Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 404
Текст из файла (страница 404)
Как объяснялось в главе 5, постоянство последовательности ДНК настолько существенно для выживания, что клетки выработали множество способов репарации повреждений ДНК, не допускающих ошибки при ее репликации. Кроме того, в этой главе показано, что репликативная вилка остановится, если встретит нэ своем пути разрыв в матричной цепи ДНК.
В нашем примере у нормальных клеток имеется два механизма репарации повреждений, не позволяющих им перейти ва вновь синтезируемую ДНК. Поэтому препараты, блокирующие репарационный путь 1, не вредят клетке. В опухолевой клетке, напротив, один из этих механизмов (номер 2) бьи инактивирован, что сделало ее генетически нестабильной. Поэтому при лечении препаратами, блокирующими первый механизм репарации, погибают только опухолевые клетки. Даже если клетка не запустит программу апоптоза и продолжит делиться, ее дочерние клетки окажутся нежизнеспособными, так как унаследуют фрагментарные, неполные наборы хромосом. Если говорить более конкретно, то функция первого механизма репарации (в котором участвует белок РАЯ Р см.
текст) заключается в ликвидации однонитевых разрывов до того, как с ними столкнется репликативная вилка, а путь 2 есть не что иное, как рекомбинационный механизм репарации ДНК (см. Рис. 553) в репликативной вилке, встретившей повреждение (для этого необходимы белки Вгса2 и Вгса1; более подробно смк Н. Е. Вгуапт е1 а(., Зтотиге 434: 913-916, 2005, и Н. Гаггпег ет а(., ЗГптоге 434: 917-921, 2005). 20.5. Лечение рака: сегодня и завтра 1927 одним воздействием. Более того, благодаря генетической нестабильности раковые клетки могут выработать устойчивость к препаратам. Хуже того, клетки, на которые воздействовали одним противораковым препаратом, часто приобретают устойчивость не только к этому, но и к другим лекарствам, действию которых они никогда не подвергались.
Такая множественная лекарственная устойчивость часто коррелирует с амплификацией участка генома, содержащего ген МЫгЕ Этот ген кодирует связанную с мембраной транспортную АТРазу из суперсемейства АВС-транспортеров (см, главу 11), которая выводит липофильные препараты из клетки. Избыточная выработка этого белка (или других белков того же семейства) раковой клеткой может препятствовать аккумуляции внутри клетки многих цитотоксических препаратов, делая клетку устойчивой к ним. Ген, кодирующий фермент дигидрофолатредуктазу (РНГК), может амплифицироваться в раковых клетках, например, при воздействии на них противоракового препарата метотрексата. Метотрексат связывается с РНГК, не позволяя ей связывать фолиевую кислоту; амплификация приводит к тому, что концентрация фермента повышается, в результате чего чувствительность клеток к этому препарату резко снижается.
20.5.5. Разработка новых методов терапии опирается на наши знания о биологии рака Наше понимание биологии раковой клетки и прогрессирования опухоли служит основой для разработки новых методов лечения болезни. Эти методы необязательно должны нацеливаться на нарушения регуляции клеточного цикла и систем репарации ДНК.
Например, широко используются антагонисты эстрогенового рецептора (такие как тамоксифен) или блокаторы синтеза эстрогена, которые могут предотвратить или задержать повторное развитие рака молочной железы, если раковые клетки экспрессируют рецепторы эстрогена. Этот метод также позволяет предотвратить появление новых опухолей молочной железы. Подобные препараты не убивают опухолевые клетки, но не дают эстрогену стимулировать их пролнферацию. Самые большие надежды возлагаются на мощные и селективные способы убийства раковых клеток. На модельных системах успешно опробовано несколько новых способов воздействия на опухоль.
Чаще всего использовались иммунодефицитные мыши, которым вводили опухолевые клетки человека. Многие из них не имеют никакого медицинского применения, поскольку не уничтожали раковые клетки непосредственно в теле больного, либо обладали сильными побочными эффектами, либо оказались слишком сложны в применении. Однако некоторые из них весьма эффективны.
Один из подходов основан на том, что выживание раковой клетки иногда зависит от определенного гиперактивного белка, который она вырабатывает. Этот феномен известен как «нривыкание к онкогену» (т.е. зависимость от онкогена). Блокирование активности этого белка может служить эффективным средством лечения рака, если оно не слишком вредит нормальным тканям. Например, примерно в 25 ' рака молочной железы раковые клетки вырабатывают в большом количестве белок Нег2, представляющий собой рецепторную тирозинкиназу, родственную рецептору ЕСГ, который играет большую роль в нормальном развитии эпителия молочной железы. Моноклональные антитела, ингибирующие Нег2, замедляют рост опухоли молочной железы у пациентов, чьи 1928 Часть 5.
Клетки в контексте их совокупности раковые клетки вырабатывают этот белок. В настоящее время это разрешенный способ лечения таких случаев рака. В методе, подобном этому, антитела используют для того, чтобы доставить молекулы токсического вещества прямо к раковым клеткам. Антитела к белкам, подобным Нег2, в избытке присутствующим на поверхности раковых клеток, можно снабдить молекулой токсина либо связать с ферментом, активирующим безвредный предшественник. В последнем случае одна молекула такого фермента может производить большое количество токсина непосредственно у поверхности опухолевой клетки; молекулы токсина могут также диффундировать к соседним опухолевым клеткам, увеличивая вероятность того, что и они будут уничтожены, хотя антитело и не связалось с ними напрямую. Антитела сложно получить в большом количестве, их производство дорого, а конечная цена высока.
Поэтому необходимо разработать небольшие молекулы, специфически убивающие раковые клетки. Примером могут служить ингибиторы РАКР (см. выше); однако для того чтобы справиться с большинством форм рака, нам необходима большая коллекция таких низкомолекулярных веществ, каждое из которых будет нацелено на конкретный тип онкологического заболевания. 20.5.6. Некоторые низкомолекулярные препараты могут специфически ингибировать онкогенные белки Идентификация молекул, участвующих в генезе той или иной формы рака, позволяет разработать новые методы лечения рака, нацеленные на инактивацию онкогенных белков, необходимых для выживания и пролиферации раковых клеток, — иными словами, методы, опирающиеся на феномен привыкания к онкогену.
Эти методы оказались особенно успешными, что позволяет надеяться на высокую эффективность всех подобных методов. Как упоминалось выше, хронический миелоидный лейкоз (ХМЛ) обычно характеризуется особой хромосомной транслокацией, приводящей к появлению филадельфийской хромосомы (см. рис. 20.5). Такая транслокация — результат разрыва хромосом и последующего их соединения, причем сайты разрыва приходятся на локусы генов АЫ и Всг. Слияние этих генов приводит к образованию гибридного гена, кодирующего химерный белок Всг-АЫ, состоящий из М-концевого фрагмента белка Всг, сшитого с С-концевым фрагментом белка АЫ (рис.
20.51). АЫ является сигнальной тирозинкиназой. Замена Х-концевого фрагмента АЫ соответствующим участком белка Всг делает белок АЫ гиперактивным, что приводит к несанкционированной стимуляции деления кроветворных клеток-предшественников, в которых содержится химерный белок, и предотвращает их апоптоз. В результате в кровеносном русле появляется избыточное количество лейкоцитов, что приводит к ХМЛ. Очевидно, что химерный белок Всг-АЫ может служить хорошей мишенью для направленной (таргетной) терапии. Поиски синтетических молекул, ингибирующих активность тирозинкиназ, привели к изобретению препарата Гливек, блокирующего белок Всг-АЫ (рис.
20.52). При первом приеме препарата у пациентов с ХМЛ наступает сильное улучшение, причем исчезновение видимых клеток, содержащих филадельфийскую хромосому, наблюдается в 80;4 случаев. Этот эффект достаточно длителен: за несколько лет постоянного лечения у многих пациентов болезнь не прогрессирует, однако устойчивые к Гливеку формы рака все-таки появляются с вероятностью как минимум 5 / в год.
22 хромосома с геном Всг 22 хромосома с геном ЯЫ А точечный разрыв ' ммтззазмзюв ' А точечный разрыв ТРАНСЛОКАЦИЯ З гибридный гвн Всг/ЯЫ 1 ТРАНСКРИПЦИЯ ААА гибридная Всг/АбрмРНК 3 1 ТРАНСЛЯЦИЯ гибридный белок Всг/АЫ Рис. 20 51. Конверсия протоонкогенаАЫвонкогенубольныххроническиммиелоиднымлеймззом.
Это происходит в результате хромосомной тра нсл ока ции, при которой соединяются ген Всг на двадцать второй хромосоме и ген АЫ на девятой хромосоме и образуется филадельфийская хромосома (см. Рис. 205). Н-конец получающегося гибридного белка соответствует Н-концу белка Всг, а С-конец — С-концу тирозиновой протеинкиназы АЫ; в результате этого домен киназы АЫ становится чрезвычайно активным, что приводит к появлению в костном мозге быстро делящихся кроветворных клеток. Не столь оптимистичны результаты среди тех пациентов, которые уже достигли острой стадии миелоидного лейкоза, известной как бластный криз, при которой клетки уже приобрели генетическую нестабильность и развитие болезни идет го раздо быстрее.
У таких пациентов после улучшения наступает рецидив, поскольку лейкозные клетки вырабатывают устойчивость к Гливеку. Такая устойчивость обычно связана с вторичными мутациями в той части гена Всг АЫ, которая кодирует киназный домен; эти мутации приводят к неспособности белка Всг-АЫ связываться с Гливеком. В настоящее время разработаны ингибиторы второго поколения, кото рые эффективны против этих устойчивых к Гливеку мутантов. Возможно, ключом к успешной терапии рака послужит смесь многих подобных препаратов, совместное действие которых будет блокировать активность Всг АЫ.
Несмотря на трудности, обусловленные устойчивостью клеток, чрезвычайный успех препарата Гливек в лечении болезни на хронической (ранней) стадии дока зывает следующий принцип: как только мы поняли, какое именно генетическое по вреждение явилось причиной ракового заболевания, мы можем попытаться, опираясь на логику, разработать метод лечения, который будет эффективен в данном случае. Этот успех вдохновил исследователей на поиски низкомолекулярных ингибиторов других онкогенных киназ, которые могли бы стать мишенями противоопухолевых препаратов. В качестве второго примера такого препарата можно привести низко молекулярный ингибитор рецептора ЕСЕ; в настоящее время его применяют для лечения некоторых форм рака легких. )936: ..::.чаеть Е.-Клйтйивтсоитехсте и)гсовакулности н н н '1 н н ~ и а) гпивек(втьвт1) е) АКТИВНЫЙ ЗСВ-АВЗ., белок-субстрат сиг'иип х пр а фериции ЛЕЙКОВ и аьгжиавниго ктивирующий фосфат В го-АЫ Акт())ВИОсть:,воя-Авь ВЛсвйлровднА Г)реод Атом гливек сипая, ЛЕЙКЕМИЯ бпоговкюан НЕ РАЗВИВАЕТОЯ В го-АЫ гли век Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
