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

Komatsu показала лунный экскаватор и подводный бульдозер Komatsu показала лунный экскаватор и подводный бульдозер

Подводный электрический робобульдозер и макет лунного беспилотного экскаватора

N+1
Индийский виски, самый популярный в мире Индийский виски, самый популярный в мире

Будучи бывшей британской колонией, Индия не могла не начать выпускать виски

Maxim
Рекорды Красной планеты: любопытные факты о Марсе Рекорды Красной планеты: любопытные факты о Марсе

Марс — необычная планета, которой поклонялись еще древние греки

ТехИнсайдер
Сдержанное чудо Сдержанное чудо

Российское инвестиционное чудо: существует ли оно

Эксперт
«Стыд должен сменить сторону»: как Жизель Пелико прервала молчание жертв насилия «Стыд должен сменить сторону»: как Жизель Пелико прервала молчание жертв насилия

Как Жизель Пелико вдохновила женщин не стыдиться того, что с ними произошло

Forbes
Закон детской травмы: что делать, если прошлое мешает жить в настоящем Закон детской травмы: что делать, если прошлое мешает жить в настоящем

Как детские травмы мешают нам быть счастливыми?

Psychologies
Экономическое планирование: ренессанс забытой практики и возможности для России Экономическое планирование: ренессанс забытой практики и возможности для России

Множатся аргументы в пользу восстановления модели индикативного планирования

Эксперт
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
Новая эпоха Голливуда: кто такие «непо-дети» и можно ли стать звездой по наследству Новая эпоха Голливуда: кто такие «непо-дети» и можно ли стать звездой по наследству

Как устроено новое ответвление непотизма в медийной индустрии

Forbes
Черно-белое мышление, катастрофизация, ментальный фильтр: 6 типичных ловушек мышления — проверьте себя Черно-белое мышление, катастрофизация, ментальный фильтр: 6 типичных ловушек мышления — проверьте себя

Можно ли заставить мозг соблюдать баланс хороших и плохих мыслей?

Psychologies
«Фандорин. Азазель»: что не так с новой экранизацией известного романа Бориса Акунина «Фандорин. Азазель»: что не так с новой экранизацией известного романа Бориса Акунина

Почему «Фандорин. Азазель» получился довольно скучным и затянутым

Forbes
Хотите ускорить свой путь к успеху? Используйте этот 4-шаговый подход к постановке целей Хотите ускорить свой путь к успеху? Используйте этот 4-шаговый подход к постановке целей

Четыре шага, которые помогут составить план и быстро добиться успеха в карьере

Inc.
«Стыд и срам!»: за какие поступки осуждали мужчин в СССР «Стыд и срам!»: за какие поступки осуждали мужчин в СССР

Раньше каждый мужчина в СССР должен был жить четко по плану

ТехИнсайдер
Частое замерзание ног может сигнализировать о серьезных проблемах со здоровьем Частое замерзание ног может сигнализировать о серьезных проблемах со здоровьем

Вы постоянно чувствуете холод в ногах? Это может указывать на серьезные проблемы

ТехИнсайдер
Изменил — не значит разлюбил? Почему мужчины изменяют любимым женщинам Изменил — не значит разлюбил? Почему мужчины изменяют любимым женщинам

Большинство изменников лезут в новые отношения не чтобы потерять любимых

VOICE
Убийство короля Александра Убийство короля Александра

Убийство сербского монарха, которое видел весь мир

Дилетант
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
Самый красивый маньяк СССР: как 25-летний мужчина использовал свою красоту в качестве оружия, которое его же и погубило Самый красивый маньяк СССР: как 25-летний мужчина использовал свою красоту в качестве оружия, которое его же и погубило

Самый странный маньяк в истории — никто так и не понял мотива его преступлений

ТехИнсайдер
Незабываемый 2012-й Незабываемый 2012-й

Сомелье о том, как «великий урожай» 2012 года изменил российское виноделие

СНОБ
Как люди выживают на Крайнем Севере: жизнь за Стеной Как люди выживают на Крайнем Севере: жизнь за Стеной

Жизнь вблизи полюсов похожа на выживание людей за Стеной, как в «Игре престолов»

ТехИнсайдер
«Бывшая жена вбила себе в голову, что я алкоголик»: Виктор Салтыков признался, почему закодировался «Бывшая жена вбила себе в голову, что я алкоголик»: Виктор Салтыков признался, почему закодировался

Виктор Салтыков заявил, что бывшая жена подтолкнула его к отказу от спиртного

VOICE
Звезда таинственно мерцала целых семь лет, прежде чем засиять снова: космическая загадка Звезда таинственно мерцала целых семь лет, прежде чем засиять снова: космическая загадка

Звезда, известная как Gaia17bpp, внезапно вспыхнула ярко

ТехИнсайдер
«Ненавижу Рождество»: почему женщины в кино до сих пор ждут мужчину в подарок «Ненавижу Рождество»: почему женщины в кино до сих пор ждут мужчину в подарок

«Ненавижу Рождество» — сериал о внутренних метаниях современных женщин

Forbes
Стремление к нулю Стремление к нулю

Смогут ли суперяхты пересекать океаны без использования ископаемого топлива

Y Magazine
Девушка стала ни то слоном, ни то алигатором. Удивительная болезнь! Девушка стала ни то слоном, ни то алигатором. Удивительная болезнь!

Болезнь сделала немку Сьюзи похожей на персонажа из фантастического фильма

ТехИнсайдер
7 мифов о беременности, в которые ты до сих пор веришь (и зря!) 7 мифов о беременности, в которые ты до сих пор веришь (и зря!)

Мы живем в век технологий, но беременность по-прежнему окутана массой мифов

VOICE
Смартфон упал в снег: в чем опасность и как спасать девайс Смартфон упал в снег: в чем опасность и как спасать девайс

Рассказываем, как не продавать почку, чтобы оплатить ремонт.

Maxim
«Пока она варит дома борщи, мне достается самое сладкое» «Пока она варит дома борщи, мне достается самое сладкое»

5 историй женщин, которым нравится статус любовницы

Лиза
6 главных причин, почему бывшие возвращаются 6 главных причин, почему бывшие возвращаются

Зачем люди из прошлого решают объявиться снова?

Psychologies
Новый метод фМРТ поможет объяснить, как работает глубокая стимуляция мозга при лечении расстройств и зависимостей Новый метод фМРТ поможет объяснить, как работает глубокая стимуляция мозга при лечении расстройств и зависимостей

Разработан новый метод сверхбыстрого фМРТ

ТехИнсайдер
Открыть в приложении