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

Употребление картофеля фри связали с ростом риска сахарного диабета Употребление картофеля фри связали с ростом риска сахарного диабета

Регулярное употребление картофеля фри связано с риском сахарного диабета

N+1
О чем думать и что делать, чтобы дольше продержаться во время секса? О чем думать и что делать, чтобы дольше продержаться во время секса?

6 проверенных приемов, которые не позволят тебе прийти к финишу быстрее девушки

Maxim
«Мозг: еда и новизна. Почему нас тянет к новому и вкусному» «Мозг: еда и новизна. Почему нас тянет к новому и вкусному»

Как еда вызывает эмоции

N+1
Как выглядел обладатель знаменитого Как выглядел обладатель знаменитого

Иерихонский череп обрел новое лицо благодаря новейшим методам реконструкции

ТехИнсайдер
Почему свистит ремень генератора и как его проверить Почему свистит ремень генератора и как его проверить

Свистит ремень генератора: что делать и как проверить

РБК
Неудавшийся человек. О фильме «Молодость» Дмитрия Давыдова Неудавшийся человек. О фильме «Молодость» Дмитрия Давыдова

Какие фильмы снимают якутские режиссеры

СНОБ
Викинги целое столетие не могли победить небольшой монастырь в Кенте Викинги целое столетие не могли победить небольшой монастырь в Кенте

Монастырь Лайминдж сопротивлялся разрушению викингами почти столетие

ТехИнсайдер
Шпионские игры джентльменов Шпионские игры джентльменов

Британские телевизионщики сняли ещё один сериал про Кима Филби

Дилетант
4 способа ездить на собаках 4 способа ездить на собаках

Да, на собаках можно ездить, причем не только зимой

Maxim
Повелители молний: как управлять небесным электричеством с помощью лазера Повелители молний: как управлять небесным электричеством с помощью лазера

Физики впервые вызвали искусственный разряд молнии с помощью лазерного луча

Forbes
Геофизика: новые задачи и возможности Геофизика: новые задачи и возможности

Почему институт физики Земли носит имя Отто Юльевича Шмидта?

Наука и жизнь
Наводнения, землетрясения, ураганы и пожары: 13 природных катастроф 2022 года Наводнения, землетрясения, ураганы и пожары: 13 природных катастроф 2022 года

С какими природными катастрофами столкнулось человечество в минувшем году

Forbes
Волчица в кашемире: как Дельфина Арно сделала карьеру в Dior и Louis Vuitton Волчица в кашемире: как Дельфина Арно сделала карьеру в Dior и Louis Vuitton

Как складывалась карьера Дельфины Арно

Forbes
Горечь неволи Горечь неволи

В ходе Северной войны войсками Петра I были захвачены около 25 тысяч человек

Дилетант
Она не помнит имя дочери: книга об отношениях с родителем, теряющим память Она не помнит имя дочери: книга об отношениях с родителем, теряющим память

Отрывок из книги Джули Оцуки «Пловцы»

Forbes
Как найти угнанную машину: 7 советов Как найти угнанную машину: 7 советов

Как действовать, если машина пропала: инструкция

РБК
Как активистка Вильма Мэнкиллер стала первой женщиной среди вождей чероки Как активистка Вильма Мэнкиллер стала первой женщиной среди вождей чероки

Вильма Мэнкиллер стала первой женщиной, которую чероки избрали своим вождем

Forbes
Самодержавие, православие, смартфон Самодержавие, православие, смартфон

«Фандорин. Азазель»: Эраст Петрович в 2023 году

Weekend
И снова про вариатор. Что, зачем и почему? И снова про вариатор. Что, зачем и почему?

Правда и вымыслы о вариаторе

4x4 Club
Уроки русского: что общего между икрой рыб, кабачковой икрой и икроножной мышцей? Уроки русского: что общего между икрой рыб, кабачковой икрой и икроножной мышцей?

Почему икрами называются мышцы на голенях человека?

ТехИнсайдер
Карл XII: один против всех Карл XII: один против всех

Почему же Швеция проиграла Северную войну?

Дилетант
Из 1196 человек спаслись только 316, остальных съели акулы: жуткая история крушения крейсера Из 1196 человек спаслись только 316, остальных съели акулы: жуткая история крушения крейсера

Катастрофа крейсера "Индианаполис" вошла в историю

ТехИнсайдер
«Говорят женщины»: как фильм Сары Полли снова поднимает вопрос о женских правах «Говорят женщины»: как фильм Сары Полли снова поднимает вопрос о женских правах

Почему фильм «Говорят женщины» не получит внимания, которого достоин

Forbes
6 медицинских процедур, которых больше всего боятся мужчины 6 медицинских процедур, которых больше всего боятся мужчины

Медицинские процедуры, которые могут довести мужчину до обморока

Maxim
Одна вокруг света: плоские горы и холмы Бразилии, укрытые лоскутным одеялом Одна вокруг света: плоские горы и холмы Бразилии, укрытые лоскутным одеялом

202-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Бразилия

Forbes
Однажды Джима Моррисона арестовали за показ гениталий и Однажды Джима Моррисона арестовали за показ гениталий и

Музыка часто требует от артистов достаточно высокого уровня раскрепощения

ТехИнсайдер
Винишко на миллион: бывшая «Мисс Мексика» задержана за кражу в стиле Гая Ричи Винишко на миллион: бывшая «Мисс Мексика» задержана за кражу в стиле Гая Ричи

Ограбление, которое по своей эффектности больше напоминает сюжет для фильма

Maxim
Как радоваться испытаниям на пути к успеху: 4 практических шага — мнение коуча Как радоваться испытаниям на пути к успеху: 4 практических шага — мнение коуча

Как научиться радоваться процессу достижения целей?

Psychologies
Школьница, ведьма, няня и детектив: 10 фильмов и сериалов зимы Школьница, ведьма, няня и детектив: 10 фильмов и сериалов зимы

Фильмы о женщинах, которые сталкиваются с разными жизненными обстоятельствами

Forbes
Профайлинг и ложь: как следователи распознают обман Профайлинг и ложь: как следователи распознают обман

Как понять природу лжи и распознать ее

Psychologies
Открыть в приложении