Догма репрограммированной опухолевой клетки - рак: эксперименты и гипотезы
Все клетки высшего организма в конечном итоге развиваются из одной-единственной клетки — оплодотворенного яйца, которое возникает при слиянии женской яйцеклетки с мужским спермием.
Из этой клетки в результате делений образуются мириады соматических клеток- на протяжении длительного процесса дифференцировки они становятся клетками почки, нервными клетками, клетками печени, соединительной ткани. Наследственный материал передается дочерним клеткам при каждом делении- таким образом, в каждой соматической клеткё имеется тот же наследственный материал и даже та же ДНК, что и в оплодотворенной яйцеклетке.
Ботаникй знают об этом давно. Если часть листа табака поместить на питательную среду, то лист пустит белые корешки, а впоследствии из него может сформироваться и целое растение. У растений культивирование потомства из дифференцированных соматических клеток не является чем-то необычным. По самой своей природе клетки растений часто остаются «мультипотентными» и в случае «чрезвычайного положения» сохраняют способность воспользоваться всем запасом наследственной информации.
Лишь недавно удалось продемонстрировать, что и соматические клетки животных имеют в своем распоряжении весь геном яйцеклетки. Цитогенетики уже давным-давно утверждали, что наследственный материал яйца не растрачивается, а тщательно копируется дочерними клетками, но убедительных доказательств не приводили.
Гёрдон из Оксфордского университета попытался это доказать: с этой целью он удалил ядро из клетки кишечного эпителия лягушки и пересадил его в яйцеклетку лягушки того же вида. Ядро яйцеклетки было удалено путем «умерщвления» его под микроскопом направленным облучением. Операции подобного типа могут быть выполнены только при овладении тончайшими хирургическими методами. Яйцеклетки лягушки с ядрами из эпителия кишечника развивались до нормальных головастиков, а затем и до нормальных лягушек. Таким образом, было доказано, что соматические клетки высших организмов сохраняют весь генетический материал зиготы (фиг. 49).
Из этого следует, что клетка печени или нервная клетка использует имеющуюся в ядре генетическую информацию лишь частично. Остальная часть генома не проявляет себя. Можно говорить о репрессии, характерной для каждого типа клеток: в каждой клетке определенная информация, то есть участки ДНК, должна оставаться раскрытой и «считываться». Этот раскрытый материал определяет программу, уникальную для каждого типа клеток — для мышечных клеток, клеток паренхимы печени или базальных клеток эпидермиса. На пути от яйцеклетки до клетки кишечного эпителия мутаций не происходит- в противном случае из ядер клеток кишечного эпителия не удалось бы вывести нормальных лягушек.
После этих предварительных замечаний мы можем теперь попытаться сформулировать еще одну догму индуцирования опухолей — догму ложно запрограммированной опухолевой клетки: «В принципе различия между нормальной и опухолевой клетками можно уподобить различиям, существующим между клеткой паренхимы печени и нервной клеткой». Новая программа опухолевой клетки должна быть достаточно жесткой, чтобы гарантировать, как правило, образование лишь новых опухолевых клеток. Однако она не должна быть настолько жесткой, чтобы исключить обратное развитие, то есть новое изменение программы.
"ОМНИПОТЕНЦИЯ" ЯДЕР ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫХ КЛЕТОК
Догма «репрограммированной опухолевой клетки» также позволяет дать правдоподобное объяснение канцерогенезу: канцероген должен быть веществом, способным изменять характер репрессии,— веществом, способным «смещать» гистоны, экранирующие ДНК, и тем самым вызвать к жизни новую программу. При этом опасность «перелета через цель» и прямого попадания в ДНК должна быть немалой. Именно реакции, возникающие в результате подобного «перелета через цель», и объясняют мутагенные и токсические эффекты канцерогенов.
Как мы имели возможность убедиться, для трансформации нормальных клеток в опухолевые необходимы деления клеток (и в первую очередь синтез ДНК). Новая догма легко объясняет этот феномен: при каждом делении, точнее, при каждом удвоении ДНК дифференцированной клетки должен также копироваться и характер репрессии. Следовательно, синтез ДНК представляет собой «опасную фазу» для правильной передачи подробных указаний, определяющих, какие из участков ДНК будут оставаться активными, а какие должны инактивироваться («характер распределения гистонов»). Тесная связь между канцерогенезом и синтезом ДНК хорошо «вписывается» в концепцию репрограммированной опухолевой клетки.
В обозримом будущем эту догму, быть может, удастся подвергнуть решающему эксперименту. Если допустить, что генетический материал в опухолевой клетке остается незатронутым, то пересадка ядра опухолевой клетки в яйцеклетку должна вести к развитию нормального зародыша. Возможно, этот эксперимент не удастся с первой попытки. Возможно, ядро опухолевой клетки придется несколько раз пересаживать в новые яйцеклетки, прежде чем оно вновь «нормализуется». Первые эксперименты в этом направлении уже проведены, и на них мы остановимся ниже (стр. 306).
В экспериментах Гёрдона цитоплазма яйцеклетки играла важную роль. Под ее влиянием используется вся информация, содержащаяся в дифференцированном ядре, и все «начинается с начала». Почему бы «неопластической цитоплазме» также не заставить ядро стать ядром опухолевой клетки и почему бы нормальной цитоплазме не возвратить ядро опухоли к норме? Догма репрограммированной опухолевой клетки приписывает цитоплазме решающую роль в контрольных механизмах. В таком «демократическом обмене мнениями» между ядром и цитоплазмой вырабатывается общий курс развития клетки.
Заключение
Многие основные проблемы экспериментальных исследований опухолей все еще требуют догматического подхода.
До сих пор не выяснено окончательно:
а) может ли нормальная клетка непосредственно превращаться в опухолевую (трансформироваться)-
б) могут ли преформированные опухолевые клетки просто подвергаться селекции-
в) могут ли соматические клетки просто ускользать из поля нормальной ростовой регуляции.
Обнаружение способных к обратному развитию опухолей заставляет нас усомниться в справедливости положения о том, что канцерогенез — это «дорога в один конец». Догма репрограммированной опухолевой клетки позволяет уподобить различия между клеткой гепатомы и клеткой печени различиям между клеткой печени и клеткой почки. Новая программа включает в себя утрату прежних способностей, а также приобретение новых.
Не все опухоли растут быстрее нормальных тканей. Иногда популяция клеток в опухолевой ткани растет за счет того, что клетки как бы «забывают» умереть.
