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

Неандертальцы изготовили артефакты из добытого в сотнях километров от стоянок обсидиана Неандертальцы изготовили артефакты из добытого в сотнях километров от стоянок обсидиана

Какой обсидиан использовали неандертальцы для изготовления каменных орудий

N+1
«Глаза бы мои не видели!» «Глаза бы мои не видели!»

11 опасных фраз, которые провоцируют болезни

Лиза
Анализ ДНК выявил болезнь, погубившую солдат Наполеона во время войны 1812 года Анализ ДНК выявил болезнь, погубившую солдат Наполеона во время войны 1812 года

Традиционное представление, что армию Наполеона погубил сыпной тиф, опровержено

ТехИнсайдер
Дефицит железа: какие продукты защитят от анемии Дефицит железа: какие продукты защитят от анемии

Как определить дефицит железа и что поможет с ним справиться?

Psychologies
Сохраняйте спокойствие Сохраняйте спокойствие

Спокойствие — мощный способ достижения успеха в жизни

kiozk originals
Теория равновесия Теория равновесия

Четыре века продолжались поиски Неведомой Южной Земли

Вокруг света
Как увеличить шрифт в Яндексе Браузере на смартфоне или компьютере Как увеличить шрифт в Яндексе Браузере на смартфоне или компьютере

Рассказываем, как увеличить шрифт в Яндексе, используя настройки браузера

CHIP
Какие отсылки и совпадения заметили фанаты игры The Last of Us в одноименном сериале Какие отсылки и совпадения заметили фанаты игры The Last of Us в одноименном сериале

Какие отсылки и совпадения зрители нашли в сериале The Last of Us

СНОБ
7 шагов к здоровью и красоте: простая инструкция для женщин 7 шагов к здоровью и красоте: простая инструкция для женщин

Семь самых главных шагов к здоровью от Сергея Бубновского

ТехИнсайдер
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
3 шага, которые помогут избежать конфликтов с коллегами (даже если вы говорите на разных языках) 3 шага, которые помогут избежать конфликтов с коллегами (даже если вы говорите на разных языках)

Как вернуть эффективность и удовольствие в рабочее общение

Inc.
Можно ли спастись, если похоронили заживо: руководство по восстанию из мертвых Можно ли спастись, если похоронили заживо: руководство по восстанию из мертвых

Как действовать в случае, если вы случайно оказались в могиле?

ТехИнсайдер
Аму Хаджи: человек, который не мылся 67 лет Аму Хаджи: человек, который не мылся 67 лет

Аму Хаджи занесен в книгу рекордов Гиннеса

ТехИнсайдер
«Скайфолл». Путешествие в родовое поместье семьи Бонд «Скайфолл». Путешествие в родовое поместье семьи Бонд

Сакральное для любого шотландца место – горная долина Глен Этив

4x4 Club
Краткий путеводитель по гангстерским машинам всех времён и народов Краткий путеводитель по гангстерским машинам всех времён и народов

Гангстеры тоже люди, и им тоже нужно на чём-то ездить

4x4 Club
Чарли Чаплин, каким мы его не знали: 5 правил жизни скандального гения Чарли Чаплин, каким мы его не знали: 5 правил жизни скандального гения

С какими установками шел по жизни тот, кто за полвека высмеял весь мир

Правила жизни
Люди с врожденными болезнями, над которыми смеялись тысячи зрителей: печальная история «девочки-верблюда» Люди с врожденными болезнями, над которыми смеялись тысячи зрителей: печальная история «девочки-верблюда»

Элла Харпер получила прозвище «девочка-верблюд» из-за необычного строения ног

ТехИнсайдер
Последнее слово за вами: как и зачем обсуждать свое завещание Последнее слово за вами: как и зачем обсуждать свое завещание

Почему стоит обсуждать с детьми тему завещания?

Psychologies
Продолжение истории о том, кто живет в вашей комнате Продолжение истории о том, кто живет в вашей комнате

Как работает теория ближнего и дальнего круга и может ли она помочь семье

СНОБ
Настоящий оружейный барон: кто такой Виктор Бут, которого Россия освободила из американской тюрьмы Настоящий оружейный барон: кто такой Виктор Бут, которого Россия освободила из американской тюрьмы

Виктор Бут: рассказываем о самом известном российском заключенном

Maxim
Отрывок из сборника мистических историй «Однажды темной зимней ночью...» Отрывок из сборника мистических историй «Однажды темной зимней ночью...»

Отрывок из сборника историй, вдохновленных Диккенсом и Джеймсом

СНОБ
Что будет, если никогда не стричься: как выглядит современная Рапунцель Что будет, если никогда не стричься: как выглядит современная Рапунцель

Думала ли ты, что будет, если не стричь волосы никогда?

VOICE
Плесень в Beyond Meat и другие проблемы рынка растительного мяса Плесень в Beyond Meat и другие проблемы рынка растительного мяса

Что происходит с одним из лидеров отрасли растительного мяса

Forbes
С легким годом! С легким годом!

Каждый раз в новогоднюю ночь со всеми нами происходит что-то необычное

VOICE
Инженеры Toyota используют накладные ногти и наколенники, чтобы улучшить эргономику интерьера Инженеры Toyota используют накладные ногти и наколенники, чтобы улучшить эргономику интерьера

Процесс создания интерьера гораздо сложнее, чем вы думаете

4x4 Club
Уроки экстремального выживания от тех, кто живет на грани: как достичь предела возможностей Уроки экстремального выживания от тех, кто живет на грани: как достичь предела возможностей

Интерес к теме выживания на пределе человеческих возможностей заметно повысился

ТехИнсайдер
Отчего стареет иммунитет? Отчего стареет иммунитет?

Отчего стареет иммунитет, и можно ли это предотвратить?

Здоровье
Застолье в стиле лайт Застолье в стиле лайт

Как оградить себя от переедания и не набрать лишние килограммы за праздники?

Лиза
«Джеймс Уэбб» и сердце Млечного Пути: главные научные достижения — 2022 «Джеймс Уэбб» и сердце Млечного Пути: главные научные достижения — 2022

Пять самых заметных достижений науки в 2022 году

Forbes
Как представить нового партнера детям: главные правила Как представить нового партнера детям: главные правила

Бояться познакомить детей со своим новым партнера — это нормально

Psychologies
Открыть в приложении