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

Секвенирование ДНК из воздуха сообщило о составе биомов и человеческих популяций Секвенирование ДНК из воздуха сообщило о составе биомов и человеческих популяций

Секвенирование ДНК как способ быстрого и неинвазивного анализа биомов

N+1
«Я стала бояться меньше» «Я стала бояться меньше»

Что помогает Глюк’oZе каждый день сохранять позитив и держать себя в тонусе

OK!
Женщина с иммуносупрессией заразилась кошачьей бактерией Женщина с иммуносупрессией заразилась кошачьей бактерией

Врачи сообщили о редком случае инфекции, вызванной бактерией Mycoplasma arginini

N+1
Почему в конце дня отекают ноги: серьезный симптом, о котором нужно знать женщинам Почему в конце дня отекают ноги: серьезный симптом, о котором нужно знать женщинам

Откуда берутся отеки и как от них избавиться?

ТехИнсайдер
Мозг, исцеляющий себя Мозг, исцеляющий себя

Реальные истории людей, которые победили болезни и преобразили свой мозг

kiozk originals
После стольких лет: 20 фактов о «Гарри Поттере», которых вы, скорее всего, не знали После стольких лет: 20 фактов о «Гарри Поттере», которых вы, скорее всего, не знали

20 самых неожиданных фактов о волшебной вселенной «Гарри Поттере»

Правила жизни
Что такое бобы эдамаме и почему тебе стоит хотя бы раз их попробовать Что такое бобы эдамаме и почему тебе стоит хотя бы раз их попробовать

Бобы эдамаме: приятный вкус, жизнерадостно зеленый цвет и белок

VOICE
Почему болят суставы Почему болят суставы

Что делать, если появились боли в спине, отечность и хруст суставов?

Лиза
Все везде и сразу, но без женщин: самые интересные фильмы-номинанты на «Оскар-2023» Все везде и сразу, но без женщин: самые интересные фильмы-номинанты на «Оскар-2023»

Фильмы — оскаровские номинанты, которые стоит посмотреть

Forbes
Красота — страшная сила: как советская манекенщица получила мировую известность и в итоге покончила с собой Красота — страшная сила: как советская манекенщица получила мировую известность и в итоге покончила с собой

Регину Збарскую за рубежом прозвали «самым красивым оружием Кремля»

ТехИнсайдер
Знак качества СССР: бытовые предметы, которые никогда не сломаются Знак качества СССР: бытовые предметы, которые никогда не сломаются

Сегодня проверить качество советских товаров можно без особого труда

ТехИнсайдер
Терапия объятиями: как прикосновения и ласка влияют на наше здоровье Терапия объятиями: как прикосновения и ласка влияют на наше здоровье

Ученые доказали, что излечение прикосновениями действительно работает!

VOICE
Как помочь жертве и остановить хулиганов в школе? Это нужно знать! Как помочь жертве и остановить хулиганов в школе? Это нужно знать!

Как бороться с буллингом?

ТехИнсайдер
Породы собак, которых нельзя держать в квартире Породы собак, которых нельзя держать в квартире

Если вы решили завести четырехлапого друга, подойдите к этому вопросу с умом!

ТехИнсайдер
Почему нет отношений: 6 основных причин — как изменить ситуацию Почему нет отношений: 6 основных причин — как изменить ситуацию

Что мешает найти партнера и как исправить ситуацию?

Psychologies
Эта девушка выжила в трех кораблекрушениях, включая «Титаник» Эта девушка выжила в трех кораблекрушениях, включая «Титаник»

История Вайолетт Джесопп: жизнь нередко оказывается покруче любого сценария

VOICE
5 самых умных пород кошек 5 самых умных пород кошек

Различается ли интеллект кошек от породы к породе?

ТехИнсайдер
Почему детям нельзя смотреть порно: 2 главные опасности Почему детям нельзя смотреть порно: 2 главные опасности

Чем именно так плох просмотр порно в детском возрасте

Psychologies
Как правильно разводиться: рассказывает адвокат Как правильно разводиться: рассказывает адвокат

Как развестись так, чтобы не жалеть об этом долгие годы?

VOICE
Блестящий результат Блестящий результат

8 способов вернуть ванной комнате безупречную чистоту

Лиза
Не по назначению: как американская армия использовала презервативы во время Второй мировой войны Не по назначению: как американская армия использовала презервативы во время Второй мировой войны

Американские военные использовали презервативы для решения боевых задач

ТехИнсайдер
Чем отличается чашка от кружки, заяц от кролика и еще 8 пар слов, которые постоянно путают Чем отличается чашка от кружки, заяц от кролика и еще 8 пар слов, которые постоянно путают

Разберемся же, наконец, чем отличается джем от варенья и не только

ТехИнсайдер
«Вы совершенно правы, мамочка»: как отвечать свекрови — случай из практики психолога «Вы совершенно правы, мамочка»: как отвечать свекрови — случай из практики психолога

Что делать, если свекровь — настоящий манипулятор?

Psychologies
Не только для вкуса Не только для вкуса

Пряности, которые должны быть у тебя дома, если ты следишь за здоровьем

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

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

ТехИнсайдер
«Содружество» переработает амурскую сою «Содружество» переработает амурскую сою

В 2023 году компания «Содружество» начнет строительство нового предприятия в ДФО

Агроинвестор
Национальный герой: 10 лучших киновоплощений Уинстона Черчилля Национальный герой: 10 лучших киновоплощений Уинстона Черчилля

Актеры, которые достойно воплотили личность Уинстона Черчилля

Правила жизни
Госпожа Метелица и Кристкиндель: есть ли женский «аналог» Санта-Клауса и Деда Мороза Госпожа Метелица и Кристкиндель: есть ли женский «аналог» Санта-Клауса и Деда Мороза

Сказочных зимние женские образы

Forbes
Как избавиться от ментальных паразитов: 8 шагов — начните черпать ресурс изнутри Как избавиться от ментальных паразитов: 8 шагов — начните черпать ресурс изнутри

Самые простые способы самопомощи для пополнения жизненных ресурсов

Psychologies
Ученые NASA объяснили как возникает солнечный ветер Ученые NASA объяснили как возникает солнечный ветер

Что нагревает и ускоряет солнечный ветер?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении