Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 389

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 389)

Клетки в контексте их совокупности столь часто наблюдаемым хромосомным аномалиям. Несмотря на то что клеточный цикл у них длится дольше, чем у нормальных делящихся клеток, со временем клетки с генетическими нарушениями накапливаются, поскольку имеют большую склонность к пролиферации. Эта способность побеждать в борьбе, несмотря на значительные повреждения (или благодаря им), является принципиальной характеристикой раковых клеток. 20.1.12. Раковые клетки у человека могут обходить естественные ограничения лролиферации У многих нормальных человеческих клеток число делений ограничено: если стимулировать пролиферацию клеток в культуре, они прекращают делиться после нескольких (25 — 50 в случае фибробластов) циклов удвоения. Это явление называется репликативным старением клетки (см, главу 17).

Число делений клетки, как правило, ограничивается длиной теломер на концах хромосом, укорачиваю- шихся с каждым делением и меняющих, в конце концов, свою структуру. Как обсуждалось в главе 5, в репликации теломерной ДНК в 5-фазе участвует фермент теломераза, поддерживающий постоянство особой теломерной последовательности и запускающий сборку белкового «защитного колпакам Поскольку многие пролиферируюшие клетки человека (не стволовые) не вырабатывают теломеразу, их теломеры укорачиваются с каждым делением, а их защитные комплексы разрушаются.

В конечном итоге изменения хромосомных концов приводят к полной остановке клеточного цикла. Подобный механизм подсчета ставит физиологическое ограничение числа делений для большинства типов клеток организма. Раковые клетки человека, чтобы обраювать опухоль, должны каким-то образом обойти это ограничение. У грызунов, напротив, некоторые клетки поддерживают теломеразную активность и, соответственно, нормальную длину теломер при делении; поэтому число делений таких клеток не ограничено. Согласно одной из гипотез, человеку репликативное старение клеток необходимо именно затем, чтобы помочь предотвратить рак. При нашей сравнительно большой продолжительности жизни без такого приспособления прогрессирующие опухоли возникали бы слишком часто. Раковые клетки человека могут обходить ограничение двумя способами.

Вопервых, в них могут произойти генетические или эпигенетические изменения, отменяющие контроль качества генетического материала; такие клетки могут вступать в клеточный цикл даже в отсутствие защитного белкового комплекса на теломерах. К такому эффекту приводят мутации р53-пути, очень распространенные среди раковых клеток. Другая стратегия состоит в том, чтобы поддерживать теломеразную активность; при этом теломеры при делении не укорачиваются и не теряют защитного комплекса. В некоторых случаях теломеразная активность в раковых клетках сохраняется потому, что эти клетки произошли от стволовых клеток, содержащих активную теломеразу.

В других случаях клетки-предшественники раковых клеток не обладали теломеразной активностью, но раковые клетки приобрели ее в процессе естественного отбора. Кроме того, бывают раковые клетки, способные удлинять концевые участки хромосом. Но независимо от выбранной стратегии, все они приводят к одному результату: раковые клетки продолжают пролиферировать в тех условиях, при которых нормальные клетки выходят из клеточного цикла. 20.1. Рак как микроэвояюционный процесс ! 867 20.1.13.

Небольшая популяция раковых стволовых клеток ответственна за развитие многих опухолей Как мы будем обсуждать в главе 23, в норме постоянно обновляющиеся ткани построены по принципу иерархии: немногие стволовые клетки, делящиеся медленно, дают начало транзиторным стволовым (амплифицирующим) клеткам, очень интенсивно пролиферирующим и в конце концов превращающимся в высокоспециализированные клетки ткани. Численность популяции не снижается, поскольку некоторые из дочерних клеток остаются стволовыми (этот процесс носит название самообновления), в то время как другие вступают на путь дифференцировки.

В настоящее время все больше данных свидетельствует о том, что многие виды рака организованы сходным иерархическим образом. При этом несколько раковых стволовых клеток, находясь на верхней ступени иерархии, отвечают за поддержание численности популяции опухолевых клеток. Такие стволовые клетки могут бесконечно самообновляться и давать начало быстро делящимся клеткам с ограниченной способностью к самообновлению. Лишь недавно было установлено, что именно клетки с ограниченным потенциалом роста составляют большую часть клеток многих раковых опухолей. Более 40 лет назад обнаружено, что клетка, случайно выбранная из массы раковых клеток, при проверке на способность образовать опухоль (например, при ее имплантации в мышь, страдающую иммунодефицитом) дает положительный результат не более чем в 1",.' случаев.

Новые технологии отбора клеток показали, что во многих случаях раковые клетки неоднородны и лишь небольшая их часть обладает специфическими свойствами, необходимыми для образования опухоли. При некоторых формах опухолей маленькую популяцию предполагаемых раковых стволовых клеток можно обогатить, если использовать проникающий через плазматическую мембрану флуоресцентный краситель, а затем разделить клетки при помощи клеточного сортера (см. рис. 8.2). Если суспензию нормальных клеток окрасить этим красителем и пропустить через сортер, то концентрация стволовых клеток часто оказывается высокой в немногочисленной побочной популяции слабо флуоресцирующих клеток.

Стволовые клетки флуоресцируют слабо, поскольку в их плазматической мембране находится АВС-транспортер (см, главу 11), активно выкачивающий краситель наружу. При таком анализе клеток ряда раковых опухолей было обнаружено, что в небольшой побочной популяции клеток с АВС-транспортером содержится большая часть, если не все клетки, способные образовывать опухоли при их пересадке иммунодефицитным мышам (это общепринятый тест для выявления раковых стволовых клеток). Примечательно, что это справедливо и в случае клеток, культивируемых искусственно уже более тридцати лет: во всех таких линиях клетки побочной популяции беспрепятственно образуют опухоли после трансплантации, в то время как остальные, сильно флуоресцирующие клетки, а это большинство клеток линии, опухолей не образуют (рис. 20.15).

Более того, если изолированную из такой клеточной линии побочную популяцию культивировать ш Й1го, то в этой новой культуре быстро восстанавливается и поддерживается исходное соотношение клеток с маленькой побочной популяцией, тогда как при культивировании клеток, не входящих в побочную популяцию, клетки побочной популяции не появляются. Это согласуется с данными других исследований, в которых проводили фракционирование клеток с использованием антител к стволовым клеткам. Тйбгт ' ЧВСУЭЬФС йДЕтисИ ВКОКТЕК4ТЕ ЗплСОВОКуПНОГСТК Рис. 20.15.

Популяция раковых клеток неоднородна, и среди них раковые стволовые клетки составляют немногочисленную фракцию. В этом примере клетки из устойчивой клеточной линии, выведенной иэ клеток глиомы крысы, окрашены 1 с помощью вещества, проникающего сквозь плззматическую ,1 мембрану (Ноеспзт 33342), а затем отсортировэны с помощью Ь клеточного сортера.

Около 0 4 зь выкачивали краситель наружу и и1 и оставались поэтому лишь слегка окрашенными (отмечены 'я желглым). Экспериментальное сравнение клеток этой пои Вечной популяции (ПП] с остальными клетками показало, что только клетки побочной популяции могли интенсивно делиться и формировать опухоли. Более тою, клетки ПП могли производить двз типа клеток: принадлежащие ПП и не прикрасный свет надлежащие ПП, однако клетки не из ПП могли делиться лишь с образованием клеток, не входящих в ПП.

(Из Т. Колбе, Т. 5етобосш апг) Т. Тэбэ, Ргос. Иоп Ясас). 5сс 05А. 101: 781-786, 2004, с изменениями. С разрешения Мазепа( Асадепту о(5оепсез.) 2ОЛ Л4. Как воаммкак)т раковые стволовые клетки? Осознание того, что во многих случаях рост раковых опухолей поддерживается немногочисленной популяцией раковых стволовых клеток, имело большие послед ствия. Это позволило глубже понять природу заболевания и усовершенствовать методы его лечения, но оставило ряд новых вопросов.

Как возникают раковые стволовые клетки? Какова их природа? Какая молекулярная характеристика от личает их от остальных раковых клеток? Результаты исследований, проведенных на раковых клетках в культуре, свидетельствуют о том, что эти различия скорее эпигенетические, нежели генетические. В случае некоторых опухолей установлено, что начало раковому заболеванию дает нормальная стволовая клетка, постепенно накапливающая мутации и эпиге нетические изменения, ответственные за асоциальное поведение раковых клеток.

Например, именно так развивается хронический миелолейкоз. Мультипотентная кроветворная стволовая клетка из костного мозга больного может содержать фила дельфийскую хромосому, характерную для этого заболевания. Многие виды рака у человека берут свое начало от нормальных стволовых клеток, поскольку раковые опухоли возникают в эпителии — постоянно обновляющейся ткани. В таких тканях лишь стволовые клетки не покидая>т тела и проходят достаточное количество циклов деления, чтобы накопить мутации, необходимые для образования опухоли. Второй способ образования опухоли — из более дифферетщированной проли ферирующей клетки, например из временно размножающейся клетки.

Характеристики

Список файлов книги