОВОСТИ и получайте эксклюзивную информацию о самых последних исследованиях по противостоянию раку. Информация доступна только подписчикам.

ЕЩЕ ИНТЕРЕСНЫЕ НОВОСТИ ПО ТЕМЕ

Яндекс.Метрика

Оставить комментарий

Комментарии: 0