Экспериментальные модели в изучении рака

Несмотря на успехи в изучении причин и особенностей онкологических заболеваний [30–34], их частота и смертность от них продолжают увеличиваться. Это делает проблему злокачественного роста одной из самых актуальных в биологии и медицине. [29].

Для того, чтобы найти причины возникновения опухолей, необходимо знать механизм возникновения злокачественных образований. Поэтому изучение онкологии невозможно без постановки экспериментов. На человеке эксперименты невозможно проводить по этическим соображениям, поэтому изучением неконтролируемого роска клеток, приводящим к онкологии, занимается экспериментальная онкология. Экспериментальная онкология – наука, изучающая общие закономерности возниконовения, развития и прекращения злокачественных образований и их патологию. [35].Она использует модели in vitro, каждая из которых в определенной степени адекватна опухолям человека. Учитывая особенности моделей, полученные на них данные можно переносить в клинику, где они подвергаются корректировке или отвергаются. В связи с этим выбор для исследования подходящей модели имеет исключительно важное значение, ведь экспериментальная модель in vitro должна быть адекватна клиническим показателям in vivo. [29].

Экспериментальные модели имеют большое значение для изучении множества заболеваний, в том числе рака. Прежде всего, экспериментальное воспроизводство патологии в модели позволяет говорить о существовании определенного патогенетического пути развития данного заболевания; во-вторых, в условиях экспериментальной модели исследователь может, используя современные методы, изучать молекулярные, клеточные и системные изменения, что невозможно при клиническом исследовании пациента, и, наконец, в-третьих, экспериментальная модель патологического состояния является важным объектом для оценки терапевтических возможностей лекарственных препаратов при данном виде патологии[36].

В качестве экспериментальных моделей чаще всего используют животных.

Среди беспозвоночных животных наиболее популярным объектом у онкологов является дрозофила. У рыб, наиболее многочисленного по числу видов класса позвоночных животных, описаны опухоли разных тканей. Рыбы могут быть удобной моделью для исследования канцерогенных факторов в естественных водоемах. Кроме того, многие рыбы хорошо размножаются в условиях аквариумов, где они приобретают статус лабораторных животных. К сожалению, в таком качестве для онкологических исследований они используются редко.Среди земноводных достаточно распространенными лабораторными животными являются лягушки, но спонтанные опухоли у них встречаются редко. Из класса птиц наиболее часто в качестве модели онкологии используют домашних кур. У них довольно часто возникает саркома, вызываемая вирусом. Поэтому эта модель применяется для изучения вирусного канцерогенеза. Классическими объектами экспериментальной онкологии являются млекопитающие, прежде всего мыши и крысы, которые хорошо адаптируются к условиям жизни в неволе и дают многочисленное потомство. Нет ни одной проблемы онкологии, которую не исследовали бы с использованием этих грызунов. Поэтому в нашем исследовании мы проводили эксперименты на крысах, на более адаптивных экспериментальных животных. [29,33].

В экспериментных моделях используют спонтанные опухоли, не зависящие от экспериментатора, и индуцированные опухоли, а также опухоли, трансплантированные от других животных или человека. К примеру спонтанных опухолей можно отнести дрозофил. На них исследуются механизмы генетической предрасположенности к опухолям. Примерами индуцированных опухолей являются широко распространенные способы индукции рака желудка с использованием химических канцерогенов или же введение крысам N-метил-N-нитрозомочевины при раке молочной железы. Из всех известных химических канцерогенов, используемых для экспериментального моделирования рака желудка, наиболее широко используют N-нитрозосоединения, в частности N-метил-N-нитро-N-нитрозогуанидин (МННГ) [37-39].

С развитием молекулярной биологии появилась возможность исследования механизмов злокачественной трансформации на молекулярном уровне. Интересующий экспериментатора ген может быть выделен из генома, клонирован (то есть получено много его копий) и расшифрована его структура. Кроме того, ген может быть перенесен в геном другого животного, которое будет называться трансгенным. Манипулирование с генами позволяет также осуществить выбивание (нокаут) определенного гена[29].

Самыми привлекательными для исследователей моделями злокачественных новообразований являются культуральные модели. Выделяют органные, тканевые и клеточные культуры, культуры в агаре[33]. Их достоинства заключаются в том, что культивируются раковые клетки человека. Создается возможность изучить механизмы непосредственно в человеческих тканях. Однако клетки находятся вне организма. И это недостаток данного типа моделей. Однако, благодаря культуральным моделям in vitro можно добиться более стандартизированные условий, в которых экспериментатор может контролировать любые параметры, а также, исключить внешние факторы, которые могут повлиять на пролиферативную активность клеток в культуре.

Модель, использованная в нашем исследовании, относится к культуральным моделям. Только в качестве объекта мы использовали не раковые клетки человека, а клетки щитовидной железы и лимфоциты, взятые у крыс, в норме, вне патологии. Это было сделано для того, чтобы проверить гипотезу, а для этого необходимо провести серию экспериментов в норме, где в центре нашего внимания находится идиотип-антиидиотипическая сеть, а ее звеньями являются антиген – идиотипические лимфоциты – антиидиотипические лимфоциты и антитела, продуцируемые этими лимфоцитами. Так как лимфоциты обладают регуляторным действием на клетки тканей собственного организма и способны контролировать их пролиферативную активность, мы пришли к выводу, что главным объектом исследования должны стать лимфоциты, а их активность необходимо изучить в каждом взаимодействии в идиотип-антиидиотипической сети. Клетки щитовидной железы крысы являются источником антигенов в культуре. Идиотипические и антиидиотипические лимфоциты выделялись из крови крысы. Антитела добавлялись в культуру в составе аутоплазмы и аллоплазмы крови. Достоинством модели является то, что при культивировании можно подбирать разные компоненты, комбинировать их друг с другом, регулировать процесс культивирования, изменять условия. Таким образом, культуральные модели являются наиболее подходящими экспериментальными моделями в изучении раковых заболеваний; модель in vitro также является благоприятной для проверки гипотезы нашего исследования. Пявляется возможность еще на один шаг приблизиться к пониманию процессов, происходящих в нашем организме.