В материале мы поговорим о том, что новое понимание рака меняет для всех нас

N+1Наука

Изменчивый враг

Сломанные хромосомы, клеточные бури и многоликие опухоли: что мы знаем о генетике рака сегодня

Эдуард Кацман

Еще не так давно ученые надеялись найти секрет победы над раком в изучении отдельных мутаций. Оказалось, однако, что изменения в геноме, превращающие обыкновенную клетку в раковую, многочисленны, сложны и разнообразны. Каждая опухоль — уникальная генетическая мозаика, а раковые клетки эволюционируют прямо в организме пациента. В этом материале мы поговорим о том, что новое понимание рака меняет для всех нас.

В проекте «Биодизайн» вместе с Сеченовским Университетом мы рассказываем, как медицина становится все более персонализированной, зачем нам нужны биобанки и есть ли они в России, а также сможем ли мы отказаться от исследований на мышах, собаках и обезьянах.

Часть 1. Рак — это мутации

О том, что причина рака — сбой механизмов передачи наследственной информации, ученые начали догадываться больше сотни лет назад. С середины XIX века начала формироваться мутационная теория рака. Традиционно ее историю отсчитывают с работы немецкого биолога Теодора Бовери Zur Frage der Entstehung maligner Tumoren («Об истоках злокачественных опухолей»). В ней Бовери предположил, что опухоли возникают вследствие потери ключевых клеточных характеристик. Однако Бовери не мог знать, какова природа этих потерь. Он описывал в первую очередь роль хромосомных аномалий, но предполагал, что опухоли могут возникать и в результате таких генетических изменений, которые не затрагивают целые хромосомы и которые по этой причине невозможно обнаружить, исследуя хромосомы под микроскопом.

Рис. 1. Механизм деления клетки. Иллюстрация метода Теодора Бовери — комбинации техники окрашивания, наблюдений под микроскопом и зарисовок Boveri, T. Zellenstudien II: Die Befruchtung und Teilung des Eies von Ascaris megalocephala. Jenaer Zeitschrift für Naturwissenschaft 22, 685–882, plates XIX–XXIII (1888)

От хромосом — к отдельным генам

Бовери не занимался исследованием рака у человека — к этому приступили его последователи и спустя полвека обнаружили подтип рака, развитие которого бывает связано с заметной деформацией хромосомы. Это была одна из разновидностей хронического миелоидного лейкоза (CML). Необычно маленькую хромосому, встретившуюся ученым Питеру Новеллу и Дэвиду Хангерфорду в лейкоцитах больных CML, назвали по городу, где проводили исследования, — филадельфийской хромосомой.

В 1973 году американская исследовательница генетики рака Джанет Роули объяснила природу деформации филадельфийской хромосомы. Используя относительно простые техники окрашивания препаратов — Роули часто подчеркивала, что для ее исследований не требовалось «космических» технологий, — она показала, что филадельфийская хромосома есть результат транслокации — мутации, при которой участок хромосомы переносится на другую, негомологичную хромосому. В случае с филадельфийской хромосомой это был перенос генетического материала с 9-й на 22-ю хромосому, и наоборот.

История исследования филадельфийской хромосомы прекрасно отражает прогресс в изучении механизмов онкогенеза. Спустя 20 лет после работы Роули были описаны конкретные гены, на активность которых влияет транслокация 9-й и 22-й хромосом. Было показано, что в результате транслокации образуются химерные гены — комбинации нуклеотидных последовательностей BCR 22-й хромосомы и протоонкогена ABL 9-й хромосомы. Продукты экспрессии этих химерных генов связаны с развитием разных подтипов лейкемии.

Дженет Роули. В левом верхнем углу — структура домена Abl-киназы (синим цветом) в комплексе с ингибитором тирозин-киназы 2-го поколения нилотинибом (красным цветом). Нилотиниб и другие ингибиторы тирозин-киназы нашли применение в терапии хронического миелолейкоза — заболевание, характерезующееся Филадельфийской хромосомой, механику которой объяснила Роуи. University of Chicago Medicine, University of Pennsylvania School of Medicine, Wikipedia

Гены, ответственные за рак

Исследователи, которые продемонстрировали, как химерные гены BCR/ABL влияют на развитие лейкоза, опирались на работы своих предшественников, которые показали, какие генетические изменения приводят к развитию рака и как они это делают. Пионерами в разработке той теории была группа американских исследователей Калифорнийского университета: Джон Бишоп, Харолд Вармус и Доминик Стеелин. Они исследовали известный с начала XX века вирус, вызывающий рак у кур.

Бишоп и Вармус открыли куриный ген, аналогичный гену ретровируса, после встраивания которого в ДНК у кур развивалось заболевание. Дальнейшие исследования структуры обоих генов показали, что в вирусном варианте отсутствовал ингибиторный участок, регулирующий активность гена. Ген src (от английского sarcoma — «саркома») кодирует протеинкиназу — фермент, который участвует в ответе на факторы роста в ходе нормального развития организма. Вирусный вариант этого гена стимулирует деление клеток даже в отсутствие факторов роста. Другими словами, нормальные гены, претерпевшие изменения структуры и функции, могут вызывать рак. За это открытие Бишоп и Вармус получили в 1989 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет

В Гебель-Эльба, Египет, впервые за 5000 лет встретили пятнистую гиену

N+1
Как пить — каждый день понемногу или раз в неделю, но много? Как пить — каждый день понемногу или раз в неделю, но много?

Как лучше пить алкоголь?

Maxim
Самые научно точные фильмы про космос Самые научно точные фильмы про космос

Существуют ли достоверные художественные фильмы про космос?

Maxim
Секс как антистресс Секс как антистресс

Секс может снижать уровень стресса в организме

Лиза
Ученые говорят, что наши мышцы стареют не так быстро, как нам кажется Ученые говорят, что наши мышцы стареют не так быстро, как нам кажется

У пожилых людей мышечные повреждения после спортивных нагрузок не так серьезны

ТехИнсайдер
Знаменитости, которые сделали из своих возлюбленных звезд Знаменитости, которые сделали из своих возлюбленных звезд

Звезды, которые подарили своим партнерам и любовь, и популярность, и возможности

VOICE
Фабрика радости: 7 способов повысить уровень серотонина Фабрика радости: 7 способов повысить уровень серотонина

Как устроен серотонин и что влияет на его уровень?

Правила жизни
Полудикая пшеница приносит большие урожаи в жару и засуху Полудикая пшеница приносит большие урожаи в жару и засуху

Селекционерам и генетикам приходится думать об экстремальной жаре

ТехИнсайдер
Как выжить в лесу: простые советы Как выжить в лесу: простые советы

Как построить укрытие, не замерзнуть, добыть воду, найти дорогу домой в лесу?

Maxim
Евгений Герасимов: Евгений Герасимов:

Евгений Герасимов поделился своими амбициозными творческими планами

Коллекция. Караван историй
Как сохранить близость после рождения ребенка: 5 идей для пар — обязательно попробуйте Как сохранить близость после рождения ребенка: 5 идей для пар — обязательно попробуйте

Как избежать дилеммы: либо ребенок, либо любовь двоих?

Psychologies
С дерева – в лечебный чай С дерева – в лечебный чай

Чага березовая: польза, применение, рецепты

Лиза
Куклы детям не игрушка. Чем пугает хоррор «М3ГАН», о котором все говорят? Куклы детям не игрушка. Чем пугает хоррор «М3ГАН», о котором все говорят?

Неужели страшной куклой опять кого-то можно напугать?

Правила жизни
Подросток попал в плохую компанию: как это понять и помочь ребенку Подросток попал в плохую компанию: как это понять и помочь ребенку

Ребенок резко изменился, стал грубить и убегать из дома без спроса?

Psychologies
Идеальный порядок: 16 вещей, которые стоит выбросить — попробуйте дома Идеальный порядок: 16 вещей, которые стоит выбросить — попробуйте дома

Наша читательница поделилась списком вещей, которые точно стоит выбросить

Psychologies
Осмысленный и беспощадный: почему наши дети начинают бунтовать Осмысленный и беспощадный: почему наши дети начинают бунтовать

Подростковый бунт считается необходимым этапом взросления. Для чего он нужен?

VOICE
Как обустроить детскую комнату: советы для родителей Как обустроить детскую комнату: советы для родителей

Как обустроить современную детскую комнату с учетом особенностей пола и возраста

VOICE
«Толстый день»: что делать, когда не радует отражение в зеркале «Толстый день»: что делать, когда не радует отражение в зеркале

Почему мы бываем недовольны своим отражением в зеркале и как с этим справиться

Psychologies
«Аборт — главный контрацептив». Как предохранялись в СССР «Аборт — главный контрацептив». Как предохранялись в СССР

Как была устроена контрацепция в крупных городах и в деревнях СССР

СНОБ
Не ругайтесь с Меган Маркл: почему отменили экс-ведущего «Top Gear» Джереми Кларксона Не ругайтесь с Меган Маркл: почему отменили экс-ведущего «Top Gear» Джереми Кларксона

Джереми Кларксон перегнул палку, очередной раз оскорбив Меган Маркл

Forbes
Неизвестный науке зверь. Как «Чебурашке» удалось собрать больше 5 млрд руб. и стать самым кассовым фильмом в истории российского проката Неизвестный науке зверь. Как «Чебурашке» удалось собрать больше 5 млрд руб. и стать самым кассовым фильмом в истории российского проката

Как «Чебурашке» удалось стать самым кассовым фильмом российского проката

Inc.
«Эмили в Париже»: почему полный стереотипов сериал стал культовым «Эмили в Париже»: почему полный стереотипов сериал стал культовым

Как «Эмили в Париже» удалось создать вокруг себя настоящий культ

Forbes
Не сыпь на рану. 10 продуктов, содержащих наибольшее количество скрытой соли Не сыпь на рану. 10 продуктов, содержащих наибольшее количество скрытой соли

Почему необходимо регулировать поступление соли и где она чаще всего обитает

Лиза
10 продуктов, которые могут храниться годами 10 продуктов, которые могут храниться годами

Продукты-«долгожители», которые могут лежать в шкафу десятилетиями

ТехИнсайдер
Какой алкоголь пьют в культовых советских комедиях? Какой алкоголь пьют в культовых советских комедиях?

Мы изучили вопрос и опознали многие напитки из советских комедий

Maxim
Северное сияние, океан, морские ежи: что смотреть и пробовать в Мурманске Северное сияние, океан, морские ежи: что смотреть и пробовать в Мурманске

Чем заняться в Мурманске зимой?

РБК
Туризм в одном здании! Как устроена жизнь отеля, который стоит на границе двух стран Туризм в одном здании! Как устроена жизнь отеля, который стоит на границе двух стран

Отель, который расположился прямо на вершине международной границы

ТехИнсайдер
Все кончено Все кончено

Секс как средство от тревоги

СНОБ
Секс, маргиналы и апокалипсис: 20 лучших британских сериалов последних лет Секс, маргиналы и апокалипсис: 20 лучших британских сериалов последних лет

Собрали для вас подборку сериалов из Великобритании

Правила жизни
Секс, фантазии или тайная связь: психологи выяснили, что психопаты считают неверностью Секс, фантазии или тайная связь: психологи выяснили, что психопаты считают неверностью

Психопаты склонны воспринимать сексуальные фантазии партнера о других как измену

Psychologies
Открыть в приложении