Эпидемиологические данные о заболеваемости раком, а также результаты исследований опухолевых клеток уже давно указывали на много-стадийность канцерогенеза. Теперь это представление подтвердилось на молекулярном уровне. В ряде экспериментов было продемонстрировано, что для трансформации нормальных клеток в раковые требуются по меньшей мере два генетических изменения, каждое из которых связано с действием отдельного гена.
Доказательства тому получены не только для онкогенов — генов, с проявлением которых связано развитие рака в клетках человека, — но и для канцерогенов из внешней среды, а также для генов двух ДНК-содержащих вирусов, способных индуцировать рак у лабораторных животных. Становится все более вероятным предположение, что разнообразные раковые опухоли, возникающие в совершенно различных тканях при действии на первый взгляд не сопоставимых индуцирующих факторов, в конечном счете есть результат функционирования ограниченного числа трансформирующих генов.
Онкогены — это варианты нормальных генов клеток животных (так называемых протоонкогенов). Тем или иным способом они активируются и вызывают превращение здоровых клеток в опухолевые. Роль онкогенов была убедительно продемонстрирована в опытах по трансформации отдельным геном культуры NIH ЗТЗ клеток мыши. Трансформированные клетки образуют колонии, по многим признакам очень похожие на колонии раковых клеток, а когда трансформированные клетки вводят лабораторным животным, у тех появляются опухоли.
Однако способность такой линии клеток, как, например, 37/3, сколь угодно долго расти в культуре (такая линия называется пересеваемой) позволяет предполагать, что эти клетки уже частично трансформированы: они стали бессмертными, а возможно, в них произошли и другие изменения, характерные для раковых клеток. Естественно, хочется задать вопрос: что же требуется для трансформации «более нормальных» клеток? Располагая данными эпидемиологии и патологии, указывающими на много-стадийность канцерогенеза, и зная, что некоторые виды опухолей человека содержат по два различных онкогена, активирующихся по-разному, три группы исследователей занялись трансформацией не бессмертных линий клеток, заново полученных из нормальных тканей крысы и хомяка.
Они воспользовались различными комбинациями раковых генов, а также сочетаниями раковых генов и канцерогенов. Факты, установленные ими независимо, были опубликованы в журнале "Nature". Во всех случаях одним из онкогенов был ген, выделенный из раковой опухоли мочевого пузыря человека и трансформирующий, как было известно, клетки 37/3. Этот ген принадлежит к детально исследованному семейству ras. Р. Ньюболд и Р. Оуверелл (Институт по изучению рака в Букингемшире, Великобритания) обнаружили, что сам по себе ген ras не трансформирует клетки соединительной ткани из кожи хомяка.
Ранее они показали, что, если воздействовать на такие клетки химическим канцерогеном или рентгеновскими лучами, возникают колонии бессмертных клеток, которые, однако, не являются опухолевыми. А после трансформации геном ras эти бессмертные клетки становились полностью трансформированными. Ньюболд и Оуверелл предположили, что активация гена ras есть поздняя стадия канцерогенеза, что необходим какой-то более ранний этап, и вполне вероятно, что эту роль играет индуцированное канцерогеном «бессмертие». X. Рули из Лаборатории в Колд-Спринг-Харборе нашел другой способ комплементировать активность гена ras т.е. как бы дополнить ее до онкогенной.
Он работал с генами аденовируса и вируса полиомы. Эти ДНК-содержащие вирусы способны заражать человека и вызывают опухоли у некоторых лабораторных животных. Для обоих вирусов ранее было показано, что для трансформирующей активности требуются два участка вирусной ДНК. Участок ДНК аденовируса и ген вируса полиомы, кодирующий белок, известный под названием большого Т-антигена, по-видимому, обеспечивают лишь «бессмертие» клеток.
От области Е1В ДНК аденовируса и от гена среднего Т-антигена вируса полиомы, вероятно, зависят другие изменения, в том числе способность трансформированных клеток при введении животным вызывать образование опухолей. Рули продемонстрировал, что ни участок Е1В9 ни ген среднего Т-антигена, ни ген ras по отдельности не трансформируют клетки из почек крысы .
Но, если вместе с участком Е1В9 геном среднего Т-антигена или геном ras в клетки вводили также участок ТГМ, наблюдалась явная трансформация. Недавно ген ras подробно исследовали в лаборатории Р. Вайнберга в Массачусетсом технологическом институте. X. Ланд, Л. Парада и Р. Вайнберг трансформировали культуру фибробластов, полученную из эмбрионов крысы, онкогеном ras.