Текущий адрес: Раковая больница провинции Сычуань, Чэнду 610041, Китай.
Эти авторы внесли одинаковый вклад в эту работу.
Раковые стволовые клетки недавно были выделены из нескольких различных твердых опухолей. При раке молочной железы CD44 + CD24- / низкая популяция считается содержащей стволовые клетки. Идентификация раковых стволовых клеток дала новые цели для развития терапии. Онколитические вирусы простого герпеса (oHSV) являются эффективной стратегией для уничтожения клеток рака молочной железы и лечения опухолей молочной железы в доклинических моделях. Здесь мы исследовали эффективность oHSV G47Δ при убийстве стволовых клеток рака молочной железы. Линия клеток рака молочной железы человека SK-BR-3 и первичные клетки рака молочной железы человека культивировали в суспензии в условиях, благоприятных для роста стволовых клеток. Они генерировали маммосферы, которые имели свойства стволовых клеток рака. Доля CD44 + CD24- / низких клеток в этих маммоферах превышала 95%, как определено проточной цитометрией. Было обнаружено, что маммосферы сильно опухолегенны при имплантации подкожно у обнаженных мышей BALB / c. G47Δ содержит ген LacZ, а окрашивание X-gal инфицированных клеток in vitro и in vivo показало репликацию и распространение вируса. Было обнаружено, что G47Δ обладает высокой цитотоксичностью к CD44 + CD24- / низкой популяции in vitro, даже при инъекции при низкой множественности инфекции, а обработка G47Δ in vivo значительно ингибирует рост опухоли по сравнению с манекеном. Это исследование показывает, что oHSV эффективен против стволовых клеток рака молочной железы и может быть полезной стратегией для лечения пациентов с раком молочной железы.
Рак молочной железы является наиболее распространенным раком среди женщин, и хотя его можно диагностировать и лечить на ранней стадии, это вторая ведущая причина смерти от рака среди женщин в Соединенных Штатах1. Эта болезнь повторяется, в основном, метастазирует в около 30% всех пациентов с ранней стадией заболевания. Обычные химиотерапии изначально эффективны при борьбе с болезнями у пациентов с метастатическим заболеванием, но в конечном итоге большинство из них не удается. Считается, что стволовые клетки рака играют важную роль в рецидиве после лечения и вносят вклад в неизлечимую природу метастатического рака молочной железы. Эти клетки обладают потенциалом для дифференциации многоуровневой системы, терапевтической резистентностью, гипоксической резистентностью и метастазами и обладают высокой туморогенностью и сильной способностью для вторжения клеток. Al-Hajj et al.4 обнаружили, что пальпируемые опухоли были сформированы, когда несколько сотен CD44 + CD24- / низших клеток были введены в молочную жировую подушку у непереносимых диабетических / тяжелых комбинированных иммунодефицитных мышей. В этом исследовании мы обнаружили, что маммосферы образуются, когда клеточная линия рака груди SK-BR-3 и первичные клетки рака молочной железы человека, из которых высокая доля CD44 + CD24- / низкие клетки, культивируются в суспензии. Важной особенностью стволовых клеток, подобных клеткам, является то, что, в отличие от общих опухолевых клеток, они могут инициировать опухоли, даже если присутствует очень небольшое число. Данное исследование также нашло этот результат. Мы также подтвердили свойства стволовых клеток CD44 + CD24- / низких клеток из клеток SK-BR-3 и первичных клеток рака молочной железы человека, а именно экспрессию общих маркеров стволовых клеток oct4 и sox2. Для дальнейшего определения стволовых клеток-подобных характеристик CD44 + CD24- / низкой популяции мы изучили их для ключевого маркера стволовых клеток рака молочной железы — активности альдегидной гидрогеназы (ALDH1). 5 из-за их медленной репликации и способности к вытесняют противоопухолевые препараты, считается, что эти клетки ответственны за отказ от многих традиционных методов лечения рака.7, 8, 9, 10
Онколитическая виротерапия является новой терапевтической стратегией, основанной на присущей цитотоксичности вирусов и их способности реплицировать и распространяться в опухолях выборочным образом.11 В векторах онколитического вируса простого герпеса (oHSV) есть много качеств, которые делают их привлекательными лекарственными средствами для лечения рака: Они обладают способностью реплицироваться in situ, распространяться в опухоли и переносить терапевтические трансгены. Кроме того, они могут вызывать противоопухолевые иммунные ответы и могут быть устранены с использованием противовирусных препаратов. Они также минимально токсичны для нормальной ткани, что важно для клинического перевода.12 Вектор oHSV второго поколения G207 в настоящее время находится в стадии клинических испытаний на злокачественную глиому.13, 14 G207 содержит делеции обеих копий гена γ34.5, который является основной детерминант нейровирулентности ВПГ, и имеет ген LacZ Escherichia coli в его гене IPC6 (UL39), в результате чего рибонуклеотидредуктаза, необходимая для репликации в не делящихся клетках, инактивируется.15 В G47Δ, который получен из G207, ген IPC47 и US11-промотор, в результате чего рост и иммуногенность усиливаются, и при этом сохраняется безопасность.16 Было показано, что G47Δ эффективен в нескольких доклинических моделях рака молочной железы, включая ксенотрансплантаты человека, модель метастатического рака молочной железы в головном мозге и спонтанно возникающие опухоли молочной железы у трансгенных мышей.17, 18, 19 В настоящем исследовании мы продемонстрировали эффективность G47Δ в подавлении стволовых клеток рака в стволовых клетках рака молочной железы человека модель.
Человеческая ткань рака молочной железы была получена от шести пациентов с инвазивной карциномой, страдающих грудной клеткой, которые не получали химиотерапию, но подверглись модифицированной радикальной мастэктомии (полученной из Центра рака молочной железы Третьей аффилированной больницы Университета Сунь Ят-сена, Китай). Все образцы промывали забуференным фосфатом физиологическим раствором (PBS), обрабатывали для удаления жира, механически дезагрегировали, а затем расщепляли и фильтровали, как описано ранее.20, 21. Опухолевую ткань измельчали и расщепляли в течение примерно 12-18 ч при 37 ° С с раствором 100 U мл-1 коллагеназы I (Gibco), гиалуронидазой 150 U мл-1 (Sigma), 10% сывороткой теленка (Gibco, Grand Island, NY, США) и 5 мг l-1 бычьим инсулином (Sigma, St Louis, MO, USA) в модифицированной Дульбекко среде Eagle (DMEM, Gibco). Переваренную ткань подвергали деформации с помощью фильтра размером 40 мкм, суспензию клеток промывали PBS и эритроциты лизировали. Клетки, обработанные вышеуказанными стадиями, и клетки линии SK-BR-3 (полученные от д-ра Zeng Mu-sheng, Университетского онкологического центра Сунь Ят-сена, Китай) культивировали в среде DMEM-F12 (Gibco), дополненной 10 мкг l-1 основной фактор роста фибробластов, 20 мкг l-1 эпидермального фактора роста (как из Peprotech, Grand Island, NY, USA), 5 мг l-1 инсулина (Gibco) и B27 (1:50, Gibco) при 37 ° C в 5% CO2. Фибробласты, полученные из физ-бластов (из Д-ра Чжан Ци, Отделение печеночной хирургии, Третья аффилированная больница Университета Сунь Ят-сена, Китай), которые были выделены, как описано выше, культивировали в среде 1640 (Gibco), дополненной 10% фетальной бычьей сывороткой (Gibco) при 37 ° С в 5% CO2.22 G47Δ был сконструирован, как описано ранее.16 Вирус выращивали и титровали на клетках Vero (африканская почка зеленой обезьяны, ATCC, Manassas, VA, USA) в DMEM с глюкозой (4,5 г-1) с добавлением 10% сыворотки теленка при 37 ° С в 5% СО2.
Виментин, фибронектин, активность цитокератина измеряли с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания. Первичные клетки рака молочной железы человека и фибробласты, полученные из искоренения крайней плоти, высевали в 48-луночные планшеты с 10 000 клетками на лунку. После инкубации в течение ночи клетки фиксировали в 4% параформальдегиде в течение 15 мин при комнатной температуре. Затем клетки дважды промывали PBS и инкубировали с 2% BSA и 0,2% Triton X-100 в PBS в течение 1 часа при комнатной температуре. Затем в каждую лунку добавляли 200 мкл раствора первичного антитела, клетки инкубировали в течение ночи при 4 ° С. Затем клетки дважды промывали PBS и инкубировали с меченым фикоэритрином вторичным антителом в течение 1 часа при комнатной температуре. Наконец, клетки окрашивали hoechst 33342 в течение 10 мин. Иммунофлуоресценцию рассматривали с использованием иммунофлуоресцентного микроскопа. Активность CD45 и CD31 измеряли с помощью проточной цитометрии с антителами, конъюгированными с аллоцикоцианином, и фикоэритрин-цианиновым красителем 7 (Cy7) -конъюгированные антитела (как из eBioscience, San Diego, CA, USA), соответственно.
SK-BR-3 и клетки маммоферы первичного рака молочной железы человека и адгезивные клетки окрашивали флюоресцеином изотиоцианатно-мечеными анти-CD44 и фикоэритрин-мечеными анти-CD24-антителами (как из Beckman Coulter (Brea, CA, USA), так и сортировали по потоку цитометрия (Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA). Анализ Aldefluor проводили в соответствии с предлагаемым протоколом производителя (Stemcell Technologies, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада). Примерно 1 × 106 клеток суспендировали в 1 мл буфера для анализа Aldefluor содержащего субстрат ALDH BODIPY аминоацетальдегид. Сразу же 0,5 мл смеси переносили в другую пробирку в присутствии ингибитора АЛДГ диэтиламинобензальдегида. Клетки инкубировали в течение 30 мин при 37 ° С и оценивали с помощью проточной цитометрии. Иммунофлуоресцентное окрашивание параформальдегида -фиксированные клетки маммосферы обоих типов были выполнены с антителами против oct4 и анти-sox2 (как от Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA). ReverTra Ace-α-1 (Toyobo, Osaka, Japan) использовали для полуколичественной ПЦР обратной транскриптазы (RT-PCR) со следующими праймерами:
sox2 вперед, 5′-TGCAGTACAACTCCATGACCA-3 ‘
sox2 reverse, 5′-GTGCTGGGACATGTGAAGTCT-3 ‘
oct4 вперед, 5′-CTCCTGAAGCAGAAGAGGATCAC-3 ‘
β-актин вперед, 5′-CATGTACGTTGCTATCCAGGC-3 ‘
СК-БР-3 и клетки первичной опухоли молочной железы человека высевали в 6-луночные планшеты по 1 × 105 клеток на лунку. После 24 ч инкубации при 37 ° С клетки инфицировали вирусом при множественности инфекции (МОИ) 0,1 и 0,01, а контрольные клетки были ложно инфицированы. Инфицированные клетки инкубировали при 37 ° С до подсчета, после чего их дважды промывали PBS, трипсинизировали и подсчитывали с использованием гемоцитометра.
Клетки маммосферы SK-BR-3 (1 × 106) имплантировали в левый фланг 6-недельных самки BALB / c голых мышей. Когда образовавшиеся опухоли достигали максимального диаметра 5 мм, в опухоль (день 0) инокулировали 50 мкл вируса G47Δ (1 × 107 бляшкообразующих единиц (pfu)) или PBS (макет), после чего повторяли инъекции на дней 3, 7 и 10. Три самых длинных измерения измерялись два раза в неделю с использованием внешнего суппорта, а объем опухоли был рассчитан (длина × ширина × высота).
Чтобы наблюдать скорость образования опухоли стволовых клеток, имплантанты 1 × 103, 1 × 104 и 1 × 105 клеток маммосферы SK-BR-3 были имплантированы в левый фланг 6-недельных самки BALB / c голых мышей.
Все процедуры на животных были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Университета Сунь Ят-сена.
Опухолевую ткань измельчали и расщепляли в течение приблизительно 12-18 ч при 37 ° С в DMEM, содержащей 100 мг U-1 коллагеназы I, 150 U мл-1 гиалуронидазы, 10% телячьей сыворотки и 5 мг 1-го бычьего инсулина. Переваренную ткань подвергали дезинтеграции с помощью фильтра размером 40 мкм, суспензию клеток промывали PBS, эритроциты лизировали, а затем соотношение CD44 + CD24- / низкий измеряли с помощью проточной цитометрии.
Опухолевую ткань собирали и замораживали при -80 ° C. Затем готовили срезы криостата толщиной 5 мкм и окрашивали комплексом окрашивания in situ β-галактозидазы (Beyotime Institute of Biotechnology, Shanghai, China).
Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение (s.d.). Для анализа значимости различий между этими двумя группами использовали независимые образцы t-теста проб и χ2. Использовалось программное обеспечение SPSS версии 13.0 (SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США), а значение P менее 0,05 считалось значительным.
Чистоту первичных маммосфер проверяли с использованием проточной цитометрии и иммуноокрашивания. Мы обнаружили, что не более 0,5% первичных маммосфер были положительными для CD31 или CD45 с помощью проточной цитометрии (фиг. 1а и b). Эти первичные маммосферы были отрицательными для фибробластических маркеров, таких как виментин и фибронектин, тогда как эти клетки сильно экспрессировали цитокератин (фиг. 1c и d) .24, 25. В этих наблюдениях поясняются, что эти первичные маммосферы были получены с минимальным загрязнением популяциями фибробластов, гемопоэтических клеток или эндотелиальной клетки.
В настоящее время культурами маммосферы и проточной цитометрической сортировкой для CD44 + CD24- / низкой субпопуляции являются основные методы обогащения стволовых клеток / клеток-предшественников рака молочной железы.4, 26, 27, 28 Мы использовали суспензионную культуру SK-BR-3 и человека первичные клетки рака молочной железы для генерации маммосфер (рис. 2b), в которых CD44 + CD24- / низкая субпопуляция была обогащена до 99,6 ± 0,07% и 95,3 ± 1,2% соответственно (рис. 2а). Затем клеткам маммосферы было позволено образовывать адгезивные культуры, что позволяло легко обнаруживать цитотоксичность oHSV G47Δ. Приклеивающие культуры (рис. 2d) SK-BR-3 и первичные клетки рака молочной железы человека сохраняли значительную долю CD44 + CD24- / низших клеток (96,7 ± 1,7%, 92,1 ± 2,5% соответственно; рис. 2c). Разница в отношении доли CD44 + CD24- / низких клеток между взвешенными и адгерентными маммосферами не была статистически значимой (P> 0,05). Кроме того, в нормальных условиях доля маммосфер, образованных клетками SK-BR-3 (4,1 ± 0,3%), была значительно выше, чем доля первичных клеток рака молочной железы человека (2,7 ± 1,1%) (Р 0,05, независимый t-тест проб).
источник
Иммунотерапия рака – прогрессивный метод борьбы с онкологическими опухолями, который стремительно развивается и уже сегодня дает обнадеживающие результаты в борьбе с этим смертельно опасным недугом. Наиболее действенным методом борьбы со злокачественными опухолями является клеточная терапия рака, в которой особое место занимает лечение стволовыми клетками.
О стволовых клетках сегодня говорят много. Введутся научные исследования, призванные подтвердить эффективность применения стволовых клеток практически во всех отраслях медицины, в том числе и в онкологии. И пусть терапия рака при помощи этих клеток еще мало изучена и практически не применяется на людях, ученые возлагают на нее большие надежды. Недаром же сегодня в Израиле, Германии, США и многих других странах создаются центры по имплантации стволовых клеток, где квалифицированные врачи оказывают действенную помощь тем больным онкологией, которым не помогли другие методы лечения. Давайте подробно разберемся в новом методе лечения рака, который в недалеком будущем обещает стать основным средством борьбы с онкологией.
Природа наделила наш организм удивительными способностями, в том числе способностью восстанавливаться. Только задумайтесь, у нас срастаются переломы, восстанавливаются повреждения кожи, отрастают ногти и волосы, проходят болезни. Ключевую роль в процессе регенерации играют так называемые стволовые клетки – недифференцированные (незрелые) клетки организма, которые являются родоначальниками всех клеток и способны превращаться в клетки любых тканей, будь то клетки печени, легких или крови. Стволовыми называют их потому, что они являются как бы стволом, основой, дающей начало побегам дерева жизни. Из этих незрелых клеток образуются зрелые клетки конкретного органа, приходя на смену отмирающим.
Данный процесс обновления наиболее активен у детей, а потому в детском организме количество стволовых клеток наивысшее. А вот с годами этих клеток в организме становится все меньше, чем и объясняется процесс старения организма.
Нужно сказать, что процесс обновления клеток в каждом из органов протекает с разной скоростью. К примеру, клетки роговицы глаза обновляются 2–4 дня, кишечника – 3–5 дней, кожи – 14 дней, а клетки печени и крови – целых 150 дней. Сложнее дело обстоит с клетками сердца, которые обновляются всего дважды за жизнь.
По мнению ученых, открытие стволовых клеток позволит ученым в самом ближайшем будущем выращивать любые органы, начиная от сперматозоидов и клеток сердца, и заканчивая костной и хрящевой тканью. Желудок, печень, легкие – любые из этих органов можно будет вырастить и заменить нуждающемуся больному, решив тем самым проблему трансплантации органов.
Точной причины развития онкологических опухолей науке до настоящего времени выявить не удалось. Тем не менее, доказано, что рак возникает на фоне иммунодефицита, когда иммунных тел недостаточно для того, чтобы обезвредить зарождающиеся клетки опухоли. Подтверждает это и статистика. Согласно данным ВОЗ рак желудка чаще настигает лиц преклонного возраста, у которых активность иммунитета заметно снижена, а лейкемия чаще развивается у детей и подростков, чьи защитные силы организма еще не сформировались.
Именно это легло в основу иммунотерапии онкологических заболеваний, в результате чего научными лабораториями были созданы иммунные препараты, призванные существенно повысить эффективность лечения рака. Введение таких клеточных препаратов в кровоток позволяет существенно увеличить образование здоровых частиц крови (тромбоцитов, эритроцитов и др.), благодаря чему устраняется гипоксия, восстанавливается снабжение тканей кислородом и нормализуется свертываемость крови. Во многих случаях именно такой подход помогает победить лейкемию.
Но есть у стволовых клеток и другое предназначение, а именно, способность восстанавливать организм после химиотерапии. И этот подход уже сегодня активно используется медиками всего мира. Введение незрелых клеток в кровь позволяет применять мощнейшие дозы химиопрепаратов для борьбы с раковыми опухолями, рассчитывая на то, что эти клетки смогут восстановить нанесенный здоровью урон. Такая практика уже более 10 лет применяется в клиниках Германии. Более того, в клинике города Потсдама из стволовых клеток вырастили молочную железу и пересадили ее пациентке, которой в результате раковой опухоли пришлось удалить грудь.
Виды онкологии, которые можно лечить стволовыми клетками
Виды онкологии, которые можно лечить стволовыми клеткамиНужно заметить, что еще до начала экспериментов со стволовыми клетками ученые активно применяли переливание крови для борьбы с лейкемией. Впоследствии выяснилось, что в этом процессе, как и в случае с пересадкой костного мозга, ключевыми являются незрелые стволовые клетки, которые способствуют синтезу иммунных клеток лимфоцитов. Благодаря этому открытию сегодня при помощи стволовых клеток можно успешно бороться с такими заболеваниями, как:
- лейкемия;
- рак молочной железы;
- нейробластома;
- лимфома;
- рак легких;
- рак яичка;
- миеломная болезнь.
Причем на этом научная медицина не останавливается. Активно ведутся исследования других онкологических заболеваний, которые можно лечить при помощи стволовых клеток. Вполне возможно в будущем медицина сможет лечить при помощи этих клеток рак щитовидной железы, рак яичника, онкологию кишечника и многие другие злокачественные опухоли.
По сути, универсальность недифференцированных клеток позволяет применять их для терапии любых онкологических заболеваний. Просто технология такого лечения еще несовершенна и необходимо время для накопления клинического опыта, после чего препараты на основе стволовых клеток можно будет использовать для массового лечения рака.
Изучением воздействия этих клеток на онкологические опухоли активно занимаются в США и Израиле. Принимают участие в этом процессе и российские ученые. По прогнозам в ближайшие 5–10 лет из экспериментального метода, лечение рака стволовыми клетками превратится в официальный международный стандарт, который станет основой программы по борьбе с онкологическими заболеваниями.
Многих интересует вопрос – где берутся незрелые клетки, способные справиться со злокачественными опухолями? По словам ученых, для этой цели подходят гемопоэтические клетки, являющиеся основой для образования кровяных телец. Таким образом, сырьем для получения стволовых клеток выступает:
- кровь;
- костный мозг (красный);
- пуповинная кровь (или плацентарная).
Причем наибольшее предпочтение врачи отдают пуповинной крови. Дело в том, что для получения незрелых клеток из крови необходимы доноры. Донору назначают медикаменты, стимулирующие синтез недифференцированных клеток. После этого производят забор крови и пропускают ее через особый сепаратор, который отсеивает стволовые клетки. Ценные клетки забирают, а оставшуюся кровь возвращают в организм. Процесс этот дорогостоящий, да к тому же сопряжен с рисками для здоровья донора, поэтому применяют его редко. Еще сложнее обстоит дело с изъятием стволовых клеток из костного мозга.
В то же время пуповинная или плацентарная кровь – это тот материал, который обычно выбрасывается. Получение его не требует финансовых затрат, а количество стволовых клеток в нем чрезвычайно велико. Причем такие клетки более функциональны, нежели те, которые берут у взрослых доноров из крови и костного мозга. За одни лишь роды ученым удается получить 100 мл пуповинной крови и до 150 мл плацентарной.
Перед родами у родителей интересуются, хотят ли они сохранить пуповинную кровь, которая будет храниться в замороженном виде в течение десятков лет, и которую можно будет использовать для лечения самого донора и его родственников. Разумеется, такое хранение стоит немалых денег. Если же родители отказываются от плацентарной крови, ее сохраняют в банках-регистраторах и используют для безвозмездного донорства.
Плацентарную кровь проверяют на наличие инфекций и генных патологий, после чего отфильтровывают незрелые клетки и на 3 недели помещают в карантин. Получив подтверждение о пригодности этих клеток по результатам анализов, стволовые клетки замораживают в жидком азоте и хранят в специальном банке на протяжении 15–20 лет.
Перед внедрением стволовых клеток больному с онкологическим заболеванием необходимо пройти обследование, сдав общий анализ крови, а также исследовав легкие, почки, печень, сосуды, сердце и ЛОР-органы. Представительницы прекрасного пола дополнительно сдают тест на беременность. Если анализы не выявляют противопоказаний к проведению процедуры, больного отправляют в стационар.
Сама процедура трансплантации стволовых клеток включает несколько периодов:
- 1-й период. Проведение курса химиотерапии, а также радиотерапии в специальном изолированном помещении, под постоянным контролем состояния здоровья.
- 2-й период. Имплантация стволовых клеток через венозный катетер. Длительность процедуры не более 30 минут.
- 3-й период. Этот период является самым опасным, поскольку сопряжен с риском осложнений. После химиотерапии иммунитет больного ослаблен, а введенные клетки еще не успели дать «потомство», а значит, высок риск их отторжения или развития инфекции. Врачи постоянно наблюдают за пациентом, при необходимости проводя антибактериальную терапию и поддерживая все функции организма. Данный этап длится 2–4 недели, в течение которых врачи постоянно следят за состоянием здоровья больного.
- 4-й период. На этом этапе анализы крови начинают показывать увеличение количества полезных элементов и постепенное восстановление реологических свойств крови. У разных пациентов этот период длится с различной интенсивностью, в зависимости от состояния организма, возраста больного, конкретного онкологического заболевания и его стадии.
- 5-й период. Это заключительный период который начинается с выписки пациента. Заключается он в амбулаторном наблюдении за организмом человека, прошедшего лечение стволовыми клетками.
Читайте также:
Интересный подход к лечению онкологических опухолей предложили ученые Израиля. Они «обучают» стволовые клетки, нацеливая их на борьбу со злокачественными клетками в организме. Происходит это следующим образом. У больного берется частичка опухоли, после чего в условиях лаборатории незрелые клетки «обучают» уничтожению опухолевых клеток, затем многократно клонируют таких «подготовленных воинов» и вводят их в организм пациента.
Более того, сегодня в генетических лабораториях ученые проводят так называемое генетическое модифицирование незрелых клеток. Говоря понятным языком, недифференцированные клетки нацеливают на лечение конкретного вида рака. И пусть сегодня такое лечение проходит стадию экспериментов, ученые уже говорят о результатах, которые превосходят все ожидания.
На сегодняшний день у ученых нет единого мнения по вопросу лечения онкологических опухолей иммунотерапией. Просто методика эта еще слишком молода, находится в процессе становления и совершенствования, а потому сопряжена с определенными осложнениями и не всегда дает ожидаемый результат. К тому же массовому применению стволовых клеток в лечении рака препятствует высокая стоимость такой терапии.
Тем не менее, большинство ученых онкологов видят в таком подходе к лечению огромную перспективу. Подтверждением тому являются сотни пациентов, которых уже сегодня удалось спасти от этого смертельно опасного заболевания.
Крепкого вам здоровья!
источник
Стволовые клетки молочной железы, связанные с беременностью, также связаны со стволовыми клетками, выявленными при раке молочной железы
Ученые выяснили, каким образом рак молочной железы узурпирует полномочия стволовых клеток молочной железы. 11.08.2014 г. В период беременности некоторые гормоны вызывают рост специализированных стволовых клеток молочной железы, чтобы затем создать необходимые для лактации вырабатывающие молоко клетки. Ученые обнаружили, что стволовые клетки молочной железы, связанные с беременностью, также связаны со стволовыми клетками, выявленными при раке молочной железы. Поняв фундаментальный механизм развития молочных желез в период беременности, ученые нашли новый путь лечения агрессивного рака молочной железы.
Ученые определили основной молекулярный путь, связанный с агрессивным раком молочной железы. Этот же путь необходим для стволовых клеток молочной железы, способствующих развитию лактации в период беременности. Некоторые препараты способны сорвать этот путь и могут вмешиваться в процесс прогрессирования рака молочной железы.
В период беременности возникает новая популяция молочных стволовых клеток, отличная от той, которая участвует в развитии молочных желез небеременных женщин. Эти стволовые клетки реконструируют молочную железа, подготавливая ее к лактации. Как правило, эти стволовые клетки только способствуют ранним событиям ремоделирования и выключаются на время, когда начинается выработка молока.
Однако ученые обнаружили, регулирующие активацию стволовых клеток сигналы в период беременности могут быть захвачены раковыми клетками, вследствие чего производятся быстро растущие более агрессивные опухоли. Этот нормальный путь развития стволовых клеток заканчивается развитием рака молочной железы.
Связь между беременностью и раком молочной железы давно известна. Но связь между беременностью и риском рака молочной железы является сложной. В то время как рождение ребенка снижает риск развития у женщины рака молочной железы на более поздних этапах ее жизни, имеется также повышенный краткосрочный риск развития высоко агрессивной формы рака молочной железы после каждой беременности. Данное исследование позволяет предположить, что молекулы, имеющие значение для поведения стволовых клеток в период беременности, могут способствовать агрессивному раку молочной железы.
Выводы ученых не следует истолковывать в качестве причины, чтобы избежать беременности. Узурпированный раковыми клетками сигнальный путь не является причиной рака молочной железы. На самом деле это может ухудшить или ускорить рак, вызванный другими факторами, такими как основные мутации или генетическая предрасположенность.
Ученые считают, что это работа не говорит о фактической причине рака. Однако она объясняет то, что может произойти, как только начат рак. Чтобы заболеть раком, нужно сначала начать с онкогена – гена, несущего мутацию и имеющего потенциал, чтобы инициировать рак.
Исследователи сосредоточились на рецепторном белке клеточной поверхности – бета-3 интегрине (CD61), для которого доказана связь с метастазированием и устойчивостью к противораковым препаратам. CD61 представляет собой хороший маркер для инкриминируемого сигнального пути, участвующего в развитии стволовых клеток в период беременности и рака молочной железы. CD61 легко обнаруживается и может быть использован для диагностики и лечения случаев рака молочной железы. Обнаружение CD61 может помочь врачам определить, имеют ли они дело с более агрессивной, но излечимой формой рака молочной железы. Кроме того, существуют препараты, которые блокируют CD61 сигнализацию, что может быть еще одним потенциальнымметодом лечения. Источник: University of California
источник
Концепция раковой стволовой клетки в свете теорий видообразования рака и теорий мутагенеза в канцерогенезе опухолей
Согласно другой, более популярной в настоящее время теории раковой стволовой клетки, для формирования опухоли необходимы делящиеся, недифференцированные клетки, изначально представленные тканевыми (камбиальными) стволовыми клетками. Раковые ( опухолевые) же стволовые клетки представляют собой промежуточную ступень между здоровыми стволовыми клетками и измененными опухолевыми. Этот факт был установлен еще в 1971 году. A.Hamburger и S.Salmon в статье “Primary bioassay of human tumor stem cells” опубликованной в журнале “Scince” (1977) представили первые результаты выделения опухолевых стволовых клеток из карцином человека методом культивирования в полужидком агаре.
Исследователи получили три популяции опухолевых клеток , различающиеся по пролиферативным потенциям и вероятно, по своему значению для развития опухолевого процесса и исхода лечения:
1. «минорную» популяцию стволовых (клоногенных) клеток с неограниченным пролиферативным потенциалом, образующих в полужидком агаре колонии, содекржащие более 50 (т.е. 25 ) клеток;
2. субклоногенные (коммитированные) опухолевые клетки с ограничеснным пролиферативным потенциалом, образующие в полужидком агаре кластеры, содержащие менее 50 (т.е. CD45-c-kit+Sca-1-Lin+ => CD45+c-kit+Sca-1+Lin+, в результате чего клетки становятся раковыми. Пролиферативная активность пРСК контролируется piwil2, специфическим для мужских половых органов геном, расположенном у мышей на аутосомной хромосоме семейства PIWI/AGO.
Как мы уже отмечали ранее, о существовании РСК впервые заговорили в контексте острой миелоидной лейкемии (ОМЛ). Одновременно они были идентифицированы и в злокачественных образованиях груди и центральной нервной системы (ЦНС). Теория раковых стволовых клеток гласит о том, что РСК – это клетки, инициирующие рак и составляющие в опухоли отдельную клеточную популяцию. Они обладают типичными для стволовых клеток свойствами, прежде всего, способностью самообновляться и дифференцироваться в клетки разных типов. Для пролиферации и дифференциации они могут пользоваться теми же путями, что и обычные стволовые клетки, в частности сигнальными путями Notch- или sonic hedgehog (SHH)/Wnt. Идентифицировать и обогатить стволовые клетки в глиоме можно по экспрессии CD133, белка клеточной поверхности 120 kDa, который также является маркером нервных стволовых клеток человека (Vescovi A.L., Galli R., Reynolds B.A. 2006).
Еще один вопрос заключается в том, почему клетки- предшественники с одной стороны являются причиной развития опухоли как РСК, а с другой стороны — вообще действуют против опухоли? Как упоминалось выше, нервные предшественники – это, скорее всего, именно те клетки, из которых вырастают опухоли головного мозга. Учитывая, что пролиферирующая клетка всегда представляет собой хорошую мишень для мутаций и трансформаций, хотелось бы, чтобы у животного и человека был механизм защиты. Похоже, что противоопухолевый эффект, который наблюдали многие ученые, это механизм, с помощью которого клетка-предшественник спасает себя в том случае, если другая клетка уже имеет анеуплоидию и есть риск развития опухоли.
Сегодня установлено, что нейрогенез во взрослом мозге с возрастом ослабевает (Kempermann G., 2006) и нейрогенез, то есть делящиеся НКП, являются медиаторами противоопухолевого эффекта. Таким образом, снабженные большим количеством НКП молодые животные при глиобластоме выживают дольше, чем более старшие. Если нейрогенез настолько положительно влияет на головной мозг, то почему же с возрастом он ослабевает и делает старых животных более подверженными риску возникновения глиобластомы? Вероятно, это объясняется тем, что на ранней стадии развития необходима пластичность клеток, обеспечиваемая большим депо клеток-предшественников. Эти предшественники считаются наиболее вероятными корнями опухолей головного мозга, поэтому увеличение количества НКП одновременно повышает шансы, что одна из этих клеток мутирует и в результате образуется глиома. Скорее всего, нейрогенез со временем уменьшается, когда клеточная пластичность в такой мере больше не нужна. Уменьшение количества пролиферирующих НКП должно снизить риск того, что эти делящиеся клетки, в конце концов, трансформируются (с возрастом вероятность этого увеличивается) и приведут к формированию опухоли. Тем не менее, вследствие ослабления нейрогенеза оказывается, что в тот момент, когда появляется опухоль, противоопухолевый эффект собственных клеток-предшественников уже не работает.
Несомненно, новый методологический подход к оценке канцерогенеза как форме видообразования, предложенный P. Duesberg et al., 2011 представляется достаточно аргументированным и обоснованным, как его собственными исследованиями кариотипов и кариограмм различных опухолей, так и экспериментальными работами его коллег с которыми он проводил фундаментальные кооперативные исследования. Критика P. Duesberg et al., 2011 классической мутационной теории канцерогенеза очень точна, теоретически строга и экспериментально обоснованна. Теория видообразования объясняет почти все парадоксы конкурирующей теории мутации, на которой построена вся современная онкология и существенно дополняет и объясняет пути формаировани РСК в теории раковых стволовых клеток. Она отвечает на вопрос: являются ли раки «специфическими» хромосомными мутациями? Ответ на этот вопрос имеет определенную историю. Предположив «единую причину злокачественных опухолей», Teodor Boveri предположил еще в 1914 году, что «специфические» увеличения количества хромосом или их уменьшения являются причинами рака. Но когда в 1950-е появились технологии для проверки теории Boveri, во всех протестированных раках были выявлены не «специфические анеусомии», а индивидуальные кариотипы. В результате теория Boveri была забыта в пользу превалирующей ныне теории, что 3-6 «специфических мутаций» приводят к раку.
При этом новая теория видообразования прогнозирует индивидуальные кариотипы, которые были выявлены во всех раках. Соответственно, «единой причиной» рака должно быть видообразование. Boveri также предполагал, согласно своей теории, что канцерогенез «может быть достигнут потерей одиночной хромосомы». Соответственно, он приступил к индуцированию рака в роговице кролика, вызвав нерасхождение хромосом. Для этого, он индуцировал тетраплоидию ингибиторами митоза, которые затем будут благоприятствовать потере или приобретению хромосом при помощи нерасхождения в последующих митозах. Но у его животных «спустя некоторое время» опухоли не появились. Согласно прогнозу теории видообразования, однако, времени было предоставлено недостаточно и соответствующие клетки в эксперименте T.Boveri, возможно, были обработаны недостаточной дозой канцерогена для эволюции нового автономного кариотипа рака. Действительно, в течение года после публикации Boveri своей классической работы, Yamagiwa и Yoshikawa продемонстрировали в 1915 году зависимость канцерогенеза, вызванного гудроном (канцероген), у кроликов, от латентных периодов более одного года, и от обработки гудроном перспективной ткани от 2 до 3 дней в неделю в течение одного года.
Очень важное положение, установленное P. Duesberg et al., 2011 является доказанное утверждение, что анеуплоидия ингибирует рак. Со времени открытия Т.Boveri индивидуальности хромосом, известно, что анеуплоидия обычно ингибирует и нарушает рост и развитие не раковых клеток и организмов. Недавно побочные эффекты анеуплоидии на нормальный рост и развитие нераковых клеток и организмов были дополнительно изучены и распространены на генетически инженерных животных.
Поскольку анеуплоидия нарушает нормальный рост и развитие, но встречается повсеместно при раке. Ряд исследователей недавно пришли к выводу, что анеуплоидия должна быть несовместима с раком, если ее отрицательное воздействие не накапливается мутациями, выдерживающими анеуплоидию. Анеуплоидия у рака, таким образом, была названа «парадоксом» , и даже «фатальным недостатком рака». Соответственно, было выдвинуто предположение, что «идентификация генетических изменений, позволяющая клеткам выдерживать анеуплоидию… предоставит значимые факты относительно эволюции опухоли». Эта точка зрения, таким образом, предполагает, что «анеуплоидия» раков эквивалента анеуплоидии нераковых клеток.
Но если «анеуплоидия» раков на самом деле является кариотипами новых автономных видов рака в виде РСК нового вида, парадокс будет решен. Как самостоятельный вид, рак является не более анеуплоидным, в сравнении с нормальным видом, от которого он развился, чем один вид при сравнении с другим.
Не менее важным и фундаментальным отличием теории видообразования рака от теории мутагенеза рака является анализ возрастных отклонений рака, из-за постнатальных мутаций? В журнале “Cancer Science and Society», Rob A. Cairns представляет возрастные отклонения рака как малоизвестную характеристику исследований рака (как и другие авторы): «В целом объективно не слишком осознается, как резко вырастает с возрастом заболеваемость раком. Возьмем типичный пример, смертность от рака толстого кишечника возрастает более чем в тысячу раз в возрасте от 30 до 80». В связи с этим P. Duesberg et al., 2011 показывают на диаграммах экспоненциальный рост заболеваемости раком с возрастом у американских мужчин в 2001 по данным Реестра рака Национальной программы США. Это очень иллюстративно и достаточно наглядно. В то же время с возрастом нарастает количество мутаций в СК и соответственно количество РСК значимо увеличивается.
Чтобы согласовать экспоненциальный рост заболеваемости рака с возрастом, теория мутации утверждает, что «намеренно неопределенное» количество от 3 до 6 специфических мутаций необходимо для канцерогенеза. Поскольку заболеваемость раком у новорожденных статистически незначительна, теория мутаций предполагает, что у новорожденных нет таких мутаций, и эти мутации должны приобретаться после рождения. Это предположение, однако, не поддерживается теорией мутаций. Наоборот, теория мутаций постулирует, что наследуемые наборы мутировавших онкогенов, таких как наследуемые гены ретинобластомы, нефромы, аденоматозного полипоза толстой кишки, ксеродермы пигментной, не являются достаточными для развития рака. Более того, экспериментальные данные показали, что мутировавшие онкогены могут быть стабильно интегрированы в зародышевую линию различных линий мышей, именуемых трансгенными онкомышами.
Теория мутаций, таким образом, прогнозирует, что наборы онкогенов должны накапливаться в зародышевой линии, и что наследование комплементарных наборов онкогенов должно генерировать раки груди, кишечника или легких у новорожденных людей или животных. Но это ни разу не было описано в литературе. Отсутствие раков у новорожденных является, таким образом, парадоксом с точки зрения теории мутации.
При этом теория видообразования опухолей точно прогнозирует возрастные отклонения рака: поскольку врожденные анеуплоидии обычно летальные, теория видообразования прогнозирует нормальные кариотипы при рождении, и, соответственно, отсутствие рака у новорожденных. По образному выражению P. Duesberg et al., 2011, «часы канцерогенеза установлены на ноль у новорожденных». Возрастные отклонения рака, соответственно, являются предсказуемым следствием времени, в ходе которого 1) медленные накопления спонтанных анеуплоидий, и 2) последующая очень редкая и, соответственно, очень медленная эволюция автономного ракового кариотипа приводят к раку в пожилом возрасте.
P. Duesberg et al., 2011 пришли к заключению, что видообразование и формирование РСК является «единой причиной» рака и с ними трудно не согласиться. Природа использует два альтернативных механизма для производства новых фенотипов : 1) мутация специфических генов, которые сохраняют базовый кариотип, и тем самым, вид, и 2) видообразование путем ремоделирования кариотипа в целом, обычно сохраняя гены предшественника. Принимая во внимание эти потенциальные альтернативы для конвертирования нормальной клетки в раковую клетку, теория мутации приписывает канцерогенез мутации специфических генов, тогда как теория видообразования приписывает канцерогенез генерированию новых автономных кариотипов. Итак, как мы можем определиться, является ли «единой причиной» рака (5,167) мутация или видообразование?
P.Duesberg et al., 2011 попытались ответить на этот вопрос путем сравнения возможностей объяснения общих характеристик раков двумя конкурирующими теориями. Это сравнение показало, что теория видообразования способна объяснить все пять общих характеристик раков, автономию, индивидуальность, гибкость, бессмертность и длительные латентные периоды от канцерогена до рака. При этом способность теории мутаций объяснить пять общих характеристик рака по прежнему неочевидна по ряду причин: 1) при нехватке функционального доказательства онкогенных мутаций, теория по-прежнему неуверенна относительно природы и точного числа мутаций, необходимых для трансформации нормальной клетки в раковую. Вместо этого, обычно предлагаются примерные оценки в «3-6» мутаций . Но недавнее «секвентирование генетических изменений в разных рака показало, то, чего опасались многие (sic) на самом деде существует» –это еще более индивидуальные мутации. 2) Теория не идентифицирует мутации, которые определяют комплексные морфологические и физиологические индивидуальности раков, например, индивидуальные фенотипы более 57000 раков человека с индивидуальными кариотипами, перечисленными в базе данных NCI-Mitelman. 3) Теория мутаций не предлагает объяснения необычайного совпадения того, что каждый рак возникает не только со специфической мутацией, но также с индивидуальным кариотипом, который будет стабильным и таким образом, клональным в течение тысяч поколений.
В целом P. Duesberg et al., 2011 приходят к заключению, что единой причиной рака является видообразование, и что теория видообразования объясняет, почему раки являются автономными, обладают индивидуальными кариотипами и комплексными индивидуальными (а не единичными) фенотипами, являются гибкими, и при этом бессмертными, и почему даже наиболее мощным канцерогенам требуется от нескольких месяцев до десятилетий для того, чтобы привести к раку.
Но если теория мутагенеза терпит полное фиаско, то как уложить в прокрустово ложе теории видообразования рака ультрасовременную концепцию раковых стволовых клеток. Ведь именно она, сегодня, во многом объясняет фундаментальные механизм формирования различных типов опухолей из специализированной регионарной стволовой клетки, которая, по современным канонам, трансформируется в результате мутагенеза в раковую стволовую клетку (РСК). Быть может , надо по- новому, посмотреть и на эту теоретическую концепцию возникновения рака и других злокачественных опухолей. Подробное описание современной концепции РСК и ее значение для онкологии читатель сможет найти в нашей предущей монографии ( А.С.Брюховецкий « Клеточные технологии в нейроонкологии: циторегуляторная терапия глиальных опухолей головного мозга», 2011). Здесь же мы очень кратко осветим некоторые положения этой научной теории и попытаемся соединить ее представления с новой идеологией канцерогенеза как формы видообразования.
Итак, данные проведенных многочисленных международных исследований свидетельствуют о том, что подавляющее большинство раковых образований являются клонами, а раковые клетки в них представляют собой потомство одной клетки . Последние данные свидетельствуют о том, что этот процесс запускают раковые стволовые клетки (РСК). Собственно это фундаментальное положение теории и стало краеугольным камнем всего теоретического построения предложенной теоретической концепции РСК. При этом, РСК были идентифицированы в гематопоэтических и солидных опухолях, однако механизм деривации РСК практически не изучен. По-видимому, анеуплодия является также основным механизмом формирования из нормальных стволовых клеток РСК. Возможно, РСК происходят из стволовой или прогениторной клетки, проходя при этом предраковую стадию, во время которой под действием окружающей среды отходят от своей генетически заложенной программы самообновления и смещаются в иерархии клеток, а прогениторные клетки могут приобрести свойства стволовых. Такие клетки в современной научной литературе определяются, как предраковые стволовые клетки (пРСК). Если внимательно присмотреться к теории видообразования, то в ней также существует этап формирования или «генерирования» по P. Duesberg et al., 2011 пренеопластического кариотипа соматической клетки за счет анеуплоидий.
Классическая концепция РСК однозначно утверждала, что формирование РСК происходит из нормальной стволовой клетки за счет мутаций в ней, обусловленных воздействием различных канцерогенов. Теория видообразования рака предполагает возможность формирования РСК как из нормальной (нейральной, гемопоэтической, мезенхимальной и т.д.) СК, так и из уже дифференцированной взрослой соматической клетки (нервной, нейроглиальной, печеночной, легочной и т.д). За счет постепеннного накопления анеуподий в СК или во взрослой дифференцированной клетке, вследствие чего эта соматическая клетка приобретает неустойчивость кариотипа. Одним из природных механизмов обретения устойчивости кариотипа соматической клетки является ее деление. За счет митоза соматическая клетка пытается автоматически сохранить целостность своего видового генома, и обеспечить свое выживание , а клетки-потомки получившие после митоза нарушениея его структуры в виде анеуплодии становятся в основном не жизнеспособны и погибают. Если этот процесс автоматической стабилизации кариотипа нарушенного анеуплоидией идет в региональной (камбиальной) СК, то результатом митоза может быть несколько вариантов сценария саморегуляции этого процесса, которые зависят от формы митоза СК. Поскольку существует два варианта деления СК , то деление может быть симметричным или ассиметричным. При ассиметричной форме деления (СК делится на СК и клетку-предшественник) СК может сохранить свой видовой геном неизменным, а все явления анеуплодии останутся в геноме ее потомков в виде клетки- предшественника 1 поколения ( нулесомия, анеуплодия и т.д.). Как правило, такой сценарий оптимален для самосохранения СК как родоначальницы и хранителя видового кариотипа, а ее клетка -потомок не жизнеспособна и погибают путем апоптоза. 2. При симметричном делении СК ( СК делится на 2 равнозначные СК) с анеуплодиями имеется вариант того, что одна из СК сохранит свой кариотип неизменным, а другая СК будет содержать компоненты анеуплодии. Последняя СК продолжает оставаться неустойчивой и в ней запускается новый процесс митоза, как компенсаторный процесс регуляции неустойчивости генома, который будет продолжаться длительное время, абсолютно независимо от других внутритканевых процессов. Пока эти СК-потомки имеют различную степень анеуплодии они в большинстве своем мало жизнеспособны, но в результате механизмов автономии , хорошо обоснованной в теории видообразования рака, вполне высока вероятность формирования нового индивидуального неопластического кариотипа и эта клетка обретает устойчивость становясь РСК. При этом следует помнить, .что РСК это уже устойчивый кариотип 3. Существует еще один из вариантов сценария исходов деления нормальной СК с наличием анеуплодий, когда оба потомка СК после деления имеют в своем кариотипе эти различные формы анеуплодий. Естественные исходы этого процесса практически ничем не отличаются от исходов клетки с анеуплодией во втором сценарии, только процессы нестабильности генома в этом случае будут отмечены в обоих потомках СК с наличием анеуплодий.
Но самое важное, что впервые объясняет теория видообразования рака, это реальная возможность формирования РСК из высокодифференцированных взрослых специализированных клеток. Анеуплодия, возникшая в дифференцированной клетке, в результате воздействия канцерогена приводит к нестабильности и неустойчивости кариотипа клетки, в которой она возникла. В результате в высокодифференцированной специализированной клетке для устранения анеуплоидии должна бы запускаться стандартная программа клеточного цикла, исходом которой должен был бы быть митоз. Однако, дифференцированная клетка не может решить проблему неустойчивости генома стандартным путем митоза, так как она функционально связана с клеточным микроокружением ( множественные синаптические контакты у нервной клетки клетками нейроглии и нейронами микроокружения, взаимодействие клеток печени с клетками внеклеточного матрикса печеночной стромы и т.д.). Что-бы осуществить митоз, возможно компенсирующий нестабильность ее кариотипа, клетке с анеуплоидией необходимо нарушить свои длительно существующие функциональные связи с микроокружением в ткани и органе, отказаться от выполнения своих специализированных аффекторных функций. Дезинтеграция функциональных межклеточных взаимодействий и связей требует длительного времени. Клетка с измененным кариотипом должна приобрести черты стволовости и только после этого она сможет вступить в метафазу. Именно, поэтому приобретение признаков стволовости дифференцированной клеткой с анеуплоидией представляется не чем то сверх естественным , как это трактовала мутационная теория, а естественным и закономерным явлением, саногенетически обоснованным клеточным процессом. Становятся понятными и очевидными цели приобретения признаков стволовости дифференцированной клеткой. Это достаточно простой механизм разрушения межклеточных взаимосвязей и приобретения автономности клетки путем «ошаривания» мембраны дифференцированной взрослой клетки. Приобретение стволовости является закономерным этапом подготовки дифференцированной клетки к митозу для коррекции генетической неустойчивости. Поэтому теория видообразования раков в противовес теории мутации отвечает на другой вопрос онкологии однозначно : РСК могут образовываться как из нормальных СК, так и их высоко дифференцированных взрослых соматических клеток.
Возникает резонный вопрос, каким образом анеуплоидия дестабилизирует кариотип? Ответ на этот вопрос может быть достаточно простым, но в то же время достаточно неоднозначным. Хорошо известно, что например, гемопоэтические СК (ГСК) находятся большую часть времени своей жизни в Gо состоянии клеточного цикла , т.е в крайне устойчивом состоянии кариотипа. Именно поэтому из общей массы клеток, взятых при сборе ГСК только 8% их количества находится на различных стадиях клеточного цикла. ГСК человека вступают в обычной жизни в клеточный цикл достаточно редко — один раз в 1-2 года . Дифференцированная специализированная клетка также находится в устойчивом Gо – состоянии и ее кариотип постоянно находится в состоянии балансировки между проапототическими и промитотическими влияниями. Поэтому появление анеуплодии в клетке находящейся в Gо состоянии является основной причиной возникновения нестабильности ее кариотипа и запуска клеточного цикла как базового механизма восстановления видового кариотипного баланса ядра. Соматическая клетка ( СК и дифференцированная взрослая клетка ) реагируют стандартным внутриклеточным механизмом управления нестабильностью кариотипа в виде генерации митоза, поэтому любая соматическая клетка может стать источником генерации РСК.
Не ясно, однако, какие именно клетки выполняют функцию, вызывающих опухоль. Как распознать РСК. Манифестацией различных раковых заболеваний может быть гиперплазия и дисплазия на обратимой предопухолевой стадии, которые могут развиться в первичные и инвазивные опухоли. Так в первоисточниках концепции определены сами РСК и пРСК. Как мы видим, эти положения абсолютно не противоречат теории видообразования рака.
Теория мутагенеза ставила ключевые вопросы биологии опухолей следующие: действительно ли существуют РСК, как первопричина и основной источник образования опухолей? Формируются ли РСК из здоровых стволовых клеток или образуются из мутирующих дифференцированных соматических клеток? Существуют ли предраковые стволовые клетки (пРСК) и какие метаморфозы претерпевают родоначальные стволовые клетки, когда развиваются в пРСК и РСК? Почему другие СК, т.е аутологичные гемопоэтические и мезенхимальные СК костного мозга, выполняющие системные функции, не способны распознать опухолевые клетки и РСК в других органах и тканях (например патологические нейральные СК) и уничтожить их? Почему раковые клетки и РКС обладают определенной элитарностью приводят к гибели организма пациента?
На все эти вопросы теория видообразования практически сразу дала исчерпывающие ответы. Это происходит именно потому, что РСК и их потомки это переходные формы неустойчивых состояний кариотипа клетки с анеуплоидией и именно они определяют весь долгий путь от состояния устойчивости нормальной СК или дифференцированной соматической клетки, находящейся в стабильном GO состоянии клеточного цикла к устойчивому состоянию генома нового вида неопластической клетки, который также находится в Gо состоянии. Формирование РСК с дифференцированных нервных клеток, а также с нейральных низкодифференцированных клеток предшественников (НКП) сегодня также доказан и экспериментально подтвержден (Von Joo-Hee Walzlein , 2007).
В 1963 г. W.R. Bruce и H.Van der Gaag показали, что только часть клеток лимфомы in vivo может пролиферировать. Это позволяет предположить, что у опухолевых клеток тоже есть своя иерархия. Тот факт, что за рост и пролиферацию опухолей отвечает лишь небольшая группа клеток, так называемых «раковых стволовых клеток» (РСК), был подтвержден не только на гемопоэтических злокачественных опухолях, но и на опухолях солидных органов, в том числе новообразованиях груди, простаты, поджелудочной железы и толстой кишки. Специфической особенностью раковых стволовых клеток является то, что они поддерживают другие раковые клетки за счет постоянной дифференциации и самообновления.
Иерархия стволовых клеток начинается с наиболее примитивных и мультипотентных стволовых клеток. По мере перехода к верхним ступеням иерархии клетки становятся все более дифференцированными и, в конце концов, определяется их принадлежность к той или иной клеточной линии. Потенциал прогениторной клетки уже ограничен, ограничены ее возможность самообновляться, она производит прогениторные клетки только определенных линий, в итоге дифференцирующиеся в нейроны или клетки глии (Gage F.H. 2000).
Обобщая известные литературные факты о роли аутологичных СК в развитии опухоли у человека и млекопитающихся и опираясь на собственные теоретические представления и экспериментальные данные, складывается впечатление о том, что в канцегенезе опухоли собственные СК занимают самое центральное место. Во- первых, собственные регионарные камбиальные взрослые СК под воздействием различных патопластических канцерогенных этиопатогенетических факторов могут стать (вследствии анеупоидии и нестабильности кариотипа) РСК и запустить неуправляемый неопластический процесс в ткани. Во-вторых, аутологичные здоровые СК перестают распознавать РСК и их потомков как патологические и чужеродные клеточные системы, способные привести организм к гибели и являются основным фактором развития центровых специфических канцерогенных патологических клеточных процессов (неоангиогенеза, пролиферации, миграции, неонейрогенеза) в тканях и органах пациента. Можно предположить, что если после циторедукционного (хирургического), цитостатического и цитостатического (химиотерапевтического или лучевого) воздействия на опухоль останется хотя бы одна паранеоплатическая клетка с анеуполоидией ( даже не стволовая), то именно собственные стволовые клетки циркулирующие в крови и мигрирующие по тканям активируют ее, выполнят роль индуктора ее дедифференцировки в РСК и запустят новый онкологический процесс. Получается достаточно парадоксальный теоретический вывод о том, что собственные стволовые клетки даже теоретически не способны справиться со злокачественным паранеопластическим процессом в ткани при злокачественном онкологическом заболевании, они создают «благоприятные» условия для ее выживания в организме путем выработки факторов роста и нейротрофических факторов, а при наличии «благоприятных» условий в ткани для отдельных опухолевых клеток в организме рекрутирование, мобилизация и (или) введение из вне собственных СК может способствовать рецидиву , генерализации и активации неопластического процесса.
Было предложено две модели, которые могли бы объяснить, каким образом изменение одной клетки приводят к развитию раковой опухоли. Это вероятностная и иерархическая модели. Согласно первой, все клетки опухоли обладают одинаковым онкогенным потенциалом. Вторая же гласит, что среди всех этих клеток лишь небольшое подмножество, а именно, раковые стволовые клетки, способны порождать новые опухоли. Полиморфная глиобластома, как явствует из названия, как никакая другая опухоль, гетерогенна и содержит клетки самых разных типов. Логично предположить, что клетка, из которой произошли все эти клетки, обладала способностью порождать клетки разных типов, то есть являлась стволовой (Vescovi A.L., Galli R., Reynolds B.A. 2006).
Одна из многочисленных теорий о происхождении раковых стволовых клеток утверждает, что трансдифференциация стволовых клеток из здоровых в опухолевые происходит благодаря клеточной фузии между здоровыми и дифференцированными клетками. Именно фузией, по мнению отдельных исследователей, может объясняться также клеточная анеуплоидия и неоднородность раковых опухолей (Bjerkvig R. et al. 2005). К вопросу о клеточной фузии мы вернемся позже при обсуждении информационной концепции происхождения рака и попытаемся ответить на основные вопросы вопросы поставленные в этой подглаве.
Обобщая все вышеизложенные данные теоретических и экспериментальных исследований канцерогенеза рака, следует признать, что в свете концепции РСК причиной его возникновения, наиболее вероятно, является именно феномен видообразования, представленный в теории P. Duesberg et al., 2011. Мутационная теория рака пока не позволила решить фундаментальные вопросы терапии опухолей и в этой связи, нужно попытаться рассмотреть возможности использования теории видообразования в канцерогенеза рака для создания новых инновационных терапий опухолей.
Такой взгляд на вещи может сильно изменить подход к терапии онкологических заболеваний. Ведь в действительности очень и очень немногие лекарственные препараты, разработанные на основе концепции рака как следствия нескольких точечных мутаций, принесли хоть какую-то пользу. Впрочем, мощь научно-фармакологической индустрии, неустанно производящей подобные лекарства, такова, что вряд ли можно надеяться на скорое «изменение парадигмы». ( К. Стасевич ,2011)
Сопоставляя «теорию видообразования в происхождении рака», предложенную P. Duesberg et al., (2011) и описанную выше «теорию раковых стволовых клеток » становится очевидным, что они интегрирует все современные достижения и представления о генезе рака и других опухолей. Они позволяет ответить на целый ряд противоречий и «не стыковок» существующих в современной онкологии. Системность и физиологичность проведенных исследований, стройность и последовательность изложений авторов хорошо укладываются в современные биологические представления эволюционной теории. Доказательность и аргументированность научных фактов и достаточная иллюстративность представленных кариотипов с видовой неопластической трансформацией, например в работе Duesberg et al. (2011) не вызывают сомнения с позиций фундаментальной науки. Однако, выводы и формулировки теории видообразования рака верны преимущественно с теоретических и системных позиций современной биологии. С позиций современной медицины и существующих представлений врача – клинициста (онколога, нейрохирурга, гинеколога и т.д.), предложенная теория видообразования рака это методологический тупик в разработке и создании новых терапий рака. Это связано с рядом фундаментальных выводов данного методологического подхода сделанных исследователями. Например, теория видообразования рака утверждает, что «канцерогенез это длительное и постепеннное формирование нового вида клеток». В соответствии с этим утверждением, только тогда, когда этот процесс будет полностью завершен и новый вид соматических клеток будет полностью сформирован, завершатся пролиферативные процессы неуправляемого митоза ОК и изменененный канцерогенами кариотип клетки с анеуплоидиями обретет стабильность и устойчивость в форме нового вида ( устойчивой линии клеток). То есть, из этого положения следует, что до естественного завершения процесса видообразования пренеопластического кариотипа в неопластический кариотип линии раковых клеток любые терапевтические усилия будут не эффективны. Более того, любая терапия опухоли еще больше усилит нестабильность генома и неопластическую трансформацию ее кариотипа, чем увеличивает лекарственную резистентность опухоли к терапевтическому воздействию. Единственный путь возможной стабилизации пренеопластического кариотипа, с позиций теории видообразования, это время необходимое на формировании неопластического кариотипа и естественный путь формирования нового вида, то есть новой линии раковых стволовых клеток. Но из клинической практики мы хорошо знаем, что этого времени у онкологических пациентов со злокачественными опухолями практически нет, и в большинстве случаев, при злокачественном процессе организм пациента не успевает дожить до окончательного формирования нового вида соматических клеток, и умирает от раковой интоксикации или неуправляемого процесса метастазирования рака по органам и системама пациента. Получается, что теория видообразования рака методологически «закрывает» все возможные перспективы лечения этого заболевания, так как гетерогенные раковые клетки опухоли являются эволюционирующими формами межвидового перехода от соматических клеток существующего вида человека к новому виду с неопластическим кариотипом. Очевидно из всего вышеизложенного, что любые терапевтические воздействия на эти переходные формы приведут к включению в них генетических механизмов самосохранения и самовыживания соматической клетки с пренеопластическим кариотипом в рамках пределов гибкости и существующих рамок автономии возможного видоизменения. Что же делать? Получается, что новая теория проихожденния рака P. Duesberg et al., (2011), которая объединяет все существующие знания о канцерогенезе опухолей и объясняет очень важные фундаментальные факты канцерогенеза, не только не способствует разработке новых инновационных терапий, а даже наоборот доказывает эволюционную невозможность создания этих терапий путем уничтожения раковых клеток и раковых стволовых клеток .
Мы полагаем, что дело здесь не в сути и содержании «теории видообразования рака». Вероятно с позиций биолога, гистолога и цитоморфолога, изучающего формирование рака, она абсолютно верна и правильна. Возможно, основная причина методологического тупика для клинической онкологии и определенных лимитов в возможности создания новых терапий рака заключается в ее не очень корректных формулировках и самой методологии терапии. Канцерогенез это многоэтапный морфофункциональный процесс генерации ракового кариотипа в клетке за определенный ( достаточно длительный) период времени, а видообразование это закономерный исход этого процесса. Поэтому формулировка P. Duesberg et al., (2011) о том, что «канцерогенез это форма видообразования рака» , скорей всего метафора, которая не достаточно верна по сути. Канцерогенез это не статическая форма образования вида, а динамический процесс трансформаций кариотипа клеток, имеющий огромное количество переходных форм пренеопластических кариотипов, проявляющихся гетерогенными фенотипами соматических клеток организма пациента. Правильнее было бы сказать , что канцерогенез это эволюционный саногенетический механизм самосохранения видовой принадлежности и универсальный способ стабилизации пренеопластического кариотипа РСК. Эта формулировка канцерогенеза четко дает представление о том, что на каждом определенном этапе образования опухоли имеется очень индивидуальная в определенном периоде времени неустойчивость кариотипа, обусловленная скоростью и массивностью образования анеуплоидий в соматической клетке. Канцерогенез это универсальный способ соматической клетки с пренеопластическим кариотипом избавиться от хромосомных обераций и анеуплоидий путем банального и традиционного способа самосохранения – клеточного деления. Таким образом, «неуправляемая» пролиферация раковых клеток, сопровождающаяся постоянными делениями этих клеток и характеризующаяся формированиями гетерогенной популяции раковых клеток в опухоли не является процессом бесконтрольным и не регулируемым. Наоборот, с позиций теории видообразования в канцерогенезе рака, митозы раковых клеток это абсолютно контролируемый клеткой процесс самокомпенсации и стабилизации ее кариотипа в рамках существующего вида. Клетка абсолютно направленно изменяет протоонкогены на онкогены и подвляет супрессорные механизмы противоопухолевого воздействия . Пытаясь сохранить видовой кариотип, соматическая клетка с анеуплоидиями продолжает абсолютно целенаправленно делиться, предполагая, что в перспективе этих делений она все-таки обретет свой видовой кариотип, а клетки, полученные в результате этого деления, с измененым кариотипом погибнут от летальной анеуплоидии, так как не смогут дифференцироваться во взрослые клетки. Исходя из этих соображений, получается, что канцерогенез рака это очень продуманный, системный, генетически детерминированный и запрограммированный эволюционный механизм самосохранения и саморегуляции видовой принадлежности соматических клеток. И процесс длительного видообразования обусловлен не трудностями формирования нового вида, а отлаженными и четкими механизмами сохранения гомеостаза и компенсации соматической клетки.
Молекулярнонацеленные (таргетные) биомедицинские клеточные продукты на основе стволовых клеток для регенерации мозга и терапии злокачественных опухолей
источник