Успехи и проблемы онкологии
Патовая ситуация. Техасская инициатива. Нанотрубки против рака. Генные дефекты. Мыши, которым не страшен рак
Исследователи из США, Австралии и Италии экспериментально подтвердили, что злокачественные опухоли могут заключать своего рода ничейное соглашение с защитными силами организма. Профессор университета им. Вашингтона в Сент-Луисе Роберт Шрайбер и его коллеги впервые строго доказали в серии контролируемых экспериментов, что иммунная система может остановить рост опухоли, на длительное время оставив ее в дремлющем состоянии. В теоретическом плане этот результат был давно предсказан. В последние годы возникла еще не полностью оформившаяся, но чрезвычайно перспективная методология борьбы с раком, иммунотерапия злокачественных опухолей. По идее она должна дополнить такие традиционные онкологические методы, как хирургическое удаление опухолей, лучевое воздействие и химиотерапия. В рамках иммунотерапии создаются и испытываются различные вакцины, мобилизующие иммунную систему на борьбу с раковыми клетками. Для усиления иммунного ответа их часто используют в комбинации с биологически активными веществами, усиливающими противоопухолевую иммунную реакцию. Задача традиционной противораковой иммунотерапии, естественно, состоит в том, чтобы помочь иммунной системе в уничтожении опухоли. К сожалению, успех этого метода как и любой другой лечебной стратегии, отнюдь не гарантирован. Бывает и так, что опухоли продолжают разрастаться и даже дают метастазы. Однако перед иммунотерапией можно ставить и более скромную цель. Онкологи давно знают, что раковые клетки могут длительное время пребывать в дремлющем состоянии –они сохраняют жизнеспособность, но не делятся. В последние годы некоторые специалисты предположили, что методами иммунотерапии можно добиться того же самого - не уничтожить опухоль, а всего лишь заставить ее «заснуть» еще до стадии метастазирования. Опыты Шрайбера, его Мельбурнского коллеги профессора Марка Смита и членов их группы показали, что осуществление такой программы-минимум в принципе вполне возможно. Желаемую ситуацию они назвали патовым равновесием между опухолевой агрессией и иммунной защитой. Эти опыты были поставлены на мышах, подвергнутых воздействию умеренных доз химических канцерогенов. У некоторых животных развились быстрорастущие опухоли, однако у других возникли лишь небольшие новообразования, локализованные вблизи тех органов, куда были введены канцерогены. Исследователи предположили, что они наблюдали как раз те патовые случаи, когда иммунная система не смогла остановить возникновение опухоли, но оказалась в состоянии не допустить ее перехода в агрессивную фазу. Для проверки этой гипотезы экспериментаторы ослабили иммунную систему мышей с помощью препаратов-иммунодепрессантов. Как они и ожидали, после этого первичные опухолевые очаги пошли в быстрый рост и дали метастазы. По мнению Шрайбера и его коллег, полученные результаты подтверждают теорию, согласно которой природа вообще не предназначила иммунную систему млекопитающих для борьбы с раком. Опухоли чаще всего возникают на исходе жизни, когда организм уже не способен дать потомство. С только зрения биологической эволюции такие особи все равно что мертвы и потому не могут рассчитывать на ее защиту. Если иммунная систем все же поражает раковые клетки, то только потому, что воспринимает их в качестве объектов нападения вирусов или бактерий. Опухолевые ткани защищаются от ее атак с помощью мимикрии, маскируясь под нормальные. Если им это удается, возникают условия для патового равновесия. Такие зародыши опухолей могут очень долго сосуществовать с организмом, не причиняя ему вреда. Но вот если иммунная система слабеет из-за возраста, болезни или неблагоприятных условий окружающей среды (скажем, химических загрязнений), эти зародыши превращаются в растущие опухоли. Авторы полагают, что их выводы принесут пользу и практической онкологии. Как подчеркнул в телефонной беседе с Русской службой «Голоса Америки» Роберт Шрайбер, сейчас прежде всего необходимо понять, как именно и почему иммунная система ухитряется задерживать опухолевые клетки в дремлющем состоянии. Если это удастся, полученную информацию можно будет использовать для разработки новых методов противоопухолевой иммунотерапии. По мнению профессора Шрайбера, эту исследовательскую программу можно будет осуществить за пять-семь лет. 6 ноября жители штата Техас проголосовали на референдуме за выделение крупных сумм на борьбу со злокачественными опухолями. Проект предусматривает создание Института предотвращения и исследования рака. который в течение десяти лет будет ежегодно распределять между техасскими научными и медицинскими центрами по 300 миллионов долларов в виде исследовательских грантов. 90% этих ассигнований пойдут на финансирование фундаментальных и клинических исследований широкого круга проблем, связанных с онкологическими заболеваниями. Оставшиеся 10 процентов будут направлены на профилактику злокачественных опухолей. Для финансирования новой программы штат выпустит в продажу облигации займа на 3 миллиарда долларов. Ее общая стоимость, включая выплату процентов, составит 4 миллиарда 600 миллионов долларов. Техасская инициатива смоделирована по примеру аналогичной меры, которую в ноябре 2004 года одобрили жители Калифорнии. Она тоже предусматривает выпуск облигаций трехмиллиардного займа, предназначенного для десятилетнего субсидирования биомедицинских проектов, связанных с применением стволовых клеток. Для осуществления этой программы создана специальная организация – Калифорнийский Институт регенеративной медицины. Его работу контролирует независимый гражданский комитет, куда входят представители научных центров, врачебных кругов и общественных групп. Эксперименты техасских онкологов подтвердили возможность разрушения злокачественных опухолей внутренних органов с помощью углеродных нанотрубок. Так называют многоатомные структуры, которые в 1991 г. были впервые синтезированы из графита японским химиком Сумио Иижима. Каждая нанотрубка представляет из себя цилиндр с сетчатыми стенками в один или несколько слоев, образованными атомами углерода. Диаметр нанотрубок варьирует от одного-двух до нескольких десятков нанометров, а длина может доходить до нескольких миллиметров. Нанотрубки обладают множеством уникальных свойств, включая способность сильно поглощать электромагнитные волны в определенных участках спектра. Эту их особенность онкологи уже несколько лет пытаются использовать для борьбы с раковыми опухолями. Идея состоит в том, чтобы нафаршировать опухоль нанотрубками, а потом подвергнуть ее воздействию электромагнитного излучения, не способного наносить вред ни раковым, не нормальным клеткам. Если при этом нанотрубки нагреются хотя бы на 10-15 градусов Цельсия выше температуры человеческого тела, они выжгут опухоль изнутри, но окружающие ткани при этом не пострадают. В последние годы такие эксперименты проводились неоднократно, причем с немалым успехом. Исследователи из Стэндфордского университета доказали, что с помощью нанотрубок можно уничтожать раковые клетки, облучая их импульсами инфракрасного лазера. Однако инфракрасное излучение проникает в ткани максимум на три-четыре сантиметра и потому не годится для борьбы с глубоко расположенными опухолями. Поэтому ученые стали экспериментировать с радиоволнами, которые свободно проходят через человеческое тело. В первое время такие опыты проводились только на клеточных культурах. Теперь Стивен Керли и его сотрудники из хьюстонского Онкологического центра имени Андерсона сделали следующий шаг. Они ввели взвесь нанотрубок непосредственно в опухоль печени живого кролика и подвергли зону опухоли двухминутному облучению направленными радиоволнами. Нанотрубки действительно нагрелись и практически уничтожили опухоль, повредив лишь узкий слой здоровой ткани. Степень нагрева измерить пока не удалось, однако предшествующие модельные эксперименты дают основания считать, что их температура составила не менее 45 градусов. Конечно, от этого эксперимента еще очень далеко до настоящей нанотрубочной противоопухолевой терапии. Экспериментаторам предстоит научить нанотрубки самостоятельно распознавать опухолевые клетки и прицельно садиться на их поверхность. Этого можно добиться, покрывая нанотрубки белковыми или иными молекулами, способными соединяться с рецепторами, расположенными на внешних мембранах раковых клеток. Надо также найти способы безопасной ликвидации поврежденной ткани, окружающей зону нагрева. Профессор Керли надеется, что его группа сможет разрешить эти проблемы за три-четыре года и затем перейти к клиническим испытаниям своего метода. Злокачественные опухоли выжигают с помощью радиоволн уже давно, этот метод называется радиочастотной абляцией. В тело опухоли вводится игольчатый зонд-антенна, на который подаются радиоимпульсы, нагревающие опухоль. Абляция работает весьма эффективно, однако бьет по довольно большим участкам тканей. Новый метод техасских онкологов в принципе обещает куда более точное и прицельное уничтожение самых мелких опухолевых очагов. Интернациональный коллектив ученых собрал обширную информацию о генетических аномалиях, наблюдаемых в клетках легочных опухолей. Результаты получены в ходе детального анализа свыше пятисот образцов тканей, взятых у больных раком легких. Исследователи из США, ФРГ, Канады и Японии выявили 57 фрагментов человеческого генома, которые, по всей вероятности, имеют отношение к злокачественному перерождению легочной ткани. 15 участков содержат гены, связь которых с возникновением рака легких уже надежно установлена. Есть все основания считать, что изучение прочих фрагментов позволит идентифицировать немало других онкогенов, еще неизвестных онкологам. В университете Кентукки сконструирована линия генноинженерных мышей, которые практически не болеют раком и к тому же живут дольше обычного. Эти животные были выведены под руководством профессора радиационной медицины Вивека Рангнекара. В 1993 году в его лаборатории был идентифицирован ген Par-4, который, как позднее выяснилось, защищает организм от злокачественных опухолей. Включение этого гена запускает молекулярные процессы, которые приводят к гибели опухолевых клеток. Сейчас этот участок наследственной информации активно изучается на предмет использования в генной терапии рака. В рамках этих исследований профессор Рангнекар и его коллеги обнаружили, что злокачественные опухоли способны нейтрализовать Par-4 с помощью других генов. Тогда они решили создать лабораторных животных с повышенным уровнем экспрессии этого гена. Для этого ученые вставили его копии в оплодотворенную яйцеклетку мыши и подсадили ее в матку суррогатной матери. У выводка мышат, которые появились на свет в результате этой операции, ген Par-4 работал с особой активностью. Эта же особенность характерна и для и их потомства. Мыши новой линии отличаются сильнейшим иммунитетом к онкологическим заболеваниям. Экспериментаторы пытались перевить им различные виды опухолей, включая самые агрессивные, однако животные сохраняли здоровье. Наблюдения также показали, что они живут на несколько месяцев дольше обычных мышей из контрольной группы. Как считает профессор Рангнекар, эти результаты увеличивают надежды на то, что Par-4 сможет стать мощным противораковым оружием.