Первые медицинские сообщения о злокачественных новообразованиях датируются 1600 г. до н. э., но серьезные научные изыскания в этом направлении начались лишь три с лишним тысячи лет спустя. И если теоретиков от медицины и сторонников здорового образа жизни больше интересуют вопросы о том, как опухоли возникают, то врачам в основном приходится искать уязвимые места новообразований – их «ахиллесову пяту», если угодно.
Ахиллесова пята рака
К счастью потенциальных пациентов, таких пят немало. Одна из самых универсальных (и наиболее соответствующая аналогии с Ахиллом) – фермент теломераза, обеспечивающий злокачественным клеткам бессмертность. Дело в том, что из-за особенностей работы ферментов, удваивающих ДНК, каждый раз при делении клетки любая хромосома теряет несколько нуклеотидов. Сокращающийся при каждом делении «хвостик» называется теломерой.
граница
Предел Хейфлика
ограничение на число клеточных делений, связанное с укорочением теломеры. В 1965 году Леонард Хейфлик показал, что, если для культивирования взять клетки у новорожденных детей, они могут пройти 80−90 делений, клетки, взятые у 70−летних, делятся только 20−30 раз. Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.
Информационной нагрузки теломера не несет, так что до определенного момента ее укорочение никак не сказывается на работе генома и всей клетки.
Но стоит перешагнуть через определенный барьер, как постепенно начинают исчезать смысловые последовательности со всеми вытекающими последствиями. Стволовые клетки, равно как и опухолевые, научились этот барьер преодолевать с помощью фермента теломеразы, достраивающего упомянутый хвостик. Результат – неограниченное число делений вместо 40−50, дарованных обычным клеткам организма.
Найти и вырезать
Наличие и активность теломеразы с успехом используется в онкологической диагностике – с ее помощью можно определить злокачественность и агрессивность опухоли и оценить течение заболевания. Однако приспособить ее для лечения пока никому не удалось: если «выключить» теломеразу на системном уровне, вместе с опухолями пострадают система кроветворения и покровы всего организма.
В принципе, те же оговорки справедливы и для химио— и радиотерапии, которые повреждают все делящиеся клетки. Однако в случае с раком частью здоровой ткани жертвуют – тем более что опухолевые клетки делятся быстрее всех и для них эти методы воздействия наиболее губительны. В то же время новые методы иммунотерапии и клеточных вакцин от опухолей пока находятся лишь на стадии разработки.
Неудивительно, что лечение, особенно если дело касается плотных образований, начинается с хирургического вмешательства. При вырезании опухоли перед хирургом стоит очень четкая задача – максимально удалить новообразование, даже захватив небольшое количество здоровой ткани по периферии. Но если таких очагов несколько, а чрезмерная радикальность операции чревата нарушением работы или даже отказом органа, то эта установка не кажется настолько простой.
Вирусы подсветят опухоль
маркер
Зеленый флуоресцентный белок (GFP)
выделен из медузы Aequorea victoria. Он флуоресцирует в зеленом диапазоне при освещении его синим светом. В настоящее время ген белка широко используется в качестве светящейся метки в клеточной и молекулярной биологии для изучения экспрессии клеточных белков.
Шелдон Пенман из Массачусетского технологического института и соавторы публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences предложили альтернативный метод – с помощью специального вируса метить опухоли зеленым флуоресцентным белком, который в прошлом году уже принес своим первооткрывателям Нобелевскую премию.
Мишенью, отличающей в данном случае здоровые клетки от опухолевых, и стала теломераза. Вирус под кодовым названием OBP-401 отличается тем, что его гены считываются лишь в присутствии упомянутого фермента. Вставить внутрь последовательность, кодирующую GFP, для ученых не составило труда. Результат – уникальный маркер, благодаря вирусным способностям проникающий во все клетки, но окрашивающий в зеленый цвет лишь опухолевые.
Тренировка на мышах
Свои теоретические изыскания Пенман и коллеги подтвердили на мышах. Для начала они внутрибрюшинно ввели своим подопечным человеческие опухолевые клетки. Так как эти мыши с рождения страдали от иммунодефицита, раковые клетки неплохо прижились, сходу дав начало нескольким узлам опухоли.
Тем самым ученые смоделировали ситуацию с раком толстой кишки и поджелудочной железы, которые у 20% пациентов к моменту операции распространяются на все внутрибрюшинное пространство. В это же самое пространство и вводили упомянутый вирус, обогащенный GFP.
Чтобы оценить точность метода, Пенман предварительно вставил в геном опухолевых клеток и последовательность, кодирующую красный флуоресцирующий белок. Впрочем, без соответствующего светофильтра разглядеть его невозможно, так что хирургам приходилось ориентироваться именно на зеленое, а не на красное свечение.
И методика сработала – она позволила минимизировать вмешательство, сохранив максимальный объем здоровой ткани и при этом удалив все опухолевые клетки.
Клинические вирусы
Впрочем, внедрения в клиническую практику этой оригинальной идеи в ближайшее время ждать не стоит. Во-первых, придется оборудовать операционные синим освещением, а врачей снабдить очками со светофильтрами, пропускающими только узкий зеленый спектр. Во-вторых, это же существенно снизит и общую видимость – основные моменты операции придется проводить в темноте.
Но самое главное – при этой процедуре инфицируются все клетки, становясь носителями вирусного генома. Теоретически, ничего страшного в этом нет: фобии противников генной терапии пока не подтвердились ни в многочисленных экспериментальных, ни в единичных клинических исследованиях.
Однако именно этическая составляющая остается основной преградой в массовом использовании вирусов в лечении наследственных заболеваний.
Трудно представить, что эту процедуру быстро утвердят даже для диагностики.
