Ievads.
Kanceroģenēze ir daudzpakāpju mutāciju un citu ģenētisku izmaiņu uzkrāšanās process, kas izraisa galveno šūnu funkciju traucējumus, piemēram, proliferācijas un diferenciācijas regulēšanu, dabisko šūnu nāvi (apoptozi), šūnas morfoģenētiskās reakcijas un, iespējams, arī specifisku un nespecifisku pretvēža imunitātes faktoru neefektīva darbība. Tikai šādu izmaiņu kombinācija, kas parasti iegūta diezgan ilgas neoplastisko klonu evolūcijas rezultātā, kuras laikā notiek šūnu atlase ar nepieciešamajām īpašībām, var nodrošināt ļaundabīga audzēja attīstību. Vairāku ģenētisku izmaiņu iespējamība vienā šūnā strauji palielinās, ja tiek traucētas sistēmas, kas kontrolē genoma integritāti. Tāpēc mutācijas, kas izraisa ģenētisku nestabilitāti, ir arī neatņemama audzēja progresēšanas stadija. Turklāt dažas iedzimtas ģenētiskās kontroles sistēmu anomālijas ir faktors, kas nosaka neizbēgamu audzēja rašanos: tās tādējādi palielina dažādu onkogēnu mutāciju rašanās iespējamību katrā ķermeņa šūnā, ka indivīds agrāk vai vēlāk dažos no audzējiem. proliferējošā klona šūnas zem selekcijas spiediena noteikti uzkrāj nepieciešamo izmaiņu kombināciju un veidojas audzējs.
Ievērojams progress kanceroģenēzes mehānismu izpratnē ir saistīts ar vispirms onkogēnu un protokogēnu atklāšanu, un pēc tam - audzēju nomācēji Un mutācijas gēni. Onkogēni ir šūnu vai vīrusu (vīruss ievada šūnā) gēni, kuru ekspresija var izraisīt audzēja attīstību. Proto-onkogēni ir normāli šūnu gēni, kuru funkcijas uzlabošana vai modificēšana pārvērš tos par onkogēniem. Audzēju nomācēji (antikogēni, recesīvie audzēja gēni) ir šūnu gēni, kuru inaktivācija krasi palielina audzēju iespējamību, un funkciju atjaunošana, gluži pretēji, var nomākt audzēja šūnu augšanu. Jāpiebilst, ka tā sauktie “mutatoru” gēni, kas klasificēti kā audzēju nomācēji, t.i. gēni, kuru disfunkcija vienā vai otrā veidā palielina mutāciju un/vai citu ģenētisku izmaiņu rašanās ātrumu, var neietekmēt neoplastisko šūnu augšanu. Taču to inaktivācija tik ļoti palielina dažādu onkogēnu mutāciju iespējamību, ka audzēja veidošanās kļūst tikai laika jautājums.
Piederību onkogēniem vai audzēju supresoriem nosaka vairāki kritēriji: a) noteiktā gēna struktūras un/vai ekspresijas izmaiņu dabiskais raksturs noteiktu vai dažādu jaunveidojumu šūnās; b) noteiktu audzēju formu rašanās jaunā vai jaunā vecumā indivīdiem ar iedzimtām dīgļu (t.i., radušās dzimumšūnā) noteiktā gēna mutācijām; c) straujš audzēju biežuma pieaugums transgēnos dzīvniekos, kas ekspresē vai nu noteikta gēna aktivizētu formu – onkogēnu gadījumā, vai pārnēsā noteikta gēna inaktivējošas mutācijas (“izsitumus”) – audzēju nomācēju gadījumā. ; d) spēja izraisīt morfoloģisku transformāciju un/vai neierobežotu augšanu (onkogēnus) šūnās, kas kultivētas in vitro, vai šūnu augšanas nomākšanu un/vai transformācijas pazīmju smagumu (audzēju nomācēji).
Pēdējās divas desmitgades ir raksturīgas ar strauju arvien jaunu onkogēnu un audzēju nomācēju atklāšanu. Līdz šim ir zināmi aptuveni simts potenciālo onkogēnu (šūnu un vīrusu) un aptuveni divi desmiti audzēju nomācēju. Ir aprakstīti ģenētiski notikumi, kas izraisa proto-onkogēnu aktivāciju vai audzēja nomācēju inaktivāciju. Ir atklāts, ka vīrusu onkogēnu darbības mehānisms ir saistīts ar šūnu proto-onkogēnu (retrovīrusu) aktivāciju vai audzēju nomācēju inaktivāciju. DNS vīrusi) . Tika identificētas izmaiņas onkogēnos un audzēju nomācošos, kas raksturīgas noteiktām cilvēka audzēju formām, tostarp ļoti specifiskas anomālijas, ko izmanto diagnozei (1., 2. tabula).
1. tabula.
Dažas izmaiņas proto-onkogēnos, kas raksturīgas cilvēka audzējiem
| Proto-onkogēns | Olbaltumvielu funkcija | Izmaiņas | Neoplazmas* |
| ERBB1 (EGF-R) | receptoru tirozīna kināze | gēnu amplifikācija un pārmērīga ekspresija | glioblastomas un citi neirogēni audzēji |
| ERBB2 (HER2) | receptoru tirozīna kināze | piena dziedzeru vēzis | |
| PDGF-Rb | receptoru tirozīna kināze | hromosomu translokācijas, kas veido himēriskos gēnus TEL/PDGF-Rb, CVE6/PDGF-Rb, kas kodē pastāvīgi aktivizētus receptorus | hroniska mielomonocītiskā leikēmija, akūta mieloblastiskā leikēmija |
| SRC | nereceptoru tirozīna kināze | mutācijas kodonā 531, kas atceļ kināzes aktivitātes negatīvo regulējumu | daļa no resnās zarnas audzējiem vēlīnās stadijās |
| K-RAS, N-RAS, H-RAS | piedalās mitogēno signālu pārraidē un morfoģenētisko reakciju regulēšanā | mutācijas kodonos 12, 13, 61, kas izraisa pastāvīgi aktivizētas ar GTP saistītās Ras formas veidošanos | 60-80% aizkuņģa dziedzera vēža gadījumu; 25-30% dažādu cieto audzēju un leikēmiju |
| PRAD1/ciklinD1 | regulē šūnu ciklu | gēnu amplifikācija un/vai pārmērīga ekspresija | krūts un siekalu dziedzeru vēzis |
| C-MYC | transkripcijas faktors, regulē šūnu ciklu un telomerāzes aktivitāti | a) hromosomu translokācijas, kas pārvieto gēnu imūnglobulīna gēnu regulējošo elementu kontrolē; b) gēna amplifikācija un/vai pārmērīga ekspresija; proteīnu stabilizējošas mutācijas |
a) Bērkita limfoma b) daudzas audzēju formas |
| CTNNB1 (beta-katenīns) | a) transkripcijas faktors, kas regulē c-MYC un ciklīnu D1; b) saistās ar kadherīnu, tas piedalās adhezīvu kontaktu veidošanā |
mutācijas, kas palielina beta-katenīna daudzumu, kas nav saistīts ar E-kadherīnu, kas darbojas kā transkripcijas faktors | iedzimta resnās zarnas adenomatoza polipoze; |
| BCL2 | nomāc apoptozi, regulējot mitohondriju un kodola membrānu caurlaidību | hromosomu translokācijas, kas pārvieto gēnu imūnglobulīna gēnu regulējošo elementu kontrolē | folikulāra limfoma |
| ABL | regulē šūnu ciklu un apoptozi | hromosomu translokācijas, kas izraisa himērisko BCR/ABL gēnu veidošanos, kuru produkti stimulē šūnu proliferāciju un nomāc apoptozi | visas hroniskās mieloleikozes, dažas akūtas limfoblastiskas leikēmijas |
| MDM2 | inaktivē p53 un pRb | gēnu amplifikācija un/vai pārmērīga ekspresija | dažas osteosarkomas un mīksto audu sarkomas |
* Slīpraksts norāda uz iedzimtām slimību formām, kas rodas no dzimumšūnu mutācijām. Citos gadījumos mutācijas notiek somatiskajās šūnās, kas veido audzējus
2. tabula.
Cilvēka audzēju formas, kas rodas dažu audzēju nomācēju un mutācijas gēnu inaktivācijas rezultātā
| Gene | Olbaltumvielu funkcija | Neoplazmas* |
| 53. lpp | transkripcijas faktors; regulē šūnu ciklu un apoptozi, kontrolē genoma integritāti | Li-Fraumeni sindroms un lielākā daļa sporādisko audzēju formu |
| INK4a-ARF | Cdk4** inhibēšana, p53** aktivācija | iedzimtas melanomas Un |
| Rb | kontrolē iekļūšanu S fāzē, regulējot transkripcijas faktora E2F aktivitāti | iedzimtaretinoblastoma |
| TbR-II | 2. tipa receptors citokīnam TGF-b | iedzimta un sporādisks resnās zarnas vēzis |
| SMAD2, SMAD3 | pārraida signālu no aktivizētiem TGF-b receptoriem uz Smad4 | resnās zarnas, plaušu, aizkuņģa dziedzera vēzis |
| SMAD4/DPC4 | transkripcijas faktors; mediē citokīna TGF-b darbību, izraisot Cdk inhibitoru aktivāciju - p21WAF1, p27KIP1, p15INK4b | juvenīlā hamartomatozā kuņģa un zarnu polipoze; dažādas sporādisku audzēju formas |
| E-kadherīns | piedalās starpšūnu mijiedarbībā; sāk signalizāciju, kas aktivizē p53, p27KIP1 | iedzimts kuņģa vēzis un daudzas sporādisku audzēju formas |
| APC | saistās un iznīcina citoplazmas beta-katenīnu, novērš beta-katenīna/Tcf transkripcijas kompleksu veidošanos | iedzimta adenomatozā polipoze un sporādiski resnās zarnas audzēji |
| VHL | nomāc VEGF gēna (asinsvadu endotēlija augšanas faktora) un citu hipoksijas laikā aktivizēto gēnu ekspresiju | fon Hipela-Lindau sindroms (vairākas hemangiomas); skaidras nieru šūnu karcinomas |
| WT1 | transkripcijas faktors; saistīšanās ar p53, modulē uz p53 reaģējošu gēnu ekspresiju | iedzimtas nefroblastomas (Wilms audzējs) |
| PTEN/MMAC1 | fosfatāze; stimulē apoptozi, nomācot PI3K-PKB / Akt signalizācijas ceļa aktivitāti | Kovdena slimība (vairākas hamartomas); daudzi sporādiski audzēji |
| NF1 (neirofibromīns) | GAP ģimenes proteīns pārvērš ras onkogēnu no aktīvas uz neaktīvu formu | 1. tipa neirofibromatoze |
| NF2 (merlin) | piedalās mijiedarbībā starp membrānu un citoskeletu | 2. tipa neirofibromatoze; sporādiskas meningiomas, mezoteliomas un citi audzēji |
| BRCA1 | palielina p53 un citu transkripcijas faktoru aktivitāti, saistoties ar RAD51, ir iesaistīts DNS bojājumu atpazīšanā un/vai labošanā | dažādas sporādisku audzēju formas |
| BRCA2 | transkripcijas faktors ar histona acetiltransferāzes aktivitātēm; saistīšanās ar RAD51 piedalās DNS remontā | iedzimti krūšu un olnīcu audzēji; dažādas sporādisku audzēju formas |
| MSH2, MLH1, PMS1, PMS2 | nesapāroto DNS sekciju labošana (neatbilstības labošana) | nepolipozisks resnās zarnas un olnīcu vēzis; daudzi sporādiski audzēji |
*
Slīpraksts norāda uz iedzimtām slimību formām, kas rodas no dzimumšūnu mutācijām.
**
INK4a/ARF lokuss kodē divus proteīnus: p16 INK4a - no ciklīna atkarīgo kināžu inhibitors Cdk4/6 un p19 ARF (Alternative Reading Frame) - alternatīva lasīšanas rāmja produkts, kas, saistot p53 un Mdm2, bloķē to mijiedarbību un novērš p53 degradāciju. Dlēcijas un daudzas punktu mutācijas INK4a / ARF lokusā vienlaikus inaktivē abu šo proteīnu nomācošās aktivitātes.
Tomēr ilgu laiku zināšanas par katru onkogēnu vai audzēja nomācēju šķita diskrētas, lielākoties nesaistītas. Tikai pēdējos gados ir sākusi parādīties vispārēja aina, kas parāda, ka lielākā daļa zināmo proto-onkogēnu un audzēju nomācēju ir vairāku kopīgu signalizācijas ceļu sastāvdaļas, kas kontrolē šūnu ciklu, apoptozi, genoma integritāti, morfoģenētiskās reakcijas un šūnu diferenciācija. Acīmredzot izmaiņas šajos signalizācijas ceļos galu galā noved pie ļaundabīgu audzēju attīstības. sniedz informāciju par onkogēnu un audzēju nomācēju galvenajiem mērķiem.
Antionkogēni (vai audzēju nomācošie gēni) ir gēni, kas kodē galvenos regulējošos proteīnus, kuru zudums izraisa šūnu proliferācijas kontroles traucējumus. Lielākā daļa identificēto antionkogēnu normālās šūnās ir šūnu gēnu transkripcijas procesa regulatori (faktori), kas, iespējams, darbojas, lai uzlabotu šūnu diferenciācijas programmas, nevis proliferācijas programmas.
Proteīni, ko kodē supresorgēnu grupa (p53, KB, C-LR! (p21), p15, p16 u.c.), ir tieši iesaistīti šūnu dalīšanās procesā, kontrolējot to iekļūšanu vienā vai otrā šūnu cikla fāzē. Zaudējums Šādu gēnu darbība galu galā izraisa neregulētu šūnu proliferāciju.
Tādējādi līdztekus onkogēnu aktivizēšanai audzēju nomācošo gēnu funkcionēšanas traucējumi ir noteicošie audzēju izraisošo procesu uzsākšanā, ietekmējot šūnu cikla progresēšanu, regulējot diferenciāciju un ieprogrammētu šūnu nāvi, t.i. dabiskais viņu nāves process, tā sauktā apoptoze. Ja lielākā daļa izmainīto proto-onkogēnu darbojas kā dominējošie faktori no ģenētiskā viedokļa, audzēju nomācošie gēni parasti darbojas recesīvi.
Strukturālās un funkcionālās izmaiņas audzēju supresoros, tāpat kā onkogēnos, var rasties punktveida mutāciju rezultātā gēna kodējošajos un regulējošajos reģionos, ievietojumu vai dzēšanu, kas izraisa traucējumus proteīna nolasīšanas procesā, to konfigurācijas izmaiņas vai proteīna ekspresijas modulācijas. (produkta veidošanās šūnu sintēzes laikā). Anti-^ncogēnu funkciju zudums audzēja šūnās notiek kā
parasti abu alēļu inaktivācijas rezultātā. Tiek pieņemts, ka vienas alēles zaudēšana dzēšanas rezultātā rada letālu recesīvu mutāciju iespējamību atlikušajā (Knudsena teorija). Bet šim noteikumam ir izņēmumi: piemēram, p53 ir parādītas mutācijas ar dominējošām īpašībām. Dīgļu (iedzimtas) recesīvās mutācijas vienā no divām antionkogēnajām alēlēm var būt iedzimtas vēža predispozīcijas pamatā.
Eksperimentālajos pētījumos ir noskaidrots, ka antionkogēna inaktivāciju, kas rodas vienlaicīgu traucējumu rezultātā sapāroto hromosomu atbilstošajos lokos (mutācijas vienā un delēcijas otrā), var novērst, ieviešot savvaļas tipa alēli (t.i., strukturāli nemainītu, neskartu) , kas ir pamats zinātnes attīstībai gēnu _terall_n audzēju_ jomā.
Papildus gēnu funkcijas zudumam mutācijas vai dzēšanas rezultātā α-supresora gēna inaktivācija var notikt gēnu kodējošās DNS sekvences hipermetilācijas dēļ. Šī ir raksturīga metode noteiktu gēnu inaktivācijai, kas pieder pie kināzes inhibitoru grupas, kas regulē šūnu cikla fāžu secību un ātrumu, piemēram, p/6 un p15.
Pašlaik audzēju supresoru gēnu meklēšana ir ārkārtīgi izplatīta.
Dažādu veidu audzējos ir identificētas noteiktu hromosomu reģionu specifiskas dzēšanas. Šādu dzēšanu saistību ar audzēja attīstību bieži sauc par "audzēja supresora gēna funkcionālu zudumu".
Lai identificētu hromosomu reģionus, kas apgalvo, ka ir potenciāli anti-onkogēni, tiek plaši izmantota heterozigotu dzēšanu skrīnings. RSC produktu (po!utegave) salīdzinošās analīzes laikā var noteikt vienas heterozigotās alēles dzēšanu.
cNat geasTtp) vai KET.P (gea^psIop Gga^tep! 1en§Y ro1utogPet) normālas un audzēja DNS elektroforētiskās atdalīšanas laikā. Heterozigozitātes zudums (1oz8 o! be1er21205Yu - bOH) tiek uzskatīts par vienas no divām alēlēm audzēja DNS zudumu, salīdzinot ar normālas somatiskās šūnas DNS.
Šobrīd ir zināmi nedaudz vairāk nekā desmit antionkozēnu. Antionkogēnu traucējumi rodas aptuveni 90% cilvēku audzēju. Katram konkrētam audzējam ģenētisko izmaiņu spektrs pēc būtības ir individuāls, taču, neskatoties uz to, atsevišķu gēnu vai to kopu pārkāpumos tiek novēroti noteikti modeļi, kas dod pamatu tos saistīt ar konkrētas patoloģijas attīstību vai progresēšanas raksturu. Viens no audzēja augšanas priekšnoteikumiem ir šūnu dalīšanās regulēšanas traucējumi. Jāuzsver, ka izmaiņas kompleksajā šūnu cikla kontroles ķēdē, ko izraisa viena vai otra audzēja supresora līdzdalība, var notikt dažādos cikla posmos un būt saistītas ar dažādu histoloģisko audzēju veidu attīstību.
Šajā nodaļā apskatīti šobrīd zināmākie audzēju supresoru gēni, iespējamie to darbības mehānismi un līdzdalība proliferācijas procesos.
P53 gēns ir viens no visvairāk pētītajiem supresorgēnu grupas pārstāvjiem, kam šobrīd ir nozīmīga loma audzēja augšanas indukcijā un progresēšanā. Multipotentais p53 gēns ir iesaistīts vairākos svarīgos šūnu dzīves procesos. Tas ir lokalizēts 17. hromosomā (17p13) un kodē transkripcijas faktoru, kas nodrošina šūnu dalīšanos kontrolējošo proteīnu ražošanu un darbību. P53 proteīnā var izdalīt trīs reģionus: I-gala reģionu, kas satur transkripcijas aktivācijas domēnu, centrālo reģionu, kas satur specifisku DNS saistošo domēnu, un C-gala reģionu, kas satur daudzfunkcionālo domēnu [19].
Normālu šūnu augšanas un dalīšanās laikā nemitīgi uzkrājas DNS primārās struktūras pārkāpumi dabiskās mutaģenēzes rezultātā vai kļūdas tās dubultošanās procesā (DNS replikācija). Atsevišķos šūnu cikla posmos darbojas īpaša sistēma to likvidēšanai, ieskaitot labojošo proteīnu ķēdi. P53 indukcija izraisa šūnu cikla apstāšanos, kam seko bojājumu atjaunošanās vai dabiska šūnu nāve, tādējādi novēršot genoma integritātes traucējumus un audzēja fenotipa iegūšanu.
P53 proteīns kontrolē pareizu šūnu cikla progresēšanu vairākos kontroles punktos (3.1. att.). Ceļš, kas noved pie šūnu cikla aizkavēšanās 01. fāzē, kur viena no centrālajām lomām pieder IUAP1 (p21) gēnam, ir vairāk pētīts. P53 gēns aktivizē p21 proteīna transkripciju, kas ir viens no ciklināzes kināzes (CKA) kompleksu inhibitoriem – šūnu cikla regulatoriem. Šajā gadījumā p53 ir iesaistīts ne tikai 01. fāzes regulēšanā, bet arī piedalās 02. fāzes un pašas mitozes regulēšanā. Reaģējot uz DNS dublēšanās procesa traucējumiem kontrolpunktā, kurā ieiet fāzē 02, vai reaģējot uz traucējumiem mitotiskās vārpstas veidošanā mitotiskās kontroles punktā, notiek p53 indukcija.
Turklāt p53 pats regulē DNS remontu un replikāciju, tieši saistoties ar vairākiem DNS procesos iesaistītajiem proteīniem. Precīzs ceļš, kas saista DNS bojājumus un p53 aktivāciju, nav zināms. Tiek pieņemts, ka tajā ietilpst supresorgēna BKCA1 produkti (Lgeas! kanser azoaaGec! §epe I), kā arī ATM proteīns (a(ax1a 1e1an§]ec:a5]a &epe), kas “atpazīst” bojājumus. DNS un aktivizē p53 (3.2. att.).
Vēl viena p53 aktivācijas sekas ir dabiska, ieprogrammēta šūnu nāve vai aptoze. P53 gēns var izraisīt apoptozi, kas ir saistīta vai nav saistīta ar mērķa gēnu transkripcijas aktivizēšanu. Pirmajā gadījumā p53 aktivizē BAX gēna un līdzīgu gēnu transkripciju, kas inhibē proteīnus, kuriem ir anti-apoptotiska iedarbība (piemēram, onkogēns BCL-2). Turklāt p53 aktivizē MBM2 gēna transkripciju, kura produkts, saistoties ar p53 proteīnu, kavē tā spēju aktivizēt citu mērķa gēnu transkripciju, tādējādi nodrošinot negatīvu pašregulāciju. Ir pierādīts, ka p53 indukcija izraisa šūnu cikla apstāšanos pie 01 vai apoptozi atkarībā no vairākiem faktoriem, no kuriem svarīgākie ir šūnu tips, augšanas faktoru koncentrācija, supresorgēnu KB, AIR ekspresijas līmenis un (vai) transkripcijas faktors E2P, vairāku vīrusu proteīnu ekspresija utt. .
P53 inaktivācija dod šūnām lielāku selektīvās priekšrocības proliferācijā. P53 funkcijas traucējumi punktu mutāciju, deleciju, kompleksa veidošanās ar citu šūnu regulatoru vai intracelulārās lokalizācijas izmaiņu rezultātā noved pie nomācošo īpašību zuduma un stimulē audzēja procesu. Pētot dažādas histoģenēzes audzējus, konstatēts, ka lielā procentuālā daļā gadījumu tiek inaktivētas abas p53 alēles - viena punktveida mutāciju, otra deleciju rezultātā.
p53 mutācijas ir visizplatītākais ģenētiskais traucējums, kas reģistrēts dažādos audzējos
| VKSA1 |
| bankomāts |
| р27К!Р1 |
| Ts1SH1IN [>-Ss1K4/6 Cyclin E-S |
Genoms satur gēnus, kas kavē šūnu proliferāciju un kuriem ir anti-onkogēna iedarbība. Šādu gēnu zudums šūnā var izraisīt vēža attīstību. Visvairāk pētītie antionkogēni ir p53 un Rb.
Rb gēnu var zaudēt retinoblastomas gadījumā (retinoblastomas biežums ir viens gadījums uz 20 tūkstošiem bērnu). 60% retinoblastomu attīstās sporādiski, un 40% tiek klasificēti kā iedzimti audzēji ar autosomāli dominējošu mantojuma veidu. Ar iedzimtu Rb defektu otrā alēle ir normāla, tāpēc audzēja attīstība iespējama tikai ar vienlaicīgu otrā (normālā) Rb gēna bojājumu. Spontāni attīstītās retinoblastomas gadījumā Rb zudums ietekmē abas alēles vienlaikus.
P53 supresora gēns tika nosaukts par molekulu 1995. gadā. Ir p53 antionkogēna “savvaļas” (nemainītas) un mutācijas formas. Daudzu vēža veidu audzēju šūnās pārmērīgā daudzumā tiek konstatēta vienas no šīm p53 formām uzkrāšanās, kas izjauc šūnu cikla regulēšanu un šūna iegūst spēju paātrināt proliferāciju.
Šūnu proliferācijas aktivitātes regulēšana, izmantojot lpp 53 rodas, pastiprinot vai vājinot apoptozi. Aktivizēšana lpp 53 uz šūnu onkogēnu aktivācijas fona c-fos Un c-myc izraisa audzēja šūnu nāvi, ko novēro, ja audzējs tiek pakļauts ķīmijterapijai un starojumam. Mutācijas lpp 53 vai tā inaktivācija ar citiem līdzekļiem uz pastiprinātas ekspresijas fona c-fos, c-myc Un bcl 2, gluži pretēji, izraisa palielinātu šūnu proliferāciju un ļaundabīgu transformāciju.
Audzēja marķieri
Tradicionālie morfoloģiskie pētījumi, kā likums, ļauj precīzi diagnosticēt diferencētus audzējus un to metastāzes. Slikti diferencētiem un nediferencētiem ļaundabīgiem audzējiem tiek izmantotas pētījumu metodes, kas ļauj diagnosticēt izmaiņas ultrastrukturālā un molekulārā ģenētiskā līmenī. Šim nolūkam tiek izmantotas dažādas molekulāri bioloģiskās un morfoloģiskās metodes (PCR, hibridizācija in situ, blot un citoģenētiskā analīze, imūnhistoķīmiskās metodes, elektronu mikroskopija), kas ļauj identificēt audzēju biomolekulāros marķierus.
Audzēja marķieri ir hromosomu, gēnu un epigenomu pārkārtojumi audzēja šūnās, kas ļauj diagnosticēt audzējus, noteikt riska pakāpi, prognozēt slimības gaitu un iznākumu. Biomolekulārie audzēju marķieri ir šaurāks jēdziens, kas apvieno tikai proteīna rakstura marķierus.
Starp biomolekulārajiem marķieriem ir šūnu diferenciācijas marķieri (histo- un citoģenētiskie) un audzēja progresēšanas marķieri (proliferācija, apoptoze, invazīvā augšana un metastāzes).
Šūnu diferenciācijas marķieri. Dažādiem šūnu tipiem ir dažādi diferenciācijas antigēnu komplekti vai imunoloģiskie fenotipi. Daudzu diferenciācijas antigēnu ekspresija ir atkarīga no audzēja šūnas brieduma (diferenciācijas) pakāpes. Tādējādi šūnu diferenciācijas marķieri ļauj novērtēt ne tikai audzēja histo- un citoģenēzi, bet arī tā diferenciācijas līmeni un audzēja šūnu funkcionālo aktivitāti. Lielākā daļa zināmo diferenciācijas marķieru pieder pie strukturālajiem proteīniem (citoskeleta proteīniem), fermentiem, sekrēcijas produktiem (hormoni, imūnglobulīni, mucīni), šūnu virsmas antigēniem un starpšūnu matricas sastāvdaļām. Ir zināmi arī proteīna audzēju marķieri, kurus sintezē tikai embrija audi (α-fetoproteīns) un specifiski audzēja antigēni (piemēram, melanomas antigēni).
Audzēja progresēšanas marķieri. Šūnu proliferācijas marķieri tiek plaši izmantoti audzēju diagnostikā, prognozēšanā un ārstēšanā. Ir daudz morfoloģisko metožu, kas ļauj identificēt šūnas dažādās mitotiskā cikla fāzēs.
◊ Mitožu skaita skaitīšana, izmantojot gaismas mikroskopiju, izmantojot DNS cito- un histofotometriju, kā arī plūsmas fotometriju - šūnu procentuālā daudzuma noteikšana mitotiskajā fāzē (mitotiskais indekss M).
◊ Izmantojot radioaktīvo etiķeti (timidīns, bromoksiuridīns) - identificējot šūnas S, G 2, M fāzēs.
◊ Pēdējā laikā tiek izmantota mitotiskā cikla antigēnu imūnhistoķīmiskā noteikšana: Ki-67 (OMIM *176 741, proliferējošais šūnu antigēns MKI67, noteikts ar komerciālām monoklonālām antivielām KIA), PCNA (OMIM *176 740, proliferējošais šūnu kodola antigēns PCNA, zināms arī kā papildu proteīna d DNS polimerāzes), lpp 105, CDK-2, cdE. PCNA ir vislielākais diapazons, kas ļauj noteikt šūnas gandrīz visās mitotiskā cikla fāzēs. Turpretim selektīns (CD62) iezīmē tikai nedalāmas šūnas.
◊ Par apoptozes iespējamību audzēja šūnās liecina daudzu marķieru ekspresija: CD95, TNF-α, TGF-β receptori, kaspāzes, Apaf-1, proapoptotiski ģimenes locekļi bcl 2, citohroms C, lpp 53. Tomēr par pabeigtu apoptozi var runāt tikai ar raksturīgu DNS fragmentāciju, kas konstatēta ar marķēšanas metodi in situ(TUNEL tests) DNS lūzuma vietas, kā arī fragmentācija PARP(poli-ADP-ribozes polimerāze, poli-ADP-ribozes polimerāze) vai fosfatidilserīna noteikšana uz apoptotisko ķermeņu šūnu membrānas ārējās virsmas (Anexin tests).
Audzēju rašanās gadījumā cilvēkiem nepietiek tikai ar onkogēnu aktivāciju, jo nekontrolētu šūnu dalīšanos novērš supresorgēni (Rb, p-53, APC gēni), kas nodrošina šūnu mitozes apstāšanos kontrolpunktos. Pirmajā kontrolpunktā notiek DNS bojājumu novēršana, jo G1/S kontroles mehānisms bloķē DNS replikāciju. Ja remonta procesi tiek traucēti, tiek ierosināta apoptoze. Otrajā kontrolpunktā G2/M kontroles mehānisms kavē mitozi, līdz replikācija ir pabeigta.
Tas nodrošina genoma stabilitāti. Mutāciju gadījumā supresorgēni iegūst recesīvu pazīmi uz abām alēlēm, to proteīnu aktivitāte krasi samazinās, šūna ar ģenētiskiem bojājumiem realizē nekontrolētas vairošanās īpašību un izveido līdzīgu pēcnācēju klonu. Recesīvo supresoru gēnu veidošanās skaidrojumu sniedza Knudsons, kurš ierosināja kanceroģenēzes hipotēzi, kas pazīstama kā "divu sitienu" teorija. Tās būtība ir šāda: viena recesīvā supresora gēna alēle tiek mantota no vecākiem (“pirmais trieciens”), bet otrā ir mutācijas rezultāts (“otrais trieciens”). Knudsona hipotēzi apstiprina dažu audzēju citoģenētiskie vai molekulārie pētījumi.
7. Nozīme DNS atjaunošanos un apoptozi regulējošo gēnu kanceroģenēzē.
Kanceroģenēzes laikā mutācijas gēnos, kas ir atbildīgi par DNS atjaunošanos un apoptozi, kas izraisa attiecīgo enzīmu aktivitātes samazināšanos, veicina audzēja šūnas genoma nestabilitātes palielināšanos. Turklāt kopā ar nekontrolētu izplatīšanos, ko izraisa zema aktivitāte vai gēnu izzušana,
regulējot apoptozi (bcl-2, bac), strauji palielinās audzēja šūnu skaits.
8. Attiecības starp audzēju un ķermeni. Paraneoplastiskais sindroms. Organisma pretvēža rezistences mehānismi.
Attiecības starp audzēju un ķermeni ir ļoti daudzveidīgas un pretrunīgas. No vienas puses, organisms, kas ir ārējā vide audzējam, rada tā pastāvēšanai un augšanai nepieciešamos apstākļus (nodrošinot, piemēram, asins piegādi), un, no otras puses, pretojas tā attīstībai ar lielāku vai. mazāki panākumi.
Audzēja attīstība ir interaktīvs process (audzēja “agresijas” akti mijas ar reaktīviem organisma “pretpasākumiem”). Šīs cīņas iznākumu nosaka milzīgais audzēja “agresivitātes” potenciāls, no vienas puses, un ierobežotie ķermeņa aizsardzības resursi, no otras puses.
Imūnā aizsardzība. Ne katrs audzēja šūnu klons, kas rodas organismā, pārvēršas par ļaundabīgu audzēju. Ķermenim ir noteikti, kaut arī ierobežoti, pretdarbības līdzekļi. Pirmajos posmos darbojas tā sauktā dabiskās nespecifiskās rezistences sistēma, kas spēj likvidēt nelielu skaitu (no 1 līdz 1000) audzēja šūnu. Tas ietver dabiskās slepkavas šūnas - lielus granulētus limfocītus, kas veido 1 līdz 2,5% no visas perifēro limfocītu populācijas, un makrofāgus. Specifiskā pretvēža imunitāte parasti veidojas pārāk vēlu un nav īpaši aktīva. Spontāni audzēji dzīvniekiem un cilvēkiem ir vāji antigēni un viegli pārvar šo barjeru. Tomēr dažos gadījumos šķiet, ka tai var būt nozīmīga loma.
Paraneoplastiskais sindroms ir audzēja vispārējas ietekmes uz ķermeni izpausme. Tās formas ir dažādas - imūnsupresijas stāvoklis (paaugstināta uzņēmība pret infekcijas slimībām), tendence palielināties asins recēšanu, sirds un asinsvadu mazspēja, muskuļu distrofija, dažas retas dermatozes, samazināta glikozes tolerance, akūta hipoglikēmija lielos audzējos un citi. Viena no paraneoplastiskā sindroma izpausmēm ir t.s
vēža kaheksija (vispārējs ķermeņa izsīkums), kas rodas periodā tuvu terminālajai stadijai un bieži tiek novērots kuņģa, aizkuņģa dziedzera un aknu vēža gadījumā
To raksturo ķermeņa masas samazināšanās, kas galvenokārt ir saistīta ar pastiprinātu skeleta muskuļu proteīnu sadalīšanos (daļēji miokarda, kā arī tauku krājumu izsīkšanu, ko pavada nepatika pret pārtiku (anoreksija) un garšas izmaiņas. Viens no kaheksijas cēloņiem ir palielināts (dažreiz par 20-50 %) enerģijas patēriņš, acīmredzot hormonālās nelīdzsvarotības dēļ.
Pretvēža rezistences mehānismus var nosacīti iedalīt trīs galvenajos vispārīgajos veidos atkarībā no kanceroģenēzes stadijas un faktora:
1. Pretkancerogēns, adresēts kancerogēnā (cēloņsakarības) faktora mijiedarbības stadijai ar šūnām, organellām, makromolekulām.
2. Anti-transformācija, kas vērsta uz normālas šūnas transformācijas stadiju audzēja šūnā un tās kavēšanu.
3. Pretšūnu, adresēts atsevišķu audzēja šūnu veidošanās transformācijas stadijai par šūnu koloniju - audzēju.
Pretkancerogēnu mehānismus pārstāv trīs grupas. 1. grupā ietilpst pretkancerogēni mehānismi, kas iedarbojas pret ķīmiskiem kancerogēniem faktoriem:
1. Kancerogēnu inaktivācijas reakcijas: a) oksidēšana, izmantojot nespecifiskas mikrosomu oksidāzes, piemēram, policikliskos ogļūdeņražus; b) reducēšana, izmantojot mikrosomālās reduktāzes, piemēram, aminoazo krāsvielas - dimetilaminoazobenzolu, o-aminoazotoluolu; c) dimetilēšana - fermentatīva vai neenzimātiska; d) konjugācija ar glikuronskābi vai sērskābi, izmantojot fermentus (glikuronidāzes sulfatāzi);
2. Ezo- un endogēno kancerogēno vielu izvadīšana no organisma žults, fekāliju, urīna sastāvā;
3. kancerogēnu vielu pinocitoze un fagocitoze, ko pavada to neitralizācija;
4. Antivielu veidošanās pret kancerogēniem kā haptēniem;
5. Brīvo radikāļu inhibēšana ar antioksidantiem.
Otrajā grupā ietilpst pretkancerogēni mehānismi, kas iedarbojas pret bioloģiskiem etioloģiskiem faktoriem - onkogēniem vīrusiem:
1. Onkogēno vīrusu inhibēšana ar interferoniem;
2. Onkogēno vīrusu neitralizācija ar specifiskām antivielām. Trešo pretkancerogēnu mehānismu grupu pārstāv mehānismi, kas iedarbojas pret fiziskiem kancerogēniem faktoriem – jonizējošo starojumu. Galvenās no tām ir brīvo radikāļu veidošanās un inaktivācijas kavēšanas reakcijas (pretradikālas reakcijas) un lipīdu un ūdeņraža peroksīdu (antiperoksīda reakcijas), kas acīmredzot ir “starpnieki”, caur kuriem jonizējošais starojums vismaz daļēji iedarbojas apzinās savu audzēju izraisošo ietekmi. Antiradikālas un antiperoksīda reakcijas nodrošina E vitamīns, selēns, glutationa-disulfīda sistēma (sastāv no reducēta un oksidēta glutationa), glutationa peroksidāze (sašķeļ lipīdu un ūdeņraža peroksīdu), superoksīda dismutāze, kas inaktivē superoksīda anjonu radikāli, katalāze, kas sadalās. leju ūdeņraža peroksīds.
Prettransformācijas mehānismi
Pateicoties šiem mehānismiem, tiek kavēta normālas šūnas pārvēršanās audzēja šūnā.
Tie ietver:
1. Antimutācijas mehānismi, kas ir šūnu enzīmu sistēmu funkcija DNS labošanai, DNS (gēnu) bojājumu, “kļūdu” novēršanai un tādējādi gēnu homeostāzes uzturēšanai. Anti-onkogēnie mehānismi, kas ir īpašu šūnu gēnu funkcija - onkogēnu antagonisti un tāpēc tiek saukti par antionkogēniem. To darbība ir samazināta līdz šūnu reprodukcijas nomākšanai un to diferenciācijas stimulēšanai. Par antionkogēnu klātbūtni normālās šūnās liecina E. Stenbridža un līdzstrādnieku grupas eksperimenti. Viņi Viljamsa audzēja šūnā ievadīja normālu hromosomu (11. pāri no cilvēka šūnas). Tā rezultātā audzēja šūnas tika pārveidotas par normālām šūnām. Netiešs arguments par labu antionkogēniem ir šāda gēna (tā sauktā Rb gēna) neesamība retinoblastomas šūnu 13. hromosomu pārī un to parastajos prekursoros - tīklenes šūnās.
Pretšūnu mehānismi
Šie mehānismi tiek aktivizēti no brīža, kad veidojas pirmās blastomas šūnas. To mērķis ir inhibēt un iznīcināt atsevišķas audzēja šūnas un audzējus kopumā. Faktori, kas ietver pretšūnu pretvēža mehānismus, ir audzēju antigēni un “šūnu” svešķermeņi. Ir divas pretšūnu mehānismu grupas: imunogēni un neimunogēni
1. Imunogēnie pretšūnu mehānismi ir imūnsistēmas funkcijas, kas veic tā saukto ķermeņa audu un orgānu antigēnā sastāva noturības imūno uzraudzību. Tie ir sadalīti specifiskos un nespecifiskos.
Īpaši imunogēnie mehānismi ietver citotoksisku darbību, augšanas kavēšanu un audzēja šūnu iznīcināšanu: a) imūnsistēmas T-killer limfocīti; b) imūno makrofāgi ar to izdalīto faktoru palīdzību: makrofāgu-lizīns, lizosomu enzīmi, komplementa faktori, interferona augšanu inhibējošā sastāvdaļa, audzēja nekrozes faktors; c) K-limfocīti, kuriem ir imūnglobulīnu Fc receptori, un tādēļ tiem ir afinitāte un citotoksicitāte pret audzēja šūnām, kas ir pārklātas ar IgG. Nespecifiski imunogēni mehānismi. Tie ietver nespecifisku citotoksisku iedarbību, audzēja šūnu inhibīciju un līzi: a) dabiskās killer šūnas (NK šūnas), kas, tāpat kā K-limfocīti, ir limfocītu veids, kam trūkst T- un B-limfocītiem raksturīgo marķieru; b) nespecifiski aktivizēts (piemēram, mitogēnu, PHA uc ietekmē); c) nespecifiski aktivēti makrofāgi (piemēram, BCG vai baktēriju, endotoksīnu, īpaši gamonegatīvu mikroorganismu lipopolisaharīdu ietekmē) ar to izdalītā audzēja nekrozes faktora (TNF), interleikīna-1, interferona u.c. palīdzību; d) “krustu” antivielas.
2. Neimunogēni pretšūnu faktori un mehānismi.
Tajos ietilpst: 1) audzēja nekrozes faktors, 2) alogēna inhibīcija, 3) interleikīna-1, 4) keylona inhibīcija, 5) lipoproteīnu izraisīta karcinolīze, 6) kontaktu inhibīcija, 7) labrocitoze, 8) hormonu regulējošā ietekme.
Audzēja nekrozes faktors. Ražo monocīti, audu makrofāgi, T- un B-limfocīti, granulocīti, tuklo šūnas. Izraisa audzēja šūnu iznīcināšanu un nāvi. Interlekin-1 (IL-1). IL-1 pretblastomas iedarbības mehānisms ir saistīts ar K-limfocītu, T-limfocītu killer-limfocītu, stimulāciju, IL-2 sintēzi, kas savukārt stimulē T-limfocītu (tostarp killer-T) vairošanos un augšanu. -limfocīti), makrofāgu aktivizēšana, γ-interferona veidošanās un, iespējams, daļēji pirogēnas darbības rezultātā. Alogēna inhibīcija. Attiecībā uz audzēja šūnām tā ir dzīvībai svarīgās aktivitātes nomākšana un to iznīcināšana, ko veic apkārtējās normālās šūnas. Tiek pieņemts, ka alogēna inhibīcija ir saistīta ar histo nesaderīgu metabolītu antigēnu citotoksisko iedarbību un atšķirības membrānas virsmās. Keylons ir audiem specifiski šūnu, tostarp audzēja šūnu, proliferācijas inhibitori. Lipoproteīnu izraisīta karcinolīze. Karcinolīze ir audzēja šūnu šķīdināšana. N-lipoproteīnu frakcijai ir specifiska onkolītiska iedarbība. Šai frakcijai nav lītiskas ietekmes uz auto-, homo- un heterologām normālām šūnām.
Kontaktbremzēšana. Tiek uzskatīts, ka kontaktu kavēšanas fenomena īstenošanā ir iesaistīti cikliskie nukleotīdi - cikliskais adenozīna-3, 5-monofosfāts (cAMP) un cikliskais guanozīna-3,5-monofosfāts (cGMP).
CAMP koncentrācijas palielināšanās aktivizē kontaktu inhibīciju. Pret,
cGMP kavē kontaktu inhibīciju un stimulē šūnu dalīšanos. Labrocitoze. Kanceroģenēzi pavada tuklo šūnu (tuklo šūnu) skaita palielināšanās, kas ražo heparīnu, kas kavē fibrīna veidošanos uz audzēja šūnu virsmas (fiksēta un cirkulējoša asinīs). Tas novērš metastāžu attīstību, kavējot vēža šūnu embolijas transformāciju šūnu trombembolijā. Hormonu regulējošā ietekme. Hormoniem ir regulējoša ietekme uz organisma pretblastomas rezistenci. Šīs iedarbības raksturīga iezīme ir tās daudzveidība atkarībā no hormona devas un audzēja veida. Rodas jautājums: kāpēc, neskatoties uz tik spēcīgiem pretšūnu mehānismiem, kas vērsti pret audzēja šūnu, pēdējā bieži saglabājas un pārvēršas par blastomu? Tas notiek tāpēc, ka audzēju cēloņi vienlaikus (ilgi pirms audzēja attīstības) izraisa imūnsupresiju. Iegūtais audzējs savukārt pastiprina imūnsupresiju. Jāņem vērā, ka imūnsupresija, kas radusies ārpus kancerogēnu iedarbības, piemēram, iedzimts T-imūndeficīts (ar Viskota-Aldriha sindromu u.c.), kā arī iegūts (lietots orgānu transplantācijas vai orgānu attīstības laikā). transplantācija vai attīstās ārstēšanas laikā ar citostatiskiem līdzekļiem) krasi palielina audzēja attīstības risku. Tādējādi imūnsupresija orgānu transplantācijas laikā palielina audzēja attīstības risku 50-100 reizes. Arī vairākas citas parādības novērš audzēja šūnu iznīcināšanu un, gluži pretēji, veicina to saglabāšanos: antigēnu vienkāršošana; antigēna reversija - embriju antigēnu proteīnu parādīšanās, pret kurām ķermenim ir iedzimta tolerance; īpašu antivielu parādīšanās, kas aizsargā audzēja šūnas no T-limfocītiem un tiek sauktas par "bloķējošām" antivielām.
Ja attīstību veicina onkogēnu kodētie proteīni, tad mutācijas in audzēju supresoru gēni veicināt ļaundabīgu audzēju veidošanos, izmantojot atšķirīgu mehānismu un zaudējot abu gēna alēļu funkcijas.
Audzēju supresoru gēniļoti neviendabīgs. Daži no tiem faktiski nomāc audzējus, regulējot šūnu ciklu vai izraisot augšanas inhibīciju caur šūnu-šūnu kontaktu; Šāda veida audzēju supresoru gēni ir CCC, jo tie tieši regulē šūnu augšanu.
Cits audzēju supresoru gēni, "sētnieku" gēni, ir iesaistīti DNS pārtraukumu labošanā un genoma integritātes uzturēšanā. DNS remontā vai hromosomu lūzumā iesaistīto gēnu abu alēļu zudums netieši izraisa vēzi, ļaujot uzkrāties turpmākām sekundārām mutācijām gan proto-onkogēnos, gan citos audzēju nomācošos gēnos.
Lielākā daļa produktu audzēju supresoru gēni izcelts un aprakstīts. Tā kā audzēju nomācošie gēni un to produkti aizsargā pret vēzi, ir cerība, ka to izpratne galu galā novedīs pie uzlabotas pretvēža terapijas.
Audzēju supresoru gēni:
1. Audzēja supresora gēns RB1: gēnu funkcijas: p110 sintēze, šūnu cikla regulēšana. Audzēji ar gēnu patoloģiju: retinoblastoma, sīkšūnu plaušu karcinoma, krūts vēzis.
2.: gēnu funkcijas: p53 sintēze, šūnu cikla regulēšana. Gēnu patoloģiju izraisītas slimības: Li-Fraumeni sindroms, plaušu vēzis, krūts vēzis, daudzi citi.
3. Audzēja supresora gēns DCC: gēnu funkcijas: Dcc receptors, samazināta šūnu izdzīvošana, ja nav izdzīvošanas signāla no tā neitrīno liganda. Gēnu patoloģijas izraisītas slimības: kolorektālais vēzis.
4. Audzēju supresora gēns VHL: gēnu funkcijas: Vhl sintēze, daļa no citoplazmas iznīcināšanas kompleksa formām ar APC, kas parasti skābekļa klātbūtnē kavē asinsvadu augšanas indukciju. Gēnu patoloģijas izraisītas slimības: Hipela-Lindau sindroms, skaidra šūnu nieru karcinoma.
5. Audzēju supresoru gēni BRCA1, BRCA2: gēnu funkcijas: Brcal, Brca2 sintēze, hromosomu remonts, reaģējot uz dubultiem DNS pārtraukumiem. Gēnu patoloģijas izraisītas slimības: krūts vēzis, olnīcu vēzis.
6. Audzēju supresoru gēni MLH1, MSH2: gēnu funkcijas: Mlhl, Msh2 sintēze, DNS virkņu nukleotīdu nesakritību labošana. Gēnu patoloģijas izraisītas slimības: kolorektālais vēzis.