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

Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной

Молекулярный газ ранней Вселенной разрушается под действием излучения квазара

N+1
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
Буддийские и даосские храмы Китая оказались убежищами для вековых деревьев Буддийские и даосские храмы Китая оказались убежищами для вековых деревьев

На территории буддийских и даосских храмов Китая сохранились вековые деревья

N+1
Национальный герой: 10 лучших киновоплощений Уинстона Черчилля Национальный герой: 10 лучших киновоплощений Уинстона Черчилля

Актеры, которые достойно воплотили личность Уинстона Черчилля

Правила жизни
Сквирт или не сквирт: вопросы, советы, подводные камни Сквирт или не сквирт: вопросы, советы, подводные камни

Рассказываем, откуда берется струйный оргазм и на что он похож

Cosmopolitan
История городов будущего: от античного полиса до города «по интересам» |  The History of Cities of the Future: from the Ancient Polis to the City Based on Interests История городов будущего: от античного полиса до города «по интересам» |  The History of Cities of the Future: from the Ancient Polis to the City Based on Interests

Как менялось понимание города в разные исторические эпохи?

Позитивные изменения
«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
Нейросеть нарисовала несуществующих людей, которые выглядят реалистичнее настоящих снимков Нейросеть нарисовала несуществующих людей, которые выглядят реалистичнее настоящих снимков

Отличить рисунок нейросети от реального фото все тяжелее и тяжелее

ТехИнсайдер
Еда Еда

Фудмолл Vokzal 1853 — новая достопримечательность Петербурга

Собака.ru
Йога для двоих Йога для двоих

10 парных асан, которые укрепят ваши отношения

Лиза
Эти школьные предметы изучали в СССР, а сегодня о них уже все забыли Эти школьные предметы изучали в СССР, а сегодня о них уже все забыли

Вспомним, чему учили школьников в СССР

ТехИнсайдер
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.
50 «идеальных» убийств: как анализ почерка и речи помогает раскрывать преступления 50 «идеальных» убийств: как анализ почерка и речи помогает раскрывать преступления

Глава из книги «Сам или помогли?» — о раскрытии убийств по почерку

Forbes
Послеродовой психоз. Женщины страдают больше, чем кажется со стороны! Послеродовой психоз. Женщины страдают больше, чем кажется со стороны!

Почему у женщин возникает послеродовая депрессия и как с ней справляться?

ТехИнсайдер
Плавание в открытой воде представляет серьезный риск для здоровья, о котором мало кто знает Плавание в открытой воде представляет серьезный риск для здоровья, о котором мало кто знает

Плавание в открытой воде может вызвать иммерсивный отек легких

ТехИнсайдер
Таинственный остров возник посреди океана: оказалось, что он полон неизвестной науке жизни Таинственный остров возник посреди океана: оказалось, что он полон неизвестной науке жизни

Появление нового острова дает возможность узнать, как зарождаются экосистемы

ТехИнсайдер
9 книг, которые помогут чувствовать себя лучше в 2023 году 9 книг, которые помогут чувствовать себя лучше в 2023 году

Несколько книг, которые помогут почувствовать себя более спокойными

Inc.
Как найти угнанную машину: 7 советов Как найти угнанную машину: 7 советов

Как действовать, если машина пропала: инструкция

РБК
33 совета, за которые ты скажешь спасибо (потому что станешь счастливой) 33 совета, за которые ты скажешь спасибо (потому что станешь счастливой)

Поверь нам, эти лайфхаки способны значительно облегчить тебе жизнь

VOICE
Стриптизерша Кэрри Рояль об отношениях с принцем Гарри: «Когда девочек привели к нему, он был уже голый» Стриптизерша Кэрри Рояль об отношениях с принцем Гарри: «Когда девочек привели к нему, он был уже голый»

Скандальные мемуары принца Гарри «Запасной» наделали много шума

Maxim
Как в Крещение купаться в проруби? Как в Крещение купаться в проруби?

Зачем люди прыгают в прорубь? И если прыгают, то как?

Maxim
99 зубов рассказали о низкой мобильности древних анатолийцев 99 зубов рассказали о низкой мобильности древних анатолийцев

Биоархеологи провели анализ изотопного состава 99 зубов

N+1
Мозг кальмара и человека развиваются одинаково, несмотря на то, что их пути разошлись 500 миллионов лет назад Мозг кальмара и человека развиваются одинаково, несмотря на то, что их пути разошлись 500 миллионов лет назад

Основной план развития сложных мозгов может быть одним и тем же у разных видов

ТехИнсайдер
Из точки А в точку Б проверенным маршрутом | From A to B by a Proven Route Из точки А в точку Б проверенным маршрутом | From A to B by a Proven Route

Теория изменений как инструмент планирования и оценки

Позитивные изменения
Работа в минус: как тренироваться, чтобы сбросить вес Работа в минус: как тренироваться, чтобы сбросить вес

Задали эксперту пять самых важных вопросов о тренировках

Правила жизни
Ревность без причины — признак абьюза: объясняет психолог Ревность без причины — признак абьюза: объясняет психолог

Как держать в узде свои эмоции и не стать ревнивым абьюзером

Psychologies
Украсть ребенка Украсть ребенка

Психолог рассказывает об одном из самых необычных случаев в ее практике

СНОБ
Как научить жестокости: эксперимент Альберта Бандуры над четырехлетними детьми Как научить жестокости: эксперимент Альберта Бандуры над четырехлетними детьми

Эксперимент 1961 года, который показал, как насилие порождает насилие

VOICE
«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
Песни Севера Песни Севера

Позволь себе еще одно зимнее путешествие – в снежную морозную Карелию

Лиза
Открыть в приложении