Onkogeni virusi (onkovirusi)

Kako bi se objasnila priroda raka, predložene su dvije dominantne teorije - mutacijska i virusna. Prema prvoj, rak je rezultat uzastopnih mutacija više gena u jednoj stanici, tj. temelji se na promjenama koje se događaju na razini gena. Ovu teoriju je u konačnom obliku formulirao 1974. F. Burnet: kancerogeni tumor je monoklonski - potječe iz jedne početne somatske stanice, mutacije u kojoj su uzrokovane kemijskim, fizikalnim agensima i virusima koji oštećuju DNK. U populaciji takvih mutiranih stanica nakupljaju se dodatne mutacije, povećavajući sposobnost stanica za neograničenu reprodukciju. Međutim, nakupljanje mutacija zahtijeva određeno vrijeme, pa se rak razvija postupno, a vjerojatnost bolesti ovisi o dobi.

Virusno-genetsku teoriju raka najjasnije je formulirao ruski znanstvenik L. A. Zilber: rak uzrokuju onkogeni virusi, oni se integriraju u stanični kromosom i stvaraju kancerogeni fenotip. Neko vrijeme potpuno prepoznavanje virusno-genetske teorije bilo je otežano činjenicom da mnogi onkogeni virusi imaju RNA genom, pa nije bilo jasno kako se on integrira u stanični kromosom. Nakon što je u takvim virusima otkrivena reverzna transkriptaza, sposobna reproducirati DNA provirus iz virionske RNA, ta je prepreka nestala i virusno-genetska teorija dobila je priznanje zajedno s teorijom mutacija.

Odlučujući doprinos razumijevanju prirode raka dalo je otkriće gena malignosti, onkogena, u onkogenim virusima i njegovog prekursora, koji je prisutan u stanicama ljudi, sisavaca i ptica, protoonkogena.

Protoonkogeni su obitelj gena koji obavljaju vitalne funkcije u normalnoj stanici. Neophodni su za regulaciju njezina rasta i reprodukcije. Produkti protoonkogena su različite proteinske kinaze koje fosforiliraju stanične signalne proteine, kao i transkripcijski faktori. Potonji su proteini - produkti protoonkogena c-myc, c-fos, c-jun, c-myh i gena supresora stanica.

Postoje dvije vrste onkovirusa:

• Virusi koji sadrže onkogen (jedan+ virusi).
• Virusi koji ne sadrže onkogen (jedan virus).
• One+ virusi mogu izgubiti onkogen, ali to ne remeti njihovo normalno funkcioniranje. Drugim riječima, samom virusu onkogen nije potreban.

Glavna razlika između one+ i one" virusa je sljedeća: one+ virus, nakon što prodre u stanicu, ne uzrokuje njezinu transformaciju u rak ili je uzrokuje vrlo rijetko. One" virusi, nakon što prodru u jezgru stanice, transformiraju je u rak.

Dakle, transformacija normalne stanice u tumorsku stanicu događa se zbog činjenice da onkogen, unošenjem u kromosom stanice, obdaruje je novom kvalitetom koja joj omogućuje nekontrolirano razmnožavanje u tijelu, formirajući klon stanica raka. Ovaj mehanizam transformacije normalne stanice u stanicu raka nalikuje transdukciji bakterija, u kojoj umjereni fag, integrirajući se u kromosom bakterija, obdaruje ih novim svojstvima. To je tim vjerojatnije jer se onkogeni virusi ponašaju poput transpozona: mogu se integrirati u kromosom, premjestiti iz jedne regije u drugu ili premjestiti s jednog kromosoma na drugi. Bit pitanja je sljedeća: kako se protoonkogen transformira u onkogen kada interagira s virusom? Prije svega, potrebno je napomenuti važnu činjenicu da u virusima, zbog visoke brzine njihove reprodukcije, promotori djeluju s mnogo većom aktivnošću od promotora u eukariotskim stanicama. Stoga, kada se "one" virus integrira u kromosom stanice pored jednog od protoonkogena, on podređuje rad tog gena njegovom promotoru. Prilikom napuštanja kromosoma, virusni genom mu otima protoonkogen, potonji postaje komponenta virusnog genoma i pretvara se u onkogen, a virus iz "one" u "one+" virus. Prilikom integracije u kromosom druge stanice, takav "onc" virus istovremeno transducira onkogen u nju sa svim posljedicama. Ovo je najčešći mehanizam za stvaranje onkogenih (one+) virusa i početak transformacije normalne stanice u tumorsku stanicu. Mogući su i drugi mehanizmi za transformaciju protoonkogena u onkogen:

• translokacija protoonkogena, što rezultira time da se protoonkogen nalazi uz snažan virusni promotor, koji preuzima kontrolu nad njim;
• amplifikacija protoonkogena, uslijed čega se povećava broj njegovih kopija, kao i količina sintetiziranog produkta;
• Transformacija protoonkogena u onkogen događa se kao rezultat mutacija uzrokovanih fizičkim i kemijskim mutagenima.

Dakle, glavni razlozi za transformaciju protoonkogena u onkogen su sljedeći:

• Uključivanje protoonkogena u virusni genom i transformacija potonjeg u one+ virus.
• Ulazak protoonkogena pod kontrolu jakog promotora, bilo kao rezultat virusne integracije ili kao rezultat translokacije bloka gena u kromosomu.
• Točkaste mutacije u protoonkogenu.

Amplifikacija protoonkogena. Posljedice svih ovih događaja mogu biti:

• promjena specifičnosti ili aktivnosti proteinskog produkta onkogena, posebno zato što je vrlo često uključivanje protoonkogena u virusni genom popraćeno mutacijama protoonkogena;
• gubitak stanično specifične i vremenske regulacije ovog produkta;
• povećanje količine sintetiziranog proteinskog produkta onkogena.

Onkogeni produkti su također proteinske kinaze i transkripcijski faktori, stoga se poremećaji u aktivnosti i specifičnosti proteinskih kinaza smatraju početnim okidačima za transformaciju normalne stanice u tumorsku stanicu. Budući da se obitelj protoonkogena sastoji od 20-30 gena, obitelj onkogena očito uključuje ne više od tri tuceta varijanti.

Međutim, malignost takvih stanica ne ovisi samo o mutacijama protoonkogena, već i o promjenama utjecaja genetske okoline na rad gena u cjelini, karakterističnih za normalnu stanicu. To je moderna genska teorija raka.

Dakle, primarni uzrok transformacije normalne stanice u malignu su mutacije protoonkogena ili njegovo padanje pod kontrolu snažnog virusnog promotora. Različiti vanjski čimbenici koji potiču stvaranje tumora (kemikalije, ionizirajuće zračenje, UV zračenje, virusi itd.) djeluju na istu metu - protoonkogene. Prisutni su u kromosomima stanica svake jedinke. Pod utjecajem tih čimbenika aktivira se jedan ili drugi genetski mehanizam, što dovodi do promjene funkcije protoonkogena, a to pak dovodi do degeneracije normalne stanice u malignu.

Stanica raka nosi strane virusne proteine ili vlastite modificirane proteine. Prepoznaju je T-citotoksični limfociti i uništavaju je sudjelovanjem drugih mehanizama imunološkog sustava. Osim T-citotoksičnih limfocita, stanice raka prepoznaju i uništavaju i druge stanice ubojice: NK, Pit stanice, B-stanice ubojice i K-stanice, čija citotoksična aktivnost ovisi o antitijelima. Polimorfonuklearni leukociti; makrofagi; monociti; trombociti; mononuklearne stanice limfoidnog tkiva kojima nedostaju markeri T- i B-limfocita; T-limfociti s Fc-receptorima za IgM mogu funkcionirati kao K-stanice.

Interferoni i neki drugi biološki aktivni spojevi koje tvore imunokompetentne stanice imaju antitumorski učinak. Konkretno, stanice raka prepoznaju i uništavaju brojni citokini, posebno faktor tumorske nekroze i limfotoksin. To su srodni proteini sa širokim rasponom biološke aktivnosti. Faktor tumorske nekroze (TNF) jedan je od glavnih medijatora upalnih i imunoloških odgovora u tijelu. Sintetiziraju ga različite stanice imunološkog sustava, uglavnom makrofagi, T-limfociti i Kupfferove stanice jetre. TNFa je otkriven 1975. godine od strane E. Carswella i suradnika; to je polipeptid s mw 17 kD. Ima složen pleiotropni učinak: inducira ekspresiju molekula MHC klase II u imunokompetentnim stanicama; stimulira proizvodnju interleukina IL-1 i IL-6, prostaglandina PGE2 (služi kao negativni regulator mehanizma lučenja TNF-a); ima kemotaktički učinak na zrele T-limfocite itd. Najvažnija fiziološka uloga TNF-a je modulacija rasta stanica u tijelu (funkcije regulacije rasta i citodiferencijacije). Osim toga, selektivno suzbija rast malignih stanica i uzrokuje njihovu lizu. Pretpostavlja se da se aktivnost TNF-a koja modulira rast može koristiti u suprotnom smjeru, naime, za poticanje rasta normalnih stanica i suzbijanje rasta malignih stanica.

Limfotoksin, ili TNF-beta, je protein molekularne težine od oko 80 kDa, koji sintetiziraju neke subpopulacije T-limfocita, a također ima sposobnost lize ciljnih stanica koje nose strane antigene. Drugi peptidi, posebno peptidi koji su fragmenti IgG molekula, poput tufteina (citofilnog polipeptida izoliranog iz CH2 domene), Fab, Fc fragmenata itd., također imaju sposobnost aktiviranja funkcija NK stanica, K stanica, makrofaga i neutrofilnih leukocita. Antitumorski imunitet osiguran je samo stalnom interakcijom svih imunokompetentnih sustava.

Većina ljudi ne obolijeva od raka ne zato što ne razvijaju mutantne stanice raka, već zato što ih T-citotoksični limfociti i drugi dijelovi imunološkog sustava brzo prepoznaju i uništavaju prije nego što stignu proizvesti maligno potomstvo. Kod takvih ljudi antitumorski imunitet pouzdano djeluje. Naprotiv, kod oboljelih od raka, mutantne stanice imunološki sustav ne prepoznaje niti ne uništava brzo, već se slobodno i nekontrolirano množe. Stoga je rak posljedica imunodeficijencije. Potrebno je otkriti koji dio imunološkog sustava pati kako bi se zacrtali učinkovitiji načini borbe protiv bolesti. U tom smislu, velika se pozornost posvećuje razvoju metoda bioterapije raka temeljenih na složenoj i dosljednoj upotrebi modulatora biološke i imunološke reaktivnosti, tj. kemijskih tvari koje sintetiziraju imunokompetentne stanice, a koje su sposobne modificirati reakcije interakcije tijela s tumorskim stanicama i pružiti antitumorski imunitet. Uz pomoć takvih modifikatora imunološke reaktivnosti, moguće je utjecati i na imunološki sustav u cjelini i selektivno na njegove pojedinačne mehanizme, uključujući one koji kontroliraju stvaranje aktivacijskih faktora, proliferaciju, diferencijaciju, sintezu interleukina, faktora tumorske nekroze, limfotoksina, interferona itd., kako bi se uklonilo stanje imunodeficijencije kod raka i povećala učinkovitost njegovog liječenja. Slučajevi liječenja ljudskog mijeloma limfokinima aktiviranim ubojicama i interleukinom-2 već su opisani. Sljedeći smjerovi su navedeni u eksperimentalnoj i kliničkoj imunoterapiji raka.

• Uvođenje aktiviranih stanica imunološkog sustava u tumorsko tkivo.
• Upotreba limfo- ili (i) monokina.
• Upotreba imunomodulatora bakterijskog podrijetla (najučinkovitiji su LPS i derivati peptidoglikana) i produkata koje oni induciraju, posebno TNF.
• Upotreba antitumorskih antitijela, uključujući monoklonska.
• Kombinirana upotreba različitih smjerova, na primjer prvog i drugog.

Perspektive korištenja modulatora imunološke reaktivnosti za bioterapiju raka izuzetno su široke.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]