83) Роль вірусів у злоякісному трансформуванні клітин.

Здатність вірусів індукувати утворення пухлин була встановлена на почат­ку XX ст. У 1908 р. датські дослідники В. Еллерман і О. Банг виявили, що лей­коз курей можна передати від хворої птиці здоровій за допомогою профільтро­ваних екстрактів лейкоцитів і сироватки крові. У 1911 р. П. Раус повідомив, що причиною виникнення пухлин у курей є вірус.

До онкогенних належать віруси, що здатні перетворювати нормальну клітину в ракову. На сьогодні відомо близько 200 вірусів, які спричиняють пухлини у хребетних (починаючи з риб і закінчуючи ссавцями). Вони належать до різних таксономічних груп: шести родин ДНК-вмісних вірусів (Adenoviridae, Poxviridae, Papillomaviridae, Polyomaviridae, Herpesviridae і Hepadnaviridae) та однієї ро­дини РНК-вмісних (Retroviridae). Встановлена роль вірусу гепатиту С із роди­ни Flaviviridae у виникненні раку печінки в людини.

Трансформування клітин - це спадкові зміни її властивостей під впливом чужорідної генетичної інформації, в т. ч. вірусної. Трансформовані in vitro клітини відрізняються від нормальних за низкою ознак. Передусім це взаємовідносини клітин із субстратом росту і між собою.

На відміну від нормальних, трансформовані клітини здатні ділитися без при­кріплення до твердого субстрату або сполучаються з ним лише відростками. Слаб­кий зв’язок із субстратом призводить до наповзання клітин одна на одну і формуван­ня багатошарових вогнищ із хаотичним розміщенням клітин. У трансформованих клітинах зникає поверхневий білок фібронектин, унаслідок чого вони втрачають властивість контактного інгібування та можливість ділитися при високій їхній концентрації. Трансформовані клітини розмножуються в середовищах із низьким вмістом ростових факторів (сироватки). У них спостерігається посилене активне транспортування деяких поживних речовин (зокрема, цукрів), зростання інтенсив­ності процесів гліколізу, підвищена секреція протеаз або їхніх активаторів, зміна вмісту деяких циклічних нуклсотидів, порушення цитоскелета (системи мікрофібрил і мікротрубочок). У разі трансформування змінюється морфологія клітин (частіше вони набувають округлої форми), з’являються вірусспецифічні антигени. Багато ознак трансформації характерні для нормальних клітин, які діляться. їх можна індукувати включенням у культуральне середовище високої концентрації сироват­ки, обробленням клітин протеолітичними ферментами та ін. чинниками, що зумов­люють зміни у плазматичній мембрані та стимулюють клітинну проліферацію.

Важливою ознакою трансформованих клітин є їхня здатність індукувати пух­лини після введення в організм тварин. Клітини, трансформовані онкогенним вірусом, завжди містять його гене­тичний матеріал. Геном онкогенного вірусу не тільки наявний у трансформованих клітинах, але й функціонує, тобто простежується транскрипція з утворенням вірусспецифічних мРНК і трансляція із синтезом вірусних білків (структурних і неструк- турних). У клітинах, заражених онкогенними вірусами, можуть з’являтися неструктурні вірусні білки, які є показником клітинного трансформування. Це Т-антигени (від лат. tumor - пухлина) і трансплантаційні антигени. Т-антигени синтезуються на початкових стадіях репродукції онкогенних вірусів (зокрема, поліома-, аденовірусів, вірусу саркоми Рауса). Вони є ранньою ознакою проце­су перетворення нормальної клітини в трансформовану. Трансплантаційні ан­тигени виявляють зазвичай на поверхні вже трансформованих клітин.

Встановлено, що для прояву трансформуючої та онкогенної активності вірусів потрібна лише частина їхнього генома, яку називають трансформуючою ділянкою. Специфічні гени онкогенних вірусів, продукти яких безпосередньо відповідають за перетворення нормальної клітини у трансформовану і за підтримання трансфор­мованого фенотипу, названо трансформуючими генами, або онкогенами.

У ретровірусів виявлено більше 30 онкогенів - v-опс. Усі вони мають клітинне походження. Прототипами вірусних онкогенів є висококонсервативні клітинні гени - с-опс, які називаються протоонкогенами. Вони знаходяться у геномі всіх хребетних, а деякі виявлені у безхребетних (наприклад, у дрозофіли) і навіть дріжджів. Припускають, що протоонкогени беруть участь у регулюванні клітин­ного поділу і диференціації. Продуктами експресії онкогенів є вірусні трансформуючі білки, що відповідають за перетворення нормальної клітини в трансформовану.

В онкогенних ДНК-вмісних вірусів трансформую­чі гени неклітинного походження, оскільки не мають гомології з прото­онкогенами і не рекомбінуються з клітинною ДНК. Ці гени є невід’ємною части­ною вірусного генома, а їхні функції потрібні насамперед для реплікації вірусної ДНК. Так, у поліомавірусів продуктом ранньої транскрипції є Т-антиген, який не тільки спричиняє трансформування клітин, але й ініціює реплікацію вірусної ДНК.

Механізм дії вірусних трансформуючих білків на клітину. Вірусні онко- білки активують або пригнічують роботу специфічних клітинних генів (протоонкогенів), які контролюють поділ і диференціацію клітин. Отже, трансформо­ваний фенотип клітини залежить від функціонування не тільки вірусного онкогена, але й певних клітинних генів.

Важливу роль у канцерогенезі відіграють клітинні гени-супресори. Продукти їхньої експресії беруть участь у негативному контролі клітинного поділу і тим са­мим пригнічують трансформування нормальної клітини в пухлинну. З’ясовано, що продукти трансформуючих генів ДНК-вмісних вірусів можуть виключати гени-супресори не генетичними (делеції, мутації), а епігенетичними механізмами.

Обов’язковою умовою вірус-індукованого трансформування клітини є хронічна інфекція, при якій життєздатність клітини не порушується і синте­зуються вірусні трансформуючі білки - продукти вірусних онкогенів. Для того, щоб трансформування набуло стійкого характеру, вірусний онкоген має закріпи­тися в клітині та постійно функціонувати з утворенням специфічної мРНК і відповідного онкобілка. Найоптимальніший механізм закріплення v-опс у клі­тині - інтегрування вірусного і клітинного геномів.

До онкогенних ретровірусів належать: Т-лімфотропні віруси приматів 1, 2 (людини і мавп) і 3 (мавп); віруси лейкозу ВРХ, саркоми і лейкозу котів, лейкозу і саркоми мишей, пух­лини молочних залоз мишей; віруси лімфоїднош лейкозу, саркоми, еритробластозу, ретикулоендотеліозу, мієлобластозу, мієлоцитоматозу і карциноми птиці; ретровіруси білячих мавп і гадюк, вірус аденокарциноми легенів овець та ін.

Ретровірусам властивий унікальний спосіб реплікації, що включає синтез ДНК-провірусу на матриці віріонної РНК та інтеграцію його з клітинним гено­мом. Звичайно в зараженій клітині виявляють одну-чотири копії провірусної ДНК, хоч іноді їхня кількість може сягати десятків. Інтегрований ДНК-провірус функціонує як звичайні клітинні гени і передається дочірнім клітинам спадково. Тривала експресія вірусних генів зазвичай не супроводжується цитопатичним ефектом, оскільки більшість ретровірусів зумов­лює хронічну інфекцію. Найчастіше при ретровірусній інфекції або посилюється клітинна проліферація, або не проявляються жодні зміни характеру росту клітин.

Після відкриття Г. Теміном зворотної транкриптази стало очевидно, що ме­ханізми індукування пухлин онкогенними РНК- і ДНК-вмісними вірусами, пе­реважно подібні, хоча їхні біологічні властивості значно різняться. Уже зрозу­міло, що в перетворенні нормальної клітини в ракову задіяні зміни клітинної ДНК, а агент, що викликає проліферацію клітин, - це продукт гена. До цього часу, щоправда, не вдалося створити загальну теорію, яка б охоплювала всі фор­ми ракових перероджень.