Wirusy onkogenne (onkowirusy)

Aby wyjaśnić naturę raka, zaproponowano dwie dominujące teorie – mutacji i wirusa. Według pierwszej, rak jest wynikiem kolejnych mutacji szeregu genów w jednej komórce, czyli opiera się na zmianach, które zachodzą na poziomie genów. Teorię tę sformułował w ostatecznej formie w 1974 roku F. Burnet: guz nowotworowy jest monoklonalny – powstaje z jednej początkowej komórki somatycznej, w której mutacje są spowodowane przez czynniki chemiczne, fizyczne i wirusy uszkadzające DNA. W populacji takich zmutowanych komórek kumulują się dodatkowe mutacje, zwiększając zdolność komórek do nieograniczonej reprodukcji. Jednak kumulacja mutacji wymaga pewnego czasu, więc rak rozwija się stopniowo, a prawdopodobieństwo zachorowania zależy od wieku.

Teorię wiruso-genetyczną raka najjaśniej sformułował rosyjski naukowiec LA Zilber: rak jest wywoływany przez wirusy onkogenne, które integrują się z chromosomem komórkowym i tworzą fenotyp nowotworowy. Przez pewien czas pełne rozpoznanie teorii wiruso-genetycznej było utrudnione przez fakt, że wiele wirusów onkogennych ma genom RNA, więc nie było jasne, w jaki sposób integruje się z chromosomem komórkowym. Po odkryciu odwrotnej transkryptazy w takich wirusach, zdolnej do reprodukcji prowirusa DNA z RNA wirionu, ta przeszkoda zniknęła, a teoria wiruso-genetyczna zyskała uznanie wraz z teorią mutacji.

Decydujący wkład w zrozumienie natury raka miało odkrycie genu złośliwości, onkogenu, w wirusach onkogennych, oraz jego prekursora, który występuje w komórkach ludzi, ssaków i ptaków, protoonkogenu.

Protoonkogeny to rodzina genów, które pełnią ważne funkcje w normalnej komórce. Są niezbędne do regulacji jej wzrostu i reprodukcji. Produktami protoonkogenów są różne kinazy białkowe, które fosforylują białka sygnałowe komórek, a także czynniki transkrypcyjne. Te ostatnie to białka - produkty protoonkogenów c-myc, c-fos, c-jun, c-myh i genów supresorowych komórek.

Istnieją dwa typy onkowirusów:

• Wirusy zawierające onkogen (wirusy one+).
• Wirusy niezawierające onkogenu (jeden wirus).
• Wirusy One+ mogą utracić onkogen, ale nie zakłóca to ich normalnego funkcjonowania. Innymi słowy, sam wirus nie potrzebuje onkogenu.

Główną różnicą między wirusami one+ i one" jest to, że wirus one+, po wniknięciu do komórki, nie powoduje jej transformacji w raka lub powoduje ją bardzo rzadko. Wirusy one" po wniknięciu do jądra komórkowego, przekształcają je w raka.

Tak więc transformacja normalnej komórki w komórkę nowotworową następuje z powodu faktu, że onkogen, wprowadzony do chromosomu komórkowego, obdarza ją nową jakością, która pozwala jej na niekontrolowaną reprodukcję w organizmie, tworząc klon komórek nowotworowych. Ten mechanizm transformacji normalnej komórki w komórkę nowotworową przypomina transdukcję bakterii, w której umiarkowany fag, integrując się z chromosomem bakterii, obdarza je nowymi właściwościami. Jest to tym bardziej prawdopodobne, że wirusy onkogenne zachowują się jak transpozony: mogą integrować się z chromosomem, przemieszczać się z jednego regionu do drugiego lub przemieszczać się z jednego chromosomu do drugiego. Istota pytania jest następująca: w jaki sposób protoonkogen przekształca się w onkogen, gdy wchodzi w interakcję z wirusem? Przede wszystkim należy zauważyć istotny fakt, że w wirusach, ze względu na wysoką szybkość ich reprodukcji, promotory działają z dużo większą aktywnością niż promotory w komórkach eukariotycznych. Dlatego gdy wirus one" integruje się w chromosomie komórki obok jednego z protoonkogenów, podporządkowuje pracę tego genu swojemu promotorowi. Opuszczając chromosom, genom wirusa wyrywa z niego protoonkogen, ten ostatni staje się składnikiem genomu wirusa i przekształca się w onkogen, a wirus z one - w wirus one+. Integrując się z chromosomem innej komórki, taki wirus onc" jednocześnie transdukuje do niego onkogen ze wszystkimi tego konsekwencjami. Jest to najczęstszy mechanizm powstawania wirusów onkogennych (one+) i początek transformacji normalnej komórki w komórkę nowotworową. Możliwe są również inne mechanizmy transformacji protoonkogenu w onkogen:

• translokacja protoonkogenu, w wyniku której protoonkogen znajduje się w sąsiedztwie silnego promotora wirusowego, który przejmuje nad nim kontrolę;
• amplifikacja protoonkogenu, w wyniku której zwiększa się liczba jego kopii i ilość syntetyzowanego produktu;
• Przekształcenie protoonkogenu w onkogen następuje w wyniku mutacji wywołanych przez mutageny fizyczne i chemiczne.

Głównymi powodami przekształcenia protoonkogenu w onkogen są zatem:

• Włączenie protoonkogenu do genomu wirusa i przekształcenie go w wirus one+.
• Wprowadzenie protoonkogenu pod kontrolę silnego promotora w wyniku integracji wirusa lub w wyniku translokacji bloku genów w chromosomie.
• Mutacje punktowe w protoonkogenie.

Amplifikacja protoonkogenów. Konsekwencje wszystkich tych zdarzeń mogą być następujące:

• zmiana specyficzności lub aktywności produktu białkowego onkogenu, tym bardziej że bardzo często włączenie protoonkogenu do genomu wirusa wiąże się z mutacjami protoonkogenu;
• utrata swoistej dla komórek i czasowej regulacji tego produktu;
• wzrost ilości syntetyzowanego produktu białkowego onkogenu.

Produkty onkogenów są również kinazami białkowymi i czynnikami transkrypcyjnymi, dlatego zaburzenia aktywności i specyficzności kinaz białkowych są uważane za początkowe wyzwalacze transformacji normalnej komórki w komórkę nowotworową. Ponieważ rodzina protoonkogenów składa się z 20-30 genów, rodzina onkogenów obejmuje oczywiście nie więcej niż trzy tuziny wariantów.

Jednakże złośliwość takich komórek zależy nie tylko od mutacji protoonkogenów, ale także od zmian wpływu środowiska genetycznego na pracę genów jako całości, charakterystycznych dla normalnej komórki. Jest to współczesna teoria genetyczna raka.

Tak więc, pierwotną przyczyną przekształcenia się normalnej komórki w złośliwą są mutacje protoonkogenu lub jego poddanie się kontroli silnego promotora wirusowego. Różne czynniki zewnętrzne, które indukują powstawanie nowotworów (substancje chemiczne, promieniowanie jonizujące, promieniowanie UV, wirusy itp.) działają na ten sam cel - protoonkogeny. Są one obecne w chromosomach komórek każdego osobnika. Pod wpływem tych czynników następuje aktywacja jednego lub drugiego mechanizmu genetycznego, co prowadzi do zmiany funkcji protoonkogenu, a to z kolei powoduje degenerację normalnej komórki w złośliwą.

Komórka nowotworowa przenosi obce białka wirusowe lub własne zmodyfikowane białka. Jest rozpoznawana przez limfocyty T-cytotoksyczne i niszczona przy udziale innych mechanizmów układu odpornościowego. Oprócz limfocytów T-cytotoksycznych komórki nowotworowe są rozpoznawane i niszczone przez inne komórki zabójcze: NK, komórki Pit, komórki B-zabójców i komórki K, których aktywność cytotoksyczna zależy od przeciwciał. Leukocyty polimorfonuklearne; makrofagi; monocyty; płytki krwi; komórki jednojądrowe tkanki limfoidalnej pozbawione markerów limfocytów T i B; limfocyty T z receptorami Fc dla IgM mogą funkcjonować jako komórki K.

Interferony i niektóre inne biologicznie czynne związki wytwarzane przez komórki immunokompetentne mają działanie przeciwnowotworowe. W szczególności komórki nowotworowe są rozpoznawane i niszczone przez szereg cytokin, zwłaszcza czynnik martwicy nowotworu i limfotoksynę. Są to białka pokrewne o szerokim zakresie aktywności biologicznej. Czynnik martwicy nowotworu (TNF) jest jednym z głównych mediatorów odpowiedzi zapalnej i immunologicznej w organizmie. Jest syntetyzowany przez różne komórki układu odpornościowego, głównie makrofagi, limfocyty T i komórki Kupffera wątroby. TNFa został odkryty w 1975 roku przez E. Carswella i współpracowników; jest polipeptydem o masie cząsteczkowej 17 kD. Ma złożone plejotropowe działanie: indukuje ekspresję cząsteczek MHC klasy II w komórkach immunokompetentnych; stymuluje produkcję interleukin IL-1 i IL-6, prostaglandyny PGE2 (służy jako negatywny regulator mechanizmu wydzielania TNF); ma działanie chemotaktyczne na dojrzałe limfocyty T itp. Najważniejszą fizjologiczną rolą TNF jest modulacja wzrostu komórek w organizmie (funkcje regulujące wzrost i cytodyferencjujące). Ponadto selektywnie hamuje wzrost komórek złośliwych i powoduje ich lizę. Zakłada się, że aktywność TNF modulująca wzrost może być wykorzystywana w przeciwnym kierunku, a mianowicie do stymulowania wzrostu komórek normalnych i hamowania wzrostu komórek złośliwych.

Limfotoksyna, czyli TNF-beta, to białko o masie cząsteczkowej około 80 kDa, syntetyzowane przez niektóre subpopulacje limfocytów T, które ma również zdolność lizy komórek docelowych przenoszących obce antygeny. Inne peptydy, w szczególności peptydy będące fragmentami cząsteczek IgG, takie jak tufteina (cytofilowy polipeptyd izolowany z domeny CH2), fragmenty Fab, Fc itp., mają również zdolność do aktywowania funkcji komórek NK, komórek K, makrofagów i leukocytów neutrofilowych. Odporność przeciwnowotworowa jest zapewniona tylko poprzez stałą interakcję wszystkich immunokompetentnych układów.

Większość ludzi nie choruje na raka nie dlatego, że nie rozwijają się u nich zmutowane komórki nowotworowe, ale dlatego, że te ostatnie, po rozwinięciu się, są szybko rozpoznawane i niszczone przez limfocyty T-cytotoksyczne i inne części układu odpornościowego, zanim zdążą wyprodukować złośliwe potomstwo. U takich osób odporność przeciwnowotworowa działa niezawodnie. Wręcz przeciwnie, u pacjentów onkologicznych zmutowane komórki nie są szybko rozpoznawane ani niszczone przez układ odpornościowy, ale rozmnażają się swobodnie i niekontrolowanie. Dlatego rak jest konsekwencją niedoboru odporności. Konieczne jest ustalenie, która część układu odpornościowego cierpi, aby określić skuteczniejsze sposoby walki z chorobą. W związku z tym wiele uwagi poświęca się rozwojowi metod bioterapii nowotworowej opartych na kompleksowym i konsekwentnym stosowaniu modulatorów reaktywności biologicznej i immunologicznej, czyli substancji chemicznych syntetyzowanych przez komórki immunokompetentne, które są zdolne do modyfikowania reakcji interakcji organizmu z komórkami nowotworowymi i zapewniania odporności przeciwnowotworowej. Za pomocą takich modyfikatorów reaktywności immunologicznej możliwe staje się oddziaływanie zarówno na układ odpornościowy jako całość, jak i selektywnie na jego poszczególne mechanizmy, w tym kontrolujące powstawanie czynników aktywacji, proliferację, różnicowanie, syntezę interleukin, czynników martwicy nowotworów, limfotoksyn, interferonów itp., w celu wyeliminowania stanu niedoboru odporności w raku i zwiększenia skuteczności jego leczenia. Opisano już przypadki wyleczenia ludzkiego szpiczaka za pomocą limfokinowo-aktywowanych zabójców i interleukiny-2. Poniższe kierunki zostały nakreślone w eksperymentalnej i klinicznej immunoterapii nowotworów.

• Wprowadzenie aktywowanych komórek układu odpornościowego do tkanki nowotworowej.
• Zastosowanie limfo- lub (i) monokin.
• Zastosowanie immunomodulatorów pochodzenia bakteryjnego (najskuteczniejsze są pochodne LPS i peptydoglikanu) oraz produktów przez nie indukowanych, szczególnie TNF.
• Stosowanie przeciwciał przeciwnowotworowych, w tym monoklonalnych.
• Łączne stosowanie różnych kierunków, na przykład pierwszego i drugiego.

Perspektywy wykorzystania modulatorów reaktywności immunologicznej w bioterapii nowotworów są niezwykle szerokie.

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