Onkogēni vīrusi (onkovīrusi)

Lai izskaidrotu vēža būtību, ir izvirzītas divas dominējošas teorijas - mutāciju un vīrusu. Saskaņā ar pirmo, vēzis ir vairāku gēnu secīgu mutāciju rezultāts vienā šūnā, t.i., tā pamatā ir izmaiņas, kas notiek gēnu līmenī. Šo teoriju galīgajā formā 1974. gadā formulēja F. Bērnets: vēža audzējs ir monoklonāls - tas rodas no vienas sākotnējās somatiskās šūnas, kurā mutācijas izraisa ķīmiski, fizikāli faktori un vīrusi, kas bojā DNS. Šādu mutantu šūnu populācijā uzkrājas papildu mutācijas, palielinot šūnu spēju neierobežoti vairoties. Tomēr mutāciju uzkrāšanai nepieciešams noteikts laiks, tāpēc vēzis attīstās pakāpeniski, un slimības varbūtība ir atkarīga no vecuma.

Vīrusģenētisko vēža teoriju visspilgtāk formulēja krievu zinātnieks L.A. Zilbers: vēzi izraisa onkogēni vīrusi, tie integrējas šūnas hromosomā un rada vēža fenotipu. Kādu laiku pilnīgu vīrusu-ģenētiskās teorijas atzīšanu kavēja fakts, ka daudziem onkogēniem vīrusiem ir RNS genoms, tāpēc nebija skaidrs, kā tas integrējas šūnas hromosomā. Pēc tam, kad šādos vīrusos tika atklāta reversā transkriptāze, kas spēj reproducēt DNS provīrusu no viriona RNS, šis šķērslis izzuda, un vīrusu-ģenētiskā teorija ieguva atzinību līdz ar mutāciju teoriju.

Izšķirošu ieguldījumu vēža būtības izpratnē deva ļaundabīgo audzēju gēna, onkogēna, atklāšana onkogēnos vīrusos un tā prekursora, kas atrodas cilvēku, zīdītāju un putnu šūnās, protoonkogēna, atklāšana.

Protoonkogēni ir gēnu saime, kas veic dzīvībai svarīgas funkcijas normālā šūnā. Tie ir nepieciešami tās augšanas un reprodukcijas regulēšanai. Protoonkogēnu produkti ir dažādas proteīnkināzes, kas fosforilē šūnu signālproteīnus, kā arī transkripcijas faktori. Pēdējie ir proteīni - protoonkogēnu c-myc, c-fos, c-jun, c-myh un šūnu nomācošo gēnu produkti.

Ir divu veidu onkovīrusi:

• Vīrusi, kas satur onkogēnu (viens+ vīrusi).
• Vīrusi, kas nesatur onkogēnu (viens vīruss).
• One+ vīrusi var zaudēt onkogēnu, bet tas netraucē to normālu darbību. Citiem vārdiem sakot, pašam vīrusam onkogēns nav nepieciešams.

Galvenā atšķirība starp vīrusiem “one+” un “one” ir šāda: vīruss “one+”, iekļuvis šūnā, neizraisa tās pārveidošanos par vēzi vai izraisa to ļoti reti. Vīrusi “one”, iekļuvuši šūnas kodolā, pārveido to par vēzi.

Tādējādi normālas šūnas transformācija par audzēja šūnu notiek tāpēc, ka onkogēns, ievadot šūnas hromosomā, piešķir tai jaunu īpašību, kas ļauj tai nekontrolējami vairoties organismā, veidojot vēža šūnu klonu. Šis normālas šūnas transformācijas par vēža šūnu mehānisms atgādina baktēriju transdukciju, kurā mērenais fāgs, integrējoties baktēriju hromosomā, piešķir tām jaunas īpašības. Tas ir vēl jo ticamāk, jo onkogēni vīrusi uzvedas kā transpozoni: tie var integrēties hromosomā, pārvietoties no viena reģiona uz citu vai pārvietoties no vienas hromosomas uz citu. Jautājuma būtība ir šāda: kā protoonkogēns pārvēršas par onkogēnu, mijiedarbojoties ar vīrusu? Pirmkārt, jāatzīmē svarīgais fakts, ka vīrusos, pateicoties to augstajam reprodukcijas ātrumam, promotori darbojas ar daudz lielāku aktivitāti nekā promotori eikariotu šūnās. Tāpēc, kad "one" vīruss integrējas šūnas hromosomā blakus vienam no protoonkogēniem, tas pakārto šī gēna darbu tā promoteram. Izejot no hromosomas, vīrusa genoms no tās atņem protoonkogēnu, pēdējais kļūst par vīrusa genoma sastāvdaļu un pārvēršas par onkogēnu, bet vīruss no "one" - par "one+" vīrusu. Integrējoties citas šūnas hromosomā, šāds "onc" vīruss vienlaikus transducē onkogēnu tajā ar visām no tā izrietošajām sekām. Šis ir visizplatītākais onkogēnu (one+) vīrusu veidošanās mehānisms un normālas šūnas transformācijas sākums audzēja šūnā. Iespējami arī citi protoonkogēna transformācijas mehānismi par onkogēnu:

• protoonkogēna translokācija, kuras rezultātā protoonkogēns atrodas blakus spēcīgam vīrusa promoteram, kas pārņem tā kontroli;
• protoonkogēna amplifikācija, kā rezultātā palielinās tā kopiju skaits, kā arī sintezētā produkta daudzums;
• Protoonkogēna pārveidošanās par onkogēnu notiek fizikālu un ķīmisku mutagēnu izraisītu mutāciju rezultātā.

Tādējādi galvenie protoonkogēna pārveidošanas par onkogēnu iemesli ir šādi:

• Protoonkogēna iekļaušana vīrusa genomā un tā pārveidošana par one+ vīrusu.
• Protoonkogēna iekļūšana spēcīga promotera kontrolē vai nu vīrusu integrācijas rezultātā, vai gēnu bloka pārvietošanas rezultātā hromosomā.
• Punktmutācijas protoonkēnā.

Protoonkogēnu amplifikācija. Visu šo notikumu sekas var būt:

• onkogēna proteīna produkta specifiskuma vai aktivitātes izmaiņas, jo īpaši tāpēc, ka ļoti bieži protoonkogēna iekļaušana vīrusa genomā ir saistīta ar protoonkogēna mutācijām;
• šī produkta šūnu specifiskās un laika regulācijas zudums;
• onkogēna sintezētā proteīna produkta daudzuma palielināšanās.

Onkogēnu produkti ir arī proteīnkināzes un transkripcijas faktori, tāpēc proteīnkināžu aktivitātes un specifiskuma traucējumi tiek uzskatīti par sākotnējiem normālas šūnas transformācijas par audzēja šūnu ierosinātājiem. Tā kā protoonkogēnu saime sastāv no 20–30 gēniem, onkogēnu saime acīmredzami ietver ne vairāk kā trīs desmitus variantu.

Tomēr šādu šūnu ļaundabīgums ir atkarīgs ne tikai no protoonkogēnu mutācijām, bet arī no izmaiņām ģenētiskās vides ietekmē uz gēnu darbu kopumā, kas raksturīga normālai šūnai. Tā ir mūsdienu vēža gēnu teorija.

Tādējādi normālas šūnas transformācijas ļaundabīgā šūnā galvenais cēlonis ir protoonkogēna mutācijas vai tā nonākšana spēcīga vīrusu promotera kontrolē. Dažādi ārēji faktori, kas izraisa audzēju veidošanos (ķīmiskās vielas, jonizējošais starojums, UV starojums, vīrusi utt.), iedarbojas uz vienu un to pašu mērķi - protoonkogēniem. Tie atrodas katra indivīda šūnu hromosomās. Šo faktoru ietekmē tiek aktivizēts viens vai otrs ģenētiskais mehānisms, kas noved pie protoonkogēna funkcijas izmaiņām, un tas savukārt izraisa normālas šūnas deģenerāciju ļaundabīgā šūnā.

Vēža šūna pārnēsā svešus vīrusu proteīnus vai savus modificētus proteīnus. To atpazīst T-citotoksiskie limfocīti un iznīcina, piedaloties citiem imūnsistēmas mehānismiem. Papildus T-citotoksiskajiem limfocītiem vēža šūnas atpazīst un iznīcina arī citas killeršūnas: NK šūnas, Pit šūnas, B killeršūnas un K šūnas, kuru citotoksiskā aktivitāte ir atkarīga no antivielām. Kā K šūnas var darboties polimorfonukleārie leikocīti; makrofāgi; monocīti; trombocīti; limfoīdo audu mononukleārās šūnas, kurām trūkst T un B limfocītu marķieru; T limfocīti ar IgM Fc receptoriem.

Interferoniem un dažiem citiem bioloģiski aktīviem savienojumiem, ko veido imūnkompetentas šūnas, piemīt pretvēža iedarbība. Jo īpaši vēža šūnas atpazīst un iznīcina vairāki citokīni, īpaši audzēja nekrozes faktors un limfotoksīns. Tie ir radniecīgi proteīni ar plašu bioloģiskās aktivitātes spektru. Audzēja nekrozes faktors (TNF) ir viens no galvenajiem iekaisuma un imūnreakciju mediatoriem organismā. To sintezē dažādas imūnsistēmas šūnas, galvenokārt makrofāgi, T-limfocīti un aknu Kupfera šūnas. TNFα 1975. gadā atklāja E. Kārsvels un līdzstrādnieki; tas ir polipeptīds ar molekulmasu 17 kD. Tam piemīt sarežģīta pleiotropiska iedarbība: tas inducē MHC II klases molekulu ekspresiju imūnkompetentās šūnās; stimulē interleikīnu IL-1 un IL-6, prostaglandīna PGE2 veidošanos (tas kalpo kā TNF sekrēcijas mehānisma negatīvs regulators); tam ir hemotaktiska iedarbība uz nobriedušiem T-limfocītiem utt. TNF svarīgākā fizioloģiskā loma ir šūnu augšanas modulācija organismā (augšanas regulēšanas un citodiferenciācijas funkcijas). Turklāt tas selektīvi nomāc ļaundabīgo šūnu augšanu un izraisa to līzi. Tiek pieņemts, ka TNF augšanu modulējošo aktivitāti var izmantot pretējā virzienā, proti, stimulēt normālu šūnu augšanu un nomākt ļaundabīgo šūnu augšanu.

Limfotoksīns jeb TNF-beta ir proteīns ar molekulmasu aptuveni 80 kDa, ko sintezē dažas T-limfocītu apakšpopulācijas, un tam piemīt arī spēja lizēt mērķa šūnas, kas nes svešus antigēnus. Citi peptīdi, jo īpaši peptīdi, kas ir IgG molekulu fragmenti, piemēram, tufteīns (citofils polipeptīds, kas izolēts no CH2 domēna), Fab, Fc fragmenti utt., arī spēj aktivizēt NK šūnu, K šūnu, makrofāgu un neitrofilo leikocītu funkcijas. Pretvēža imunitāte tiek nodrošināta tikai ar visu imūnkompetento sistēmu pastāvīgu mijiedarbību.

Lielākā daļa cilvēku nesaslimst ar vēzi nevis tāpēc, ka viņiem neattīstās mutantu vēža šūnas, bet gan tāpēc, ka pēdējās, attīstoties, tiek ātri atpazītas un iznīcinātas T-citotoksisko limfocītu un citu imūnsistēmas daļu, pirms tām ir laiks radīt ļaundabīgus pēcnācējus. Šādiem cilvēkiem pretvēža imunitāte darbojas droši. Gluži pretēji, vēža slimniekiem mutantu šūnas imūnsistēma ātri neatpazīst un neiznīcina, bet tās brīvi un nekontrolējami vairojas. Tāpēc vēzis ir imūndeficīta sekas. Ir jānoskaidro, kura imūnsistēmas daļa cieš, lai iezīmētu efektīvākus slimības apkarošanas veidus. Šajā sakarā liela uzmanība tiek pievērsta vēža bioterapijas metožu izstrādei, kuru pamatā ir bioloģiskās un imunoloģiskās reaktivitātes modulatoru, t.i., imūnkompetentu šūnu sintezētu ķīmisko vielu, kas spēj modificēt organisma mijiedarbības reakcijas ar audzēja šūnām un nodrošināt pretvēža imunitāti, kompleksa un konsekventa izmantošana. Ar šādu imunoloģiskās reaktivitātes modifikatoru palīdzību kļūst iespējams ietekmēt gan imūnsistēmu kopumā, gan selektīvi tās individuālos mehānismus, tostarp tos, kas kontrolē aktivācijas faktoru veidošanos, proliferāciju, diferenciāciju, interleikīnu, audzēja nekrozes faktoru, limfotoksīnu, interferonu u.c. sintēzi, lai novērstu imūndeficīta stāvokli vēža gadījumā un palielinātu tā ārstēšanas efektivitāti. Jau ir aprakstīti gadījumi, kad cilvēka mieloma tiek izārstēta ar limfokīnu aktivētiem killeriem un interleikīnu-2. Eksperimentālā un klīniskā vēža imunoterapijā ir izklāstīti šādi virzieni.

• Aktivētas imūnsistēmas šūnu ievadīšana audzēja audos.
• Limfo- vai (un) monokīnu lietošana.
• Bakteriālas izcelsmes imunomodulatoru lietošana (visefektīvākie ir LPS un peptidoglikāna atvasinājumi) un to inducēto produktu, jo īpaši TNF, lietošana.
• Pretvēža antivielu, tostarp monoklonālo, lietošana.
• Dažādu virzienu, piemēram, pirmā un otrā, kombinēta izmantošana.

Imunoloģiskās reaktivitātes modulatoru izmantošanas perspektīvas vēža bioterapijā ir ārkārtīgi plašas.

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