WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ А.И. Рукавишников АЗБУКА РАКА Рекомендуется учебно-методическим объединением по ...»

-- [ Страница 4 ] --

«В организме действуют программы не только на жизнь, но и на смерть, и клетка умирает не потому, что состарилась, а потому, что сама кончает счты с жизнью, если возникает подозрение, что она может стать потенциально опас ной или просто ненужной для окружающих тканей». «Клетка живт, пока полу чает информацию, что в ней все нормально, но когда возникает угроза серьз ных неполадок, то срабатывает приказ уйти из жизни».

Изучение апоптоза клетки и его регуляции генами помогают понять мо лекулярные причины не только образования раковой клетки, но и других бо лезней. Это позволяет клиницистам управлять этим процессом у пациентов.

Уже с момента открытия «генов жизни» и «генов смерти» в дефектной клетке учные начали создавать лекарства, которые бы могли вызывать апоптоз в ра ковых клетках.

1. В.Н. Пак и его группа (2000) разработали препарат, индуцирующий апоптоз в раковых клетках, и применили его для лечения пациентов, страдаю щих от рака. Они заставили раковые клетки покончить жизнь самоубийством.

Ясно, что для запуска апоптоза надо вскрыть мембраны митохондрий в рако вых клетках.

Ими создан препарат – «Редуцин», содержащий вещества, вскрывающие мембраны митохондрий. Средством доставки препарата в раковые клетки сл ужит белок альфа-фетопротеин от человека, связывающийся только с раковыми клетками, так как на их поверхности имеется к нему эмбриональный белок рецептор. Нормальные клетки таких рецепторов не имеют. Белок-транспортр доставляет это лекарство точно по адресу – прямо в раковые клетки. С помо щью эндоцитоза белок проникает в раковую клетку с веществом, и она присту пает к самоубийству через митоптоз.

Препарат «Редуцин» учные уже применили для лечения нескольких па циентов, страдающих от рака и относящихся к IV клинической группе, по их просьбе и с их информационного согласия. Результаты лечения врачи оценили как «очень хорошие».

2. Активация прокаспазы 3 в раковых клетках химическим соединением и включение апоптоза.

Выше была подчеркнута роль прокаспазы 3, которая превращается в ак тивный фермент – каспазу 3. Она разрушает в клетке-мишени белки, ДНК, и клетка гибнет.

П. Хергенротен (Paul Hergenrother, 2006) в составе международной груп пы учных из университета штата Иллинойс задались целью – создать «синте тическое соединение», которое бы активировало прокаспазу 3 для включения апоптоза в раковых клетках. Оказалось, что в раковой клетке разного типа име ется избыток прокаспазы 3, но апоптоз не вызывается.

Из многих тысяч соединений на способность активировать прокаспазу найдено было лишь одно. Оно было названо РАС-1 – соединение, активирую щее прокаспазу 3, и «запускало апоптоз» в раковых клетках.

Учные оценили эффект РАС-1 на клетках рака прямой кишки, взятые у 23 пациентов. Содержание прокаспазы 3 в них было в восемь раз выше нормы, что усиливало действие препарата.

В других экспериментах на мышах, которым прививали клетки рака по чек и лгких человека, показана эффективность препарата РАС-1 и нарастание ее с ростом количества прокаспазы 3 в раковых клетках (цит. по: Д. Биел ло,2006).

«Потенциальная эффективность РАС-1 может быть оценена заранее в со ответствии с содержанием прокаспазы 3 в раковых клетках и в соответствии с этим может быть назначено лечение», – заключает учный.

8.3. Вирусы – естественное средство для уничтожения раковых кле ток любого типа Для излечения от рака необходимо уничтожить все раковые клетки, где бы они ни оказались в организме пациента. Для этого нужен такой способ ле чения, который позволяет решить две задачи: 1) разыскать раковые клетки сре ди нормальных клеток организма и 2) уничтожить каждую раковую клетку, и при этом не повредить здоровые, т.е. нормальные клетки.

Оказалось, что есть вирусы – «онколитические». Они способны распозна вать и размножаться в раковых клетках, вызывая их гибель, а в нормальных – нет.

Что такое вирус, или вирусная частица – вирион? Самый простой вирус состоит из молекулы ДНК или РНК, окруженной оболочкой из белка. Оболоч ка, окружающая нуклеиновую кислоту, называется капсидом, а нуклеиновая кислота, покрытая этой оболочкой, – нуклеокапсидом.

Таким образом, вирус – это комплекс молекул и вне клетки абсолютно инертный, так как в нм не происходит никаких химических реакций. То есть это не живое существо. Это полный паразит клеток. У него есть только генети ческая программа производства своих копий, т.е. дочерних вирусов, и он ис пользует ресурсы «клетки-жертвы» для этого.

Вирусы делят на несколько групп в зависимости от вида нуклеиновой ки слоты – РНК или ДНК;

характера цепочки нуклеотидов – линейная, кольцевая, одинарная или двойная;

строения капсида и др.

Гены вируса управляют синтезом своих ферментов для репликации виру са, а также белков – для сборки новых, т.е. дочерних вирусных частиц.

Жизненный цикл вируса – его размножение, начинается после проникно вения вируса в живую клетку, т.е. после инфицирования е. Попав в летку, ви рус подчиняет е аппарат своим нуждам, «подменяя» ДНК клетки своей ДНК или РНК и этим заставляет клетку синтезировать вместо нужных ей веществ, свои части – нуклеиновую кислоту и белок. Затем эти части объединяются, об разуя множество новых, т.е. дочерних вирусных частиц, которые, разрушив клетку, покидают е. По выходе из клетки они проникают в соседние клетки, и так вызывают различные инфекции.

На поверхности каждого типа клетки есть белки, присутствующие на лю бой клетке, а есть уникальные, характерные только для этого типа. Это белки рецепторы.

На поверхности вируса определенного семейства имеется уникальный для него покровный белок. В «клетку-жертву» может проникать лишь тот ви рус, который имеет покровный белок, комплементарный белку-рецептору этой клетки. В таком случае вирус своим покровным белком соединяется с рецепто ром. Происходит процесс эндоцитоза, и образуется везикула, окруженная мем браной клетки с вирусом внутри. Везикула втягивается в цитоплазму клетки, там разрушается и вирусная частица направляется к ядру клетки. Через пору ядра вирусная частица впрыскивает в него свою ДНК. Аппарат клетки пере ключается на синтез копий генома вируса и его белков;

из этих частей проис ходит сборка новых, т.е. дочерних вирусов. Под напором множества новых ви русов клетка разрушается, вирусы высвобождаются в окружающую среду и за ражают другие клетки, процесс повторяется.

На свойствах вируса – проникать в живую клетку и, размножаясь в ней, убивать е, основано уничтожение раковых клеток. Для проникновения вируса в раковые клетки учным удалось генетически модифицировать его так, чтобы он разыскивал только раковые клетки, проникал в них, но не повреждал здоро вые клетки.

Первое доказательство, что вирус может стать ценным инструментом для уничтожения раковых клеток, появились в 1912 г. Тогда один итальянский ги неколог сделал сообщение о регрессии рака шейки матки у женщины от вакци ны из ослабленной формы вируса бешенства.

Позднее для уничтожения раковых клеток применили вирус, вызываю щий у домашних птиц болезнь Ньюкасла.

Было замечено, что вирус более охотно инфицирует раковые клетки, чем нормальные.

Ещ позднее в литературе стали появляться сообщения о связи между ви русной инфекцией и наступлением ремиссии у больных раком.

В 1970-80-х гг. в нашей стране проф. М.К. Ворошилова пыталась разру шать раковые клетки с помощью вируса. Для этого она использовала препарат ЖЭВ – живой энтеровирусной вакцины в виде микстуры для перорального применения. Но результаты почему-то оказались «неопределнными и метод в практике не закрепился».

В деталях способы использования вирусов для уничтожения раковых кле ток начали разрабатываться в конце 1990-х гг. учными из США – Ф. Маккор мик (F. McCormik) и независимо от него Д. Хендерсон (D.R. Henderson).

Они использовали штамм аденовируса, который вызывает у человека острую респираторную инфекцию. Этот аденовирус имеет линейную двунитча тую ДНК. В отличие от ретровируса он не интегрирует свою ДНК в геном ин фицированной клетки, а значит, не может трансформировать эту клетку в рако вую. Его гены работают в клетке лишь ограниченное время.

Чтобы проникнуть в живую клетку – нормальную или раковую и успешно там размножаться, аденовирус должен преодолеть защиту – белок р53 гена wt53. Этот белок обнаруживает любые изменения в ДНК клетки, вызванные мутацией или проникновением вируса в клетку. Заметив изменение ДНК или вирус, белок р53 прекращает деление клетки или даже вызывает ее апоптоз, чтобы мутация или опасный вирус не распространились в ее потомках.

Аденовирус имеет гены, кодирующие белки Е1В и Е1А, обезвреживаю щие р53. Инфицировав клетку, вирус продуцирует эти белки, например, белок Е1В, который «прилипает» к белку р53, инактивируя его. Этим он выключает ген wt53, поэтому апоптоз зараженной клетки не происходит, и вирус размно жается.

Учные разработали два способа уничтожения раковых клеток аденови русами.

Первый способ. Аденовирус модифицируют так, чтобы он избирательно инфицировал и разрушал раковые клетки, не повреждая нормальные клетки.

У аденовируса на белковой оболочке имеется 12 выростов. Они обеспе чивают связывание вируса с белком-рецептором на поверхности раковой клет ки.

Штаммы аденовируса легче связываются с рецепторами нормальных кле ток, чем раковых клеток. Поэтому целью учных было создание аденовируса, который бы связывался только с раковыми клетками.

Для этого авторы используют адапторные молекулы, которые присоеди няются к выростам на аденовирусе как «вилка к штепсельной розетке». Адап торной молекулой могут быть: моноклональное антитело, молекула фактора роста или соединения, которые избирательно связываются со специфическими белками-рецепторами на поверхности раковых клеток. Такие аденовирусы ин фицируют только раковые клетки, не затрагивая здоровые клетки.

Когда такой аденовирус распознает раковую клетку, он прикрепляется к ней и проникает в не с помощью эндоцитоза. В ней он многократно реплици руется, что создает множество новых, т.е. дочерних вирусов. Клетка не выдер живает напора вирусов и разрушается, а вирусы выходят наружу и инфицируют другие раковые клетки (Рис.1).

Второй способ. В нем предусматривается создание аденовируса, который может проникать и в нормальные клетки, но его ДНК реплицируется только в раковой клетке. Для этого в геном аденовируса рядом с геном репликации ви руса встраивают опухолеспецифический промотор. Промотор – это регулятор ный участок гена, отвечающий за частоту включения гена. Для включения про мотора в раковой клетке есть белки, а в нормальной клетке – нет.

Поэтому ген репликации вируса включается только в раковой клетке.

В результате в раковой клетке при размножении вируса образуется также множество дочерних вирусов. От этого раковая клетка разрушается на части, а вирусы попадают в окружающую среду. Теперь эти вирусы инфицируют дру гие раковые клетки, и таким же путм разрушают их. Нормальные клетки тоже инфицируются, но вирус в них не размножается «и не причиняет им вреда» (Рис.2).

Примеры использования вирусов для уничтожения раковых клеток 1. В половине клеток рака разного типа ген wt53 белка р53 имеет мутации или инактивирован. В такой клетке нет белка р53 или его функции нарушены, поэтому в ней подавлен апоптоз. В такой раковой клетке аденовирус будет раз множаться, а значит разрушать е.

Учным с помощью мутаций удалось создать штамм аденовируса Ade12, несущего делецию фрагмента гена белка EIB. Такой вирус не может реплици роваться в нормальных клетках, но активно реплицируется в р53-дефектных раковых клетках. Это выяснено в культуре нормальных и р53-дефектных рако вых клетках пациента, воздействуя на них таким вирусом.

Аденовирус Ade12 является перспективным для проведения дальнейших исследований его онколитических свойств. Планируется изучение его свойств при введении в раковую опухоль на бестимусных мышах, которым привиты та кие клетки от пациента.

2. Более подробно об использовании штамма аденовируса, лишенного ге на белка EIB, для этой цели дано в работе акад. Г.П. Георгиева с соавторами (2003) при анализе ими данных Zahng J.Y.

В р53-дефектных раковых клетках аденвирус может размножаться, не синтезируя белок EIB, – блокатор апоптоза. Для проверки этого учные создали штамм аденовируса, у которого был удалн ген белка EIB. Такой вирус не мог размножаться в нормальной клетке, но размножался в клетках, в которых мути рован или инактивирован ген р53. В опытах на мышах с привитыми клетками рака введение такого аденовируса привело к уничтожению раковых клеток. В настоящее время начаты испытания этого метода на пациентах, первые резуль таты «обнадживающие».

Рис. 1. К выросту на белковой оболочке аденовируса присоединяется адапторная молекула (рис. и цит. по: Д. Неттелбек и Д. Карел, 2004).

Рис. 2. С помощью адапторной молекулы аденовирус связывается с ре цептором на поверхности раковой клетки (рис. и цит. по: Д. Неттелбек и Д. Ка рел, 2004).

3. Ф. Маккормик (F. McCormik) и его группа (США) получили штамм аденовируса – «ONYX-015» без генов белков EIB и EIА. Такие дефектные ви русы могут проникать только в раковые р53-дефектные клетки. Они способны проникать в раковые клетки и «взрывать» их изнутри, как это обычно делают вирусы.

Этот вирус уже испытан на пациентах. Из 19 пациентов, страдающих от рака в области головы и шеи, получивших небольшие дозы этого аденовируса, у 6 – опухоли уменьшились вдвое и даже больше, у 5 – перестали расти. Адено вирус пациентам вводился в опухоль, а также через кровь.

Д-р Д. Сце применил этот вирус для лечения пациентов при других лока лизациях рака. Он также отметил явное уменьшение опухолей в размерах. Но главное, считает учный, заключается в другом. Анализы крови показали либо значительное уменьшение количества белков-маркеров, выделяемых раковыми клетками, либо их полное отсутствие. «Это показывает, – сказал доктор Д. Сце, – что хотя опухоли и видны на экране компьютерного томографа, их клетки ли бо умирают, либо уже мертвы».

4. В США для уничтожения раковых клеток используется также вирус ONYX-4II. Его действие также основано на особенностях раковой клетки: у многих типов раковой клетки пациентов подавлен синтез белка рRb, ответст венного за апоптоз. Вирус ONYX-4II «атакует раковые клетки, не воздействуя на здоровые клетки», т.е. не причиняя вреда.

Учные убедились в условиях in vitro в разрушительном действии вируса на раковые клетки. Как полагают, он «очень эффективен при лечении рака мо лочной железы, простаты, головного мозга и шеи». Исследователи в дальней шем будут проводить дополнительные тесты. «Если все подтвердится, и ONYX-4II действительно окажется безопасным для человека, то, вероятнее все го, в недалеком будущем стоит ожидать внедрения нового терапевтического метода. Это будет фактически революция, поскольку можно будет отказаться от лучевой и химиотерапии, которые наносят вред организму, в пользу более безопасного способа». (Источник: Утро.ру, 2000.) 5. Американские учные решили уничтожать раковые клетки генетиче ски-измененным вирусом СПИДа.

И. Чен (I. Chen) и его коллеги из университета Калифорнии в Лос Анджелесе (2005) сумели генетически изменить вирус иммунодефицита чело века и «научили» его уничтожать раковые клетки. За счт отсутствия частей, вызывающих заболевание, вирус стал безопасным для организма.

Чтобы сделать вирус безвредным, учные лишили его внешней оболочки, а сердцевину ВИЧ они поместили в «конверт» или «одежку» от другого вируса, называемого sindbis. Если настоящий ВИЧ ищет в организме клетки иммунной системы, то видоизмененный распознает раковые клетки.

Исследователи запрограммировали вирусный пакет так, чтобы он «напа дал» на определенный белок на поверхности раковой клетки – на р гликопротеин, который мешает обычным лекарствам, используемым в проти вораковой терапии, взаимодействовать с клеткой: выбрасывает лекарство из клетки наружу в процессе лечения.

Учные смогли настроить свою систему так, чтобы она нацелилась на любой заданный белок, расположенный на поверхности клетки. И. Чен и его коллеги продемонстрировали успешную «наводку» приблизительно на дюжину различных молекул.

«Люди могли бы спросить, не страшно ли использовать ВИЧ как тера пию, – рассказывает мистер И. Чен. – Но в действительности мы полностью удалили 80% вируса. Так что теперь он – только курьер».

Учные рассматривают возможность использовать его для лечения от ра ка. Для этого необходимо ввести в вирус ген, который заставит его убивать ра ковые клетки. При этом вирус будет служить носителем для нужного гена – именно отсутствие такого носителя тормозит в настоящее время генотерапию рака. В вирус можно ввести, например, «ген смерти» – bах. Учные также вста вили флуоресцентный белок светлячка в свой сконструированный вирус, чтобы отследить его продвижение и убедиться, что он взаимодействует именно с ра ковыми клетками.

Как показали опыты с мышами, больными меланомой, – рак кожи, клетки которого дали метастазы в легкие, модифицированный ВИЧ передвигался по кровеносным сосудам в лгкие, где внедрялся в клетки рака. По словам д-ра Дж. Вокса (Dj. Vassaux) из Британского института исследования рака, впервые найден потенциальный носитель для гена, который доставил бы его прямо к це ли – раковым клеткам.

И. Чен намерен провести «ещ много проверок нового метода генотера пии, прежде чем перейти к испытаниями на людях». (По материалам:

Membrana.ru.) Как видно, для уничтожения раковых клеток учные разных стран ис пользуют различные вирусы, генетически модифицируя их. Это понятно, так как распространение раковых клеток в окружающие здоровые ткани, так и в различные органы очень сходно с распространением бактерий при бактериаль ных инфекциях, а так же вирусов путем включения в них определенных генов.

Отсюда и вытекает антимикробный принцип уничтожения раковых клеток у любого пациента. Одним из таких методов является вирусотерапия.

Использование генетически модифицированных вирусов для уничтоже ния раковых клеток любого типа – это новое средство лечения рака. Такие ви русы, в отличие, от лекарств стандартной химиотерапии сами отыскивают каж дую раковую клетку в организме пациента, и избирательно уничтожают все ра ковые клетки, не повреждая здоровых клеток.

Внедрившись в одну раковую клетку, вирус превращает е в «фабрику» по производству таких же вирусов. Затем, как пишет Д. Кирн (D. Kirn, 2002), «дети» этих вирусов атакуют новые раковые клетки, и в итоге все раковые клетки уничтожаются.

Мишенью для вируса является сама раковая клетка и не имеет значения, какие генетические причины вызвали е образование из нормальной клетки.

Такой метод уничтожения раковых клеток с помощью вируса может стать па нацеей для излечения от рака любого типа раковой клетки.

Но безопасны ли «вирусы-лекарства» для уничтожения раковых клеток?

Часто в качестве «лекарств» для уничтожения раковых клеток использу ют модифицированные аденовирусы. У многих пациентов – участников испы таний, вирусная инфекция не вызывала никаких побочных эффектов. Но орга низм пациента может быть инфицированным природным аденовирусом. В та ком случае в организме пациента могут быть антитела к аденовирусу, напри мер.

Учные продолжают поиск безопасных форм аденовирусов. В странах, где уже используются модифицированные вирусы для лечения рака, проводит ся тщательное тестирование всех пациентов до и после инфузии вируса. Это необходимо, чтобы вовремя выявить патологическую реакцию. Так что опасе ния такого рода есть, несмотря на все преимущества уничтожения раковых кле ток вирусами.

Разработка новых естественных средств уничтожения клеток рака на ос нове генетически модифицированных вирусов будет продолжаться (Д. Неттел бек, Д. Карел, 2004).

6. Новый метод уничтожения раковых клеток объединяет вирусы с клет ками иммунной системы (S.H. Thorne et al., 2006).

Авторы пишут, что «проблема излечения от рака стара как мир, но до сих пор неразрешена». Причина в том, что «раковые клетки мало, чем отличаются от нормальных клеток того же типа».

Из этого и недостаток современных методов лечения рака – отсутствие их селективности. Лучевое и лекарственное лечение убивает не только раковые, но и нормальные клетки тканей и органов, что приводит к серьзным побочным эффектам. «Наши шансы на успех в лечении рака могут быть повышены, если мы будем селективно убивать клетки рака».

Одним из методов может быть – «обучение» клеток иммунной системы распознавать «специфические антигены на поверхности раковых клеток». Од нако, только некоторые типы раковых клеток «способны синтезировать подоб ные антигены и в очень небольших количествах». Это значительно усложняет их распознавание клетками иммунной системы.

В таких случаях можно использовать вирусы с повышенной специфично стью к раковым клеткам – онколитические вирусы. Они способны распознавать и разрушать раковые клетки (лизис – от греч. lysis «разложение, распад») и мо гут быть выделены из природных источников. Их умение распознавать кон кретную мишень можно повысить методами генной инженерии.

Наша иммунная система не способна отличить полезный вирус от вред ного и препятствует использованию таких вирусных векторов в качестве средств лечения.

Вирусный вектор – это вирус, модифицированный генно-инженерным методом так, что он либо синтезирует или не синтезирует определнный белок.

После внутривенного введения вирусов в организм только малая часть их достигает раковых клеток-мишеней, а большинство вирусов блокируется клет ками иммунной системы и антителами.

Многие вирусы будут прикреплены к клеткам крови и эндотелию сосу дов, часть удалена из крови или нейтрализована иммунной системой, только малая часть вирусов достигнет клеток-мишеней, но «не сможет прикрепиться и заразить раковые клетки» (Рис. 3).

Эффект внутривенного введения онколитического вируса можно значи тельно усилить, если вирусы «спрятать внутри клеток иммунной системы (CIK)». Такие клетки не будут заблокированы иммунной системой или удалены из крови. При этом лимфоциты, несущие вирус, «способны узнавать, специфи чески прикрепляться и лизировать клетки ракового эндотелия, этим облегчая проникновение онколитического вируса внутрь опухоли» (Рис.4).

Проф. Стиве Торн (S.H. Thorne, 2006) и соавторы пишут, что защитные антивирусные барьеры иммунной системы ими были преодолены, используя собственные Т-лимфоциты для доставки вируса к раковым клеткам. Предвари тельно они заражали эти лимфоциты вирусом вакцинии. Этот вирус из группы поксивирусов и обладает онколитическими свойствами.

Т-лимфоциты способны уничтожать раковые клетки, узнавая на их по верхности специфические молекулы – лиганды стресса. Лиганды стресса – это молекулы, которые располагаются на поверхности клеток, подвергшихся стрес су – повышенная температура или воспаление, но их также обнаруживают на поверхности раковых клеток разного типа. Лиганды стресса на раковых клетках обнаруживаются чаще, чем «раковые антигены».

Рис. 3. Барьеры для онколитического вируса после введения его в орга низм внутривенно (рис. и цит. по: S.H. Thorne et al., 2006).

Рис. 4. Преодоление барьеров, если вирусы спрятаны внутри клеток им мунной системы (рис. и цит. по: S.H. Thorne et al., 2006).

Использование Т-лимфоцитов связано ещ с тем, что их можно легко размножать в питательной среде с добавлением специальных антител и факто ров роста – цитокинов и «загружать» вирусом вакцинии.

В экспериментах на мышах, больных раком, авторы продемонстрировали:

1) в течение 48 часов после внутривенного введения лимфоцитов с виру сом, большинство вирусов локализуется «в районе раковой опухоли»;

2) у 75% подопытных животных единственной внутривенной инъекции было «достаточно для полного регресса раковых опухолей»;

3) введение только вируса или только лимфоцитов увеличивало срок жизни контрольных мышей, но не вылечивало их от рака.

Применение этого метода в клинической практике потребует множество инъекций. Не ясно, «как иммунная система человека будет реагировать на мно гократные введения лимфоцитов и вируса, и каковы возможные побочные эф фекты». Это вопросы, на которые учным ещ необходимо ответить.

8.4. Стволовые клетки – естественное средство поиска и уничтожения раковых клеток При раке его клетки способны проникать в окружающие здоровые ткани и распространяться по различным органам, где создают новые очаги рака – ме тастазы.

Если рак возникает из одной раковой стволовой клетки, то излечение его немыслимо без уничтожения всех его раковых стволовых клеток- потомков в организме пациента.

Для уничтожения каждой раковой клетки прежде требуется е найти сре ди множества нормальных клеток тканей, да ещ разного типа клеток. Ясно, что это сделать чрезвычайно трудно, так как организм взрослого человека со стоит из 51013–14 клеток.

Но оставление даже одной раковой стволовой клетки где-то в организме пациента после лечения любыми методами приведт к раку в этом месте.

Лечением рака медики занимаются уже все века, так как рак, как болезнь, возникла с появлением человека.

Только теперь выяснено, что раковая клетка – это эпигенетически изме ннная стволовая клетка ткани или нормальная клетка ткани, ставшая прежде стволовой. А это открыло новые возможности для поиска и уничтожения рако вых клеток у пациента.

Любая травма или болезнь – не что иное, как повреждение клетки или клеток вплоть до их гибели. Для того чтобы ткань выполняла свои функции в организме, е погибшие или дефектные клетки должны быть заменены новыми клетками. Но это под силу только стволовым клеткам. Не зря эволюция создала «вкрапления» стволовых клеток в тканях органов и склад «запчастей» в виде стволовых клеток в костном мозге, – гемопоэтические и стромальные или ме зенхимальные клетки. Основная функция стволовых клеток – замещать погиб шие клетки в тканях организма на молодые клетки.

Стволовые клетки в тканях взрослого организма называются региональ ными клетками. Они используются для замены погибших клеток только в дан ном месте и для данного типа ткани. Стромальные же клетки костного мозга предназначены для замещения погибших клеток ткани в любом месте организ ма.

Общее свойство к миграции раковых и стволовых клеток давно вызывало интерес у многих учных.

Известно, что пока в ткани нет повреждения, стволовые клетки находятся в состоянии покоя. Но как только в какой-то ткани возникает повреждение, им поступает химический сигнал, и они мигрируют в место повреждения. Они способны найти любое повреждение и на месте его дифференцируются в клет ки того типа, что погибли, и замещают их.

Способность клеток к миграции в «нужное» место – в свою стволовую «нишу» или место повреждения обозначается термином «хоуминг» (от англ.

home – дом). Он обусловлен химическими сигналами, исходящими из «нужно го» места, воспринимаемыми клетками, имеющими рецепторы к ним и способ ностью клеток к хемотаксису.

Р. Ланца и Н. Розенталь (2004) в опытах на мышах обнаружили, что от поврежднной клетки поступает химический сигнал стволовой клетке, направ ляющий е к месту повреждения. Сигналом оказался белок – инсулиноподоб ный фактор роста (IGF-1). Это молекула-лиганд, к ней на поверхности стволо вой клетки имеется рецептор. Стволовая клетка по такому сигналу способна мигрировать и находить поврежднную клетку в тканях.

Оказалось, что в раковой клетке также включается ген белка IGF-1, его воспринимают стволовые клетки, что заставляет их мигрировать и находить ра ковые клетки в тканях различных органов.

В настоящее время открыт ещ фактор SDF-1 – stromal-derived factor, и изучается его роль в хоуминге гемопоэтических стволовых клеток. Он проду цируется стромальными клетками костного мозга и «удерживает» эти клетки в своей стволовой нише. В последнее время SDF-1 активно изучается как фактор хоуминга и миграции раковых клеток в процессе метастазирования.

Фактор IGF-1 и SDF-1 действуют как маяки, вызывающие стволовые клетки для замены в ткани погибших или умирающих клеток. Если раковая клетка вызывает на себя миграцию стволовой клетки, значит для не она де фектная клетка.

Но раковая клетка – это клетка-организм из стволовой клетки. Изменения в е геноме делают е более жизнеспособной, чем любая нормальная клетка ткани.

Открытие факторов хоуминга стволовых клеток к раковой клетке впервые открывает естественный, а поэтому может быть идеальный, путь для преодоле ния сразу двух основных проблем в онкологии: поиск каждой раковой клетки в организме пациента и уничтожение всех раковых клеток. Именно без решения этих проблем рак до сих пор остается смертельной болезнью, за исключением редких случаев.

Каждая из двух проблем может быть решена с помощью самих стволовых клеток:

- первая проблема: поиск в организме разрозненных раковых стволовых клеток;

их способны находить сами стволовые клетки на основе молекулярного механизма – IGF-1 на раковой клетке, а рецептор к нему на стволовой клетке;

то же касается и CDF-1, рецептор его – CXCL4 имеется на раковой клетке;

- вторая проблема: уничтожение всех раковых стволовых клеток в орга низме пациента стволовыми клетками;

для этого требуется ввести в геном стволовой клетки специальный ген – ген белка «Tag7» или гены других цито кинов – IL12, фактора некроза опухоли. Продукты этих генов, т.е. белки, будут передаваться стволовыми клетками раковым клеткам, вызывать иммунный от вет организма и уничтожать их.

К настоящему времени учными разработан ряд методов поиска и унич тожения раковых клеток в опытах на лабораторных животных.

1. И. Снайдер и его группа (2000) из Бостона (США) произвели опыты на мышах, которым были привиты раковые клетки глиомы от человека в ткань мозга. Для лечения они взяли стволовые нервные клетки, инъецировали их в разные места мозга, «затронутые или незатронутые» раковыми клетками. Было обнаружено, что стволовые нервные клетки мигрировали в область глиомы.

У учных возник вопрос, не притягиваются ли они к местам, поражнным раковыми клетками. Опыты показали, что «именно так дело и обстоит». Через несколько дней стволовые клетки мигрировали сквозь здоровые ткани, и даже те стволовые нервные клетки, которые вводились в хвост.

В случае, когда стволовые клетки инъецировали в центр глиомы, «то они наоборот начинали перемещаться к краю опухоли, где обычно останавливались и закреплялись». Более того, они преследовали также раковые клетки, отде лившиеся от первичной глиомы. Учные сделали вывод, что свойство стволо вых клеток можно использовать для прицельной доставки в раковые клетки ле карств или специальных генов, которые могли бы уничтожать раковые клетки.

Для этой цели можно вводить в стволовую клетку ген смерти, например, ген bax или ген какого-либо токсичного белка.

И. Снайдер и его группа признаются, что «результаты опытов превзошли все наши ожидания, – стволовые нервные клетки буквально оседлали раковые клетки и гнались за ними с другого полушария мозга» 2. Джон Ю (John Yu, 2003) и его группа из медицинского центра в Лос Анджелесе провела лечение рака мозга – глиомы в опытах на мышах.

Стандартное лечение глиом включает в себя – хирургическое удаление опухоли с последующей лучевой терапией или химиотерапией. Но как при лю бом раке, группы клеток и отдельные раковые клетки «практически всегда рас пространяются по незаражнной области мозга, создавая очаги новых опухо лей». По статистике, в среднем, после установления диагноза и лечения стан дартными методами, пациенту остатся жить не больше года.

Клетки глиомы подавляют местную иммунную активность. Поэтому уч ные забирали стволовые нервные клетки у эмбрионов мышей и модифицирова ли их, – в них вводили ген интерлейкина-12. Такие клетки начинают синтезиро вать и секретировать стимулирующее иммунную систему вещество, способст вующее уничтожению раковых клеток. При этом клетки глиомы становятся бо лее доступными для воздействия СД4 В-лимфоцитов и СД8 Т-лимфоцитов, ко торые уничтожают все чужеродное в организме.

Мышам заранее в область головного мозга привили клетки глиомы, из них возникла опухоль мозга. Лечение проводилось путм впрыскивания ство ловых нервных клеток прямо в опухоль. Мыши с опухолью, которым вводили препарат, прожили гораздо дольше, чем мыши контрольной группы. У одной трети опытных мышей даже развился длительный иммунитет к глиоме.

Из работ по применению стволовых нервных клеток учные знали, что такие клетки способны распознавать мигрирующие раковые клетки. Однако, было не ясно, как они это делают.

Группа Дж. Ю обнаружила инъецированные стволовые клетки, как в са мой опухоли, так и в мелких очагах, рассеянных по всему мозгу подопытных мышей. Для объяснения этого, учные ввели стволовые клетки в противопо ложное от опухоли место мозга и обнаружили, что они мигрировали в область глиомы. Этим учные доказали, что раковые клетки подают сигнал стволовым клеткам и привлекают их на себя.

Через 3 мес. после первого опыта, выжившим мышам учные пересадили дополнительно свежие раковые клетки. Спустя 120 дней все мыши, перенсшие первую операцию для инъекции модифицированных нервных стволовых кле ток, остались живы. Это указывает на развившийся у них длительный иммуни тет. Контрольная же группа мышей вся погибла через 30 дней.

По мнению авторов, результаты лечения глиомы мозга у животных «оп равдывают надежды на успешное лечение таким методом пациентов, страдаю щих от этой опухоли».

В заключение учные отметили, что результаты опытов «расширяют гра ницы возможностей применения такого рода лечения для доставки разнообраз ных протеинов в клетки опухоли», и «они счастливы, что их работы с мышами способны возглавить новое лечение для людей с глиомами».

3. Проф. М. Андреефф и его группа (2004) из Центра рака Техасского университета в Хьюстоне заявили, что стволовые клетки, кроме того, что явля ются средством для регенерации поврежднных клеток, могут также уничто жать раковые клетки. Опыты на мышах показали, что стволовые клетки могут нести протеины, смертельные для раковых клеток, – они уничтожают их, ос тавляя при этом здоровые клетки нетронутыми.

Он и его группа впервые применили мезенхимальные стволовые клетки в качестве носителя иммунного белка – альфа-интерферона. Опытным мышам были привиты раковые клетки разного типа от опухолей человека. В мезенхи мальные стволовые клетки в культуре, они ввели ген белка альфа-интерферона, помогающего иммунной системе уничтожать раковые клетки. Эти клетки ввели в кровеносное русло мышей с опухолями.

Инъекции этого препарата сильно замедляли рост опухолей: нескольких видов лейкемий, меланомы кожи и их метастазы в тканях лгких, эффективно воздействовали на рак лгких и рак молочной железы;

процент излечения от рака яичников составил 70%.

По словам проф. М. Андрееффа, самое важное открытие состоит в том, что генетически изменнные мезенхимальные стволовые клетки могут мигри ровать к раковым опухолям и продуцировать там противоопухолевые агенты, в частности, альфа-интерферон.

Оказалось, что раковые клетки, как и поврежднные клетки, посылают сигнал, привлекающий стволовые клетки. Только на поврежднные клетки они воздействуют, замещая поврежденные клетки нормальными клетками, а опу холь только укрепляют соединительной тканью.

Теперь, считают учные, способность мезенхимальных стволовых клеток «можно использовать с пользой». Разработки специфических средств доставки лекарственных препаратов в «очаг болезни», в частности рак, ведутся давно.

Выбор мезенхимальных стволовых клеток в качестве средства доставки лечебного компонента – «идеальный, как для лечения первичного рака, так и метастазов из его клеток». Эффект наблюдается тогда, когда стволовые клетки интегрируются в микросреду раковой опухоли. Важность открытия в том, что мезенхимальные клетки оказались способными целенаправленно перемещаться из костного мозга или крови в опухоль и производить противораковые агенты «только локально там, где находятся опухоли или клетки метастазов», – заявил проф. М. Андреефф.

Учный А. Кривонос, отметил, что «до него не была описана способность стволовых клеток находить раковые клетки, перемещаться к ним и встраивать ся в саму опухоль или в е микроокружение. Именно эту способность стволо вых клеток и использовал проф. М. Андреефф».

С помощью генной инженерии мезенхимальные стволовые клетки были превращены в «самонаводящиеся боеголовки», синтезирующие «боевое отрав ляющее вещество» для раковых клеток.

Учные считают, что в случае подтверждения результатов исследования в дополнительных опытах, такой подход может стать основой перспективного метода лечения не только рака, но и других болезней.

Обнаруженное свойство стволовых клеток – интенсивная их миграция к раковым клеткам и их распознавание, можно использовать для прицельной дос тавки к ним лекарственных препаратов, а также специальных генов, которые могут через свой продукт – белки, уничтожать раковые клетки.

«В перспективе развитие технологии с использованием стволовых клеток позволит коренным образом пересмотреть привычные сегодня методы лечения рака», – считают учные.

Принцип излечения от рака: «найди и уничтожь» все раковые стволовые клетки в организме, – необходимое условие для излечения от рака, идеальным средством для этого могут стать стволовые клетки.

Глава 9. Иммунная система защищает внутреннюю среду организма от экзогенных и эндогенных антигенов 9.1. Как Т-лимфоциты узнают антигены на раковых клетках и унич тожают их носителей Организм человека постоянно уничтожает различные агенты: извне – бактерии и вирусы, а внутри организма – возникающие раковые клетки.

Главной защитой от этих агентов является иммунная система. Она незри мо и неощутимо для нас осуществляет этот процесс. Но иммунная система в эволюции организма создана не для уничтожения самих по себе этих агентов, а для защиты внутренней среды организма от антигенов этих агентов.

Но так как эти антигены несут на себе бактерии и вирус, а также раковая клетка, то, уничтожая антигены, иммунная система уничтожает и их носителей.

Именно она способна делать это избирательно: в норме она действует только на поражнные клетки, в том числе раковые, не затрагивая здоровые клетки.

Антиген – это чужеродное вещество или любая макромолекула, способ ная вызывать в организме иммунный ответ. Среди макромолекул антигеном обычно является белок (В. Эллиот, Д. Эллиот, 2000).

Часто пишут, что иммунная система защищает организм от всего «чужо го» или «чужеродного». Это подчркнуто и в определении антигена. Но что все же считать «чужим», то есть тогда и «не своим», в работах многих авторов, от вета нет.

В клетке любой белок и другие вещества – это продукты экспрессии нор мальных генов. Новые белок или изменившееся вещество в клетке из-за мута ций в их гене или генах должно считаться «чужим» или «чужеродным», так как эти вещества не закодированы в геноме нормальной клетки.

Нормальная клетка ткани превращается в раковую клетку за счт дере прессии эмбриональных генов и одновременно мутаций и/или эпимутаций в ней генов-супрессоров.

В первом случае клетка превращается в раковую за счт синтеза в ней эм бриональных белков, но нормальной структуры. Во втором случае – отсутствие белка или изменения его структуры генов-супрессоров не останавливает канце рогенез.

Какой бы белок в раковой клетке учные не обнаружили, он обычно эм бриональный. Это приводит к появлению эмбриональных рецепторов на мем бране клетки, а в сыворотке крови от пациента – эмбриональных белков, в нор ме присутствующих только в тканях эмбрионов.

Любой эмбриональный белок на раковой клетке – это е белок-маркер, так как в нормальной соматической клетке во взрослом организме его синтеза нет.

Причины отсутствия иммунного ответа на раковую клетку до конца не изучены. Главными из них могут быть:

- раковая клетка образуется из клетки своего организма и потому не обла дает достаточной степенью «чужеродности», в отличие от пришельцев извне, например, микробов и вирусов;

- раковая клетка не содержит белков, которые бы были не закодированы в геноме организма-хозяина.

Из этого важное следствие: для вызова ответа иммунной системы пациен та на раковые клетки эти клетки прежде нужно сделать для не «чужими». Для этого в раковые клетки необходимо трансфецировать ген «чужеродного» для не белка.

Основными защитниками иммунной системы являются лимфоциты. Эти клетки способны узнавать белки-антигены, т.е. чужеродные вещества. За узна ванием антигена следует иммунный ответ.

В узнавании специфичных антигенов участвуют два класса лимфоцитов:

Т-клетки и В-клетки. И те, и другие происходят из стволовых клеток костного мозга. В-лимфоциты созревали и созревают в нм у взрослого организма, а Т лимфоциты созревали в тимусе.

Иммунный ответ приводится в действие реакцией связывания антигена с рецепторной молекулой на мембране В-клетки или Т-клетки, запрограммиро ванной отвечать на данный антиген;

так носитель антигена распознается как чужеродный агент.

В результате связывания антигена с рецептором клеток эти клетки раз множаются, образуя клоны, и выполняют свои функции:

- В-лимфоциты созревают и секретируют антитела;

- цитотоксические Т-лимфоциты разрушают клетки-носители антигена;

- Т-лимфоциты хелперы производят вещества, мобилизующие другие клетки.

После связывания Т-лимфоцитами антигена, они секретирует фактор рос та – интерлейкин-2, а на их поверхности образуются его рецепторы. Связыва ние интерлейкина-2 с рецептором служит сигналом к делению клетки. В ре зультате возникают дочерние Т-лимфоциты, реагирующие на тот же антиген.

Для понимания действия интерлейкина-2, вызывающего пролиферацию Т-лимфоцитов, важно было знать структуру интерлейкина-2 и его рецептора. В 1983 г. Т. Танигути с соавторами выделили ген интерлейкина-2, затем был от крыт ген белка-рецептора интерлейкина-2. Это позволило определить роль ме ханизма интерлейкина-2 – рецептор в иммунном ответе.

Было показано, что после активации антигеном для регуляции пролифе рации Т-лимфоцитов важны: концентрация интерлейкина-2, количество рецеп торов на поверхности Т-лимфоцита и продолжительность взаимодействия меж ду интерлейкином-2 и рецептором.

В организме человека множество различных антигенов и Т-лимфоцитов с различными рецепторами (TCR – от англ. T cell receptor), каждый из которых специфичен своему антигену. С момента связывания антигена его носитель, т.е.

раковая клетка, распознается как чужеродный агент.

Распознать антиген на раковой клетке Т-лимфоцит в одиночку не спосо бен: он как бы слеп. В распознавании антигена Т-лимфоцитом участвуют дру гие клетки – презентирующие или представляющие клетки. Т-лимфоцит отве чает на антиген, только когда он ему этой клеткой и на е поверхности пред ставлен (K. Kafiq et al., 2002).

Далее мы приводим определения терминов для понимания процесса рас познавания и молекулярные причины уничтожения раковых клеток.

1. Антигенпрезентирующая или антигенпредставляющая клетка (АПК) с помощью рецептора захватывает антиген, расщепляет его до пептидных фраг ментов, которые внутри клетки встраиваются в молекулы МНС1 I или II класса и выставляются на поверхность этой клетки. Самой активной АПК для лимфо цитов является дендритная клетка, значительно слабее другие клетки – В лимфоциты, макрофаги.

Антигены по происхождению могут быть экзогенные, а другие эндоген ные, что определяет два разных пути процессинга антигена. Для экзогенного антигена, находящегося во внеклеточной среде, например, антиген бактерий или паразитов, АПК является макрофаг или В-лимфоцит. Белки-антигены эндо генного генеза заражнной вирусом клетки или раковой клетки, синтезирован ные внутри их самих, не нуждаются в специализированной АПК. Они подвер гаются процессингу внутри самих этих клеток и появляются на их поверхности в сочетании с белками МНС класса I. Их распознают цитотоксические Т лимфоциты.

2. Процессинг антигена. Для распознавания Т-клеткой антиген подверга ется расщеплению, т.е. процессингу. Антиген-белок расщепляется в АПК на короткие фрагменты – пептиды, длиной не более 10-20 аминокислот. В резуль тате детерминантная часть молекулы антигена, т.е. эпитоп, представляет не большой фрагмент. Именно он определяет специфичность антигена и распола гается на поверхности молекулы и представляется Т-клетке. Оба пути процес синга антигенов – экзогенных и эндогенных, ведут к Т-клеточному ответу. Бе лок-антиген раковой клетки процессируется в ней самой, это приведет к унич тожению этой клетки цитотоксическими Т-киллерами. Белок-антиген бактери альной клетки подвергается процессингу в В-клетке или в макрофаге. Это по МНС является гликопротеинами главного комплекса гистосовместимости – англ. maior his tocompatibility complex, у человека это HLA требует помощь от хелперных Т-лимфоцитов, которые помогают в синтезе ан тител против инфекции.

3. МНС – молекула белка – продукт гена иммунного ответа IR (от англ.

immune response – иммунный ответ). Процессированный антиген появляется на поверхности вместе с белками МНС самой клетки. Белки МНС по роли в сти муляции Т-клеток разделяют на два класса.

Белки класса I имеются почти на всех клетках, имеющих ядро, в том чис ле на раковой клетке любого типа клетки. Они участвуют в представлении ан тиген-пептида цитотоксическим Т-лимфоцитам. Белки класса II присутствуют в основном на дендритной клетке, меньше их на макрофаге и В-лимфоците. Они участвуют в представлении антиген-пептида хелперным Т-лимфоцитам. Ис тинная роль белков МНС – в направлении атаки Т-клеток на антиген. Т-клетки узнают одновременно антиген в комплексе с белком МНС на поверхности од ной клетки с помощью одной молекулы-рецептора. В молекуле антигена имеет ся два участка: агретоп – для распознавания молекулами МНС, и эпитоп – для распознавания Т-клеточными рецепторами (TCR). Необходимость двойного распознавания называется МНС-рестрикцией, т.е. ограничением. Цитотоксиче ские Т-клетки реагируют на антиген вместе с белками МНС класса I, а Т хелперам нужны белки МНС класса II.

Что дат для организма МНС-ограничение? В результате этого явления активность Т-клеток направляется на клетки своего собственного организма, где они и должны действовать на раковые клетки, а не, например, на бактерии или свободные антигены.

Потеря способности к экспрессии молекул МНС на поверхности клетки может быть одной из причин возникновения раковой клетки.

4. Презентация или представление белка-пептида. В 1974 г. Р. Цинкерна гель и П. Догерти сделали открытие: для возникновения ответа на антиген Т клетки должны узнать два элемента: антиген и «свой» белок МНС, характерный для собственных клеток данного организма. Другими словами, «чужое» узнат ся в связи со «своим», т.е. белок-пептид в комплексе с молекулами МНС I или II класса своего организма (Рис. 1).

Рис. 1. Этапы иммунного ответа на раковую клетку при образовании в ней белка-антигена. Раковая клетка может быть убита путем перфорации е мембраны или за счт апоптоза (рис. и цит. по: В. Эллиот, Д. Эллиот, 2000, с изменениями).

В 80-х годах был открыт белок-рецептор у клетки-киллера – ТСR и его гены. Было показано, что двойное распознавание антигена-пептида и молекулы МНС связано с ТСR.

Однако, связывания ТСR с пептидом и молекулой МНС класса I недоста точно для превращения пре-киллера в цитотоксическую Т-клетку. Для полной активации необходимо связывание ещ одной молекулы – СD8 корецептора.

Эта молекула тоже связывается с молекулой МНС класса II, но в другой части молекулы рецептора ТСR. То есть ТСR и СD8-корецептор Т-киллеров связы ваются с молекулами МНС класса I и пептидами из белков-антигенов, синтези рующихся в самой клетке.

ТСR и корецептор СD4 имеются у Т-хелперов, связываются с комплексом МНС класса II и пептидом из белков извне. Их активация вызывает иммунный ответ. Такой механизм реализуется при вакцинации вакциной на основе белков антигенов раковой клетки и ДНК-вакциной. В этом случае в роли антигенпре зентирующей клетки может быть дендритная клетка, макрофаг или В-клетка.

Если В-клетка, то она с помощью встроенного в ее мембрану белка-рецептора захватывает белок-антиген раковой клетки. Путм эндоцитоза осуществляет процессинг нативного антигена до мелких пептидов. В клетке синтезируются молекулы белка МНС класса II, которые связываются с молекулами пептидов.

Комплекс белка-пептида с молекулой МНС II перемещается на поверхность В клетки. Клетка Т-хелпер своим ТСR и с помощью белка СD4 узнат этот ком плекс на поверхности В-клетки и связывается с ним. Она секретирует цитоки ны, стимулирующие созревание В-клетки в плазматическую клетку, которая секретирует антитела. Антитела через кровь и лимфу распознают антиген на раковой клетке, связываются с ним и тем самым нейтрализуют его носителя (Рис. 2, 3).

Как видно, иммунная система организма необходима для его выживания от любой болезни, в том числе от рака. Элементы этой системы – клетки и мо лекулы постоянно бдительно охраняют организм от возникновения раковых клеток, если на них белки окажутся достаточно антигенными. Они способны узнавать эти чужеродные клетки, отличать их от нормальных клеток собствен ного организма.

Рис. 2. Этапы представления пептида-антигена в комплексе с молекулой МНС класса II на мембране В-клетки (рис. и цит. по: В. Эллиот, Д. Эллиот, 2000).

Рис. 3. Этапы активации хелперной Т-клеткой превращения В-клетки в клон плазматических клеток, секретирующих антитело (рис. и цит. по: В. Элли от, Д. Эллиот, 2000).

Причинами отсутствия иммунного ответа организма пациента против ра ковых клеток могут быть изменения в генах ТСR и генах МНС I и МНС II. В норме эти гены должны обеспечивать иммунной системе распознавание анти генов клетки и запускать иммунный ответ.

Теперь мы больше знаем о том, как и чем узнатся «чужое» – антиген на раковой клетке, и как по нему – маркеру – иммунная система находит эту рако вую клетку и может е уничтожать.

Важно то, что связывание цитотоксического Т-лимфоцита через его ре цептор с антигеном-пептидом на раковой клетке диктуется взаимодействием молекул СD8 – МНС. Поэтому Т-киллеры могут узнавать и уничтожать только раковые клетки, содержащие белок МНС класса I.

В регуляции начальных этапов иммунного ответа критическую роль иг рает механизм интерлейкин-2 – рецептор.

Легко представить себе, как можно использовать взаимодействие между интерлейкином-2 и его рецептором для усиления иммунного ответа с целью уничтожения раковых клеток.

Так как интерлейкин-2 вызывает клональное размножение Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов, его ген можно использовать в составе ДНК-вакцины, что уве личит эффект вакцинации против раковых клеток.

В-лимфоцит и Т-лимфоцит – это продукты стволовых клеток костного мозга. Недавно наука совершила прорыв: впервые в истории удалось получить в лабораторных условиях Т-лимфоциты из стволовой клетки эмбрионов мы шей.

Известно, что стволовые клетки способны трансформироваться в любые типы клеток. Но для этого необходимо подобрать правильный химический реа гент.

Группа канадских учных из университета Торонто во главе с доктором Хуан Карлос Сунига–Пфлаккер впервые в истории не только создали Т лимфоциты, но и убедились, что они способны бороться с инфекцией. При раке и инфекциях нарушена иммунная система, раковые клетки секретируют веще ства, подавляющие иммунную систему пациента. Этот прорыв в медицинской науке позволит открыть путь «к будущему революционному лечению пациен тов от СПИДа и рака».

Учные онкологического центра имени Слоана и Кеттеринга США (2003) выполнили серию экспериментов, которые могут стать основой для создания нового метода поиска и уничтожения раковых клеток. Они сконструировали лимфоциты-киллеры, обученные распознавать и уничтожать раковые клетки кроветворных органов. Для этого были выращены лимфоциты в культуре, а за тем к ним учные прикрепили рецепторы, которые распознают клетки человека, поражнные лейкемией и лимфомой. Мышам предварительно были привиты подобные опухоли. Для лечения опухолей у мышей им были введены эти «ру котворные лимфоциты». Результат: лимфоциты-киллеры «разыскали и уничто жили большую часть раковых очагов у подопытных мышей».

Британские учные заявили, что они с помощью генной инженерии скон струировали клетку-киллер. Она может распознавать и уничтожать клетки, по раженные лейкемией.

Доктор Ханс Стаусс и его группа, изучая раковые клетки лейкемий, иден тифицировали ген WT-1. Его продукт – белок синтезируется в больших количе ствах в клетках лейкемии. Этот белок – маркер или метка на раковых клетках лейкемии. Оказалось, что этот белок синтезируется также в клетках рака мо лочной железы, лгких.

Сконструированная ими «клетка-истребитель», введнная в организм, на ходит места скопления этого белка и уничтожает раковые клетки, в которых он скапливается. Исследователи отмечают, что «этот механизм пригоден для лече ния всех форм лейкемий, а со временем может быть использован и для уничто жения других типов раковой клетки». Учные надеются начать клинические испытания на пациентах с лейкемией в течение двух лет.

9.2. Моноклональные Т-клеточные рецепторы (мТКР) – основа к соз данию нового класса «препарата–уничтожителя» раковых клеток Поверхность мембраны живой клетки усеяна белками, часть их связана с углеводами. Среди них – белки-рецепторы и белки-маркеры. Первые исполь зуются клеткой для обмена информацией между клетками, а вторые служат для идентификации клеток.

На поверхности раковой стволовой клетки имеются белки, которых нет на нормальной клетке данного типа. Это фетальные белки-маркеры и белки из мененных генов-супрессоров клетки. Нет среди этих белков абсолютно чуже родного антигена и, если это антиген, то слабый и мозаичный антиген.

Главным элементом защиты организма от раковой клетки являются цито токсические Т-лимфоциты, или Т-киллеры (от англ. killer – убийца). Они спо собны обнаруживать белки-антигены и уничтожать их носителя – раковые клетки.

Т-лимфоциты называются так потому, что их накопление и созревание, т.е. дифференцировка, происходит в тимусе – вилочковой железе. Они образу ются из стволовых клеток костного мозга и мигрируют в тимус, где получают название тимоцита.

Основная функция Т-лимфоцита – распознавание чужеродного антиген пептида в комплексе с антигеном МНС на поверхности антигенпредставляю щей клетки. Белки-антигены раковой клетки – это белки, синтезируемые внут ри е самой, поэтому они подвергаются процессингу внутри этой клетки и по являются на е поверхности в комплексе с белками МНС класса I.

Дифференцировка Т-лимфоцита происходит в два этапа: экспрессия на тимоците Т-клеточного рецептора (TCR) и способность рецептора его распо знавать белки МНС I класса на мембране антигенпредставляющей клетки в комплексе с пептидом белка-антигена.

Связывания TCR с пептидом и молекулой МНС класса I недостаточно для превращения Т-лимфоцита в активную цитотоксическую клетку. Для полной активации требуется связывание ещ одной молекулы – CD8-корецептора. Эта молекула белка тоже связывается с молекулой МНС в другом участке от связы вания TCR. CD8-корецептор имеется только у Т-лимфоцитов. Он является мар кером клетки-киллера, отличающим е от других лимфоцитов.

Такие зрелые Т-лимфоциты поступают в кровь и берут на себя функции защиты против раковой клетки. Только в комплексе фрагмент антигена раковой клетки с МНС класса I на мембране клетки распознаются рецептором Т лимфоцита. Лишь одна клетка синтезирует рецепторы для одного специфиче ского антигена, не отличающиеся между собой по структуре активного центра.

Рецептор находит свой антиген на поверхности раковой клетки и прикре пляет Т-лимфоцит к ней. Т-лимфоцит секретирует белок перфорин, а он проды рявливает мембрану раковой клетки, и она погибает (Г.И. Абелев, 1996, 1998).

Т-лимфоциты в организме выполняют роль своеобразных контролров:

своими рецепторами анализируют белки-рецепторы и белки-маркеры на по верхности клеток. Придя в контакт с клеткой, он определяет – должен ли быть в ней белок, из которого вышел его «остаток» на поверхность клетки. Если дол жен, то клетка остается живой. Если не должен, то его носитель – раковая клет ка, уничтожается.

Так Т-лимфоциты могут распознавать чужеродные, т.е. раковые или даже другие больные, т.е. дефектные по антигенному составу клетки.

Способность Т-лимфоцитов с помощью своих рецепторов обнаруживать белки-антигены на поверхности клетки, а значит, и их носителей – раковые клетки, подтолкнула учных к разработке нового класса «препарата уничтожителя». Этот класс препаратов назван – моноклональные Т-клеточные рецепторы (мТКР) и может «охотиться» за антигенами раковых клеток.

Биотехнологическая компания Avidex (Великобритания) во главе с док тором Б. Джейкобсон из США приступила к первой стадии проекта по созда нию нового семейства «препарата-уничтожителя», который нацелен только на раковые клетки. Учные считают, что «естественные антитела и Т-клетки» ор ганизма человека способны обнаруживать различные виды аномальных белков, которые называются «антигенами».

Такие антитела могут отыскивать и уничтожать больные клетки, но не со стопроцентным эффектом. Они могут влиять только на антигены, расположен ные на поверхности раковых клеток, – от 10% до 15% общего количества анти генов.

Новый класс препаратов, который назван моноклональные Т-клеточные рецепторы (мТКР), может «охотиться» за антигенами внутри раковых клеток.

Т-клетки в организме человека используют эти рецепторы для идентификации фрагментов белков, которые называются пептиды и которые появляются на по верхности всех клеток. Они – остатки белков, находящихся внутри клетки.

О «препаратах-уничтожителях» компаний Avidex и Sunol Molekular из Флориды (США) специалисты «уже сейчас говорят, что это крупнейший про рыв в онкологической терапии последних лет». Они создали искусственные Т клеточные рецепторы, способные существовать независимо от своих носите лей.

Для этого из Т-клеток человека исследователи из Avidex выделяют гены, которые производят эти рецепторы. Затем они с помощью вируса вводят эти гены в геном бактерии E. coli, которая становится практически неисчерпаемым источником идентичных копий белкового рецептора. Между ними и их Т клеточными аналогами не существует никакой разницы. Сейчас учные начи нают опыты на животных, чтобы определить, насколько долго Т-клеточные ре цепторы смогут существовать в организме.

По мнению учных, новые препараты могут использоваться для атаки против конкретных раковых клеток. Идентифицируя Т-клетки пациента, на ко торые уже нацелились раковые клетки, эти препараты сами знают, какой рецеп тор нужно клонировать.

Другой метод состоит в изменении генов рецепторов до тех пор, пока не начнут производиться мТКР, которые прикрепляются к определнным клеткам.

Учные обеих компаний – американская и британская, уже открыли мТКР, ко торые присоединяются к раковым клеткам. Они уже начали тесты на животных, а тесты на людях начнутся не ранее, чем через два года.

Доктор Бент Джейкобсон из Avidex сказал: «Это открывает совершенно новую область для исследований. Эти препараты из того же класса, что и моно клональные антитела. Но они лучше тем, что могут ударить по более широ ким целям. Наиболее очевидная цель – это раковые клетки, но мТКР могут быть использованы также при лечении вирусных инфекций».

Чтобы быть способными убивать раковые или другие больные клетки к молекуле мТКР надо присоединить токсин или радиоактивный атом. В качестве токсина – химиотерапевтический препарат, а в качестве радиоактивного атома – альфа- или бета-частица.

Итак, в распоряжении врачей «в скором времени может появиться совер шенно новый класс лекарств», которые уже сейчас преподносятся авторами как лекарства от всех болезней. Они воссоздали рецепторы клеток иммунной сис темы, которые отвечают за распознавание чужеродных антигенов.

Таким образом, новые препараты смогут атаковать «все больные клетки без разбору». Они могут распознавать чужеродные или больные клетки, так как антигенный состав их меняется. То есть с помощью моноклональных Т клеточных рецепторов можно уничтожать не только раковые клетки, но и лю бые дефектные клетки, ставшие причиной той или иной конкретной болезни.

Похожие технологии уже нашли применение в медицине – это монокло нальные антитела (мКА). Технология их получения была разработана в 1975 г.

Г. Келер (G.F. Kohler) и Ц. Мильштейн (C. Milstein).

На основе мКА возникла и была реализована идея иммунотоксинов для уничтожения раковых клеток. Идея эта проста и кратко заключается в следую щем. Раковыми клетками, на поверхности которых есть опухолеспецифические белки-антигены, иммунизируют мышь, и она продуцирует антитела против белков-антигенов.

Эти антитела выделяют и соединяют с ядовитым для раковой клетки ве ществом – это иммунотоксин. После введения его в организм он связывается со специфическим белком-антигеном на раковых клетках и вызывает их гибель.

Иммунотоксин не присоединяется к белкам-маркерам нормальных клеток, и поэтому нормальные клетки не уничтожаются.

Однако специфичность связывания моноклональных антител не всегда бывает абсолютно специфичной, что зависит от ряда причин, среди которых важен выбор значимых белков-маркеров раковой клетки.

Так как свойства раковой стволовой клетки создаются фетальными бел ками, то белками-маркерами для моноклональных антител могли бы стать: мо лекула адгезии CD44, белок под кодовым обозначением «5Т4», белки Oct-4 и Nanog, нуклеостемин и остеопонтин, а также hTERT и другие.

Новые препараты – мТКР, по мнению д-ра Бент Джейкобсон, будут более универсальными. Однако скорого их появления на рынке не ожидают: для «мо ноклональных» антител этот путь потребовал долгих лет (2000).

Однако, моноклональные Т-клеточные рецепторы уже созданы и реали зованы в клинической практике для поиска и селективного уничтожения рако вых клеток.

Известно, что раковые клетки, выходя из-под контроля организма паци ента, бесконечно делятся и распространяются – в окружающие здоровые ткани и по всему организму с образованием множества метастазов.

Проф. С. Розенберг (Steven Rosenberg, 2006) и группа из Национального института рака США давно занимаются проблемой повышения иммунного от вета организма на раковые клетки. Они воссоздали белок-рецептор цитотокси ческого Т-лимфоцита.

Для этого из цитотоксических Т-лимфоцитов от пациентов с меланомой выделили ген белка-рецептора, клонировали его, а затем внедрили его в обез вреженный ретровирус. У 17 пациентов с меланомой после химиотерапии им мунная система была сильно угнетена, а количество активных лимфоцитов в крови «упало». Учные взяли из крови пациентов Т-лимфоциты, размножили в культуре и заразили их этим ретровирусом, – так лимфоциты получили инфор мацию о белках-маркерах клеток меланомы. Затем каждому пациенту обратно ввели его цитотоксические Т-лимфоциты, т.е. уже генетически модифициро ванные.

Результаты:

- через месяц после лечения содержание таких клеток у 15 из 17 пациен тов стало на уровне от 9% до 56% от общего количества Т-лимфоцитов;

- через 18 месяцев после лечения два пациента полностью избавились от меланомы, у них продемонстрирован высокий уровень Т-лимфоцитов в крови.

Проф. С. Розенберг отметил:

- «впервые генные манипуляции привели к регрессу рака у людей»;

- «мы можем брать нормальные Т-лимфоциты от пациентов и превращать их в способные уничтожать раковые клетки»;

- прежде важно узнать «как генетически модифицированные клетки вы живут в организме в течение длительного срока»;

- «как сможет помочь такое лечение пациентов от других типов раковой клетки, здесь будут работать иные гены, кодирующие синтез других рецепто ров».

Из того, что рак – не одно целое, а состоит из клеток-потомков от одной раковой стволовой клетки, то для пациента опасен не рак, а его раковые клетки;

каждая из них – это клетка-организм.

мТКР может стать одним из средств, позволяющим найти и уничтожить в организме раковые стволовые клетки, не затрагивая нормальные стволовые клетки. Этим препаратом можно также уничтожать больные клетки, вызываю щие ту или иную болезнь.

Для рака же это имеет принципиальное значение: уничтожая селектив ным лекарством или средством раковые стволовые клетки, и рак сам собой ли квидируется.

Глава 10. Иммунотерапия – лечение от рака в XXI веке 10.1. Вакцины – основное средство поиска и уничтожения раковых клеток Рак – не одно целое, а расселяющиеся по всему организму пациента по томки раковой клетки-организма с образованием метастазов. Это причины того, что для уничтожения раковых клеток необходим иммунный вариант лечения, т.е. системное воздействие. Раковая клетка нест на своей наружной мембране антигены, по которым е может распознавать иммунная система и уничтожать.

Основным средством иммунного варианта поиска и уничтожения рако вых клеток является вакцина. Вакцина – это препарат, содержащий антиген или комплекс антигенов, введение которого в организм вызывает иммунный ответ – элиминацию антигена. Но так как антиген на себе нест раковая клетка, то за одно уничтожается и она.

Вакцины в ХХI веке станут основным средством для уничтожения рако вых клеток, так как именно вакцины не оставят в организме ни одной раковой клетки. Для этой же цели будут также использоваться, избирательно дейст вующие лекарства на основе генов-маркеров и белков-маркеров раковых кле ток.

Раковая клетка возникает из клетки своего организма, поэтому отличить е от нормальной клетки – задача не из лгких, а лекарства стандартной химио терапии сами по себе не могут отличать раковую клетку от нормальной клетки.

Прогресс в знаниях защитных функций клеток иммунной системы и ус пехи генной инженерии привели к созданию новых способов использования иммунной системы организма для системного уничтожения раковых клеток.

В зависимости от состава, а значит и механизма формирования иммунно го ответа, вакцины классифицируют так (В.М. Моисеенко, 2001):

1. Вакцины на основе целых клеток:

- аутологичные:

• немодифицированные;

• модифицированные с помощью трансфекции;

- аллогенные.

2. Антигенные вакцины:

- белки или фрагменты белков раковых клеток;

- ДНК- и РНК-содержащие вакцины;

- рекомбинантные вирусы;

- антиидиотипические вакцины;

- вакцины на основе дендритных клеток.

Для создания клеточных вакцин раковые клетки берут от самого пациента и выращивают в культуре. Затем раковые клетки убивают лучами, чтобы они не могли делиться, и вводят тому же пациенту обратно. В организме пациента вы зывается иммунный ответ против антигенов раковой клетки.

Выделяют два типа клеточных вакцин против раковых клеток. Для созда ния аутологичной вакцины используются раковые клетки от пациента, предва рительно убитые. Для создания аллогенной клеточной вакцины раковые клетки берут от другого пациента или пациентов, они также инактивируются.

Антигенные вакцины не содержат целых раковых клеток, а только их ан тигены. Пути включения антигена в состав антигенной вакцины:

- белки или фрагменты белков раковой клетки непосредственно вводятся в организм пациента в качестве вакцины;

- в раковые клетки пациента или в организм пациента вводятся чужерод ные гены, кодирующие белки-антигены (ДНК- и РНК-вакцины).Такие гены доставляются в клетку различными путями: 1) прямым введением гена, кото рый проникает через мембрану клетки;

2) ретро- или аденовирусными вектора ми;

3) введением липосом с геном;

4) введением искусственных хромосом с чужеродными генами др.

- АПК-вакцина создатся на основе антигенпрезентирующих клеток, главными из них являются дендритные клетки. Эти клетки обладают наиболь шей способностью к представлению антигенов раковой клетки как Т лимфоцитам, так и В-лимфоцитам.

Дендритные клетки получают из предшественников костного мозга от пациента, а также из периферической крови. Их инкубируют с антигенами из раковых клеток в культуре. Внутри дендритной клетки антигены подвергаются процессингу до пептидов. Пептиды встраиваются в молекулы HLA и в таком комплексе экспонируются на поверхности дендритной клетки. Дендритные клетки с нагруженным антигеном-пептидом – это вакцина, которую вводят па циенту (В.М. Моисеенко,2001;

И.А. Балдуева, 2003).

В.М. Моисеенко, И.А. Балдуева, К.П. Хансон (1999) приводят этапы раз вития вакцин против раковых клеток.

1. Конец ХIХ века. Токсин У.Б. Коли (1890) – пытался лечить пациентов, страдающих от рака, инъекциями бактериальных экстрактов.

2. ХХ век: 50-60-е годы. Антисыворотки от иммунизированных доноров и родственников пациентов.

3. 70-80-е годы. Аутологичные и аллогенные облученные раковые клетки вместе с неспецифическими стимуляторами защитных сил организма (бакте рии, вирусы).

4. Конец 80-х годов – настоящее время. Генная терапия модифицирован ными клетками с помощью генов цитокинов (ИЛ-2, ИЛ-4;

ИНФ;

ГМ-КСФ), костимулирующих молекул (В7-1, В7-2) и молекул аллогенного главного ком плекса гистосовместимости (HLA), создание рекомбинантных и синтетических вакцин на основе клонирования опухолеассоциированных антигенов.

N. Restifo и M. Sznol (1997) пишут: «Вакцинотерапия – метод использо вания любого антигена или комплекса антигенов совместно или без адъювантов для модуляции иммунного ответа». Этот метод относится к методам активной специфической иммунотерапии для стимуляции иммунного ответа пациента на «собственную» опухоль;

пока используется в условиях клинических испытаний (цит. по: В.М. Моисеенко и соавторы, 1999).

Лечение пациентов от рака путм активации естественных защитных ме ханизмов или введения естественных полимерных молекул (цитокины, факто ры роста и др.) – это биотерапия.

Классификация методов биотерапии рака (S. Rosenberg, 1997).

I группа – методы активной иммунотерапии:

- неспецифическая иммунотерапия (иммунные адъюванты: интерферон, ИЛ-2, ГМ-КСФ и др.) - специфическая иммунотерапия с иммунизацией опухолевыми антиге нами (вакцинотерапия).

II группа – методы пассивной иммунотерапии:

- антитела (моно- или поликлональные антитела, или их конъюгаты с ток синами или изотопами);

- клетки [опухоль-инфильтрирующие лимфоциты (от англ. TIL), лимфо кинактивированные киллеры (от англ. LAK)];

III группа – непрямые методы:

- удаление или блокирование факторов роста или ангиогенеза.

При раке нет «полноценного иммунного ответа». По мнению авторов, причинами этого являются:

- недостаточная иммуногенность антигена раковой клетки или е полное отсутствие;

- способность раковых клеток вызывать системную иммунодепрессию за счет ИЛ-10, ТФР-бета и других веществ со снижением активности Т лимфоцитов;

- нарушение механизма презентации антигенов «профессиональными» антигенпрезентирующими клетками Т-лимфоцитам.

Но главной причиной авторы считают недостаточную иммуногенность раковых клеток. Раковые клетки в организме возникают часто и если клетки иммуногенны, то легко уничтожаются иммунной системой. При слабой имму ногенности раковых клеток они «ускользают» от иммунного контроля.

Целесообразность использования иммунной системы организма против раковых клеток была доказана в ряде экспериментов:

- после иммунизации против сингенных раковых клеток прививка этих клеток животным не удается;

- Т-лимфоциты способны лизировать аутологичные раковые клетки in vitro;

- в ответ на стимуляцию аутологичными раковыми клетками Т лимфоцитов они способны продуцировать цитокины;

- наличие антигенов на раковых клетках, которые распознают цитотокси ческие Т-лимфоциты.

Акад. В.В. Власов (2002) пишет: «При лечении рака главная проблема в иммунной системе: почему она не может нормально бороться? Дело в том, что белки раковой клетки плохо распознаются иммунной системой, кроме того, ра ковые клетки подавляют всю систему иммунного ответа. Чтобы иммунный от вет сработал, нужно, чтобы в клетках синтезировалось множество необходимых белков, а они в раковых клетках не производятся.

Так что можно сделать? Можно прямо в опухоль ввести гены, которые спродуцируют то, чего не хватает. И таким способом вс же заставить им мунную систему работать. То есть, побеждать опухоль будет своя иммунная система, просто ей надо помочь».

К. Вентер (2003), глава фирмы «Селера», говорит: «Вакцину против рака ищут уже давно. Проблема здесь в том, что организм не воспринимает раковые клетки как чужеродные и не борется с ними. В принципе, иммунная система обязана удалять из организма перерожднные клетки так же, как удаляет чуже родные, но в случае с раковым заболеванием этого не происходит, Дело в том, что сигнал о чужеродности система получает от антигенов, находящихся на поверхности клетки. А поскольку антигены на раковых клетках свои, то сиг нала опасности организм не получает, и иммунного ответа не возникает». Уч ный надеется, «что с его уже имеющимися базами данных он способен куда быстрее найти гены, которые лучше настраивают человеческий иммунитет, чем уже известные».

В.М. Моисеенко (2000) отмечает: «Проблема болезни в том, что опухоль для организма – своя, из-за чего иммунная система не всегда может распо знать в ней врага». Система иммунного контроля «свой–чужой» дат сбой и ме тод «биотерапии как раз и призван помогать ей распознавать раковые клетки».

«Мощный прогресс в молекулярной биологии подстегнул биотерапию, в результате чего она становится приоритетным методом лечения рака, а, воз можно, и способом предупреждения рака».

Цель вакцины – сделать иммуногенными раковые клетки и стимулиро вать иммунную систему на уничтожение раковых клеток.

И.А. Балдуева, В.М Моисеенко (2005) пишут, что теперь на основе пони мания молекулярных причин активации иммунного ответа на раковые клетки стоит задача: «не просто приготовить вакцину, а создать такую вакцину, кото рая обеспечила бы иммунный ответ даже в случае, если против данного натив ного антигена раковой клетки иммунного ответа не возникает».

Доказано, что в потомстве рака среди клеток лишь «некоторые» являются причиной возникновения рака – это раковые стволовые клетки. Это потомки раковой стволовой клетки, возникшей из нормальной стволовой клетки ткани из-за генетических изменений в ней.

Раковые стволовые клетки уже обнаружены в ряде раков разного типа клетки, ведтся поиск их генов-маркеров и белков-маркеров, различий между раковой стволовой клеткой и нормальной стволовой клеткой. Они станут ми шенями для разработки новых методов диагностики раковых стволовых клеток и методов их ликвидации, не затрагивая нормальные стволовые клетки ткани.

На поверхности раковой стволовой клетки имеются фетальные белки антигены: Oct-4, Nanog, нуклеостемин – белок гена, белок под кодовым обозна чением «5Т4», маскирующий антигены на поверхности раковой клетки от им мунного котроля, а также известный белок – теломераза и др. Белки-антигены раковой стволовой клетки – основа для новых вакцин против раковых стволо вых клеток.

Теперь при создании онко-вакцин необходимо использовать белки антигены раковой стволовой клетки, выделяя раковые стволовые клетки из фрагмента опухоли или образца биологических жидкостей от пациента.

Онко-вакцины на основе активации антигенпрезентирующих клеток ан тигенами раковой стволовой клетки будут наиболее эффективными, так как ци тотоксические Т-лимфоциты будут прицельно активированными против пула раковых стволовых клеток в составе клеток рака.

Однако, при этом необходима стимуляция клеток иммунной системы введением в раковые стволовые клетки генов интерлейкинов: ИЛ-2, ИЛ-12, ген фактора некроза опухоли и др., так как раковые стволовые клетки – это клетки своего организма-хозяина.

Важнейшими вакцинами для уничтожения раковых клеток в организме пациента являются: вакцина на основе дендритных клеток и ДНК-вакцины. В ближайшие годы основной вакциной для ликвидации раковых клеток может стать вакцина из эмбриональных стволовых клеток (см. раздел 6.1).

«Использование эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) станет безопас ным», – заявляют австралийские учные. Им удалось преодолеть одно из глав ных препятствий на пути развития методов лечения эмбриональными стволо выми клетками – они разработали «способ удаления из культуры тех клеток, которые могут переродиться в раковые».

Вместе с сомнениями в этичности работ получением стволовых клеток при разрушении эмбриона, одной из главных причин против применения ЭСК была «невозможность контролировать склонность этих клеток» к канцерогене зу.

Учные из Monash Institute of Medical Research и Monash University (2006) нашли признаки, которые связаны с экспрессией маркера CD30. Это позволяет обнаружить нарушения в развитии клеток, которые в дальнейшем могут при вести к перерождению этих клеток в раковые клетки. Авторы пишут, что «это пока ещ не дат полного контроля, но значительно приближает к нему». Мож но определять: 1) «какие параметры культивирования имеют значение в появ лении нежелательных изменений» и 2) «можно найти способ очистить культуру от начавших перерождение клеток, так что остальные можно будет использо вать для клеточной терапии». (Источник: http://urology.com.ua.) 10.2. Вакцина на основе дендритных клеток для поиска и уничтоже ния раковых клеток Даже солидный рак с размера узелка 2 мм или даже 1 мм в ткани для па циента уже является болезнью всего организма. Так как каждая его клетка – это клетка-организм, то для излечения от рака необходимо уничтожение всех рако вых клеток. Но прежде надо найти каждую раковую клетку в организме среди нормальных клеток. Этого можно добиться с помощью вакцины.

Рак – не одно целое, а незримое распространение потомков бессмертных клеток из одной раковой клетки в окружающие здоровые ткани и по всему ор ганизму через кровь и лимфу без границ и без конца с разрушением тканей и занятием их мест. Из этого ясно, что рак – это клеточная инвазия.

Этим и по механизму инвазии – включение определенных генов, распро странение раковых клеток очень похоже на бактериальную инфекцию.

Одинаковы также молекулярные механизмы клеток иммунной системы для поиска и уничтожения, как бактерий и вирусов, так и раковых клеток в ор ганизме пациента.

Вакцина – это препарат, содержащий иммунный антиген. С помощью вакцины в организме вызывается иммунный ответ – уничтожение антигена, а вместе с ним и его носителя, в данном случае раковой клетки.

Мишенью для вакцины являются белки-антигены на раковой клетке. Их с помощью рецепторов захватывает антигенпрезентирующая клетка, и запускает процесс уничтожения их носителя – раковую клетку и без побочных эффектов.

Теперь доказано, что иммунная система способна уничтожать раковую клетку любого типа, однако раковая клетка вырабатывает в себе ряд защит, по зволяющих ей ускользать от иммунного ответа. Не вс ещ здесь ясно. Среди защит раковой клетки могут быть:

- недостаточная иммуногенность опухолеспецифического антигена;

- способность раковой клетки вызывать иммунодепрессию секрецией ин терлейкина 10, фактора роста эндотелия сосудов и др., со снижением функций Т-лимфоцитов;

- нарушения механизма представления опухолеспецифического антигена раковой клетки (И.А. Балдуева, 2001);

- маскировка антигена на поверхности раковой клетки фетальным белком под кодовым обозначением «5Т4» и др.

Протеом раковой клетки лишь в начале изучения, поэтому антигены е определены только для отдельных типов клетки. Антигены авторы разделяют на группы по-разному:

1) антигены в результате эпимутаций в генах свойств нормальной клетки, превращающих е в раковую клетку, и антигены в результате мутаций или эпи мутаций в генах-супрессорах этой клетки;

2) антигены, синтезируемые в раковой клетке, но отсутствующие в нор мальной клетке того же типа;

это ряд фетальных белков, среди них фермент те ломераза – hTERT, Oct-4, Nanog, нуклеостемин, белок под кодовым обозначе нием «5Т4» и др.

Оказалось, что в организме основными клетками поиска в тканях антиге нов разных носителей являются дендритные клетки (ДК). Они имеются во всех тканях, но в малом числе. Это клетки с длинными и ветвящимися отростками, проникающими между клетками тканей, за что их так и называют – дендритные (от греч. dendron – дерево).

ДК – это первые клетки, которые осуществляют иммунный надзор за ан тигенами любого генеза. По ним эти клетки распознают их носителей – рако вые клетки, бактерии, вирусы. ДК вылавливают раковые клетки в межклеточ ном матриксе, при проникновении в кровеносные и лимфатические капилляры и, особенно, в самом кровотоке.

Хотя раковая клетка происходит из клетки своего организма, она синте зирует специфические белки-антигены и выставляет их на своей поверхности.

В таком случае раковая клетка распознается иммунной системой как «чужая», а не своя.

Мы уже знаем, что на поверхности антигенпрезентирующей клетки име ются молекулы HLA. Это гликопротеины, их структура уникальна у каждого индивида. Для иммунной системы они служат знаками «своего». Антигены представляются иммунной системе связанными с молекулами HLA. Цитоток сический Т-лимфоцит одной молекулой-рецептором распознат на клетке не просто чужеродный антиген, а комплекс молекулы HLA и антигена, т.е. «свое» и «чужое». Из двух классов этих молекул только молекулы класса I непосред ственно участвуют в контакте Т-киллеров с клетками-мишенями.

ДК происходит из стволовой кроветворной клетки. В организме человека она существует в двух состояниях – незрелая и зрелая. Незрелые располагаются в различных тканях, где захватывают антигены раковой клетки. При этом ДК своими рецепторами способны различать любой антиген, чем они отличаются от Т-клеток и В-клеток.

Фенотип незрелых ДК: высокие эндоцитоз и экспрессия захвата антиге нов;

невысокая экспрессия молекул адгезии и костимулирующих молекул;

спо собность превращаться в макрофаги. Такой фенотип создает выраженную ак тивность незрелых ДК захватывать антигены, но низкое представление антиге нов. В присутствии факторов созревания эти клетки через 2 суток превращают ся в зрелые ДК.

Фенотип зрелых ДК: наличие множества отростков, что увеличивает их поверхность и способность к активному передвижению;

низкая адгезия к пла стику;

низкая способность к эндоцитозу и низкая экспрессия рецепторов для захвата антигенов;

высокая экспрессия костимулирующих молекул В7-1, В7-2 и адгезии. Они являются единственными клетками, которые способны представ лять наивным Т-клеткам неизвестные для них ранее антигены, и в отличие от других антигенпрезентирующих клеток, их стимулирующий эффект на Т лимфоциты в 10-100 раз сильнее (М.В. Пащенков, Б.В. Пинегин, 2001;

А.В.Кузнецова и соавт., 2003).

Раковая клетка разного типа секретирует интерлейкин 10, который пре пятствует созреванию ДК и блокирует антигенпрезентирующую активность ДК для Т-лимфоцитов, а также секретирует вещества, подавляющие дифференци ровку CD34 – предшественников ДК.

Показано, что у пациентов, страдающих от рака, количество ДК в орга низме снижено, а сами клетки функционально неполноценны. На их поверхно сти снижена экспрессия адгезивных и костимулирующих молекул, критическое снижение молекул HLA, особенно класса I. «Так выпадает целое промежуточ ное звено иммунного ответа, из-за чего цитотоксические Т-лимфоциты не спо собны уничтожать раковые клетки». Эти изменения могут быть главными при чинами отсутствия в организме иммунного ответа на раковые клетки (И.А. Бал дуева, 2001;

В.М. Моисеенко, 2005).

Уникальные способности дендритных клеток позволили использовать их для создания вакцин с целью уничтожения раковых клеток. При этом одним из этапов приготовления вакцины является размножение ДК в культуре. Это по зволяет заменить дефектные ДК пациента на полноценные клетки.

Но учные уже нашли другой выход из положения – разработали метод получения дендритных клеток из эмбриональных стволовых клеток для той же цели.

А.В. Кузнецова и соавторы (2004), пишут, что клинические испытания вакцин на основе дендритных клеток, несмотря на обнадживающие результа ты для уничтожения раковых клеток, «ще находятся в начальной фазе». Ос новными задачами при создании вакцин на основе ДК для этой цели являются:

- «изучение молекулярных причин, с помощью которых раковые клетки изменяют экспрессию генов и функции дендритных клеток»;

- «определение рецепторов дендритных клеток и сигнальных путей, через которые действуют раковые клетки»;

- «создание медиаторов, активирующих дендритные клетки в определен ном направлении, для стимуляции необходимого иммунного ответа»;

- «выбор векторов, продуцирующих данные медиаторы и стимулирую щие дендритные клетки in vivo»;

Учные считают, что такие направления исследований «по использова нию дендритных клеток могут привести к созданию новых лекарств и вакцин для стимуляции иммунного ответа против различных инфекций и рака».

Для вакцин ДК могут быть выделены из двух источников: из незрелых предшественников их – CD34 клеток костного мозга и из моноцитов перифери ческой крови от пациента.

Схема изготовления вакцины на основе дендритных клеток такова:

1) приготовление дендритных клеток. Из крови пациента выделяют клет ки, которые дают начало дендритным клеткам, например, моноциты. Их куль тивируют в течение 7 дней с факторами роста – гранулоцит-макрофаг колоние стимулирующий фактор и интерлейкин-4 с контролем и сменой среды. На день к ним добавляется антиген, приготовленный из раковых клеток данного пациента.

2) выделение белков-антигенов из живых раковых клеток из материала биопсии – обычно фрагмент опухоли.

Фрагмент опухоли диссоциируется на клетки с помощью ферментов. Ра ковые клетки отмываются и после специальной обработки разрушаются и из них получают лизат белков-антигенов. Его используют для представления ден дритным клеткам.

3) инкубация ДК с белками-антигенами из раковой клетки в течение не скольких суток. Из этого получают суспензию дендритных клеток, нагружен ных белками-антигенами раковой клетки – это вакцина.

Для чего нужна такая инкубация? Дело в том, что ДК «рассеяны» по тка ням всего организма, поэтому шанс, что введнный антиген сам свяжется с ни ми, невелик. Во время инкубации дендритные клетки «запоминают» белки антигены раковой клетки, а при введении их в составе вакцины распознают по ним раковые клетки и вызывают иммунный ответ на их уничтожение.

В настоящее время идт процесс накопления знаний о ДК и их получе нии, культивировании и активации;

об антигенах – их источники, приготовле ние и доставка;

разрабатываются дозы, частота и пути введения;

критерии оценки ответа иммунной системы на введение обычных и модифицированных дендритных клеток (А.В. Кузнецова и соавт., 2004).

Пути введения вакцины. Эти пути ещ изучаются. Пока показано, что ДК вакцину эффективно вводить пациенту внутрикожно в виде «лимонной короч ки» в 2 или 3 точки на спине. Объем вводимой суспензии клеток обычно до мл.

Этапы активации цитотоксических Т-лимфоцитов после введения вакци ны в организм пациента:

1) вакцинная ДК представляет антиген раковой клетки в виде пептида Т лимфоцитам in vivo и активирует их;

2) «обученные» к антигену раковой клетки Т-лимфоциты распознают ра ковые клетки в организме и лизируют их;

3) «ДК хозяина распознат лизированные раковые клетки и поддерживает активность цитотоксических Т-лимфоцитов» (И.А. Балдуева, 2003).

Для эффекта против раковых клеток инкубация ДК с антигенами из рако вой клетки повторяется по схеме сроков вакцинации. Антигенами для инкуба ции с ДК от пациента может быть не только лизат из раковых клеток – чаще всего, но и пептиды, кДНК или иРНК, кодирующие белки-антигены раковой клетки от пациента.

Итак, вакцина на основе ДК с антигенами раковой клетки от конкретного пациента имеет цели – научить Т- и В-лимфоциты иммунной системы отыски вать раковые клетки в организме пациента и уничтожать их.

Вакцина создат отсроченный пролонгированный иммунный ответ на ра ковые клетки, что отличает е от химиотерапевтических препаратов, оказы вающих немедленное и кратковременное действие. Но это не профилактическая вакцина, а средство для уничтожения раковых клеток уже имеющегося у паци ента рака.

Кроме этого, пока вакцины готовят против какого-то типа раковой клет ки. То, что такие вакцины создаются из антигенов раковой клетки от пациента, и то, что они направлены против одного типа раковой клетки – это серьзные недостатки вакцин, в отличие, от вакцин против бактерий и вирусов.

Для приготовления вакцины против любого типа раковой клетки необхо димо, чтобы в них был синтез общего белка. Пока таким общим белком являет ся фермент теломераза – hTERT и е РНК. Теломераза синтезируется в 90% ра ковых клеток разного типа у человека, а в нормальной клетке того же типа – синтеза е нет, т.е. гены е не включены.

Е.Ю. Москалва, С.Е. Северин (2002) приводят данные из работ, в кото рых показано, что иммунизация с помощью РНК теломеразы вызывала иммун ный ответ у животных против раковых клеток разного типа. Так, при иммуни зации мышей с помощью дендритных клеток, трансфецированных РНК TERT, исследователями обнаружено появление цитотоксических Т-лимфоцитов, кото рые лизировали не только клетки меланом, но и разные типы раковой клетки.

Это же было показано в опытах in vitro с раковыми клетками разного типа, взя тых от пациентов.

Показано также, что иммунизация с помощью ДК, в которые вводилась РНК из раковых клеток, более эффективна, если используется не РНК отдель ного белка, а суммарная РНК, так как при этом происходит активация дендрит ных клеток сразу против нескольких белков-антигенов.

Е.Ю. Москалева, Е.С. Северин заключают, что результаты экспериментов этих исследователей «позволяют рассматривать РНК hTERT в качестве потен циального универсального опухолеспецифического антигена».

Итак, вакцина на основе ДК может стать одним из наиболее эффективных средств уничтожения раковых клеток, так как не оставит в организме пациента ни одной раковой клетки.

В статье «Прививка от рака» (2000) американские учные разработали вакцину, которая «может помочь от всех типов раковой клетки». Принцип е действия: она активирует собственные защитные силы организма, заставляя его отыскивать и уничтожать раковые клетки.

Идея авторов заключалась в том, чтобы создать универсальную вакцину против рака, такую, которая стимулирует собственную иммунную систему ор ганизма, атакует и уничтожает раковые клетки разного типа.

Вакцина, созданная учными из американского университета Дьюк со держит особый белок. Он имеется в каждой клетке, а в раковых клетках его ко личество намного превышает норму. Поэтому исследователи решили, что этот белок представляет собой подходящую «мишень». Что это за «особый» белок, в работе не указывается.

При испытаниях вакцины на лабораторных мышах «количество различ ного типа рака значительно сократилось». Но доктор Джон Той из британского Фонда раковых исследований обеспокоен тем, что «вакцина действует на все клетки без разбора» и подстгивает организм к уничтожению не только рако вых клеток, но и здоровых клеток.

Учные считают, что потребуется еще ряд исследований, в том числе и для того, чтобы развеять подобные опасения. Так или иначе, учные установи ли, что «единую вакцину, которая применима против различных типов раковой клетки, создать можно».

До сих пор онко-вакцины готовятся на основе белков-антигенов из всех клеток в составе рака от пациента, чаще всего в виде лизата. Но теперь обнару жено, что в составе клеток рака два типа клеток: 1) раковые стволовые клетки – их очень мало и 2) нераковые клетки – они составляют основную массу клеток рака.

Раковая стволовая клетка – причина рака и за счт самообновления со храняет лишь численность пула своих потомков и рост рака за счт размноже ния нераковых клеток в составе клеток рака.

Отсюда для онко-вакцин, в том числе для вакцины на основе дендритных клеток, в качестве антигенов должны быть взяты белки-антигены из раковой стволовой клетки, но не от нераковых клеток рака. Этот новый подход недавно реализован исследователями из Италии на глиоме головного мозга в опытах на мышах.

Были созданы две вакцины на основе дендритных клеток, активирован ных лизатами: 1) лизат из нераковых клеток и 2) лизат из раковых стволовых клеток.

Этапы опытов: 1) пересадка клеток глиомы в головной мозг мышам: од ной группе – нераковые клетки, а другой – раковые стволовые клетки из той же глиомы.

2) через недели после пересадки клеток глиомы животным 3-х кратно вводили вакцины.

Результаты: 1) вакцина на основе лизата раковых стволовых клеток «на дежно защищала животных от возникновения обоих типов опухоли»;

2) вакцина на основе лизата нераковых клеток приводила к излечению только 50% животных с опухолью от нераковых клеток и «абсолютно не избав ляла от роста опухоли мышей от раковой стволовой клетки».

Так авторами исследования впервые был предложен новый подход к соз данию онко-вакцин на основе дендритных клеток. Этот же подход должен быть и для создания другого типа онко-вакцин. Эффективность стимуляции цитоток сических Т-лимфоцитов против мишени – раковых стволовых клеток, оказалась гораздо выше, чем при стандартном подходе – на основе лизата из всех клеток рака.

Опыты показали также разницу при стимуляции иммунной системы про тив различных мишеней в составе одного рака. Авторы заключают, что вакцина на основе ДК, активированных антигенами раковых стволовых клеток «имеет огромные перспективы и, безусловно, будет развиваться. Именно такой подход найдет быстрое клиническое воплощение». Источник: Cancer Res. 2006. 66;

10247 – 10252 (цит. по: А.В. Берсенев, 2006).

10.3. ДНК-вакцина – новый способ поиска и уничтожения раковых клеток Идея использования иммунных средств для излечения от рака и попытки е реализации принадлежат американскому хирургу У. Коли (W. Coley) и отно сятся к концу XIX века.

Однако интерес к иммунным средствам угас на многие десятилетия, так как начали применяться: хирургический метод лечения солидного рака, а позже – лучевое лечение и с 1940 г. – химиотерапия.

Проф. А.Ю. Барышников (2004) подчркивает:

- «как бы тщательно не удалили рак, всегда остаются раковые клетки, из которых рак способен возродиться»;

- «вакцина как раз и направлена на усиление иммунного ответа организ ма, чтобы убить эти раковые клетки».

Лишь в последнюю четверть ХХ века иммунная терапия стала вновь раз виваться для этой цели.

В настоящее время разработкой и использованием вакцин для уничтоже ния раковых клеток интенсивно заняты учные во многих странах и в нашей стране.

Причин этого несколько:

- механизм уничтожения раковых клеток иммунной системой такой же, что и для уничтожения бактерий и вирусов при инфекциях;

- солидный рак с размера узелка из раковых клеток 2 мм – уже системная болезнь, а вакцина – это средство системного воздействия на раковые клетки и их метастазы;

- именно иммунная система избирательная: она уничтожает только пора жнные клетки, не затрагивая здоровых клеток.

Однако, в создании вакцин для уничтожения раковых клеток очень много трудностей. Они создаются самой раковой клеткой, так как она возникает из клетки своего организма-хозяина за счт дерепрессии в ней ряда генов феталь ных белков. Они и являются для раковой клетки антигенами.

Так как иммунная система не дат иммунного ответа на антигены раковой клетки у пациента, то и носители их, раковые клетки, практически незаметны для клеток иммунной системы. Чтобы организм пациента успешно уничтожал раковые клетки, надо сделать их «чужими» – искусственно «посадить» на них антигены, которые бы вызывали бурный иммунный ответ. Одним из таких спо собов является ДНК-вакцина.

Вспомним, что ген – это фрагмент ДНК. Каждый ген обеспечивает синтез определенных белков в клетке. Этот процесс осуществляется по этапам: ген иРНК белки.

Идея ДНК-вакцины состоит в том, чтобы в ДНК раковой клетки ввести ген, кодирующий новый для клетки белок-антиген. Тогда в клетке будет проис ходить синтез такого белка, который после процессинга в виде пептида в ком плексе с молекулой HLA I выставляется на е поверхности. Это вызывает эф фективный ответ иммунной системы организма против белка-антигена, а зна чит и против его носителя – раковой клетки.

ДНК-вакцина – это новый вид вакцин, так как в организм вводится не го товый белок, а его ген, и этот ген новый для клетки. Введение такой вакцины в организм пациента называют «ДНК-вакцинацией».

Новый ген вводится в раковые клетки, против которых хотят увеличить иммунный ответ, либо в клетки иммунной системы, чтобы усилить их иммун ный ответ.

В зависимости от способа введения гена в раковые клетки ДНК- вакцину делят на два вида: «ex vivo», т.е. вне организма, и «in vivo», т.е. непосредствен но в организме.

Приготовление ДНК-вакцины «ex vivо» состоит из следующих этапов: 1) из раковой опухоли бертся фрагмент и из него получают культуру раковых клеток;

2) в раковые клетки вводят ген с регуляторным участком методом трансфекции или с помощью обезвреженного вируса – методом трансдукции и др.;

3) раковые клетки облучают, чтобы они не могли делиться. Такие модифи цированные раковые клетки – это вакцина, е вводят в организм пациента внут рикожно или подкожно.

ДНК-вакцина «in vivo» представляет собой вектор, в который введн но вый для клетки ген с его регуляторным участком. Часто в качестве вектора ис пользуют ретровирус или аденовирус, плазмидную ДНК, липосомы, а в буду щем, искусственные хромосомы. Чтобы вирус не размножался, из его структу ры удаляют соответствующие гены, т.е. он становится безопасным. Вектор с геном вводят в организм или в опухоль, он проникает в раковые клетки.

В.Г. Дебабов (1999) пишет: «Очень важно, что, по-видимому, введнный ген ДНК-вакцины не встраивается в геном, а длительно в течение недель и ме сяцев существует в раковой клетке как эписома, синтезируя все это время в ней «чужой» антиген.

Для индукции иммунного ответа на антиген, последний должен быть представлен клеткам иммунной системы в виде пептида в комплексе с молеку лой белка HLA I на поверхности раковой клетки. Если при этом пептиды распо знаются как «чужие», то запускается ответ на уничтожение раковой клетки.

Доказано, что ДНК-вакцина вызывает в организме пациента полный им мунный ответ на антиген: гуморальный – образование антител и клеточный – активация цитотоксических Т-лимфоцитов.

Какие преимущества имеет ДНК-вакцина перед обычной вакцинацией, т.е. введением готового белка раковой клетки или убитой раковой клетки?

1. Используя один вектор, можно создавать различные вакцины, только меняя гены, кодирующие антиген.

2. Один вектор может нести несколько генов и индуцировать синтез не скольких белков-антигенов: например, ген белка «5Т4», ген апоптоза – ген bax, ген интерлейкина-2 или 12.

3. Значительно снижается угроза побочных эффектов из-за токсичности вводимых при обычной вакцинации «балластных» белков в составе белка антигена.

4. Введение в раковые клетки генов-супрессоров;

например, ген wt53, в котором часто возникают мутации.

5. Блокирование генов свойств раковой клетки;

например, ген oct-4, ген нуклеостемина, ген белка «5Т4», маскирующего антигены на раковой клетке от клеток иммунной системы, ген теломеразы и др.

Для этого в раковую клетку вводится ген, приводящий к синтезу РНК, комплементарной мРНК вредного гена. Такая РНК является антисмысловой и по принципу комплементарности оснований будет подавлять синтез смысловой мРНК вредного гена изнутри. Теперь же для этой цели можно использовать «малые интерферирующие РНК» – «выключатели гена».

В настоящее время уже начаты испытания ДНК-вакцин для поиска и уничтожения раковых клеток в клинической практике.

1. Учными Медицинского центра Бэйлорского университета в Далласе (2002) разработана вакцина GVAX от рака лгких. «Первые результаты испы таний показали е высокую эффективность в лечении запущенных форм болез ни, в том числе в тех случаях, когда традиционное лечение не помогло. В ходе эксперимента в группе добровольцев несколько человек были полностью изле чены от рака, у других удалось добиться стабилизации состояния». В ходе предварительных испытаний вакцина вводилась 43 пациентам с немелкокле точной формой рака лгких, из которых только у 10 была начальная форма бо лезни.

Вакцина представляет собой клетки рака от самого пациента, в которые внедрн ген GM-CSF. Она вводилась в организм с интервалом в две недели в течение трех месяцев. Добавленный ген помогал организму распознавать клет ки как раковые, так что иммунная система могла эффективно противостоять обычным раковым клеткам и препятствовать прогрессированию болезни.

У трх пациентов рак полностью исчез, рецидивов не было минимум три года. При этом у двоих из этих трех пациентов ранее оказалась неэффективной стандартная лучевая терапия. У остальных пациентов с поздней стадией болез ни е прогрессирование прекратилось, эффект сохранялся на срок от пяти ме сяцев до двух лет и более.

Учные заключают, что эти результаты внушают оптимизм. Обычные протоколы лечения работают лишь в небольшом проценте случаев, а средняя выживаемость не превышает восьми-девяти месяцев. Пока о внедрении вакци ны в практику говорить рано, потребуются дополнительные исследования. Ав торы надеются, что в течение трх лет они смогут подать документы на полу чение разрешения».

2. В Бостонском Dana-Farber Cancer Institute создана вакцина на основе раковых клеток пациента. «Она стимулировала иммунную систему на борьбу с опухолью», – сообщает UPI science news (2000).

Исследования проводились на 34 больных раком лгких – одном из самых распространенном типе рака. Один из авторов исследования Глен Дранов (Glenn Dranoff) сообщил, что «именно использование собственных раковых клеток для вакцинации дат максимальные шансы на развитие стойкого им мунного ответа». Данный метод называется терапевтической вакцинацией. В отличие от традиционной вакцинации, он направлен на лечение болезни, а не е профилактику.

Врачи генетически модифицировали клетки рака, которые были получе ны хирургическим путем. В клетки был введен ген гранулоцит-макрофаг коло ниестимулирующего фактора (GM-CSF) – сильного стимулятора иммунной системы. Вакцину на базе таких клеток и вводили пациентам.

Из 34 пациентов с раком легких и метастазами, т.е. когда раковые клетки распространились по всему организму, девять вышло из эксперимента, потому что их болезнь прогрессировала слишком быстро. У пяти пациентов рак пере стал прогрессировать на период от нескольких месяцев до нескольких лет, а у восемнадцати был зарегистрирован появившийся после вакцинации стойкий иммунный ответ организма на клетки рака.

Гленн Дранов сообщил, что сейчас проводится большое количество ис следований противораковых терапевтических вакцин. Большинство ранее по лученных результатов относилось к достаточно редким типам рака, например, меланоме. Создание вакцины против такого распространенного заболевания, как рак лгких, практически не рассматривалось. «Наши результаты в этом на правлении очень предварительные, но они вдохновляют, – добавляет Дранов. – Чтобы стать общепринятой практикой новому методу предстоит выдержать не сколько фаз клинических испытаний».

По мнению многих учных, в ближайшие годы ДНК-вакцина «окажется в числе наиболее эффективных средств уничтожения раковых клеток в организме пациента (В.Г. Дебабов, 1997, и др.).

До сих пор в клинической практике мишенью для стандартных методов лечения, кроме химиотерапии, является не причина рака, а лишь его симптомы.

Прогресс молекулярной онкологии предложил принципиально новый подход – лечить не рак, т.е. следствие, а его причину – раковую клетку и е потомки. Для лечения от рака это имеет принципиальное значение, так как рак – не одно це лое, а состоит из расселяющихся по всему организму пациента клеток организмов. Поэтому принцип излечения от него сводится к уничтожению каж дой его раковой клетки, а значит, рак ликвидируется сам по себе.

ДНК-вакцинация особенно необходима для уничтожения раковых клеток, так как она: 1) преодолевает феномен «ускользания раковых клеток» от иммун ного ответа;

2) в раковую клетку можно вводить разные гены: те, что кодирует антигены раковой стволовой клетки, гены цитокинов, гены апоптоза клетки.

При этом трансфецированная раковая клетка превращается в «фабрику» по производству вакцины прямо внутри организма. Эта «фабрика» способна рабо тать длительный период – до года.

Акад. Е.Д. Свердлов (1997) отмечает, что «скорость приближения к ре альной генной терапии рака весьма значительна. Это связано с тем, что рак на столько опасен и в большинстве случаев настолько быстро прогрессирует, что применение новых методов для спасения обречнных на близкую смерть паци ентов, средств для спасения которых не существует, совершенно оправдано с этической точки зрения».

Теперь для многих раков разного типа клетки доказано, что раковая клет ка возникает из стволовой клетки ткани, в результате генетических нарушений в ней. И так как стволовая клетка делится асимметричным способом, то и со став е клеток-потомков в составе рака оказался разным.

В нм два типа клеток: наименьшая часть их – это потомки раковой ство ловой клетки, поддерживающие жизнь клеток рака. Основная же масса клеток – это нераковые клетки, выполняющие функции клеток ткани, после чего они по гибают сами естественным способом, т.е. через апоптоз.

Таким образом, в составе одной опухоли – рака, два разных типа клеток, т.е. две разные мишени. При этом раковая стволовая клетка – это мишень но мер один для диагностики рака и она же мишень для разработки новых ле карств и средств ликвидации раковых стволовых клеток, т.е. излечения от рака.

Нераковые клетки в составе клеток рака не являются мишенью для диаг ностики и лечения, так как достаточно уничтожить каждую раковую стволовую клетку в составе рака и рак ликвидируется, так как после этого нераковые клет ки, как короткоживущие, будут погибать сами через апоптоз. Отсюда важное следствие: для изготовления любого типа онко-вакцин необходимо брать толь ко раковые стволовые клетки Для ДНК-вакцины гены белков должны вводиться в раковые стволовые клетки, а для других вакцин, например, для вакцины на основе дендритной клетки – белки-антигены от раковой стволовой клетки. Но для этого необходи мо прежде выделить раковые стволовые клеток из клеток рака. Это можно сде лать с помощью моноклональных антител или моноклональных Т-клеточных рецепторов (мТКR) к белкам-антигенам раковой стволовой клетки.

Исследователи из Италии первыми на примере вакцины на основе денд ритных клеток показали выраженную эффективность использования для вакци ны белков-антигенов раковой стволовой клетки в экспериментах на мышах при лечении их от глиомы головного мозга. Это учные объяснили тем, что при этом цитотоксические Т-лимфоциты прицельно активируются против пула ра ковых стволовых клеток в составе клеток рака.

10.4. Вакцина на основе «гена tag7» для уничтожения раковых клеток и профилактики их возникновения При любой инфекции человека возбудитель – бактерия или вирус извне.

Бактерия – прокариот, а раковая клетка – это клетка своего организма и эукари от. Эти резкие отличия вызывают иммунный ответ организма против возбуди телей: В- и Т-лимфоциты распознают их по белкам-антигенам и уничтожают.

При повторном инфицировании организма эти возбудители будут сразу уничтожены, так как их уже «запомнила» иммунная система. Организм повто рно реагирует на антигены возбудителя быстрее и эффективнее, чем в первый раз.

Иммунная система организма призвана сохранять «сво» и устранять «чужое», реагируя не на клетку, а на ее белки – антигены.

Но совсем иная картина, когда рак возникает от причины внутри этого же организма – раковой клетки, возникшей из нормальной клетки.

Проф. С.Л. Киселв (2003) говорит: «...иммунная система тут беспомощ на, так как не различает в раковых клетках чужое: ведь это свои клетки, поч ти родные».

К. Вентер (2000) объясняет это так: «дело в том, что сигнал о чужерод ности иммунная система получает от антигенов – особых молекул, находя щихся на поверхности клетки. А поскольку антигены на раковых клетках свои, то сигнала опасности организм не получает и иммунного ответа не воз никает».

Вакцина от рака может быть эффективной только тогда, когда белки маркеры на раковой клетке будут белками-антигенами. Выход для этого один:

необходимо модифицировать поверхность раковой клетки чужими для иммун ной системы организма пациента белками.

То есть искусственно создать на поверхности раковых клеток, взятых с помощью биопсии от пациента, чужеродный белок-антиген. Тогда иммунная система пациента сможет распознавать эти белки-антигены как чужеродные.

Действуя на них, иммунная система будет уничтожать их носителей, т.е. рако вые клетки.

Но это означает, что мы будем лечить уже рак, а это не просто даже с по мощью вакцины.

Известно, что при введении в клетку какого-либо гена, в ней будет синте зироваться кодируемый геном белок. Если этот белок – цитокин, то такая рако вая клетка вызовет ответ Т- и В-лимфоцитов иммунной системы (Г.П. Георгиев и соавт., 2003).

Часто в практике в качестве цитокина используют: GM-CSF – стимулятор образования колоний гранулоцитов и макрофагов, а также IL-2, IL-12 и др.

Под влиянием цитокина раковая клетка атакуется антигенпрезентирую щимися клетками – дендритные клетки, макрофаги и В-лимфоциты. Такая кле тка захватывает белок-антиген и расщепляет его до пептидных фрагментов, ко торые связываются внутри клетки с молекулами HLA I класса и представляют ся Т-лимфоцитам. Они после «обучения» распознаванию антигенов раковой клетки становятся цитотоксическими Т-лимфоцитами, и, атакуя их, уничтожа ют раковые клетки.

Вначале путм биопсии опухоли бертся из не фрагмент. Из его клеток выращивают на питательной среде колонию раковых клеток. Методом транс фекции вводят в эти клетки ген, кодирующий данный цитокин, с промотором, регулирующим экспрессию данного гена. Затем эти модифицированные рако вые клетки облучают и вводят обратно, в организм пациента. В организме они синтезируют цитокин, и цитотоксические Т-лимфоциты находят по белкам антигенам раковые клетки, в том числе клетки метастазов, и уничтожают их.

Проф. С.Л. Киселв и его группа под руководством акад. Г.П. Георгиева (1998) впервые открыли «ген tag7» у человека, который кодирует белок Tag-7, клонировали его, изучили структуру и структуру его белка. Это новый ген и новый белок.

Об этом гене и его продукте – белке Tag7 стало известно следующее.

1. B подавляющем числе раковых клеток разного типа ген не экспресси руется, т.е. его иРНК нет среди иРНК в этих раковых клетках. Другими слова ми, с возникновением раковой клетки любого типа этот ген «не связан».

2. Ген экспрессируется в различного типа лимфоцитах, «причм его белок – Tag7 образуется только в части этих клеток», и преимущественно ло кализуется на наружной мембране клеток.

3. Белок гена выявляется в разных клетках – макрофагах и других типах клеток «в зонах на границе с окружающей организм средой».

4. Белок гена отсутствует в большинстве раковых клеток, но он имеется в клетках стромы опухоли, а также в межклеточном пространстве, т.е. это секре тируемый во внешнюю среду белок.

Изучение свойств белка – продукта гена tag7 выявило следующее:

1) Инкубация разных типов раковой клетки с культуральной средой, со держащей белок Tag7, показала, что этот белок токсичен для раковых клеток:

значительная часть клеток-мишеней подвергается апоптозу, «такая гибель кле ток под влиянием Tag7» достигает максимума уже через 6 часов.

2) Высокая цитотоксичность белка Tag7 создат трудности при работе с ним.

При трансфекции нормальных клеток в культуре геном tag7 с промото ром в случае синтеза ими большого количества белка Tag7, такие клетки в ско ром времени от него погибали. Только клетки с низким уровнем синтеза белка, способны нормально жить в культуре.

3) Подавление роста опухоли при экспрессии е клетками, введнного в них гена tag7.

Было отобрано две группы раковых клеток: контрольная без модифика ции геном tag7, а другая группа – с модификацией этим геном под контролем промотора.

Произведена перевивка раковых клеток подкожно в область бедра изо генным мышам. В контрольной группе возникли опухоли, они быстро росли и через 1-1,5 месяца мыши погибали.

Опухоли из модифицированных раковых клеток «росли в несколько раз медленнее и даже через 4 месяца размеры их не достигали размеров опухолей контрольной группы, которые они имели через месяц». Кроме этого, у «боль шинства мышей в этой группе через более длительные сроки опухоли рассоса лись».

Изменялся и характер роста опухоли. В контрольных опухолях уже через две недели возникали некрозы, а в опухолях, из клеток, синтезировавших Таg7, некроза не было.

Используя антитела против Tag7, учные установили, что «подавление роста опухоли непосредственно связано с образованием белка Таg7».

4) Ингибирование роста немодифицированной опухоли у мышей транс фецированными геном tag7 раковыми клетками. Для этого в одно бедро мыши прививали трансфецированные геном tag7 раковые клетки, а в другое бедро – клетки немодифицированной опухоли, «которые служили моделью метастаза».

И в этом случае модифицированные раковые клетки подавляли рост от далнной немодифицированной опухоли. Степень подавления роста опухоли была от «почти полного подавления до умеренного эффекта».

При введении животному немодифицированных раковых клеток вблизи от привитых трансфецированных геном tag7 раковых клеток, рост опухоли из этих клеток подавлялся. При этом в раковых клетках резко снижалось количе ство делящихся клеток, и во многих раковых клетках возникал апоптоз. Через несколько месяцев опухоли рассасывались – за счт апоптоза, а опухоли без введения в е клетки гена tag7 быстро росли, и животное погибало через месяц.

5) Роль гена tag7 в защите против раковых клеток.

Цитотоксические Т-лимфоциты распознают раковые клетки в организме животного по наличию на раковой клетке чужеродного белка Tag7 и атакуют их.

При контакте таких активированных цитотоксических Т-лимфоцитов с раковыми клетками, они выделяют токсические белки, которые вызывают апоптоз в раковых клетках.

Токсические белки присутствуют в среде в очень малом количестве, сре ди них был обнаружен белок Tag7. Антитела против белка Tag7 подавляли ток сичность на 90%. Отсюда ясно, что токсичность вызывается в основном белком Tag7, выделяемым цитотоксическими Т-лимфоцитами.

6) Профилактическое действие нежизнеспособных раковых клеток, син тезирующих белок Tag7.

Для этого были использованы клетки меланомы мыши, в них ген tag7 не экспрессируется.

Одну группу мышей иммунизировали клетками меланомы, в которые не вводили ген tag7. Другую группу мышей иммунизировали клетками меланомы, в которые ген tag7 с промотором был введн с помощью липосом. Такие клетки экспрессируют ген в течение нескольких дней, а затем обычно погибают. Через неделю мышам обеих групп подкожно прививали клетки мышиной меланомы.

Вакцинация немодифицированными клетками меланомы «никакого влия ния на рост у животного перевитой меланомы не оказывала». Зато рост приви той такими клетками меланомы у мышей, иммунизированных модифицирован ными клетками меланомы, сильно подавлялся: «у части мышей опухоли из этих клеток вообще не возникали, а у других рост меланомы был замедлн».

Для дополнительного контроля, учные модифицировали также клетки меланомы введением в них гена наиболее эффективного цитокина, стимули рующего образование колоний гранулоцитов и макрофагов, т.е. GM-CSF.

Оказалось, что профилактическое действие белка Tag7 было даже более сильным, чем у GM-CSF.

Результаты изучения гена tag7 и свойств его продукта – белка Tag7 по зволило учным создать на основе гена ДНК-вакцину для лечения рака. Это было тщательно проверено при лечении рака в опытах на мышах. Вот е основ ные этапы.

1. Мышам подкожно вводятся раковые клетки. Из них возникает рак. Без лечения такие мыши погибают от рака через несколько недель.

2. В такие раковые клетки методом трансфекции в культуре вводится ген tag7 вместе с промотором. Для этого в питательную среду добавляют ген tag или вводят в составе липосом, либо заражают клетки вирусом, содержащим этот ген с промотором;

модифицированные клетки облучают для инактивации размножения – это ДНК-вакцина.

3. Мышам с раковой опухолью делается прививка вакцины подкожно инъекцией е. Клетки вакцины продуцируют белок Tag7. Этот белок-антиген появляется на поверхности раковых клеток. Так как для организма мыши этот белок чужеродный, то иммунная система узнат этот белок, и вырабатывает от вет и на него, и на раковые клетки – носители белка, уничтожая их. Иммунный ответ будет в виде антител через активацию В-лимфоцитов и выработку цито токсических Т-лимфоцитов.

Введение такой вакцины, раковые клетки которой синтезируют цитокин Tag7, не просто активирует иммунную систему мыши, но вынуждает е прице льно атаковать раковые клетки. Это приводит к подавлению роста рака у мы шей, во многих случаях опухоли рассасываются за счт апоптоза раковых кле ток от токсического действия на клетки белка Tag7. У мышей вырабатывается иммунитет против того типа раковой клетки, которая входит в состав вакцины.

Повторная прививка тех же раковых клеток, против которых применялась вак цина, ведт к отторжению их. Но «в случае прививки раковых клеток, другого типа, защита отсутствует».

Этот метод лечения рака и предупреждения рецидива рака в опытах на мышах дал очень хорошие результаты, что позволило применить его в клини ческой практике. При этом ученые считают важным разработку методов введе ния гена tag7 или его белка «непосредственно в опухоль, минуя этап работы с раковыми клетками вне организма». Для этого могут быть использованы раз ные средства их доставки – липосомы, вирусы и др. (Рис.1).

Рис.1. Схема генной вакцинотерапии рака (рис. и цит. по: Г.П. Георгиев и соавт., 2003).

«Сделан прорыв в лечении рака», так называется статья в «Интернет» о начале клинических испытаний первой, разработанной в РФ вакцины от рака на основе «гена tag7», открытого группой наших учных во главе с акад. Г.П. Ге оргиевым. Так как материал в статье изложен кратко, но конкретно, мы цитиру ем его почти дословно.

«Вакцина, полученная методами генной инженерии, вырабатывает имму нитет против конкретного вида опухоли».

«Речь не идт о профилактических прививках здоровым людям. Вакцина может уничтожить уже имеющуюся в организме опухоль, а также предотвра тить повторное е возникновение и появление метастазов, т.е. распространения раковых клеток по всему организму у больных, перенесших операцию по уда лению опухоли. Проводимая сейчас первая стадия клинических испытаний в онкологическом центре РАМН должна показать, что такие вакцины, по крайней мере, безопасны. Уже получены обнадеживающие результаты по лечению ме ланомы – одного из видов рака кожи. Фактически это первые в нашей стране клинические эксперименты по генной терапии, которые уже несколько лет ве дут в Европе и США.

Вакцина, разработанная в Институте биологии гена РАН, основана на ге нетическом модифицировании опухолевых клеток. Учные нашли, а затем кло нировали ген белка Tag7, который может уничтожать раковые клетки. В здоро вом организме такие белки должны вырабатывать клетки иммунной системы – лимфоциты – в ответ на попадание в организм чужеродных клеток, в том числе и раковых. Однако раковые клетки организм иногда принимает как свои, и иммунный ответ, призванный их уничтожить, не развивается.

Именно эту ошибку исправляет вакцина. Чтобы добиться реакции пора женного организма, берут кусочек опухолевой ткани, вводят в него ген белка убийцы, а затем эту ткань возвращают в организм человека. В результате им мунная система учится распознавать и убивать раковые клетки сначала в оп ределенном месте, а затем во всем организме в целом.

Предварительные эксперименты на животных показали, что иммунитет к определенному виду рака под действием вакцины возникает в 70% случаев. У животных, которым удаляли опухоль хирургически, она повторно появлялась в три-четыре раза реже.

Для размножения генетически изменнных клеток в изъятой из орга низма опухолевой ткани требуется 2-3 месяца. Чтобы не упускать драгоценное для ракового больного время, можно пересаживать ткань с модифицированны ми клетками, ранее полученную от другого больного. Сейчас в онкологическом центре началось создание банка данных модифицированных опухолевых кле ток меланомы, которое позволит каждому пациенту подобрать ткань, совмес тимую с его организмом».

В связи с этой целью, проф. С.Л. Киселев (2003) говорит: «Задача эта могла быть решена, если бы в опухолях разных больных содержались одинако вые белки, которые иммунная система воспринимала как чужеродные и уни чтожала вместе с опухолями. И учные нашли такие белки, исследовав огром ное количество больных, – те же самые маркеры, опухолевые антигены.

Оказалось, что «в отличие от самих раковых клеток, которые индивиду альны у каждого больного, маркеры одинаковы у 70% пациентов. А значит и иммунная система этих больных, активированная вакциной, будет реагировать на маркеры одинаково».

«Правда, речь не идт об универсальной панацее – от всех видов рака», – говорит учный. – Да, очевидно, это и невозможно: в отличие от других боле зней этот недуг разнообразен, и каждый его вид имеет свои специфические особенности».

В настоящее время используются две схемы вакцинации от рака: 1) ауто логичная, т.е. пациенту вводят его же раковые клетки, генетически модифици рованные с помощью гена tag7, и 2) аллогеничная, т.е. используются не свои, а модифицированные раковые клетки геном tag7 от других пациентов, которые уже получали эту вакцину.

10.5. РНК-вакцина – новый способ поиска и уничтожения раковых клеток Стандартная лучевая терапия и химиотерапия рака не различают раковые клетки от нормальных клеток, что приводит к гибели последних. То есть оба вида лечения с тяжлыми побочными эффектами и не уничтожают все раковые клетки в организме пациента.

Раковая клетка отличается от нормальной клетки наличием на своей по верхности белков-антигенов. При сравнении белков, синтезируемых раковой и нормальной клетками одного и того же типа, можно выявить разницу в составе белков. Белки, характерные для раковой клетки и отсутствующие в нормальной клетке, и есть те самые белки-антигены, которые должна распознавать иммун ная система пациента.

Но раковая клетка – это «продукт» из нормальной клетки собственного организма. Путем размножения за счт бессмертия и распространения е по томков за счет свойства к инвазии, она создает самую опасную для человека болезнь – рак.

Протеом раковой клетки кодируется геномом организма-хозяина, что обусловливает его толерантность и отсутствие иммунного ответа. Известны и другие причины этого.

Только иммунная система обладает системным воздействием против бел ков-антигенов на раковых клетках. Поэтому учные давно пытаются использо вать клетки иммунной системы пациента для уничтожения раковых клеток.

Так, в Германии для этого используется прививка из убитых раковых кле ток, взятых от самого пациента. Как пишут об этом авторы, благодаря прививке этих клеток, в иммунную систему поступает информация: «Так выглядит рако вая клетка, нападайте на не!». Такое же происходит при прививках против ви русной инфекции, когда иммунная система пациента «ознакомлена» с антиге нами этого вируса и может усилить иммунный ответ.

Используются два способа прививки раковыми клетками, взятыми от са мого пациента.

В первом способе для изготовления прививочного материала берется грамм «массы опухоли», причм первичной и взятой в первой операции или методом биопсии. Первая прививка пациенту вводится «с высокой дозой» уби тых облучением раковых клеток. После этого следуют поддерживающие при вивки 1-2 раза в месяц в зависимости от ответа иммунной системы пациента.

Такая терапия может продолжаться годы и, блокируя возникновение метаста зов, «не давать развиваться болезни».

Во втором способе для изготовления материала прививки используются дендритные клетки из предшественников крови и раковые клетки от пациента также из первичной опухоли. Дендритные клетки выращиваются отдельно в культуре с цитокинами. Раковые клетки выращиваются отдельно также в куль туре и затем из них выделяют белки-антигены. После этого для изготовления прививочного материала дендритные клетки обогащаются белками-антигенами от раковых клеток. Такую вакцину вводят в организм пациента.

За счт выращивания дендритных клеток в культуре с цитокинами им мунная система «наджно уничтожает раковые клетки» с помощью двух меха низмов: цитотоксическими Т-лимфоцитами и антителами к белкам-антигенам раковой клетки.

Авторы отмечают, что данная методика «активно используется в универ ситетских клиниках для уничтожения всех типов раковой клетки и дат убеди тельные позитивные результаты».

Однако, использование комбинации дендритных клеток и специфических белков-антигенов от раковой клетки и е потомков требует идентификации та ких антигенов для каждого типа раковой клетки, что является нелгкой задачей.

Кроме того, далеко не для всех опухолей возможно получить достаточное ко личество белка, необходимого для запуска иммунного ответа.

Компания Merix Bioscience в 2001 г. начала разрабатывать новый подход к уничтожению раковых клеток, который будет подходящим для конкретного пациента. Е метод заключается в стимулировании иммунной системы пациен та, что позволяет ей находить и уничтожать раковые клетки. Это достигается РНК-вакциной.

РНК-вакцина состоит из: 1) дендритных клеток от пациента, они контро лируют его иммунную систему, и 2) матричной РНК (мРНК или иРНК) из его же раковых клеток. Дендритные клетки готовятся из образцов крови от пациен та, а мРНК выделяется из раковых клеток материала биопсии этого пациента.

Как видно, эта вакцина не для профилактики рака, а для уничтожения ра ковых клеток уже возникшего у пациента рака. Этим онкологи и заняты до на стоящего времени. Однако, прогресс в молекулярной биологии и возникнове ние молекулярной медицины позволяют уже теперь перейти к диагностике и лечению от рака в досимптомном его периоде на уровнях: первой раковой клетки и е первых потомков и даже предраковой клетки или клеток.

Чтобы понять смысл РНК-вакцины, необходимо вспомнить некоторые данные о гене и мРНК.

Ген – это фрагмент ДНК, кодирующий белок или белки. Специфический порядок или последовательность нуклеотидов, из которых состоит этот фраг мент, соответствует специфическому порядку размещения аминокислот, из ко торых построен этот белок.

Схема этапов образования белков в клетке: Ген — мРНК — белки.

Для построения белка необходимо, чтобы произошла транскрипция, т.е.

синтез молекулы матричной РНК (мРНК). Затем трансляция этой мРНК, т.е.

образование белка с соответствующей последовательностью аминокислот. Бел ки синтезируются на рибосоме в цитоплазме клетки при участии рибосомной РНК (рРНК) и множества транспортных РНК (тРНК).

В состав РНК входят четыре нуклеотида, в составе которых азотистые основания, несущие генетическую информацию: аденин (А), урацил (У), цито зин (Ц) и гуанин (Г). В ДНК вместо урацила входит тимин (Т) (Рис.1).

Рис. 1. Схема строения гена.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.