О теориях рака - рак: эксперименты и гипотезы
Воображаемая беседа
Теория без эксперимента слет.
Эксперимент без теории нем.
«Идеи, подобно людям, рождаются, переживают приключения и умирают,», — написал однажды историк науки У. 77. Д. Уитманн. Не считаете ли вы, что эти слова применимы и ко многим теориям рака, обсуждаемым в последние годы?
Следует начать с того, что в действительности ни одна из теорий рака не отжила свой век. Экспериментальная онкология — наука молодая, поэтому в нашем распоряжении большой выбор заслуживающих внимания теорий, которые и по сей день находятся в самом расцвете сил. Онкологи, придерживающиеся самых различных взглядов, гипотез и точек зрения, составляют весьма пестрое общество.
Можете ли вы привести пример какой-либо старой, но все еще активной теории рака?
Довольно своеобразным примером может служить «кариогамная теория рака» Галлиона (1907). Галлион усматривал причину рака в слиянии клеток ткани с подвижными клетками, такими, как лейкоциты или даже бактерии.
В результате такой анархической акции клетки ускользают от закона, в рамках которого должно проходить их нормальное развитие. Ничто не в состоянии вызвать столь существенные нарушения общего плана развития клеток, как непредусмотренное и несоответствующее оплодотворение, нарушающее процесс нормального развития зародышевых клеток. Тем самым разрывается пакт, определяющий «социальное» поведение клеток, и зарождающаяся в результате этого анархического акта независимая линия клеток становится неуправляемой — верный признак незаконного происхождения.
В этой формулировке чувствуется характерное викторианское осуждение «аморальной жизни клеток», однако никаких доказательств подобного «прелюбодеяния» получено не было. Правда, по прошествии пятидесяти с лишним лет исчезли всякие сомнения в возможности «противоестественного совокупления» между клетками ткани и чужеродным генетическим материалом, а также в том, что именно этот акт и ведет к развитию клеток рака.
Вы имеете в виду опухолевые вирусы?
Совершенно верно. Здесь партнер мужского пола, если так можно выразиться, полностью редуцирован до обнаженной хромосомы, даже до обнаженной нуклеиновой кислоты. Но и в этом случае в точном соответствии с естественным оплодотворением происходит слияние наследственного материала.
Существуют ли методы, позволяющие вызвать искусственное слияние клеток?
Да. Настоящие гибриды клеток можно получить при использовании убитого вируса Сендай. Весьма вероятно, что в ближайшем будущем теория Галлиона получит подтверждение.
Мы уже достаточно углубились в детали. Нельзя ли начать дискуссию с простого вопроса: что такое рак?
Вряд ли это можно назвать простым вопросом. Более того, вряд ли это нужный вопрос. Многие исследователи полагают, что «рак связан с нарушением основного механизма самой жизни» (Оберлинг). Но это означает, что,прежде чем мы поймем, что такое рак, следует выяснить, что такое жизнь. «Загадка рака», по-видимому, спрятана глубоко, однако едва ли это может служить поводом для пессимизма. И хотя сегодня еще никто по-настоящему не знает, что же такое, собственно говоря, есть жизнь, за последние десятилетия нам удалось выяснить больше подробностей о живых системах, чем за все минувшие века. Экспериментальной онкологии следует перенять успешный опыт современной биологии: отбросить общие определения и вместо них поставить простые вопросы, которые могут быть разрешены опытным путем.
Вы полагаете, что экспериментальная онкология должна избегать теорий и гипотез?
Совсем наоборот. «Наблюдение всегда остается наблюдением в свете теорий» (Поппер), и результаты биохимических анализов и морфологические описания опухолевого материала без теоретического обоснования не имеют ровно никакой ценности. «Научные высказывания представляют собой не простое обобщение полученных данных, а формируются в виде гипотез» (Бирвиш).
Какую теорию возникновения опухолей вы предпочитаете: химическую, вирусную или радиационную?
К сожалению, ни одну из них нельзя назвать теорией в подлинном смысле этого слова. Я согласен с вами, что патологи иногда говорят о химической теории возникновения рака, однако им эта проблема видится из прозекторской или операционной. Они пытаются дать объяснение опухоли, на возникновение которой не могут повлиять. Для них опухоль не что иное, как криминалистическая проблема, между тем как так называемая «химическая теория рака» лишь описывает возможность появления отдельной опухоли. Благодаря этому из анонимной массы «спонтанных опухолей», таких, как опухоли, возникающие в результате облучения у рабочих урановых рудников или радиологов, удается выделить «химический профессиональный рак».
Напротив, экспериментальная онкология просто по определению не может признать спонтанных опухолей- опухоли, которые иногда возникают спонтанно, лишь вызывают досаду. Онкологи-экспериментаторы владеют целым набором методов, позволяющих вызвать опухоли- в этом смысле надо говорить не о химической теории опухолей, а о химических приемах индуцирования опухолей. То же относится и к так называемой вирусной теории: вирусологи располагают точной информацией о том, какие вирусы и на каких животных способны вызывать опухоли. Следовательно, опухолевые вирусы являются не теоретической предпосылкой, а орудием эксперимента. А вот каким образом опухолевые вирусы превращают нормальную клетку в опухолевую — это уже предмет теории. Существуют также теории о том, как химические канцерогены приводят к появлению опухолей.
Что можно ожидать от «подлинной» теории рака?
Мы можем вновь процитировать Варбурга: «Подобно тому как заболевание чумой обусловлено совокупностью, казалось бы, не связанных друг с другом факторов (жарой, наличием насекомых и крыс), но вызывается одной лишь причиной — бациллой чумы, возникновение рака связано с целым рядом факторов. Этот процесс вызывают каменноугольная смола и облучение, мышьяк и низкое парциальное давление кислорода в клетках, уретан и песок. Но непосредственной причиной, к которой ведут все прочие перечисленные факторы, является необратимое нарушение дыхания клеток».
Разумеется, сегодня наши формулировки не были бы столь безапелляционными и в более осторожных выражениях мы могли бы говорить лишь о возможности существования общей причины рака. Но «подлинная» теория рака должна дать нам описание природы этой общей причины.
Включаете ли вы сюда и информационную гипотезу рака, согласно которой рак представляет собой нарушение потока и содержания информации?
В данном случае нельзя даже говорить о теории- это всего лишь классическое определение опухолевой клетки в современной терминологии. Следовательно, информационная гипотеза не может быть ложной, тогда как «подлинная» теория должна заключать в себе возможность ошибки.
Как, по-вашему, теория раздражения Вирхова могла бы стать такой подлинной теорией рака?
Разумеется, поскольку она пыталась свести все множество причин к общему знаменателю, но неудачно. Этим общим знаменателем было хроническое раздражение: радиационный рак возникает после хронического воспаления (радиационный дерматит), а раку печени часто сопутствует цирроз. Практика патологической анатомии дает немало таких примеров.
В ответ на постоянное раздражение в ткани срабатывают компенсаторные механизмы, в которых важная роль отводится регенеративным процессам и возросшей скорости деления клеток. Сначала регенерация находится под контролем. Однако наряду с развитием все быстрее растущих клеточных линий развиваются и «истинные» раковые клетки.
Вирхов пришел к такому заключению на основе клинических наблюдений, и эти выводы впоследствии (на первых порах) получили блестящее экспериментальное подтверждение: успех Ямагивы в индуцировании карциномы уха кролика каменноугольной смолой явился примером практического применения теории раздражения Вирхова.
Но вскоре возникли трудности?
Да. Раздражение и канцерогенные эффекты далеко не всегда коррелировали друг с другом, а кроме того, простое раздражение отнюдь не всегда вело к развитию сарком.
- Бензпирен и 1,2-бензпирен оказывают примерно одинаковое, раздражающее действие. Однако лишь первое соединение является канцерогенным. Другой пример: возможно индуцирование гепатом без предшествующего цирроза, если животным скармливать диэтилнитрозамин в достаточно малых дозах.
И все же теория Вирхова была верна в исходном положении: рак может быть вызван (внешним) воздействием, и не столь существенно, будут на первых этапах формирования опухоли проявляться воспалительные реакции или нет.
Но если понятие «раздражение» толковать в более широком смысле, под это определение может подойти все, включая даже опухолевые вирусы, и в этом смысле теорию Вирхова нельзя назвать ошибочной.
Здесь следует быть осторожным: опухоли генетического происхождения не вписываются в концепцию раздражения. Мы уже видели, что некоторые опухоли, особенно у определенных штаммов мышей, возникают с удивительной закономерностью. Для появления рака вовсе не требуется раздражения- если сформулировать это иначе, оберегаться раздражения бесполезно: анархия «запланирована» уже в оплодотворенном яйце.
То же относится и к экспериментально индуцированным опухолям у гибридов близкородственных видов.
Вы имеете в виду гибриды меченосцев, погибающих от меланом?
Вот именно. В данном случае простое добавление чужого генетического материала влияет на нормальный ход развития. Но это возможно не только у рыб. Вы, верно, помните, что у гибридов различных видов табака также могут возникать опухоли.
Вы говорите о скрещивании между Nicotiana langsdorffii и N. glauca?
Да. Тут, по-видимому, применим простой принцип: N. glauca принадлежит к однолетним растениям, «рассчитанным» на быстрый рост- N. langsdorffii — многолетнее, несколько «заторможенное» растение, «рассчитанное» скорее на стабильность, чем на быстрый рост. У гибридов же мы наблюдаем столкновение между стабильностью и ростом. Разумеется, это лишь общие рассуждения, однако и здесь генетический анализ в конечном итоге, очевидно, приведет к рассмотрению репрессорных систем, как и в случае с гибридами меченосцев.
Имеются ли другие исключения из теории раздражения Вирхова?
Исключения, как можно полагать, составляют также так называемые дизонтогенные опухоли — любопытная смесь нормальных тканей, где можно найти и зубы, и волосы, и кожу (тератомы). В нескольких случаях наблюдалось формирование рудиментарных голов с мозгом или без такового- там же можно было найти и ноги, даже с пальцами и ногтями («паразитический плод»). Если принять за исходный пункт предположение о «неудачливом брате близнеце», то можно прийти к сложным случаям двойного формирования, ведущим к сиамским близнецам, а затем и к обычным идентичным близнецам. В соответствии с этим объяснением опухоль можно также считать «несчастным и дегенеративным родственником» (по выражению Оберлинга) хозяина.
В своей эмбриональной теории развития опухоли Конгейм даже рассматривал раковые клетки в качестве рассеянных по организму эмбриональных клеток, развитие которых по каким-то причинам приостановилось...
...но которые сохранили потенции роста...
Верно. Во взрослом организме силы, направляющие` и формирующие растущий плод, прекращают свое действие, и катастрофа может не заставить себя ждать.
Имеются ли эксперименты, подтверждающие эту теорию?
Индуцирование экспериментальных опухолей имплантацией эмбриональной ткани не дало убедительных доказательств. Правда, при «варьирующих повреждениях» яйцеклеток у лягушек развивались тератомы, опухоли и даже двойные монстры. По-видимому, здесь для дизонтогенного роста требуется индуцирующий стимул.
Л это возвращает нас назад, к Вирхову. Попробуем еще раз взглянуть на краткий перечень воздействий, вызывающих рак (табл. 6). Удивительно, как много различных и даже противоположных факторов индуцируют опухоли.
Поражает само многообразие химических канцерогенов, однако делать вывод о том, что большинство веществ в большей или меньшей степени канцерогенно, было бы не верно. Достаточно незначительного изменения в молекуле канцерогена, чтобы лишить ее онкогенных свойств. Выявлены строгие правила, регулирующие канцерогенность в целой серии близкородственных соединений (ср. 3,4-бензпирен и 1,2-бензпирен), но они сохраняют свою силу не более чем для одного класса соединений (ср. СНС13, тиомочевину, нафтиламин).
Как, по-вашему, не обречены ли на неудачу поиски общего знаменателя для принципиально различных причин рака?
Вполне допустимо, что каждый канцероген ведет к опухоли «своим собственным путем», поскольку наряду с многообразием канцерогенных воздействий имеет место и разнообразие форм опухолей. Поэтому многие патологи не признают единства всех проявлений злокачественного роста у опухолей.
Но опухолевые клетки должны иметь по крайней мере одно общее свойство: все они ускользают от жесткой регуляции роста ткани или организма, независимо от того, чем они были индуцированы — вирусом, химическим канцерогеном или облучением.
Химические стимулы Видео: Разоблачение лжи о раке. Сокрытые научные факты | |
Органические соединения | Иприты, эпоксиды, пропиолактон Диэтилнитрозамин, N-метил-М- нитрозоуретанбета-Нафтиламин, 2-ацетиламино- флуорен, N,N-диметил-4-амино- азобензол 4-Нитрохинолин-N-оксид Тиомочевина, тиоацетамид3,4-Бензпирен, 3-метилхолантрен Стильбестрол, поливинилпирролидон |
Физические стимулы | |
Радиация Видео: Эксперимент над Ракамакафо / Experiment on Pranksters | Рентгеновское облучение, ультрафиолетовое облучение (60Со,радий) |
Биологические стимулы | |
Паразиты | Bilharzia (опухолевыевирусы?) Видео: Заговор Кукловодов. Афера с Раком. Как Нас Дурят И Обрекают На Смерть. 07.08.2016. |
Конечно, и поэтому многим рак представляется «довольно единообразным процессом... а единообразие опухолевого процесса заставляет многих думать о единообразии механизмов индукции» (Оберлинг).
Какова же природа этого «единообразия»?
Представим мысленно две модели:
Видео: Теория заговора. "Летний коктейль" (18.06.2016)
- Каждый канцерогенный стимул (физический, химический или биологический) «марширует под свою команду», но в конце концов приходит к той же цели в клетке.
- Необходимо лишь допустить, что в принципе имеется только одна причина, вызывающая рак. Все другие факторы, по-видимому, вызывают рак лишь косвенно или ускоряют его развитие.
Не существует ли в таком случае своего рода иерархии канцерогенных стимулов?
Похоже, что существует. Имеются четкие различия между механизмом действия паразита, который вызывает рак лишь в 5—10% случаев, и механизмом действия канцерогенных нитрозаминов, которые срабатывают в 100% случаев. Однако, помимо выхода опухолей, нельзя не отметить и временные различия: скармливание канцерогенных азокрасителей ведет к образованию гепатом после шестимесячного латентного периода, в то время как при заражении вирусом полиомы рост опухоли начинается немедленно. Точность, с которой срабатывает вирус как канцероген, и скорость образования опухоли свидетельствуют в пользу предположения, что подлинной причиной рака является вирус.
Значит ли это, что рак в принципе заразен?
Вы хотите сказать, что рак не может вызываться вирусами, поскольку он не заразен? В подобном ходе рассуждений кроется принципиальная ошибка.
«Даже инфекционное заболевание не всегда заразно. Герпес на губах или опоясывающий лишай вызываются вирусами, однако они не заразны. Сыпной тиф — одна из опаснейших болезней, поражающих человечество, однако тифозный больной без вшей не более заразен для других, чем больной раком. Большинство возражений против вирусной теории основано на недостаточных знаниях общей вирусологии. Многие просто не могут отказаться от мысли, что патогенные бактерии и вирусы всегда вызывают заболевание, причем немедленно и при любых обстоятельствах. Огромное значение скрытых инфекций и их распространение, как правило, игнорируются» (Оберлинг).
В таком случае может ли, скажем, облучение активировать скрытые вирусы?
Давно известно, что облучение способствует вирусной инфекции: так, herpes может активироваться под влиянием солнечных лучей.
Каплан обнаружил, что скрытые опухолевые вирусы также могут активироваться лучами Рентгена. Он облучал мышей линии C57/BL и наблюдал у них развитие лимфом. Бесклеточные экстракты из этих опухолей в свою очередь индуцировали опухоли такого же типа. Более тщательный анализ вирусных лейкозов, вызванных облучением, весьма сложен (следует учитывать факторы селезенки, роль костного мозга), но на основании этих экспериментов все же удалось показать, что: 1) скрытые инфекции возможны и для опухолевых вирусов и 2) классические канцерогенные агенты, такие, как рентгеновское облучение, могут иногда вызывать опухоли через посредника.
Не могут ли и химические канцерогены усиливать некоторые вирусные инфекции?
Безусловно. Дюран-Рейнальс вызывал вспышку оспы у кур путем смазывания кожи метилхолантреном. Подлинный причинный агент, вирус, по-видимому, уже присутствовал в скрытой форме перед активацией.
Не является ли спорным вопрос о том, что химические канцерогены также могут «пробуждать» скрытые опухолевые вирусы?
Сегодня это уже бесспорно. Используя метилхолантрен, уретан и диэтилнитрозамин, Хюбнер и др. смогли
индуцировать лимфомы у мышей. Экстракты из этих лимфом обладали способностью вызывать лейкозы.
На это лишь отдельное наблюдение, по крайней мере на данный момент
Да. Причем оно было проведено на том же штамме мышей (C57/BL), у которого «симбиотические» опухолевые вирусы могли быть активированы рентгеновским облучением. Однако все больше данных свидетельствует о том, что скрытые опухолевые вирусы распространены гораздо шире, чем хотелось бы признать онкологам. Вирусологи под электронным микроскопом постоянно наталкиваются на так называемые С-частицы. Очевидно, эти частицы и есть опухолевые вирусы, поскольку такие известные онкогенные вирусы, как лейкозный вирус Гросса и вирус саркомы Рауса, принадлежат к этому же классу.
У животных тех штаммов и видов, которые ранее считались свободными от вирусов, также обнаружились явные признаки антигенов опухолевых вирусов. Среди новых для онкологов животных особо следует отметить кошек, у которых нашли лейкозные вирусы.
Не эти ли вирусы вызывают лейкоз у мышей?
Они принадлежат к тому же типу. Однако это открытие привлекло внимание исследователей не потому, что кошки больше похожи на человека, а потому, что в качестве домашних животных они могут служить важным «фактором среды» в заболеваниях человека. Иногда С-частицы удавалось наблюдать и в опухолях человека.
Но не регулярно.
Это не столь важно- даже по терминологии латентные вирусы не всегда должны быть доступны наблюдению. В недавних экспериментах было показано, что особенно лейкозные вирусы с большой степенью вероятности могут быть полностью погруженными (скрытыми) в другие структуры.
Тодаро с соавторами удалось выделить стабильные линии клеток из зародышей мышей инбредного штамма Balb/c- будучи введены мышам того же штамма, они индуцируют опухоли. Из вполне нормальных клеток зародыша мыши в результате культивирования (быстрые пассажи при высокой плотности клеток) могут образовываться настоящие опухолевые клетки.
Удивительно не только это. Неоднократно наблюдалось индуцирование злокачественных клеток простым культивированием in vitro,
Удивительным в этом случае было то, что индуцированные in vitro опухолевые клетки вырабатывали лейкозный вирус у мышей. По-видимому, культивирование in vitro оказывало такой же эффект, как и обработка канцерогеном мышей линии C57/BL: в обоих случаях наблюдалась активация лейкозных вирусов.
Не было ли это простым заражением культуры вирусом?
Случайное заражение культуры лейкозным вирусом исключается. Авторы предпочитают следующее объяснение:
СОСТОЯНИЯ ГЕНОМА ДНК-ВИРУСА
клетки мыши содержат информацию лейкозного вируса в полностью репрессированной форме. Таким образом, к феноменологии опухолевых вирусов нам следует добавить понятие полностью «немого» вирусного генома. Хюбнер говорит о «вирогенах», имея в виду, что эти вирусы по существу больше напоминают гены клетки, чем инфекционные агенты. Вероятно, подлинное заражение между клетками не играет особой роли- распространение различных вирусов может происходить полностью скрыто и по вертикали, то есть от материнской клетки к дочерней и соответственно от матери к потомству.
Если я вас правильно понял, общая вирусная теория рака вновь вызывает много толков. Год или два назад картина была совсем иная: преимущество отдавалось аргументам, отрицающим тот факт, что все опухоли в конечном счете вирусного порядка.
Одно из доказательств было получено при изучении опухолей современными иммунологическими методами: химически индуцированные опухоли обладают антигенами, специфичными для каждой отдельной опухоли. Такая антигенная индивидуальность заходит настолько далеко, что даже две опухоли, индуцированные у одного животного, могут обладать различными антигенами. И напротив, опухоли, индуцированные данным вирусом, всегда имеют одинаковые опухолевые антигены.
Как же разрешить эту дилемму?
То обстоятельство, что все опухоли, индуцированные одним и тем же вирусом, обладают одинаковыми антигенами, по существу не столь удивительно- поражает чудовищное разнообразие антигенов «химических» опухолей. Почему бы среди индивидуальных специфических антигенов химически индуцированых опухолей не быть более слабым групповым специфическим антигенам опухолевых вирусов? Разнообразие сильных индивидуальных антигенов в этом случае скрыло бы менее своеобразную индивидуальность слабых вирусных антигенов. Не так давно ученые заговорили об общих «слабых» антигенах в химически индуцированных опухолях.
Итак, разнообразие антигенов химически индуцированных опухолей перестает быть серьезным возражением против общей вирусной теории. Но не сохраняет ли силу аргумент о том, что химический канцерогенез подчиняется точным количественным законам соотношения доза — ответ, которые не имеют никакого отношения к вирусной инфекции?
К вирусной инфекции, но не к активации латентного вируса в клетке, как полагают. Канцерогены и время изменяют, если угодно, части клетки, регулирующие рост- эти «многоударные реакции» мы уже обсуждали. Но не является ли это столь же «утомительным» занятием, как и «выкапывание» латентного вируса?
Значит, в целом вы полагаете, что представление об онкогенности вирусов как о подлинной причине рака заслуживает всеобщего признания и что все другие индуцирующие рак стимулы могут быть сведены в группу активирующих вирус факторов. Но ведь доказательства этой теории и сегодня остаются столь же скудными, как и ранее, не так ли?
Разумеется, доказательств нет. Однако защитники этой теории всегда полагали, что «трудно предположить, чтобы процессы, в конечном итоге ведущие к одинаковым изменениям клетки, в одном случае вызывались бы изменением собственного генетического материала клетки, а в другом — введением дополнительного генетического материала, который клетка (через вирус) получает извне» (Зильбер).
Научная объективность требует от нас признания возможности и того, что две противоположные причины могут вызывать один и тот же эффект...
Совершенно Ёерно. Генетик сказал бы в данном случае, что различные генотипы могут иметь одинаковое фенотипическое выражение.
Но вернемся к перечню многочисленных причин рака. Не упростилась бы проблема, откажись мы от общего знаменателя?
Разумеется, упростилась бы. Что общего между рентгеновским облучением, азокрасителями, имплантацией пластмасс и вирусом полиомы? Вопрос может быть решен в том случае, если мы примем, что все канцерогенные стимулы лишь способствуют «запуску» процессов, которые клетка может выполнять и без них. Канцерогены как бы дают толчок, а далее клетка действует самостоятельно.
«Объяснение [проблемы рака] следует искать не столько в канцерогенах, сколько в самой клетке», — пишет Леттре. По его мнению, «после воздействия повреждающих факторов, которые, однако, не приводят к ее гибели, клетка имеет весьма ограниченный выбор средств для выживания, и одним из таких возможных средств является превращение в раковую клетку».
Эта идея не нова.
Конечно. Представление о том, что канцерогенные стимулы действительно лишь способствуют высвобождению скрытых потенций, подразумевалось еще в теории раздражения Вирхова: ткань «отвечает» на канцерогенный импульс, и этот ответ подготавливает почву для возникновения опухолевых клеток. Решающее значение имеет не только действие канцерогена, но и реакция клетки. Иными словами, нормальные клетки находятся в неустойчивом равновесии.
Аналогичные соображения мы находим и в теории Варбурга. Согласно этой теории, злокачественное перерождение рассматривается как возвращение к более примитивным формам существования клеток, которые уподобляются примитивным одноклеточным организмам, свободным от «общественных» обязательств. При этом не столь важно, несет ли за такое «антиобщественное поведение» клеток ответственность лишь вновь обретенный гликолиз или же гликолиз — и это уже важнее — является одним из многих параметров, присущих этому «примитивному образу жизни».
Следовательно, раковая клетка не узнает ничего нового? В ней просто возрождаются прежние потенции?
Пожалуй, так. В этой связи часто приходится слышать о «возвращении к эмбриональному типу клеток», который, как известно, отличается бурным ростом.
По существу, опухолевые клетки утрачивают многие функции, характерные для зрелых тканей, и тем самым начинают напоминать эмбриональные ткани, в которых эти функции еще не были выработаны. Помимо утраты специфических функций, в опухолевых клетках могут вновь обнаруживаться давно забытые эмбриональные признаки. Не раз появлялись сообщения о «новых опухолевых антигенах», которые оказались не чем иным, как эмбриональными антигенами, воспоминанием о временах бурных клеточных делений.
Правда, поверхностное сходство с эмбриональными клетками не должно завести нас столь далеко, чтобы мы вынуждены были признать и принципиальное сходство между ними. Фоулдс недвусмысленно предупреждал против этого: ,,Между эмбриональными и «анапластическими» неопластическими клетками такое же сходство, как между ребенком и старым маразматиком, впавшим в детство: в одном случае потенции еще не развиты, в другом они уже утрачены навсегда&rdquo-.
Но некоторое сходство все же существует — частые клеточные деления и отказ от выполнения специфических функций. В основе многих теорий рака лежит представление о том, что клетки, подобно маятнику, могут колебаться и из одного основного состояния переходить в другое, то есть от клеточной дифференцировки к клеточным делениям.
Не могли бы вы пояснить эту мысль?
Под этим лишь подразумевается, что клетки либо делятся, либо выполняют дифференцированные функции: например, клетки печени запасают гликоген, вырабатывают сахар крови и желчные пигменты, а нервные клетки через длинные отростки, дендриты, осуществляют связь с соседними нервными клетками.
Каждое состояние определяется генетической информацией, и поэтому переход от дифференцированной клетки к клетке делящейся можно представить себе следующим образом: в клетке, которая является, к примеру, частью регенерирующей печени, дифференцированные гены выключаются, а гены, необходимые для деления, «пускаются в ход».
Однако этот переход может быть обратимым, поскольку по завершении регенерации дальнейшие деления приостанавливаются. Опухолевая же клетка начисто «забывает» о дифференцированных функциях и все свои силы отдает процессу деления.
Такую ситуацию Буллоу определяет как «деградацию дифференцировки до рака». Дифференцированные гены становятся «немыми», а гены, необходимые для митозов, переводятся в состояние «постоянной боевой готовности». X. Буш назвал последние «опухолевыми генами».
Понятие «опухолевый ген» вполне очевидно?
Лишь при первом рассмотрении. Видимо, здесь нельзя говорить об альтернативе — дифференцировка или деление. Например, если синхронизировать культуру клеток, вырабатывающих коллаген, то продуцирование коллагена можно наблюдать на протяжении всего клеточного цикла- перерыва в синтезе не будет не только в S-фазе, но и во время митоза. Поэтому митоз и дифференцированная функция не всегда исключают друг друга.
Не свидетельствуют ли гепатомы с минимальными отклонениями также о том, что опухолевые свойства и дифференцированные функции в принципе не исключают друг друга?
Да. Описана целая серия гепатом, которые растут относительно быстро и все же в какой-то степени похожи на нормальную ткань печени. Медленно растущие гепатомы продолжают вырабатывать гликоген и даже желчные пигменты, а ведь обе эти функции — привилегия нормальных клеток печени. Итак, в данном случае опухолевый рост оказывается совместимым с выполнением дифференцированных функций. ,,По мере обнаружения экспериментальных опухолей «с минимальным отклонением» представление о том, что перед каждой клеткой стоит альтернатива — размножаться или дифференцироваться, — потеряло былую привлекательность (Е. Райд)&rdquo-.
И все же понятие «опухолевый ген» не следует считать ложным?
Нет. Блокирование «митотической информации» может быть нарушено, но при этом специфические функции не будут затронуты. Однако обычно специфические функции клетки сильно поражаются- как правило, в опухолевых
зоо клетках может проходить меньше специфических процессов, чем в нормальных клетках.
По существу мы затрагиваем уже область делеционной гипотезы, которая «в своей простейшей форме утверждает, что в опухолевой клетке отсутствуют кое-какие ферменты, которые были в нормальной клетке-предшественнице» (Поттер).
Какие соображения положены в основу этой гипотезы?
Она была сформулирована Миллерами, которые обнаружили, что канцерогены связываются определенными белками в клетке (h-белки). В «завершенной» опухолевой клетке эти белки, которые в нормальной клетке реагировали бы с канцерогенами, отсутствуют.
Но ведь в опухолевой клетке недостает не только h-белков?
Совершенно верно. Обычно нет целого ряда ферментов, и это, естественно, вызывает вопрос: какие же «нехватки» являются стратегически важными? Иными словами, какие из них в действительности сказываются на проявлении неопластических свойств опухолевой клетки?
Некоторые изменения можно отнести за счет токсического действия, поскольку канцерогены, как мы уже неоднократно отмечали, весьма вредоносные вещества: будучи использованными в высоких дозах, они неминуемо приводят к гибели клетки.
Удается ли выделить «токсические» изменения, которые не имеют отношения к канцерогенезу?
Исследователи неоднократно пытались дифференцировать токсические и канцерогенные эффекты, сравнивая воздействия химически родственных веществ на метаболизм клетки. Однако такой подход целесообразен лишь в том случае, когда два сравниваемых вещества вызывают примерно один и тот же токсический эффект. Все, на что, помимо этого, способно вещество, оказавшееся канцерогенным, считается специфическим для канцерогенеза.
Но речь идет не только о токсичности или канцерогенности, а и о том, являются ли наблюдаемые в метаболизме опухолевой клетки изменения первичными или вторичными, причем ответ на последний вопрос достаточно сложен. Мы уже упоминали об изменениях в хромосомах, которые, по-видимому, лишь следствие более частых клеточных делений, а не их причина. Значит, изменение и других параметров может быть лишь следствием.
Делались ли попытки провести грань между первичными и вторичными изменениями в опытах с точным временным анализом в расчете на то, что стратегически важные события будут предшествовать менее важным вторичным изменениям?
Такие попытки делались, однако существует метод, более перспективный в отделении, образно говоря, пшеницы от соломы: сравнивают опухоли из одной и той же родительской ткани и пытаются выявить общие свойства. Опухоли, наиболее подходящие для этой цели, минимально отличаются от нормальной ткани, из которой они произошли (так называемые опухоли с минимальным отклонением). Вкратце суть метода сводится к следующему: очевидно, ни одна из функций, на которые еще способны клетки данной опухоли, не мешает их неопластическому росту. Если некоторые ферменты отсутствуют в определенных опухолях, но еще сохраняются в опухолях с минимальным отклонением, значит, их отсутствие никак не влияет на канцерогенез. Следовательно, наибольшая ценность этого метода заключается в том, что он развенчал мифы о влиянии делеций (нехваток) на канцерогенез (в особенности это относится к гипотезе гликолиза Варбурга).
Насколько доказательны заключения такого рода?
Вы стремитесь проявить осторожность в «развенчании мифов» и, видимо, не без оснований. Рассмотрим взаимоотношения между тремя партнерами в цикле регуляции роста нормальной клетки:
Нехватка (утрата) одного из них, будь то А, Б или В, должна нарушить эту регуляцию. Заключение о том, что оставшиеся два компонента не имеют никакого отношения к регуляции, очевидно, было бы ошибочным.
Нельзя ли на основании сравнительного рассмотрения опухолей с минимальным отклонением сделать конкретный вывод?
Думаю, что нет. Но если допустить, что одного-единственного решающего изменения в клетке достаточно, чтобы перевести ее на неверный путь, то подобные сравнительные исследования могут иметь определенный смысл. Известно, что структура клетки необычайно сложна, а жизнедеятельность зависит от того, как протекают в клетке тесно связанные между собой циклические процессы. Вместе с тем в клетке имеется и определенная иерархия: если в ней наличествует фактор, регулирующий рост, то он, безусловно, оказывает значительно большее влияние на возникновение опухолевых свойств, чем любые другие «периферийные» процессы клеточного метаболизма. При обсуждении концепции халонов мы уже отмечали этот немаловажный фактор.
Вернемся к вопросу о стратегических изменениях в связи с делеционной гипотезой. Канцерогены взаимодействуют с некоторыми белками, инактивируют их, а затем обеспечивают постоянное их элиминирование (удаление). Очевидно, эти белки, если они важны для канцерогенеза, должны быть какими-то особыми белками?
Именно так. Очевидно, это регуляторные белки- сегодня мы, вероятно, вправе назвать их халонами, пользуясь терминологией Буллоу. Однако это не решает проблемы, каким образом временная инактивация, например халона, ведет к его постоянной утрате? Мы не знаем также, как наследуется это приобретенное свойство.
Проблема наследования приобретенных свойств — не самая ясная страница в истории биологии. Теория Ламарка, разбитая Дарвином, не нашла соответствующей замены. А как разрешается эта проблема в экспериментальных исследованиях рака?
зоз
Пито и Хайдельбергер описали цикл двойной репрессии по типу схемы Жакоба—Моно, который сводится к окончательному прекращению синтеза поврежденного канцерогеном регулятора (репрессора). Необратимые изменения в собственно генетическом материале в данном случае не обязательны. Теоретически при добавлении интактного регулятора «порочный круг» должен разорваться, и клетка может вновь начать вырабатывать регулятор. В соответствии с этим канцерогенез в принципе должен быть обратим.
Если уж мы затронули ламаркизм, то не оставим и дарвинизм без внимания. Клетка, которая в процессе эволюции «изобрела» регуляторный цикл двойной репрессии, лишь навредила самой себе. При этом «вредоносное» действие канцерогена чудовищно усугубляется- вместо того чтобы приостановить действие регулятора на время, клетка делает это навсегда. Это все равно что выплеснуть ребенка вместе с водой.
О теории Пито—Хайдельбергера порой говорят, что она «слишком заумная», а кое-кто даже такое определение считает слишком мягким. И все же она позволяет устранить дефект в гипотезе белковой недостаточности, а именно: простая утрата даже регуляторного белка не может вести к превращению клетки в опухолевую. Эта утрата должна быть зафиксирована в генетическом материале клетки, а рассматриваемая теория объясняет, как это достигается.
Не являются ли превращения нормальной клетки в опухолевую обратимыми?
Печальный опыт медицины и экспериментальных исследований рака показывает, что путь к опухоли — это путь в один конец, во всяком случае, в подавляющем большинстве случаев. Именно этот печальный опыт породил, в частности, мутационную теорию рака, которой в современной науке отводится особое место.
Неужели ей ничего нельзя противопоставить? Разве опухолевая клетка не порождает только опухолевые клетки, разве свойства опухолевой клетки не наследуются? А если так, то каким образом это можно объяснить, отбросив изменения в генетическом материале?
В широком смысле слова любая опухолевая клетка действительно является клеткой мутировавшей, если под этим вы подразумеваете наследственное изменение. Но это вовсе не означает, что изменения в опухолевой клетке необратимы. Клетки почки в норме порождают лишь клетки почки, а клетки печени — лишь клетки печени, без каких-либо генетических различий в потомстве. Отличия же клеток почки от клеток печени вовсе не определяются мутацией, точно так же как не мутация определяет различия между клеткой печени и клеткой гепатомы.
Чем же определяется отличие клетки печени от клетки почки?
Лишь тем, что в клетке печени в активном состоянии находятся одни гены, а в клетке почки — другие. В клетке печени определенные участки ДНК, открытые в клетке почки, закрыты, и наоборот. Различия в свойствах клетки определяются не различиями в первичном генетическом материале, а тем, что в этих клетках разные участки ДНК находятся в репрессированном (подавленном) состоянии.
Следовательно, альтернативу мутационной теории вы усматриваете в том, что репрессии подвергаются разные участки ДНК. Не считаете ли вы, что «репрограммирование» может вести к превращению в опухолевую клетку?
Многие онкологи задумываются над подобными изменениями программы, в том числе и Сидни Вайнхауз, который изучал гликолитические ферменты в гепатомах с минимальным отклонением. По его мнению, в таких опухолях происходит изменение схемы считывания информации с генов. В результате ферменты, характерные для нормального профиля клетки печени, подавляются, в то время как ферменты, которые в норме в печени блокированы, наоборот, начинают синтезироваться.
Подобные «переключения» могут быть обратимыми. С этой точки зрения заслуживает интереса то обстоятельство, что, как полагают, случаи обратимых опухолей все же имеют место.
Вы имеете в виду опухоли у растения табака и сходные случаи?
Да, но следует также упомянуть и о давно известных бронхиальных карциномах. Как оказалось, многие бронхиальные карциномы вырабатывают АКТГ — гормон, который в норме клетками бронхов не производится. Вероятно, то, что в нормальных клетках «дремлет», в этих опухолях «пробуждается».
Было ли в принципе доказано, что высокодифференцированные клетки животных сохраняют весь генетический материал оплодотворенного яйца?
Разве вы не помните эксперименты Гёрдона? Ему удалось получить целых головастиков и даже взрослых лягушек в результате имплантации ядер дифференцированных эпителиальных клеток кишечника в яйцеклетку (с убитым ядром). Тем самым было доказано, что эти клетки содержат всю информацию, необходимую для развития нормального взрослого организма.
Если опухолевая клетка действительно лишь «репрограммирована», не удастся ли получить нормальную лягушку путем имплантации в яйцеклетку ядра опухолевой клетки?
Р. К. Маккиннэлл с сотрудниками индуцировал опухоли почки у лягушки Rana pipiens, выделил ядра из опухоли и пересадил их в энуклеированные яйцеклетки. Как и в опытах с нормальными ядрами клеток кишечного эпителия, ему удалось получить жизнеспособных головастиков. Следовательно, ядра опухолевых клеток сохраняют информацию для целой серии специализированных клеток. «При помощи реснитчатого эпителия головастики могли плавать в культуральной среде. Плавание же невозможно без функциональных рецепторов нервной ткани и поперечнополосатой мускулатуры. Мышцы сердца проталкивали кровь через жабры. Таким образом, мультипотенция опухолевого генома была очевидной еще до гистологического анализа» (см. фиг. 49).
Не опровергает ли сказанное вами мысль о том, что опухолевая клетка должна быть обязательно мутировавшей клеткой?
Не совсем. Решающая мутация могла бы по существу проявиться лишь в клетках почки лягушки, однако головастиков не удалось довести до этой стадии развития. Кроме того, следует помнить, что опухоль, из которой были взяты ядра, индуцировалась вирусом, и вполне возможно, что вирусный геном был просто-напросто утрачен при имплантации в яйцеклетку. Поэтому прежде, чем ответить на ваш вопрос, мы должны подождать и проверить, не будут ли химически индуцированные опухоли вести себя аналогичным образом. Несомненно одно: идея «репрограммированной» клетки начинает внушать все больше доверия.
Можно ли рассматривать цитоплазму яйцеклетки как «источник юности» для дифференцированных ядер?
Источник юности или нет, но цитоплазма играет роль в вынесении принимаемых клеткой решений. Ядерная мембрана препятствует осуществлению принципа «коллегиальности в руководстве».
Нет никакой необходимости в трансплантации ядра дифференцированной клетки в яйцеклетку для ее «омоложения». Харрис проводил слияние эритроцитов цыплят (которые в норме уже не делятся) с клетками быстро растущей культуры ткани. В таких «гетерокарионах» наблюдались легко регистрируемые изменения ядра эритроцита: оно набухало и в нем начинался остановленный ранее синтез ДНК. Иными словами, ядро клетки реактивировалось.
Не наблюдалось ли также обратное явление, то есть подавление специфических функций клетки при слиянии клеток?
Такой случай был описан Эфрусси: он скрещивал клетки, вырабатывающие меланин, с клетками без меланина и получил гибриды, в которых синтез меланина не происходил. Это позволило Эфрусси сделать следующее предположение: в клетках без меланина синтез пигмента подавлен- этот же репрессор блокирует синтез пигмента и в гибридизированной клетке, содержащей ядра обоих типов.
Должно ли это означать, что при слиянии опухолевой клетки с нормальной неопластические свойства могут утрачиваться?
Совершенно верно. То, чего не хватает опухолевой клетке (делеция), может быть компенсировано нормальной клеткой при слиянии. По сообщению Харриса, гибриды опухолевых и нормальных клеток утрачивают способность расти как опухолевые клетки. Однако имеются и иные сообщения: гибриды опухолевых и нормальных клеток остаются опухолевыми клетками.
Не противоречит ли это делеционной гипотезе?
Лишь при первом рассмотрении, так сказать, с позиций регулятора роста, который при гибридизации должен быть внесен нормальной клеткой. Но если мы будем исходить из (гипотетического) существования рецептора для данного регулятора, то придем к другому выводу: если рецептор не будет реагировать на регулятор в опухолевой клетке, он не сделает этого и в клеточном гибриде.
Утрата регулятора или рецептора этого регулятора может рассматриваться как истинная мутация. Но, как вы полагаете, такая утрата может быть объяснена просто изменением характера распределения репрессированных участков на ДНК, то есть «репрограммированием»?
Я бы, пожалуй, сказал, что предпочтительнее предполагать изменение в характере распределения репрессированных участков, чем мутацию. Но это еще не означает, что решающие изменения вообще происходят в генетическом материале клетки. Изменения в ДНК вряд ли исчерпывают все вообразимые возможности: «соперником» мутированного ядерного гена, необходимого в классической теории мутаций, может оказаться плазматический ген, то есть генетический материал, находящийся вне ядра. Примером таких плазматических генов могут служить автономные митохондрии.
Предполагалась ли автономия клеточных мембран?
В данном случае термин «автономный» может означать не полную независимость от ядра, а лишь свободу выбора в сборке структурных компонентов мембран специфическим образом. Такие предположения действительно делались.
Играют ли «вторичные наследственные механизмы» сколько-нибудь значительную роль в современных онкологических исследованиях?
Я бы не сказал. Значение данного подхода заключается в том, что он предостерегает против опасности принимать все слишком очевидные теории за теоретическую необходимость и тем самым считать их якобы доказанными.
Мы уже довольно подробно обсудили, каким образом опухолевой клетке удается оставаться опухолевой клеткой. Нельзя ли теперь коснуться вопроса, с чего начинается превращение нормальной клетки в опухолевую?
Надеюсь, вы не собираетесь выудить из нас определение. Вирхов в свое время полагал, что «никто, даже под пыткой, не смог бы сказать, что же такое на самом деле раковая клетка». Но мы все-таки попытаемся дать предварительное определение: в простейшем смысле слова клетка считается опухолевой, если она делится чаще, чем соседние клетки.
Видимо, нам следует спросить, каким же образом подобные нежелательные деления клеток предотвращаются в нормальном случае?
Возможен лишь самый общий ответ на поставленный вопрос. За это несут ответственность регуляторные поля организма. Чисто формально регуляция может быть нарушена двумя способами: если произойдет ослабление регуляторного поля или утрата клеточных антенн, воспринимающих сигналы регуляторного поля.
Эти поля могут, в частности, иметь гормональную природу. Вспомните раки молочной железы у мышей и крыс, проявляющие зависимость от уровня гормонов в крови.
Можно ли рассматривать иммунную систему в качестве такого регуляторного поля?
Как полагают, система иммунной защиты хозяина в самом деле начинает действовать лишь в том случае, когда опухолевые клетки уже имеются. Таким образом, это как бы регуляция post factum. Правда, кое-кто считает, что иммунные механизмы принимают непосредственное участие в поддержании постоянства в ткани, например путем узнавания «сенильных» (старых) клеток и их уничтожения.
Ведет ли простое ослабление иммунного ответа к возникновению опухолевых клеток?
Теоретически да. Химические канцерогены могут просто блокировать выведение опасных опухолевых клеток благодаря своему иммунодепрессивному действию («непрямой химический канцерогенез в результате иммунодепрессии»).
Имеются ли тому экспериментальные подтверждения?
Мы можем сослаться на эксперименты Штутмана. Исследуя различные штаммы мышей, он обнаружил, что у штамма, который сильно реагировал на метилхолантрен, иммунная система была в широких масштабах парализована этим углеводородом. Напротив, у штамма, который почти не реагировал на метилхолантрен, иммунная способность практически не снижалась. Поэтому образование опухолей и иммунодепрессия, по-видимому, взаимосвязаны.
На других системах не удалось наблюдать стол
