Onkogénne vírusy (onkovírusy)

Na vysvetlenie podstaty rakoviny boli navrhnuté dve dominantné teórie – mutačná a vírusová. Podľa prvej je rakovina výsledkom postupných mutácií viacerých génov v jednej bunke, teda je založená na zmenách, ktoré sa vyskytujú na úrovni génov. Túto teóriu vo svojej konečnej podobe sformuloval v roku 1974 F. Burnet: rakovinový nádor je monoklonálny – pochádza z jednej počiatočnej somatickej bunky, mutácie v ktorej sú spôsobené chemickými, fyzikálnymi činiteľmi a vírusmi, ktoré poškodzujú DNA. V populácii takýchto mutantných buniek sa hromadia ďalšie mutácie, čím sa zvyšuje schopnosť buniek neobmedzenej reprodukcie. Hromadenie mutácií si však vyžaduje určitý čas, preto sa rakovina vyvíja postupne a pravdepodobnosť ochorenia závisí od veku.

Vírusovo-genetickú teóriu rakoviny najjasnejšie sformuloval ruský vedec L. A. Zilber: rakovinu spôsobujú onkogénne vírusy, tie sa integrujú do bunkového chromozómu a vytvárajú rakovinový fenotyp. Po určitý čas bolo úplné uznanie vírusovo-genetickej teórie brzdené skutočnosťou, že mnohé onkogénne vírusy majú RNA genóm, takže nebolo jasné, ako sa integrujú do bunkového chromozómu. Po objavení reverznej transkriptázy v takýchto vírusoch, ktorá je schopná reprodukovať DNA provírus z viriónovej RNA, táto prekážka zmizla a vírusovo-genetická teória získala uznanie spolu s mutačnou teóriou.

Rozhodujúci príspevok k pochopeniu podstaty rakoviny priniesol objav génu malígneho ochorenia, onkogénu, v onkogénnych vírusoch a jeho prekurzora, protoonkogénu, ktorý je prítomný v bunkách ľudí, cicavcov a vtákov.

Protoonkogény sú skupinou génov, ktoré vykonávajú životne dôležité funkcie v normálnej bunke. Sú nevyhnutné na reguláciu jej rastu a reprodukcie. Produktmi protoonkogénov sú rôzne proteínkinázy, ktoré fosforylujú bunkové signálne proteíny, ako aj transkripčné faktory. Tieto faktory sú proteíny - produkty protoonkogénov c-myc, c-fos, c-jun, c-myh a génov bunkového supresora.

Existujú dva typy onkovírusov:

• Vírusy obsahujúce onkogén (jeden+ vírus).
• Vírusy, ktoré neobsahujú onkogén (jeden vírus).
• One+ vírusy môžu stratiť onkogén, ale to nenarúša ich normálne fungovanie. Inými slovami, samotný vírus onkogén nepotrebuje.

Hlavný rozdiel medzi one+ a one" vírusmi je nasledovný: one+ vírus po preniknutí do bunky nespôsobuje jej premenu na rakovinu alebo ju spôsobuje veľmi zriedkavo. One" vírusy po preniknutí do bunkového jadra ho premieňajú na rakovinu.

Transformácia normálnej bunky na nádorovú teda nastáva v dôsledku skutočnosti, že onkogén, ktorý je zavedený do bunkového chromozómu, mu dodáva novú kvalitu, ktorá mu umožňuje nekontrolovateľne sa v tele reprodukovať a vytvárať klon rakovinových buniek. Tento mechanizmus transformácie normálnej bunky na rakovinovú bunku sa podobá transdukcii baktérií, pri ktorej mierny fág, integrujúci sa do chromozómu baktérií, im dodáva nové vlastnosti. Je to o to pravdepodobnejšie, že onkogénne vírusy sa správajú ako transpozóny: môžu sa integrovať do chromozómu, presúvať sa z jednej oblasti do druhej alebo presúvať sa z jedného chromozómu na druhý. Podstata otázky je nasledovná: ako sa protoonkogén transformuje na onkogén pri interakcii s vírusom? V prvom rade je potrebné poznamenať dôležitý fakt, že vo vírusoch, vzhľadom na vysokú rýchlosť ich reprodukcie, promótory pracujú s oveľa väčšou aktivitou ako promótory v eukaryotických bunkách. Preto, keď sa „one“ vírus integruje do chromozómu bunky vedľa jedného z protoonkogénov, podriadi prácu tohto génu jeho promótoru. Pri opustení chromozómu vírusový genóm vytrhne z neho protoonkogén, ten sa stane súčasťou vírusového genómu a zmení sa na onkogén a vírus z „one“ na „one+“ vírus. Pri integrácii do chromozómu inej bunky takýto „onc“ vírus súčasne premieňa onkogén do nej so všetkými dôsledkami. Toto je najbežnejší mechanizmus vzniku onkogénnych (one+) vírusov a začiatku transformácie normálnej bunky na nádorovú bunku. Možné sú aj iné mechanizmy transformácie protoonkogénu na onkogén:

• translokácia protoonkogénu, ktorá vedie k tomu, že protoonkogén susedí so silným vírusovým promótorom, ktorý ho kontroluje;
• amplifikácia protoonkogénu, v dôsledku čoho sa zvyšuje počet jeho kópií, ako aj množstvo syntetizovaného produktu;
• Transformácia protoonkogénu na onkogén nastáva v dôsledku mutácií spôsobených fyzikálnymi a chemickými mutagénmi.

Hlavné dôvody transformácie protoonkogénu na onkogén sú teda nasledovné:

• Zahrnutie protoonkogénu do vírusového genómu a jeho transformácia na vírus typu one+.
• Vstup protoonkogénu pod kontrolu silného promótora buď v dôsledku vírusovej integrácie, alebo v dôsledku translokácie bloku génov v chromozóme.
• Bodové mutácie v protoonkogéne.

Amplifikácia protoonkogénov. Dôsledky všetkých týchto udalostí môžu byť:

• zmena špecifickosti alebo aktivity proteínového produktu onkogénu, najmä preto, že zahrnutie protoonkogénu do vírusového genómu je veľmi často sprevádzané mutáciami protoonkogénu;
• strata bunkovo-špecifickej a časovej regulácie tohto produktu;
• zvýšenie množstva syntetizovaného proteínového produktu onkogénu.

Produkty onkogénov sú tiež proteínkinázy a transkripčné faktory, preto sa poruchy aktivity a špecifickosti proteínkináz považujú za počiatočné spúšťače transformácie normálnej bunky na nádorovú bunku. Keďže rodina protoonkogénov pozostáva z 20 – 30 génov, rodina onkogénov zjavne neobsahuje viac ako tri desiatky variantov.

Malignita takýchto buniek však nezávisí len od mutácií protoonkogénov, ale aj od zmien vo vplyve genetického prostredia na prácu génov ako celku, charakteristických pre normálnu bunku. Toto je moderná génová teória rakoviny.

Primárnou príčinou transformácie normálnej bunky na malígnu sú teda mutácie protoonkogénu alebo jeho prechod pod kontrolu silného vírusového promótora. Rôzne vonkajšie faktory, ktoré vyvolávajú tvorbu nádorov (chemikálie, ionizujúce žiarenie, UV žiarenie, vírusy atď.), pôsobia na rovnaký cieľ - protoonkogény. Sú prítomné v chromozómoch buniek každého jednotlivca. Pod vplyvom týchto faktorov sa aktivuje jeden alebo druhý genetický mechanizmus, čo vedie k zmene funkcie protoonkogénu, a to následne vedie k degenerácii normálnej bunky na malígnu.

Rakovinová bunka nesie cudzie vírusové proteíny alebo vlastné modifikované proteíny. Rozpoznávajú ju T-cytotoxické lymfocyty a ničia ju za účasti iných mechanizmov imunitného systému. Okrem T-cytotoxických lymfocytov sú rakovinové bunky rozpoznávané a ničené aj inými zabíjačskými bunkami: NK, Pit bunky, B-zabíjačské bunky a K-bunky, ktorých cytotoxická aktivita závisí od protilátok. Ako K-bunky môžu fungovať polymorfonukleárne leukocyty; makrofágy; monocyty; krvné doštičky; mononukleárne bunky lymfoidného tkaniva bez markerov T- a B-lymfocytov; T-lymfocyty s Fc-receptormi pre IgM.

Interferóny a niektoré ďalšie biologicky aktívne zlúčeniny tvorené imunokompetentnými bunkami majú protinádorový účinok. Najmä rakovinové bunky sú rozpoznávané a ničené množstvom cytokínov, najmä faktorom nekrózy nádorov a lymfotoxínom. Sú to príbuzné proteíny so širokým spektrom biologickej aktivity. Faktor nekrózy nádorov (TNF) je jedným z hlavných mediátorov zápalových a imunitných reakcií v tele. Syntetizujú ho rôzne bunky imunitného systému, najmä makrofágy, T-lymfocyty a Kupfferove bunky pečene. TNFα objavil v roku 1975 E. Carswell a jeho spolupracovníci; je to polypeptid s molekulovou hmotnosťou 17 kD. Má komplexný pleiotropný účinok: indukuje expresiu molekúl MHC triedy II v imunokompetentných bunkách; stimuluje produkciu interleukínov IL-1 a IL-6, prostaglandínu PGE2 (slúži ako negatívny regulátor mechanizmu sekrécie TNF); má chemotaktický účinok na zrelé T-lymfocyty atď. Najdôležitejšou fyziologickou úlohou TNF je modulácia rastu buniek v tele (rastovo-regulačná a cytodiferenciačná funkcia). Okrem toho selektívne potláča rast malígnych buniek a spôsobuje ich lýzu. Predpokladá sa, že rastmodulačná aktivita TNF sa môže využiť v opačnom smere, a to na stimuláciu rastu normálnych buniek a potlačenie rastu malígnych buniek.

Lymfotoxín alebo TNF-beta je proteín s molekulovou hmotnosťou približne 80 kDa, syntetizovaný niektorými subpopuláciami T-lymfocytov a má tiež schopnosť lýzovať cieľové bunky nesúce cudzie antigény. Schopnosť aktivovať funkcie NK buniek, K buniek, makrofágov a neutrofilných leukocytov majú aj iné peptidy, najmä peptidy, ktoré sú fragmentmi molekúl IgG, ako napríklad tufteín (cytofilný polypeptid izolovaný z domény CH2), Fab, Fc fragmenty atď. Protinádorová imunita je zabezpečená iba neustálou interakciou všetkých imunokompetentných systémov.

Väčšina ľudí nedostane rakovinu nie preto, že by sa u nich nevyvíjali mutantné rakovinové bunky, ale preto, že tie, ktoré sa po vývoji vyvinuli, sú promptne rozpoznané a zničené T-cytotoxickými lymfocytmi a inými časťami imunitného systému skôr, ako stihnú vyprodukovať malígne potomstvo. U takýchto ľudí funguje protinádorová imunita spoľahlivo. Naopak, u pacientov s rakovinou nie sú mutantné bunky imunitným systémom promptne rozpoznané ani zničené, ale voľne a nekontrolovateľne sa množia. Preto je rakovina dôsledkom imunodeficiencie. Je potrebné zistiť, ktorá časť imunitného systému trpí, aby sa dali načrtnúť účinnejšie spôsoby boja proti tejto chorobe. V tejto súvislosti sa veľká pozornosť venuje vývoju metód bioterapie rakoviny založených na komplexnom a dôslednom používaní modulátorov biologickej a imunologickej reaktivity, teda chemických látok syntetizovaných imunokompetentnými bunkami, ktoré sú schopné modifikovať reakcie interakcie tela s nádorovými bunkami a zabezpečiť protinádorovú imunitu. Pomocou takýchto modifikátorov imunologickej reaktivity je možné ovplyvniť imunitný systém ako celok aj selektívne jeho jednotlivé mechanizmy, vrátane tých, ktoré riadia tvorbu aktivačných faktorov, proliferáciu, diferenciáciu, syntézu interleukínov, faktorov nekrózy nádorov, lymfotoxínov, interferónov atď., s cieľom eliminovať stav imunodeficiencie pri rakovine a zvýšiť účinnosť jej liečby. Prípady liečby ľudského myelómu pomocou lymfokínmi aktivovaných zabíjačov a interleukínu-2 už boli opísané. V experimentálnej a klinickej imunoterapii rakoviny boli načrtnuté nasledujúce smery.

• Zavedenie aktivovaných buniek imunitného systému do nádorového tkaniva.
• Použitie lymfo- alebo (a) monokínov.
• Použitie imunomodulátorov bakteriálneho pôvodu (najúčinnejšie sú LPS a deriváty peptidoglykánu) a produktov nimi indukovaných, najmä TNF.
• Použitie protinádorových protilátok vrátane monoklonálnych.
• Kombinované použitie rôznych smerov, napríklad prvého a druhého.

Perspektívy využitia modulátorov imunologickej reaktivity pre bioterapiu rakoviny sú mimoriadne široké.

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