За последние пять лет накопились данные, убедительно свидетельствующие о том, что развитие по меньшей мере некоторых видов рака у человека определяется действием особых генов. Исследования, конечно, еще далеки от завершения. Сейчас твердо установлено, что некоторые обычно доброкачественные протоонкогены нормальных клеток могут активироваться и становиться oнкогенами, которые обнаруживаются в линиях опухолевых клеток животных и человека, а также в самих опухолях.
Если онкоген ввести в лабораторную культуру клеток мыши, происходит трансформация клеток — они приобретают свойства, характерные для клеток злокачественных образований. Однако для трансформации клеток, не прошедших большого числа делений в культуре и, по-видимому, более нормальных, требуется сочетание двух разных онкогенов или комбинация онкогена и канцерогена. Это согласуется с представлением о раке как о многостадийном процессе.
Когда животным вводят клетки, трансформированные тем или иным способом, они дают начало опухолям. Но до сих пор роль онкогенов в образовании исходной опухоли не была продемонстрирована в прямых экспериментах. Для этого, а также для изучения много стадийности онкогенеза на молекулярном уровне нужно проследить за судьбой отдельных онкогенов с момента их активации канцерогеном до возникновения опухоли. В последнее время начаты эксперименты, цель которых — получить объект, удобный для таких исследований.
Первый шаг сделали А. Бэлмен и Я. Прагнель из Битсоновского института по изучению рака (Шотландия, Великобритания); несколько месяцев назад их сообщение было опубликовано в "Nature". Они индуцировали возникновение чешуйчато-клеточных карцином кожи у мышей, последовательно подвергая животных действию двух канцерогенов, сначала «инициатора», а затем «промотора». Опухоли трансплантировали здоровым мышам, что усиливало их злокачественные проявления. ДНК из трансплантированных опухолей была способна трансформировать клетки мыши.
Исследователи показали, что трансформированные клетки содержат онкоген из семейства генов ras, которые присутствуют в ряде опухолей человека. Авторы пришли к выводу, что под действием канцерогена активировался онкоген, действие которого приводит к развитию рака кожи. Недавно журнал "Nature" поместил также статью, в которой описана более детально охарактеризованная экспериментальная система и глубже вскрыт механизм активации онкогена ras. Авторы этой работы — С. Сукумар, В. Нотарио, Д. Мартин-Занка и М. Барбасид из Национального института рака (США).
Сукумар и ее коллеги индуцировали карциномы молочной железы, подвергая самок крыс воздействию инициатора — метилнитрозомочевины (МНМ). ДНК, выделенная из 9 полученных опухолей, трансформировала клетки мыши, а ДНК из здоровых молочных желез трансформации не вызывала. Каждым из этих 9 препаратов опухолевых ДНК трансформировали клетки. Оказалось, что трансформированные клетки содержали каждая по определенному онкогену ras. Следующий этап состоял в том, чтобы установить механизм активации.
В 1982 г. в лаборатории М. Барбасида, а также в лабораториях под руководством А. Вайнберга (Массачусетский технологический институт) и М. Уиглера (Лаборатория в Колд-Спринг-Харборе) было доказано, что ген человека ras приобретает злокачественный характер в результате единичной точковой мутации. Мутация изменяет 12-й кодон гена: в прото-онкогене он кодирует глицин, а в онкогене валин. Впоследствии выяснилось, что замена этого остатка глицина на любую другую аминокислоту также превращает протоонкоген в онкоген.
Исследователи из группы Барбасида выделили ген ras из опухоли молочной железы и определили последовательность нуклеотидов в его начальном участке. Сравнивая ее с последовательностью нормального гена ras из той же линии крыс, они также обнаружили одиночную нуклеотидную замену в 12-м кодоне: в данном случае он кодировал не глицин, а глутаминовую кислоту. Оказалось, что в остальных восьми опухолях молочной железы имела место мутация в этом же локусе гена.
Тот факт, что активация онкогенов МНМ воспроизводится, открывает возможности для новых исследований роли химического канцерогенеза в развитии рака. Барбасид и его коллеги отмечают, что обнаруженная мутация по характеру замены нуклеотида как раз такая, какую следовало ожидать от воздействия МНМ. Если эту связь удастся твердо установить, то индуцированная МНМ карцинома молочной железы и химический канцерогенез в целом послужат удобной модельной системой для изучения активации онкогенов и ее последствий. А поскольку характер активации одинаков и при карциноме у мышей, и при некоторых опухолях человека, знания, полученные с помощью подобной системы, пригодятся в борьбе с раком человека.