Онкология-

Б.П.Копнин

Российский онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина РАМН, Москва

источник RosOncoWeb.Ru

01 02
1.2. Механизмы возникновения характерных свойств неопластическойклетки

Приобретение совокупности перечисленных свойств связано с нарушениямив сигнальных путях, контролирующих реакцию клетки на экзогенныеи эндогенные регулирующие факторы. Ключевую роль в их возникновениииграют изменения регуляции клеточного цикла, апоптоза, миграциии некоторых других базовых процессов жизнедеятельности клетки.

1.2.1. Нарушения регуляции клеточного цикла

Нарушения регуляции клеточного цикла лежат в основе таких важнейшихсвойств неопластической клетки как самодостаточность в пролиферативныхсигналах (пониженная потребность во внешних сигналах для инициациии поддержания пролиферации) и нечувствительность к рост-супрессирующимсигналам. Кроме того, они в значительной степени определяют генетическуюнестабильность и нарушения дифференцировки клетки.

В процессе подготовки клетки к делению и образования из нее двухновых клеток наблюдается несколько фаз - G1 фаза, в которой идетподготовка к синтезу ДНК- S фаза - период репликации ДНК- G2 фаза,в которой идет подготовка к митозу, и, наконец, собственно митоз- процесс разделения клетки на две новые. Образовавшиеся дочерниеклетки могут сразу войти в новый митотический цикл или временновыйти из него в G0 фазу - стадию покоя. "Мотором" клеточногоцикла является активация последовательно сменяющих друг другациклинзависимых киназ (Рис. 4). Каждая из циклинзависимых киназпредставляет собой холоферментный комплекс, состоящий из собственнокаталитической субъединицы (Cdk) и регуляторной субъединицы -циклина. Связывание с циклином увеличивает киназную активностьCdk и, кроме того, определяет их локализацию и субстратную специфичность.Уровень экспрессии каждого из циклинов и, в меньшей степени, Cdk,направленно изменяется в определенные фазы клеточного цикла. Так,выход клетки из стадии покоя и вход в фазу G1 определяется образованиемкомплексов циклинов D (D1-D3) с Сdk4 или Cdk6 (в зависимости оттипа клеток). Переход из G1 в S связан с образованием комплексовциклина E с Сdk2, и т.д. Вход в митоз, например, обусловлен образованиемкомплексов Сdk1 (другое и более распространенное название - Cdc2)с циклином В

Рис.4. Общие принципы регуляции клеточного цикла в нормальнойклетке. Вход в цикл и продвижение по нему определяется последовательнойактивацией различных циклинзависимых киназ (Cdk). Повышение ихактивности инициируется сигналами от рецепторов ростовых факторови интегринов (рецепторов белков внеклеточного матрикса), вызывающимисложный каскад событий, приводящий к активация группы МАР-киназ- ключевых регуляторов Cdk. Центральную роль в негативной регуляцииразмножения клеток клеток играют ингибиторы циклин-зависимых киназ(CKI) - белки семейств Ink4 и Cip/Kip. Для опухолевых клеток характерныизменения, ведущие к перманентной стимуляции активности циклинзависимыхкиназ и подавлению функции их ингибиторов.

Кроме связывания с циклинами, активность Сdk регулируется изменениямифосфорилирования их определенных аминокислотных остатков (за такуюрегуляцию ответственны фосфатазы Cdc25 и протеинкиназы CAK, Wee1)и связыванием с так называемыми CKI - ингибиторами Cdk. CKI -группа белков, состоящая из двух семейств. Представители семействаCip/Kip (p21WAF1/CIP1, p27KIP1 и p57KIP2) ингибируют различныекомплексы Cdk2, ответственные за вход и продвижение по S фазе.В меньшей степени они подавляют активность комплексов циклин B/Cdc2,ответственных за вход в митоз. С другой стороны, они не ингибируют,а даже активируют комплексы циклин D/Cdk4(6), оперирующие в раннейG1 фазе. Члены семейства Ink4 (p16INK4a, p15INK4b, p18INK4c, p19INK4d)непосредственно взаимодействуют с Cdk4(6). При этом, связываяCdk4(6), находящиеся в составе активных комплексов с циклиномD и белками Cip/Kip, они вытесняют белки Cip/Kip, направляя ихна связывание с Cdk2. Поэтому повышение активности белков Ink4,в частности опухолевого супрессора p16Ink4a , вызывает как прямоеингибирование активности комплексов циклин D/Cdk4(6), так и непрямоеблокирование комплексов циклин E/Cdk2 и циклин А/Cdk2.

Выход покоящейся клетки из фазы G0 и вступление ее в митотическийцикл инициируется различными внешними стимулами, в первую очередьразличными секретируемыми цитокинами, принадлежащими к группефакторов роста. Кроме этого, для деления большинства типов нормальныхклеток необходимо также и взамодействие специфических рецепторовклетки - интегринов - с определенными белками внеклеточного матрикса(фибронектином, коллагеном и др.). Связывание рецепторов со своимилигандами - ростовыми факторами и белками внеклеточного матрикса- индуцирует аутофосфорилирование внутриклеточных доменов рецепторови дальнейшее их взаимодействие со многими сигнальными белками.Следствием этого является стимуляция пересекающихся сигнальныхпутей и активация так называемых МАР (Mitogen Activated Protein)киназных каскадов. Конечные продукты этих каскадов - серин-треониновыекиназы ERK1/2, JNK и р38 - транслоцируются из цитоплазмы в ядро,где они фосфорилируют множество субстратов, что, в конце концов,и приводит к активации циклинзависимых киназ, иницирующих входв S фазу.

Действие большинства рост-ингибирующих факторов (цитокинов типаTGF-b, контактного торможения при установлении межклеточных контактов,повреждений ДНК и других внутриклеточных нарушений) основано наактивации ингибиторов циклинзависимых киназ (CKI) семейств Ink4и Cip/Kip, что приводит к остановке клеточного цикла в так называемыхчекпойнтах (checkpoints, сверочных точках). В зависимости от типарост-ингибирующего воздействия и молекул, вовлеченных в его распознавание,наблюдается остановка клеточного цикла в G1, S, G2 фазах или вмитозе. При этом, задержка в G2 связана как с активацией CKI семействаCip/Kip, так и с повышением активности ряда других молекул, ингибирующихфункцию комплексов циклин В/Cdc2, а остановка в митозе - с изменениямиактивности молекул, контролирующих конденсацию хромосом и разделениесестринских хроматид (Рис. 5).

Рис.5. Активация чекпойнтов клеточного цикла (обозначены чернымипрямоугольниками) при различных рост-ингибирующих воздействиях.

Для опухолевых клеток характерны генетические изменения, вызывающие,с одной стороны, перманентную стимуляцию сигнальных путей, активирующихСdk4(6) и Cdk2, а с другой стороны - нарушения в путях передачисигналов, опосредующих активацию чекпойнтов в ответ на рост-ингибирующиесигналы. Первый тип изменений возникает в основном в результатеактивирующих мутаций так называемых протоонкогенов - нормальныхкомпонентов путей передачи различных митогенных сигналов (см.раздел II.2) и приводит к самодостаточности в пролиферативныхсигналах, т.е. способности неопластической клетки постоянно генерироватьвнутри себя сигналы к размножению, в норме исходящие от внешнихстимулов. Инактивация чекпойнтов, обеспечивающая нечувствительностьк рост-ингибирующим сигналам и генетическую нестабильность, чащевсего обусловлена дисфункцией т.н. опухолевых супрессоров, к которымотносятся и некоторые из CKI.

С изменениями регуляции клеточного цикла связаны и нарушениядифференцировки неопластических клеток. Реализация большинствадифференцировочных программ требует выхода клетки из митотическогоцикла в стадию покоя (G0). Перманентная стимуляция размноженияклеток и нечувствительность к действию рост-ингибирующих цитокинов,являющихся одновременно индукторами дифференцировки (таких какTGF-b) нередко приводят к блокированию или извращению процессовдифференцировки.

1.2.2. Изменения морфологии и движения клеток

Верхние этажи сигнальных путей, активируемых связыванием рецепторовростовых факторов и интегринов со своими лигандами, ответственныза стимуляцию не только размножения, но и движения клеток. Поэтомумногие из цитокинов являются одновременно и митогенами, и мотогенами(например, EGF, HGF/SF, PDGF и др.). Активация G-белков семействаRas и фосфатидилинозит-3-киназы (PI3K), находящихся на пересечениисигнальных путей от многих рецепторов, ведет к повышению активностикак МАР-киназ - ключевых регуляторов клеточного цикла, так и малыхГТФ-аз семейства Rho (Rho, Rac, Cdc42), играющих центральную рольв реорганизации цитоскелета и регуляции движения клеток.

Рис. 6. Верхние этажи сигнальных путей, активируемых рецепторамиростовых факторов, контролируют как размножение, так и движениеклеток.

Для опухолевых клеток характерны генетические изменения (активирующиемутации рецепторных тирозинкиназ, протоонкогенов семейства RASи др. - см. раздел II.2), вызывающие конститутивную стимуляциютакой сигнализации (Рис. 6). В результате возникают клетки с повышеннымпролиферативным потенциалом, характерными изменениями морфологиии увеличенной способностью к миграции, а, следовательно, и к инвазивномуросту и метастазированию. Клетка с такими изменениями, возникшими,например, в результате активации протоонкогенов RAS, приобретаеттакже и способность самостоятельно продуцировать и секретироватьряд митогенов/мотогенов, включая VEGF (Vascular Endotelial GrowthFactor), стимулирующий размножение и направленную миграцию окружающихэндотелиоцитов, т.е. неоангиогенез.

1.2.3. Отсутствие репликативного старения (иммортализация)

Известно, что при культивировании in vitro человеческие фибробластыпосле 60-70 делений перестают размножаться и останавливаются,преимущественно в G1 фазе клеточного цикла. Очень редко, примернов одной клетке из нескольких миллионов, происходят спонтанныемутации, отменяющие остановку клеточного цикла. Однако потомкиэтой клетки делятся еще порядка 10 раз и снова останавливают своеразмножение, а затем постепенно гибнут. Первая остановка клеточногоцикла получила название "ранний кризис", или стадияМ1, а вторая остановка и гибель клеток стали определяться термином"кризис", или стадия М2 репликативного старения. В пользутого, что остановка и гибель клеток связана именно с числом предшествующихклеточных делений, а не просто с астрономическим временем, проведеннымвне организма, в условиях in vitro, свидетельствует две группыфактов. Во-первых, в культурах фибробластов, полученных от эмбрионовили от молодых людей, кризис наступает позже, чем в культурахфибробластов, полученных от пожилых людей. Во-вторых, если донаступления стадии М1 фибробласты не пересаживать, они образуютплотную культуру и, в результате контактного торможения, остановятсяв G1. В этом состоянии они могут находиться довольно долго, покрайней мере 2-3 месяца, а затем, после пересадки, снова начнутразмножаться до тех пор, пока не пройдут свои 60-80 делений. Вэто время их аналоги, не останавливавшие свое размножение, ужедавно погибли. Таким образом, астрономическое время пребыванияв культуре может быть увеличено, а неизменным остается число клеточныхделений до наступления кризиса. Если же какие-то клетки избегаюткризиса (спонтанная частота такого события настолько низка, чтоее даже трудно зарегистрировать, но определенные манипуляции сгеномом или экспрессия некоторых клеточных и вирусных онкогеновмогут значительно увеличить вероятность этого события), то клеткимогут уже размножаться бесконечно долго. Это определяется терминомиммортализация клеток, т.е. приобретение бессмертия.

В основе счетно-ограничительтного механизма, детерминирующегорепликативное старение клеток, лежит прогрессивное укорочениетеломер (концевых участков хромосом) по мере деления клеток. ДНКтеломер, представляющая собой более тысячи повторов гексануклеотидаTTAGGG, в силу известной проблемы репликации концов линейной ДНК,синтезируется не полностью, и при каждом акте репликации, т.е.после каждого клеточного деления, теломеры укорачиваются. Согласнотеломерной гипотезе прогрессивное укорочение теломер приводитк тому, что они достигают какой-то критической минимальной длины,когда сенсорные системы начинают распознавать их как аномальныеструктуры ДНК и индуцировать остановку клеточного цикла, подобнотому, как это происходит при ДНК-повреждающих воздействиях. Именноэто, как сейчас предполагается, и вызывает фазу М1 репликативногостарения (ранний кризис). При нарушениях в сигнальных системах,детерминирующих остановку клеточного цикла, клетки с укороченнымителомерами будут продолжать делиться, пока теломеры практическине исчезнут и перестанут выполнять свои функции, т.е. предотвращатьрекомбинации и слипание хромосом. Тогда хромосомы потеряют своюцелостность и наступит так называемая генетическая катастрофа,или стадия М2 репликативного старения (Рис.7).

Рис. 7. Теломерный механизм репликативного старения клеток человека

Отсутствие в опухолевых клетках человека репликативного старения(иммортализация) связано с включением специального механизма.В его основе лежит способность специфического фермента теломеразыдостраивать недореплицированные теломерные повторы и поддерживатьтаким образом их постоянную длину. Теломераза состоит из несколькихсубъединиц, включая РНК-матрицу и TERT (Telomerase Reverse Transcriptase),представляющую собой обратную транскриптазу, синтезирующую ДНКповторов гексануклеотида TTAGGG с РНК-матрицы. Предполагаетсясуществование и других, т.н. ALT (альтернативных) механизмов поддержаниядлины теломер, основанных на гомологичной рекомбинации ДНК теломер.Включение экспрессии TERT, каталитической субъединицы теломеразы,индуцируется изменением экспрессии определенных онкогенов (см.раздел II.2) или опухолевых супрессоров. Так, оно может быть вызваноактивацией онкогена Myc и инактивацией опухолевого супрессорар53. Кроме этого, существенный вклад в иммортализацию неопластическихклеток вносят нарушениями работы охранных механизмов, осуществляющихостановку клеточного цикла при нарушения структуры ДНК, в частностипри исчезновении теломерных повторов (см . раздел 1.2.1).

При обычных условиях культивировании in vitro в некоторых типахклеток человека, например в эпителиоцитах, наблюдается остановкаклеточного цикла через 10-15 делений - т.н. фаза М0 репликативногостарения. Такая остановка не связана, по-видимому, с изменениемдлины теломер, а обусловливается активацией CKIs, в частностиp16INK4a, в ответ на какие-то внутриклеточные изменения, вызываемыенеадекватностью условий in vitro. Так фаза М0 в кератиноцитахили эпителиоцитах молочной железы может быть отменена при культивированииих на подложке фибробластов в среде без сыворотки, но с достаточнымсодержанием набора определенных факторов роста. Сходная ситуациянаблюдается в культурах фибробластов и других клеток грызунов,которые входят в кризис через 10-15 делений in vitro несмотряна очень большую длину теломер и высокую активность теломеразыв подавляющем большинстве клеток. Как и в случае эпителиальныхклеток человека, кризис в клетках грызунов может быть предотвращенподбором адекватных условий культивирования (определенный длякаждого типа клеток внеклеточный матрикс и набор цитокинов), всвязи с чем он получил название "культуральный шок"(culture shock). Таким образом, совсем недавно выяснилось, чтоу клеток грызунов, в отличие от клеток человека, нет механизмаподсчета числа делений (т.е. они как бы изначально иммортализованыблагодаря конститутивной активности теломеразы, поддерживающейдовольно большую длину теломер), а их репликативное старение представляетсобой артефакт, связанный с неадекватностью условий in vitro.Описанные ранее события, вызывающие иммортализацию фибробластовгрызунов (инактивация опухолевых супрессоров р53, pARF) или отменуфазы М0 в эпителиоцитах человека (инактивация опухолевых супрессоровp16Ink4a, pRb) предотвращают активацию чекпойнтов клеточного циклав ответ на внутриклеточные изменения, накапливающиеся при неправильномкультивировании клеток. Кроме того, они могут отменять индукциютерминальной дифференцировки факторами сыворотки крупного рогатогоскота, которая является причиной артефактного репликативного старениянекоторых типов клеток, например крысиных олигодендроцитов и шванновскихклеток.

1.2.4. Изменения регуляции апоптоза

Апоптоз вызывается различными сигналами, как физиологическими- экспрессией специальных киллерных цитокинов, изменениями гормональногостатуса (цикличное ремоделирование эндометрия матки, возрастнаяинволюция тимуса и др.), так и нефизиологическими - различнымивнутриклеточными повреждениями или неблагоприятными условиями- нехваткой факторов роста, повреждениями ДНК, гипоксией и т.д.В регуляции апоптоза выделяют два основных этапа: фазу индукции(принятия решения) и фазу экзекуции (исполнения приговора). Последняяосуществляется путем активации каспаз - семейства цистеиновыхпротеиназ, расщепляющих свои субстраты по остаткам аспартатовойкислоты. Расщепление каспазами 3, 6, 7 (так называемые эффекторные,или казнящие каспазы) ряда ключевых субстратов, в частности ингибиторовнуклеаз, ламинов - ядерных цитоскелетных белков и т.д., приводитк фрагментации ДНК и деструкции клетки. Каспазы присутствуют вцитоплазме в виде проэнзимов и активируются до полностью функциональныхпротеаз путем расщепления проэнзима на большую и малую субъединицыи дальнейшего отщепления от них N-концевых доменов. Затем субъединицысобираются в активные олигомеры. Расщепление прокаспаз могут осуществлятьразличные протеазы, в том числе и другие каспазы.

Существует два принципиально разных сигнальных пути, приводящихк активации эффекторных каспаз 3, 6, 7 (Рис. 8). Один из них инициируетсясвязыванием специфических киллерных лигандов (Fas-лиганд, TNF-aи др.) со своими рецепторами, так называемыми рецепторами смерти,что вызывает рекрутирование к ним адаптерных белков и прокаспаз,в частности прокаспазы 8 (подробнее - см. раздел Недоспасова).Агрегация молекул прокаспазы 8 достаточна, чтобы инициироватьих аутопроцессирование (расщепление) и образование активных формкаспазы 8, которая, в свою очередь, процессирует до активных формэффекторные каспазы.

Рис. 8. Два основных пути активации каспаз и индукции апоптоза.

При альтернативном пути индукции апоптоза ключевую роль играютмитохондрии, поэтому его называют митохондриальным путем. Он иницируетсяглавным образом различными повреждающими воздействиями, вызывающимиувеличение проницаемости митохондриальной мембраны и выход в цитоплазмуряда митохондриальных белков, в частности цитохрома С, которыйсвязывается с белком APAF-1 и стимулирует образование его олигомеров.Это, в свою очередь вызывает рекрутирование на образовавшийсякомплекс молекул прокаспазы-9, их агрегацию, аутопроцессированиеи формирование активного комплекса каспазы-9. На следующем этапепроисходит рекрутирование на этот комплекс молекул прокаспазы-3и их процессирование до активных форм, которые расщепляют ключевыемишени и вызывают апоптоз. Следует заметить, что повреждения истрессы приводят к выходу из митохондрий не только цитохрома С,но и ряда других молекул, в частности протеазы AIF (ApoptosisInducing Factor). AIF также стимулирует апоптоз, вызывая расщеплениеряда ядерных белков каспазонезависимым путем. Таким образом, митохондриальныйпуть индукции апоптоза включает несколько независимых механизмов(Рис. 9). При этом, существует взаиморегуляция сигнальных путей,активируемые рецепторами смерти и повреждающими воздействиями(Рис. 8). Так, активация каспазы 8, вызванная активацией рецепторовсмерти, не только напрямую активирует эффекторные каспазы, нои индуцирует увеличение проницаемости митохондриальной мембраныи активацию регуляторной каспазы 9. С другой стороны, при поврежденияхи стрессах может наблюдаться повышение экспрессии рецепторов смерти- Fas и Killer/DR5. Таким образом, проапоптотические сигналы амплифицируются,что позволяет надежнее достигать необходимого эффекта.

Рис. 9. Механизмы митохондриального пути индукции апоптоза.

Ключевую роль в регуляции проницаемость митохондриальной мембраныдля цитохрома С и AIF играют белки семейства Bcl2, подразделяющиесяна несколько подсемейств и обладающие либо проапоптотическими,либо антиапоптотическими активностями. Предполагается, что антиапоптотическиебелки (Bcl-2, Bcl-X, и др.), локализуясь в мембранах митохондрий,закрывают каналы, через которые осуществляется выброс цитохромаС и AIF. Проапоптотические молекулы (Bax, Bad и др.) при апоптогенныхсигналах перемещаются из цитоплазмы в митохондриальные мембраны,где взаимодействуя с интегральным белком наружной митохондриальноймембраны VDAC, стимулируют открытие канала, через который, в частностисекретируется цитохром С. Кроме того, белки подсемейства Bax образуютгетеромерные комлексы с белками Bcl2, Bcl-x, что, возможно, открываетзакрытые до этого каналы.

Для опухолевых клеток характерны генетические изменения, ведущиек ослаблению обоих путей индукции апоптоза. Так, в них закономернообнаруживаются:

потеря экспрессии на поверхности клетки рецептора смерти Fas;

нарушения проведения апоптогенного сигнала к митохондриям (например,при инактивации опухолевых супрессоров р53 и PTEN);

ингибирование проницаемости митохондриальной мембраны для цитохромаС и AIF, вследствие изменений экспрессии белков семейства Bcl2;

блокирование активации эффекторных каспаз (например, при потереэкспрессии белка APAF-1 в результате метилирования его гена);

резкое уменьшению времени жизни каспаз ввиду их связывания сбелками IAP (Inhibitors of Apoptosis), экспрессия которых повышаетсявследствие активации протоонкогенов Ras, PKB/Akt (см. раздел II.2)или инактивации опухолевого супрессора PTEN

1.2.5. Генетическая нестабильность

Генетическая нестабильность - это увеличение вероятности возникновенияи закрепления в ряду клеточных поколений разнообразных измененийгенома. Важность приобретения этого признака для образования злокачественнойопухоли связана с тем, что именно генетическая нестабильность,вместе с постоянно идущим отбором, обеспечивают накопление в однойклетке сразу нескольких мутаций в онкогенах, опухолевых супрессорахи других генах, придающих клетке совокупность необходимых дляобразования опухоли свойств. Генетическая нестабильность популяцийопухолевых клеток складывается из 4 основных типов нарушений:

а) уменьшения точности воспроизведения генетической информации,а именно понижения точности репликации ДНК и сегрегации хромосомво время митоза;

б) нарушений в системах репарации повреждений ДНК или ошибок,возникших при ее репликации;

в) ослабления функции чекпойнтов клеточного цикла, активируемыхв ответ на повреждения структуры ДНК или веретена деления в митотическойклетке, в результате чего клетка, несмотря на разрывы ДНК илиизменения числа хромосом, продолжает делиться и умножать числоаномальных потомков;

д) ослабления индукции апоптоза, вследствие чего делящиеся клеткис генетическими нарушениями не погибают, а выживают.

Совокупность перечисленных нарушений обеспечивает повышеннуючастоту возникновения различных генетических изменений и их закреплениев ряду клеточных поколений.

Понижение точности репликации ДНК в неопластических клетках связанос повышением синтеза и активности в них так называемых низкоточныхполимераз, в частности ДНК-полимеразы-b, которая в норме используетсялишь для быстрой репарации массивных повреждений ДНК (основнуюроль в воспроизводстве ДНК играет высокоточная ДНК-полимераза-d).Повышение содержания низкоточных ДНК-полимераз b, e и др. можетбыть вызвано экспрессией ряда онкогенов, например BCR/ABL, RAS.Нарушения правильной сегрегации хромоосом во время митоза могутпроисходить вследствие изменения числа и структуры центросом илицентров организации микротрубочек: в опухолевых клетках нередкообнаруживается больше двух центросом, что ведет к многополярныммитозам и возникновению анеуплоидных вариантов с неправильнымчислом хромосом. К увеличению числа центросом в клетке приводитактивация онкогена RAS и инактивация опухолевых супрессоров р53,APC или BRCA1. Остальные компоненты генетической нестабильностинеопластических клеток - нарушения работы систем репарации ДНК,инактивация чекпойнтов клеточного цикла и ослабление индукцииапоптоза - рассмотрены в других разделах.

В последние годы выяснилось, что повышенная изменчивость популяцийопухолевых клеток связана не только с резким учащением появленияистинных генетических изменений (генных мутаций, рекомбинаций,анеуплоидии и др.), но и со значительным увеличением вероятностивозникновения в неопластических клетках т.н. эпигенетических изменений.В основе таких изменений лежит ремоделирование структуры хроматина,обусловленное изменениями метилирования цитозинов ДНК и/или ацетилированиягистонов. В результате происходит подавление экспрессии однихгенов и/или повышение экспрессии других генов, причем из-за характерныхдля опухолевых клеток нарушений процессов метилирования ДНК одновременноможет изменяться транскрипция нескольких сотен генов

Заключение

Итак, канцерогенез - это многоступенчатый процесс накоплениямутаций и других генетических изменений, приводящих к нарушениямрегуляции клеточного цикла, апоптоза, дифференцировки, движенияи морфогенетических реакций клетки, а также контроля целостностигенома. Все это, в свою очередь, обеспечивает приобретение клеткойи ее потомками ряда свойств, таких как самодостаточность в пролиферативныхсигналах, повышение миграционной способности, нечувствительностьк рост-ингибирующим воздействиям, отсутствие репликативного старения,увеличение жизнеспособности при неблагоприятных условиях окружающейсреды или внутриклеточных повреждениях, генетическая нестабильностьи др., которые детерминируют неопластическую трансформацию и дальнейшуюопухолевую прогрессию. Ключевую роль в возникновении указанныхсвойств неопластической клетки играют нарушения функции протоонкогенов(см. раздел II.2) и опухолевых супрессоров. Исследования последнихлет позволили идентифицировать сигнальные пути, контролируемыебольшинством из этих генов. Выяснилось, что многие из них регулируютактивность одних и тех же путей на разных этажах передачи сигналов.Оказалось также, что некоторые из таких сигнальных путей одновременнововлечены в регуляцию нескольких важнейших физиологических процессов.Например, активация протоонкогенов семейства RAS и регулирумыхим путей передачи сигналов не только стимулирует клеточную пролиферации,но и вызывает изменения формы и подвижности клеток, а в некоторыхклеточных контекстах - также и подавление апоптоза. С другой стороны,продукты некоторых из опухолевых супрессоров и протоонкогеновявляются местами пересечения различных сигнальных путей. Так,р53, активируясь в ответ на самые разные повреждающие и стрессовыевоздействия, взаимодействует с различными мишенями и контролируетапоптоз, продвижение по клеточному циклу, стабильность генома,локомоторные реакции и дифференцировку клеток. Отсюда становитсяпонятной частая встречаемость изменений генов р53 и RAS в самыхразных новообразованиях - их мутации позволяют одномоментно придатьклетке сразу несколько свойств, определяющих опухолевую прогрессию.

В то же время для ряда новообразований, и в первую очередь длялейкозов, характерны генетические изменения, встречающиеся толькопри данном заболевании. К ним относятся прежде всего хромосомныетранслокации, перемещающие протоонкогены и/или опухолевые супрессорыв другое место генома. Специфичность таких изменений может бытьобусловлена рядом причин: а) увеличенной вероятностью некоторыхгенетических перестроек в определенных типах клеток (например,соединение протоонкогена MYC с генами иммуноглобулинов являетсязакономерной ошибкой перестройки генов иммуноглобулинов в ходедифференцировки В-лимфоцитов - подробнее см. раздел II.2)- б)тканеспецифичным характером экспрессии или действия определенныхонкогенов/опухолевых супрессоров- в) необходимостью приобретенияразными типами клеток специфических наборов биологических свойств,обеспечивающих их малигнизацию. Вероятно, исследование тканеспецифическихмеханизмов канцерогенеза станет в ближайшее время одной из наиболеебурно развивающихся областей онкологии.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Копнин Б.П. Мишени действия онкогенов и опухолевых супрессоров:ключ к пониманию базовых механизмов канцерогенеза (обзор). Биохимия,2000, 65, 5-33.

2. Hanahan D., Weinberg R.A. The hallmarks of cancer. Cell, 2000,100, 57-70.

3. Sherr C.J. Cancer cell cycles. Science, 1996, 274, 1672-1677.

4. Sherr C.J. The Pezcoller Lecture: Cancer Cell Cycles Revisited.Cancer Res., 2000, 60, 3689-3695.

5. Sherr C.J., Roberts J.M. CDK inhibitors: positive and negativeregulators of G1-phase progression Gen. Dev., 1999, 13, 1501-1512.

6. Heldin C.-H. Signal transduction: multiple pathways, multipleoptions for therapy. Stem Cells, 2001, 19, 295-303.

7. Schwartz M.A., Baron V. Interactions between mitogenic stimuli,or, a thousand and one connections. Curr. Opin. Cell Biol., 1999,11, 197-202.

8. Blume-Jensen P., Hunter T. Oncogenic kinase signaling. Nature,2001, 411, 355-365.

9. Roovers K., Assoian R.K. Integrating the MAP kinase signalinto the G1 phase cell cycle machinery. BioEssays, 2000, 22, 818-826.

10. Evan G.I, Vousden K.H. Proliferation, cell cycle and apoptosisin cancer. Nature, 2001, 411, 342-348.

11. Green D.R. Apoptotic pathways: the roads to ruin. Cell, 1998,94, 695-698.

12. Green D.R. Apoptotic pathways: paper wraps stone blunts scissors.Cell, 2000, 102, 1-4.

13. Hengartner M.O. The biochemistry of apoptosis. Nature, 2000,407, 770-776.

14. Datta, S. R., Brunet, A. & Greenberg, M. E. Cellularsurvival: a play in three Akts. Genes Dev., 1999, 13, 2905-2927.

15. Stambolic, V., Mak, T. W. & Woodgett, J. R. Modulationof cellular apoptotic potential: contributions to oncogenesis.Oncogene, 1999, 18, 6094-6103.

16. Schmitt C.A., Lowe S.W. Apoptosis and therapy. J. Pathol.,1999, 187, 127-137.

17. DePinho R.A. The age of cancer. Nature, 2000, 408, 248-254.

18. Sherr C.J., DePinho R.A. Cellular Senescence: Mitotic Clockor Culture Shock? Cell, 2000, 102, 407-410.

19. Shay J.W., Wright D.E. When do telomeres matter? Science,2001, 291, 839-840.

20. Enver T., Greaves M. Loops, lineage, and leukemia. Cell,1998, 94, 9-12.

21. Zhu, L. & Skoultchi, A. I. Coordinating cell proliferationand differentiation. Curr. Opin. Genet. Dev., 2001, 11, 91-97.

22. Saaristo A., Karpanen T., Alitalo K. Mechanisms of angiogenesisand their use in the inhibition of tumor growth and metastasis.Oncogene, 2000, 19, 6122-6129.

23. McClatchey A.I. Modeling metastasis in the mouse. Oncogene,1999, 18, 5334-5339.

24. Lengauer C., Kinzler K.W., Vogelstein B. Genetic instabilitiesin human cancers. Nature, 1998, 396, 643-649.

25. Ponder B.A.J. Cancer genetics. Nature, 2001, 411, 336-341.

26. Gray, J. W. & Collins, C. Genome changes and gene expressionin human solid tumors. Carcinogenesis, 2000, 21, 443-452.

27. The Genetic Basis of Human Cancer. Eds Vogelstein B., Kinzler,K.W. McGraw Hill, New York, 1998.