Делеция некоторых генов может привести к нарушению регуляции клеточного роста, так что если они окажутся в гомозиготном состоянии, это может привести к развитию рака. Ген bcr вместе со своим транслокационным партнером образует комплексный белок, который вызывает постоянную экспрессию фермента тирозинкиназы - стимулятора деления клеток.

Для деактиваций супрессирующего развития опухоли гена необходимо повреждение в обоих аллелях гена, поэтому такой рецессивный механизм характерен для наследственных форм рака, когда врожденное повреждение или делеция в одной из аллелей дополняется в течение жизни повреждением парной аллели, что и ведет к развитию опухоли. В таблице представлены характерные особенности супрессирующих развитие опухоли генов, отличающие их от онкогенов.

Среди наиболее изученных заболеваний этого типа находятся , синдром Ли-Фраумени, и опухоль Вилмса. Надсон предположил, что ретинобластома развивается в две стадии, когда потеря наследуемой аллели происходит после утраты комплементарной аллели. По-видимому, утрата второй аллели происходит в процессе рекомбинации или митотического нерасхождения хромосом.

У больных ретинобластомой риск заболеть остеосаркомой повышается в 300 раз. До сих пор не ясно, почему данные опухоли так жестко рестриктированы по этим двум локализациям (кости и глаз). Ген Rb находится в хромосоме 13ql4.

Отличительные черты онкогенов и генов-подавителей опухоли

Ген опухоли Вилма расположен в 11p13 хромосоме , и, как и в случае с ретинобластомой, отсутствие этого гена периодически регистрируется у больных не наследуемыми видами рака, такими как остеосаркома. Наследуемые формы опухоли Вилма встречаются довольно редко, и у 50% людей с повреждением этого гена опухоли не развиваются. Тема не менее у части больных ненаследственными формами регистрируется делеция цепи 11р13, и исследования полиморфизма хромосомного набора показывают потерю этого хромосомного участка у 50% больных.

Развитие синдрома Ли-Фраумени обусловлено врожденной мутацией гена р53. В семьях с этой мутацией существует риск заболевания саркомой в детском возрасте, раннего развития рака молочной железы у женской половины, и повышен риск заболеваемости раком мозга, надпочечников и лейкемии у всех членов семьи. Белок р53 является ядерным фосфопротеином, регулирующим клеточный цикл. Нередко отмечаются его спорадические мутации при раках различных типов.

Гены BRCA1 и BRCA2 являются опухолесупрессирующими генами для рака молочной железы. Врожденные мутации передаются материнскими и отцовскими хромосомами 17 и 13 соответственно. Последующая утеря здоровой аллели приводит к инактивации гена. Оба этих гена кодируют белки, ответственные за репарацию ДНК и поддержание целостности генома клетки.

Потеря их активности приводит к накоплению генетических ошибок и, как следствие, к развитию рака. Мужчины с мутацией по данным генам имеют повышенный риск заболеть раком простаты.

МОСКВА, 19 окт - РИА Новости . Появления всего десяти "удачных" мутаций в ДНК большинства клеток хватает для того, чтобы они "взбунтовались" и породили злокачественную раковую опухоль, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell .

"Мы решили один из самых старых вопросов, касающихся рака - сколько мутаций должно появиться в ДНК, чтобы нормальная клетка превратилась в раковую. Как оказалось, их число является крайне небольшим. К примеру, типичные клетки рака печени содержат в себе около 4 мутаций, а клетки прямой кишки порождают рак примерно через 10 "опечаток" в ДНК", — заявил Питер Кемпбелл (Peter Campbell) из Института Сангера (Великобритания).

Рак считается сегодня одной из главных причин смерти человека в развитых странах, и его главной особенностью можно назвать то, что частота его развития заметно вырастает в пожилые годы. Как предполагают ученые, это связано с двумя вещами - ухудшением способности организма "чинить" разрывы в ДНК при наступлении старости и накоплением числа потенциально опасных, но не фатальных мутаций в геноме.

Ученые достаточно давно пытаются использовать обе эти закономерности для предсказания вероятности развития рака у того или иного человека, однако пока такие прогнозы или вообще не работают, или отличаются крайне низкой точностью.

Британские генетики впервые подсчитали, как много мутаций требуется для зарождения большинства самых распространенных разновидностей рака, изучив геномы примерно 7600 раковых опухолей, извлеченных из тела пациентов британских клиник.

Развитие рака, как объясняют ученые, идет по тем же Дарвиновским законам, как и эволюция всех остальных форм жизни - благоприятные мутации, способствующие выживанию раковых клеток, постепенно накапливаются в организме, а неудачные их версии приводят к гибели их носителей и их исчезновению из своеобразного ракового "генофонда".

Анализируя и сравнивая ДНК раковых клеток, извлеченных из опухолей одного и того же типа, но принадлежащих при этом разным людям, Кемпбелл и его коллеги надеялись найти подобные "удачные" мутации и понять, какое минимальное их количество необходимо для развития рака, и как долго они могут "выживать" в теле человека.

Этот анализ раскрыл две любопытных вещи, которые не ожидали увидеть биологи. Во-первых, оказалось, что "удачные" мутации могут существовать в клетках очень долгое время и не привлекать внимания систем самозащиты организма, что способствует их накоплению и развитию рака даже в том случае, если мутации появляются в той или иной ткани тела достаточно редко.

Во-вторых, число подобных "опечаток" в ДНК, необходимых для развития рака, оказалось крайне небольшим - в некоторых органах рак может возникнуть даже после одной подобной мутации, а в других - через 3-4 или 10 изменений в структуре ряда ключевых генов.

Что еще интереснее, примерно половина подобных "удачных" мутаций находилась в генах, которые раньше никак не связывались с развитием рака, и были неизвестны ученым, занимающимися изучением злокачественных опухолей. Их изучение, как надеются генетики, поможет нам лучше оценивать вероятность развития рака, а также поможет понять, как накопление мутаций может быть связано со старением тела.

Чтобы победить рак, устойчивый к обычной химиотерапии, нужно включить в раковых клетках альтернативный сценарий самоуничтожения.

Лекарственную устойчивость раковых клеток обычно приписывают новым мутациям. Например, после мутации клетка становится невидимой для лекарственных молекул – лекарство перестает взаимодействовать с каким-нибудь рецепторным белком на клетке, или же раковые клетки после новых генетических изменений находят обходной путь для важных процессов, которые у них выключила химиотерапия; сценарии тут могут быть разные.

Обычно в таких случаях пытаются создать новое лекарство, которое бы действовало с учетом новой мутации; получается что-то вроде постоянной гонки вооружений. Однако у рака есть и другая стратегия, с помощью которой он способен уйти из-под лекарственного удара, и стратегия эта связана не с мутациями, но с обычным умением клеток приспосабливаться к окружающим условиям. Такую способность называют пластичностью: никаких изменений в генетическом тексте не происходит, просто сигналы из внешней среды меняют активность генов – какие-то начинают работать сильнее, какие-то слабее.

Обычно противораковые лекарства заставляют клетку включить апоптоз, или программу самоубийства, когда клетка уничтожает сама себя с наименьшими проблемами для окружающих. Раковые же клетки за счет пластичности могут уйти в такое состояние, когда их программу апоптоза включить чем бы то ни было становится очень и очень трудно.

Пояснить, что тут происходит, можно так: представим, что у клетки есть рубильник, включающий апоптоз, и есть рука, которая за рубильник дергает. В случае мутационной лекарственной устойчивости рубильник так меняет форму, что рукой его уже не ухватить; а в случае устойчивости, обусловленной пластичностью, за этот рубильник можно ухватиться, но он делается настолько тугим, что повернуть его нет никакой возможности.

То, что раковые клетки могут, скажем так, подавлять свои суицидальные желания, было известно относительно давно, однако оставался вопрос, насколько такая уловка эффективна. Исследователи из полагают, что эффективна, и даже очень.

Они проанализировали активность генов в нескольких сотнях разновидностей раковых клеток, и пришли к выводу, что чем явственней в клетках работали гены «антисуицидного» состояния, тем устойчивей они были к лекарствам. Иными словами, есть прямая зависимость между клеточной пластичностью и умением сопротивляться лекарственным веществам.

Более того, оказалось, что клетки используют эту тактику с вариациями, что тактика отказа от самоуничтожения включается во многих, если не во всех, видах рака, и что включается она независимо от конкретной терапии. То есть немутационная лекарственная устойчивость оказалась среди злокачественных клеток универсальным и широко распространенным способом борьбы с трудностями. (Напомним, что и метастазы разбредаются по организму не столько из-за новых мутаций, которые побуждают раковые клетки к странствиям, сколько из-за .)

Возникает вопрос – имеет ли смысл в таком случае вообще использовать лекарства, раз против них есть такой абсолютный щит? Но у всякой защиты есть слабое место, и в статье в Nature авторы работы говорят, что клетки, устойчивые к апоптозу, можно погубить с помощью ферроптоза.

Клетки могут умирать по разным сценариям – по сценарию апоптоза, некроптоза, пироптоза и др., и ферроптоз, который обнаружили сравнительно недавно – один из них. По названию понятно, что главная роль тут у железа: при определенных условиях и при наличии ионов железа в клетке начинают окисляться липиды, из которых состоят мембраны; в клетке появляются токсичные продукты окисления, начинают портиться мембраны, так что в итоге клетка предпочитает погибнуть сама.

Ферроптоз, как и все прочее, зависит от разных генов, и авторам работы удалось найти ген, через который тут лучше всего действовать – это ген GPX4 , кодирующий фермент глутатион пероксидазу. Она защищает клеточные липиды от окисления, и, если ее отключить, в клетке неизбежно начнется ферроптоз. Отключая GPX4 , можно подавить рост самых разных опухолевых клеток, от рака легких до рака простаты, от рака поджелудочной железы до меланомы.

Все это лишний раз говорит о том, что злокачественные заболевания требуют комплексного лечения – у раковых клеток довольного много уловок, помогающих выжить. С другой стороны, поскольку тут далеко не всегда все сводится к новым мутациям, можно надеяться, что эффективную терапию для больного можно подобрать и без тщательного генетического анализа.

Человеческое тело состоит из множества крошечных элементов, из которых состоит весь организм. Они называются клетками. Ткани и рост органа у детей или восстановление функциональной системы у взрослых ‒ результат деления клеток.

Возникновение раковых клеток связанно со сбоем упорядоченности процесса образования и гибели обычных клеток, что является основой здорового организма. Деление раковых клеток ‒ признак нарушения цикличности в основе тканей.

Особенности процесса деления клеток

Деление клеток ‒ это точное воспроизведение одинаковых клеток, которое происходит вследствие подчинения химическим сигналам. В нормальных клетках клеточный цикл контролируется сложной системой сигнальных путей, с помощью которых клетка растет, воспроизводит свое ДНК и делится.

Одна клетка делится на две идентичные, с них образовываются четыре и т.д. У взрослых новые клетки формируются тогда, когда организм нуждается в замене стареющих или поврежденных. Многие клетки живут заданный промежуток времени, а затем запрограммированы на процесс отмирания, названный апоптозом.

Такая слаженность работы клеток направлена на исправление возможных ошибок в цикле их жизнедеятельности. Если это становится невозможным, клетка сама убивает себя. Такая жертвенность помогает содержать тело здоровым.

Клетки различных тканей делятся с разной скоростью. Например, клетки кожи возобновляются относительно быстро, в то время как нервные делятся очень медленно.

Как делятся раковые клетки?

Раковая клетка

Сотни генов контролируют процесс деления клеток. Нормальный рост требует баланса между активностью тех генов, которые отвечают за полиферацию клеток, и тех, которые подавляют ее. Жизнеспособность организма также зависит от деятельности генов, которые сигнализируют о потребности апоптоза.

С течением времени раковые клетки становятся все более устойчивыми к управлению, которое поддерживает нормальную ткань. Как результат, атипические клетки делятся быстрее, чем их предшественники, и меньше зависят от сигналов из других клеток.

Раковые клетки даже избегают запрограммированной клеточной гибели, несмотря на то, что нарушения в работе этих функций делает их главной мишенью апоптоза. На поздних стадиях онкозаболевания, раковые клетки делятся с повышенной активностью, прорывая границы нормальных тканей и метастазируя в новые участки организма.

Причины появления раковых клеток

Существует много различных видов рака, но все они связаны с бесконтрольным ростом клеток. Такая ситуация спровоцирована следующими факторами:

• атипичные клетки перестают делится;
• не соблюдают сигналы от других нормальных клеток;
• держаться очень хорошо вместе и распространяются на другие части тела;
• соблюдают поведенческие характеристики зрелых клеток, но остаются незрелыми.

Генные мутации и раковые заболевания

Большинство онкологических заболеваний вызвано изменением или повреждением генов в процессе деления клеток, иными словами – мутациями. Они представляют собой ошибки, которые не были исправлены. Мутации влияют на структуру гена и останавливают его работу. Они имеют несколько вариантов:

1. Простейший тип мутации ‒ замена в структуре ДНК. Например, тиамин может заместить аденин.
2. Удаление или дублирование одного или нескольких базовых элементов (нуклеотидов).

Генные мутации, возникающие при делении раковых клеток

Существует две основных причины генных мутаций: случайные или наследственные.

Отдельные мутации :

Большинство раковых заболеваний происходит из-за случайных генетических изменений в клетках при их делении. Они называются спорадичными, но могут зависеть от таких факторов, как:

• повреждение ДНК клеток;
• курение;
• влияние химических веществ (токсинов), канцерогенов и вирусов.

Большинство таких мутаций происходит в клетках, которые называются соматическими и не передаются от родителей к ребенку.

Наследственные мутации :

Этот вид называют “зародышевой линией мутаций”, потому что он присутствует в половых клетках родителей. Мужчины и женщины, которые являются носителями этого вида, имеют 50% шанс передать мутационный ген своим детям. Но только в 5-10% случаях в связи с этим возникает рак.

Деление раковых клеток и типы генов рака

Ученые обнаружили 3 основных класса генов, которые влияют на деление раковых клеток, что может вызвать онкологическое заболевание.

• Онкогены:

Эти структуры при делении приводят к выходу клеток из-под контроля, что способствует росту раковых клеток. Онкогены поврежденных версий нормальных генов называются протогенами. Каждый человек имеет 2 копии каждого гена (по одной от двух родителей). Онкогенные мутации являются доминирующими, что означает, что полученный по наследству дефект в одной копии протогенов может привести к раку, даже если вторая копия нормальная.

• Гены-супрессоры опухолей:

Они обычно защищают от рака и действуют как тормоза для роста атипичных клеток. Если гены-супрессоры опухолей повреждены, они не работают должным образом. В связи с этим, деление клеток и апоптоз становятся бесконрольными.

Как считается, почти 50% всех случаев рака связано с повреждением или отсутствием гена-супрессора опухоли.

• Гены репарации ДНК:

Они несут ответственность за восстановление поврежденных генов. Гены репарации ДНК фиксируют ошибки, которые возникают в процессе деления клеток. Когда такие защитные структуры повреждены, они вызывают рецессивные генные мутации в обеих копиях гена, что влияет на риск развития рака.

Метастазирование и деление раковых клеток

В процессе деления раковые клетки проникают в близлежащие ткани. Онкология такого явления характеризуется в способности первичной опухоли попадать в кровоток и лимфатическую систему. Когда защитные силы организма вовремя не выявляют угрозу, она распространяется в отдаленные участки тела, что называется метастазами.

В нашей сегодняшней статье:

Несмотря на миллиарды часов и долларов, потраченных на поиск лекарства от рака, цель до сих пор не достигнута. Происходит так во многом потому, что каждая опухоль имеет различные мутационные профили и, следовательно, по-разному реагирует на лечение.