Вирусно генетическая теория возникновения опухолей зильбера
Обновлено: 24.04.2024
История создания Центра тесно связана с историей развития отечественной онкологии как самостоятельной дисциплины и многоотраслевой науки.
В начале ХХ века (1903 г.) в Москве был создан Институт Онкологии. С 1922 по 1934 гг. директором этого клинического института был Герцен Петр Александрович. Позднее институту было присвоено его имя. Основными научными проблемами Института были вопросы организации противораковой борьбы, диагностика, лучевая терапия и хирургическое лечение онкологических больных.
В 1926 г. замечательный русский хирург-онколог Николай Николаевич Петров в Ленинграде организовал Институт Онкологии. Он был первым его директором. С 1966 г. институт носит имя своего основателя.
В рамках Академии медицинских наук (ей было 8 лет, ее президент в то время – академик Аничков Н.Н.) в 1952 г. организовал Институт экспериментальной патологии и терапии рака (ИЭПиТР). Предполагалось, что в новом институте будут исследоваться фундаментальные, прикладные и клинические проблемы онкологии.
Через несколько месяцев после официального открытия ИЭПиТР в качестве директора приглашен 40-летний хирург из Нижнего Новгорода Николай Николаевич Блохин. По понятным причинам мне трудно охарактеризовать Н.Н. Блохина как личность. Я скажу о нем скупо. Это был человек с необычайно широкой и глубокой эрудицией, энциклопедической памятью, быстро схватывающий суть многих научных проблем, прекрасный организатор, полемист, активный сторонник передовых направлений и ярый противник псевдонаучных изысканий.
На заре создания ИЭПиТР был секретным учреждением, тогда нельзя было обсуждать научную тематику открыто, критично и принципиально. Еще до приезда Николая Николаевича в Москву в Институте начали функционировать несколько лабораторий, руководители которых либо переоценивали значимость своих ошибочных воззрений, либо развивали нелепые теории или были просто научными жуликами. Поясню на примерах.
Цитолог Роскин Г.И. и его жена биолог Клюева Н.Г. утверждали, что простейшие класса жгутиковых способны подавлять рост экспериментальных опухолей. Антибиотик круцин, выделенный из культуральной жидкости, якобы излечивает больных раком молочной железы. При проверке оказалось, что желаемое выдавалось за действительное.
П.И. Неведомский развивал паразитарную теорию происхождения опухоли: раковая клетка, по его мнению, - не нормальная в прошлом клетка, а паразит. Разумеется, эта неграмотная и вздорная концепция была подвергнута острой критике генетиками, биологами, цитологами, патологами.
Некто Глезер, придумавший новый метод лечения рака, был просто жуликом. После освобождения от обязанностей руководителя секретной научной лаборатории он занял пост завхоза подмосковного санатория.
Николай Николаевич Блохин задумал создать крупный онкологический центр, в котором на равных, рука об руку работали бы экспериментаторы и клиницисты. Он пригласил для работы в новый институт крупных ученых-теоретиков: Леонида Федоровича Ларионова, начавшего в Ленинграде в институте онкологии исследования по химиотерапии рака в эксперименте и в союзе с химиками создавшего производное иприта – новоэмбихин, этот препарат оценивался клинически при лимфогранулематозе; Льва Манусовича Шабада, крупнейшего исследователя канцерогенеза, развившего учение о предраке; Александра Дмитриевича Тимофеевского, работавшего в Киеве, известного биолога, внедрившего в онкологию метод тканевых культур; Владимира Сергеевича Шапота, биохимика из Белоруссии, развивавшего направление взаимоотношений опухолевых клеток и организма; известных химиков В.И. Хохлова, А.Я. Берлина, Г.П. Меньшикова. Н.Н. Блохин тесно сотрудничал с крупнейшим вирусологом Львом Александровичем Зильбером, автором вирусно-генетической теории опухолей. Эти ученые привели с собой своих учеников.
Простое перечисление экспериментальной тематики, которую Н.Н. Блохину удалось развить и укрепить организационно, создавая лаборатории и отделы, показывает, что наш институт структурно и качественно схож с National Cancer Institute Bethesda или MD Anderson Cancer Center Houston. В составе экспериментальной части института экспериментальной и клинической онкологии (так он стал называться в начале 60-х гг.) были лаборатории опухолевой клетки, тканевых культур, отдел вирусологии и иммунологии, отдел канцерогенеза (химического и лучевого), отдел синтетической и природной химии, отдел химиотерапии, лаборатория фармакологии, отдел биохимии, лаборатория радиобиологии и другие. На первом этапе развития института клиника была небольшой, всего 60 коек. На работу были приняты молодые врачи различных специальностей. Руководство клиникой осуществлял Н.Н. Блохин. На стационарном лечении находились пациенты с опухолями желудочно-кишечного тракта, гинекологическими и урологическими новообразованиями, больные с лимфомами и миеломной болезнью.
В то время новое научное направление института состояло в создании и изучении лекарственных препаратов. По этой тематике институт сразу получил головные функции. Испытание противоопухолевых препаратов было разрешено только нашему институту. Молодым клиницистам пришлось осваивать новую специальность онколога и изучать методы клинического испытания противоопухолевых препаратов.
Оглядываясь назад, понимаешь, какое это было интересное время, время познания, активного образования, требующее постоянного чтения соответствующей литературы, и время непосредственного общения с очень интересными людьми. Это была прекрасная школа для молодых специалистов, которая открывала широкую перспективу в достижении высокого профессионального уровня.
Научная работа для клиницистов строилась таким образом, что каждый из врачей был ответственным за изучаемый препарат. В его обязанности входил анализ полученных материалов и предварительная оценка результатов. Клиническая работа строилась по общепринятому типу. Организовано было и маленькое поликлиническое отделение, в котором постоянно работали две медсестры. Врачи работали поочередно, по три месяца каждый. Один раз в неделю больных консультировал Н.Н. Блохин. Работа врачей в поликлинике очень обогащала опыт. Это была ответственная работа, практически без права на ошибку. Все сложные больные оставлялись для консультации с проф. Н.Н. Блохиным. Обычно на консультациях присутствовали все врачи. В клинике была одна операционная, ни о какой реанимации никто не имел представления. Пациентов после операции выхаживали лечащие врачи. Один раз в неделю проф. Н.Н. Блохин делал обход, после которого все собирались для обсуждения. Н.Н. Блохин очень способствовал совершенствованию профессионализма врачей. Все специально готовились к обходу, читали литературу по тематике. При обсуждении Н.Н. Блохин всегда просил высказать свое мнение, и врачам было стыдно говорить что-то невразумительное. Поэтому каждый старался себя показать, и это способствовало повышению профессионального уровня.
Институт работал очень успешно, завоевал авторитет. Но онкология все еще не была отдельной специальностью. Все, кто работали в этой области, прекрасно понимали, что онкология – это многоплановая дисциплина, требующая такого же многопланового изучения, и она должна рассматриваться не как составляющая хирургии. Это надо было доказать, и Н.Н. Блохин много сделал в этом направлении. С начала 60-х гг. онкология получила самостоятельность, свой специальный шифр, соответствующую аббревиатуру. Появилась специальность врач-онколог. Позднее уже появились специальности онколог-хирург, онколог-гинеколог и еще позднее – онколог-химиотерапевт.
Лекарственная терапия опухолей развивалась бурно. Эмпирический поиск и синтез противоопухолевых препаратов был заменен целенаправленным. Создавались разные группы противоопухолевых препаратов, сформированные по принципу механизма действия: алкилирующие, антиметаболиты, антибиотики, гормональные, растительного происхождения и т.д.
Институту уже было тесно в том здании, где он находился. Н.Н. Блохин начал добиваться получения нового помещения. В 1960 г. Николая Николаевича избрали президентом АМН. В этом же году институт получил больничный корпус на Волоколамском шоссе. В нем было 250 коек. Но для экспериментальных лабораторий и вивария места не было, и все жались в старом здании.
Увеличение площади позволило открыть отделение реанимации, торакальное отделение (заведующий – профессор Петерсон Б.Е.), абдоминальное отделение (заведующий – профессор Янишевский В.И.), отделение общей онкологии, химиотерапевтическое (заведующий – профессор Астрахан В.И.), гинекологическое (заведующий – профессор Новикова Л.А.). Приглашение выдающегося патолога Николая Александровича Краевского в качестве руководителя отдела морфологии значительно укрепило международный и отечественный авторитет нашего института.
Большим событием для нашей страны и иностранных онкологов была организация в 1962 г. в Москве Международного Противоракового Конгресса (МПРС). Это был самый крупный профессиональный медицинский конгресс того времени. Он привлек 5000 участников из разных стран. От правительства его курировал А.И. Микоян и во многом помогал. Он принимал участие в церемониях открытия и закрытия конгресса, которые проходили в Кремле, в Георгиевском зале. Конгресс был прекрасно организован и получил широкие отклики. Президентом конгресса был Н.Н. Блохин. После конгресса он был избран президентом МПРС на 4 года. По уставу Союза на этом посту можно было оставаться 4 года и еще 8 лет - в составе президиума Союза. Все эти годы Н.Н. Блохин активно добивался привлечения отечественных онкологов в структуры МПРС. Таким образом, укреплялось и развивалось международное сотрудничество.
Для института было необходимо воссоединение двух секторов – экспериментального и клинического, а для этого надо было иметь новое помещение, достаточное для размещения. Институт активно готовил кадры онкологов-клиницистов и экспериментаторов. Сотрудниками института проводилась большая работа по диспансеризации крупных трудовых коллективов и санитарно-просветительская работа.
Значительно расширился фронт научно-исследовательской работы, что способствовало развитию генетики, молекулярной биологии и других фундаментальных наук.
В 1964 г. был построен новый комплекс зданий на Каширском шоссе, в котором разместились экспериментальные лаборатории и клинический отдел. Были созданы три научных института, и учреждение получило название Всесоюзного Научного Онкологического Центра, в составе которого были клинический институт, институт экспериментальной терапии и институт канцерогенеза.
Было создано новое структурное подразделение – Всесоюзный Химиотерапевтический Центр, который возглавил А.М. Гарин. В задачу Центра входила организация кооперированных исследований по клиническому испытанию противоопухолевых препаратов. В исследованиях участвовали многие практические учреждения страны. Методика исследования препаратов была разработана проф. В.И. Астраханом по аналогии с зарубежной. Препараты испытывались в три фазы. Первая изучала дозовый режим и токсические осложнения, схемы и способы введения, вторая фаза определяла спектр действия и третья – целенаправленное сравнение разных препаратов при конкретных опухолях.
Кооперированные исследования давали возможность довольно быстро изучить отдельные препараты, дать оценку и представить препараты в фармакологический комитет для получения разрешения по внедрению в широкую клиническую практику. К настоящему времени существует много противоопухолевых препаратов.
Бурное развитие института и отечественной онкологии приходится на 60-70-е гг. Это относится как к экспериментальным, так и клиническим исследованиям. Были получены ответы на многие вопросы, касающиеся этиологии и патогенеза опухолевых заболеваний. Нашла свое подтверждение вирусно-генетическая теория этиологии рака, предложенная проф. Л.А. Зильбером 50 лет назад. Современные технологии позволили детально изучить ее нюансы. Большой прорыв был достигнут в химиотерапии злокачественных опухолей. Метод лечения, который прежде вызывал скепсис, доказал, что появилась возможность реально помочь детям с лейкозами, молодым женщинам с трофобластической болезнью. Адъювантная химиотерапия дала возможность затормозить развитие рецидивов и метастазов. Большие успехи достигнуты в лечении герминогенных опухолей и заболеваний лимфатической системы.
Уровень научных исследований в эксперименте и клинике повышался. Разрабатывались новые диагностические методы. По мере накопления информации и опыта возникла необходимость расширения фронта научных исследований, увеличения коечного фонда.
После проведения Всесоюзного субботника по случаю столетия со дня рождения В.И. Ленина правительство выделило эти деньги на строительство нового здания Онкологического Центра.
Так в 1980 г. в строй вступил новый комплекс корпусов на Каширском шоссе. Клиника получила 1000 коек. Организованы два детских отделения – онкологии, возглавляемое профессором Л.А. Дурновым, и гематологии, возглавляемое профессором Л.А. Махоновой. В отдельном здании разместилось новое оборудование для лучевой терапии, оборудована станция переливания крови с донорским пунктом. Создано первое в стране отделение реабилитации онкологических больных, которое организовал и возглавил В.Н. Герасименко. Так появился новый современный Научный Онкологический Центр – одно из крупнейших учреждений в Европе.
За время своего существования наш Центр сформировал крупную онкологическую школу, которая получила международное признание. Общий вклад в науку, который внесли сотрудники Центра, трудно переоценить.
В настоящее время широкое признание приобрела вирусно-генетическая теория происхождения опухолей, которая еще в 1908— 1911 гг. получила экспериментальное подтверждение на примере лейкоза и сарком кур.
Сегодня не стоит вопрос, могут ли вирусы вызвать опухоли, особенно у экспериментальных животных, речь идет о другом — как широк круг опухолей, вызываемых ими, и каков механизм этого явления. Эти вопросы до недавнего времени оставались нерешенными, и только после разработки нашим замечательным ученым А. Зильбером вирусно генетической теории возникновения опухолей стало возможным выяснить некоторые из них.
Основные положения этой теории сводятся к следующему: онкогенный вирус (вирус, образующий раковую опухоль) осуществляет наследственное (передающееся от клетки к клетке) превращение нормальной клетки в опухолевую благодаря проникновению вирусного генома (единица наследственности, несущая определенную информацию) или его части в гене клетки животного. Эти два генома интегрируют (сливаются) между собой, придавая клетке совершенно новые свойства. Внедрившийся вирус (его геном) уже не играет роли в размножении трансформированных клеток, в образовании опухолей, и он, как правило, исчезает из крови и ткани в которой была опухоль.
Онкогенные вирусы могут жить в нас без образования опухоли
Большинство из известных онкогенных вирусов способно длительно, а иногда и пожизненно латентно (без проявления активности) существовать в организме без образования опухоли. Но затем, в силу еще не установленных причин, вирусы активируются, вызывая появление опухоли, представляющей смертельную опасность для организма животного. Причинами активизации вируса, вероятно, могут быть как внешние, так и внутренние факторы, снижающие или полностью подавляющие защитные силы организма — носителя онкогенного вируса.
Возникает законный вопрос: существуют ли специфические онкогенные вирусы или все инфекционные вирусы способны на опухолевую трансформацию? В настоящее время существуют доказательства значительного сходства функций онкогенных и инфекционных вирусов. В самом деле, такие типичные онкогенные вирусы, как вирус саркомы Рауса (вирус назван по имени ученого, открывшего его, — П. Рауса), вирус полиомы, вызывающий много разных опухолей, и другие, в определенных условиях могут оказаться причиной неопухолевых заболеваний. Иными словами, взаимодействие опухолеродных вирусов с клетками животных может проходить либо по типу латентной инфекции, либо опухолевой трансформации или заканчивается размножением инфекционного вируса с развитием характерных для вирусной инфекции изменений животной клетки. И наоборот, некоторые инфекционные вирусы (аденовирусы человека и животных, вирус герпеса и др.) могут вызывать развитие опухоли у животных. Таким образом, характер болезни (латентное сохранение генома вируса в клетке, перерождение клетки в опухолевую или развитие вирусов в клетке) обусловливается главным образом характером взаимодействия вируса с клеткой, физиологическое состояние и геном которой влияют на проявление функции наследственного аппарата вируса. Поэтому изучению молекулярных механизмов, регулирующих процессы в клетке, инфицированной онкогенными вирусами, уделяют серьезное внимание биологи, биофизики, генетики и онкологи.
В 1946 г. выдающийся советский вирусолог Лев Александрович Зильбер предложил вирусогенетическую теорию рака. Согласно этой теории, вирусы вызывают рак, но в отличие от других заболеваний вирусного происхождения рак – патологический процесс, а не инфекционный.
При онкогенезе ДНК вирусного происхождения внедряется (интегрируется) как фрагмент в ДНК клетки и становится составной частью клеточного генома. Поэтому при электронно-микроскопическом исследовании опухолей далеко не всегда в их клетках можно обнаружить вирус. Эта интеграция – начальное звено в цепи процессов превращения нормальной клетки в раковую.
Впервые возможность интеграции вирусных геномов в геном клетки была установлена на умеренных фагах. При заражении бактериальных клеток фагами может либо развиться острая инфекция, заканчивающаяся лизисом бактериальной клетки и выходом из нее новых фаговых частиц, либо произойти интеграция генома фага с геномом бактериальной клетки.
В середине 1950-х гг. американский ученый Ренато Далбекко показал, что вирус полиомы, подобно умеренным фагам, либо размножается обычным путем и вызывает острую инфекцию клеток, либо его геном интегрируется в геном клетки, после чего может вызвать ее злокачественную трансформацию.
Большую роль в развитии рака может играть действие химических и физических канцерогенов, а также старение организма. У кур, зараженных вирусом птичьей оспы, при смазывании кожи метилхолантреном развивается рак кожи. Нанесение дегтя на кожу кролика, зараженного вирусом папилломы Шоупа, сокращает латентный период и увеличивает частоту образования опухолей.
ДНК- и РНК-содержащие вирусы
Среди опухолеродных вирусов есть ДНК- и РНК-содержащие. ДНК-содержащие вирусы разделяются на следующие 5 классов.
1. Полиомавирусы – обезьяний вирус SV40, вирус полиомы мышей и вирусы человека ВК и JC.
2. Папилломавирусы – 16 вирусов папилломы человека и множество папилломовирусов животных.
3. Аденовирусы – 37 вирусов человека, множество аденовирусов животных (например, 24 вируса обезьян и 9 вирусов крупного рогатого скота).
4. Герповирусы – вирусы простого герпеса человека, цитомегаловирус человека, вирус Эпштейна–Барр и онкогенные вирусы приматов, лошадей, кур, кроликов, лягушек.
5. Вирусы, подобные вирусу гепатита В, – вирус гепатита В человека, гепатита североамериканского сурка, гепатита земляных белок и гепатита уток.
РНК-содержащие опухолеродные вирусы разделяются на 4 класса.
1. Вирусы типа С – возбудители лейкозов и сарком.
2. Вирусы типа В – вирус рака молочных желез мышей.
3. Вирусы типа А.
4. Вирусы типа D – вирус, выделенный при раке молочных желез обезьян резус, и вирус, выделенный из перевиваемых клеток человека.
Объяснение возникновения рака интеграцией вирусного и клеточного геномов, данное Л.А. Зильбером, было понятно для ДНК-содержащих вирусов. Однако его теория сталкивалась с большими трудностями в случае онкогенных вирусов, содержащих РНК, поскольку вирусная РНК не может встраиваться непосредственно в геном клетки.
Между ДНК- и РНК-содержащими опухолеродными вирусами существуют кардинальные различия. При заражении клеток ДНК-содержащими вирусами происходит либо репликация, приводящая к инфекции, либо интеграция геномов, приводящая к трансформации клетки. РНК-содержащие вирусы индуцируют только трансформацию нормальной клетки в злокачественную, т.е. при заражении клетки таким вирусом должна происходить интеграция их геномов.
Только в 1970 г. американские ученые Г.Темин и Мицутани и независимо от них Д.Балтимор разрешили эту загадку. Они доказали возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК. Это открытие перевернуло центральную догму молекулярной биологии о том, что генетическая информация может переноситься только в направлении ДНК–РНК–белок.
Пять лет понадобилось Г.Темину для обнаружения фермента, осуществляющего перенос информации от РНК к ДНК, – РНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент получил название обратной транскриптазы. Г.Темину удалось не только получить фрагменты ДНК, комплементарные заданной цепи РНК, но и доказать что ДНК-копии могут встраиваться в ДНК клеток и передаваться потомству.
Группа РНК-содержащих вирусов, в цикле развития которых по геномной РНК с помощью обратной транскриптазы осуществляется синтез ДНК, встраивающейся затем в геном клетки хозяина, получила название ретровирусов (Retroviridae – от REversed TRanscription). В семейство ретровирусов входят вирусы саркомы Рауса, миелоцитоматоза, саркомы мышей Харви и Молони, лейкоза птиц, ретикулоэндотелиоза птиц, лейкоза мышей, Т-клеточного лейкоза человека, иммунодефицита человека.
Вирусная ДНК, встроившаяся в геном эукариотической клетки-хозяина, может в течение многих поколений никак себя не проявлять. Однако при определенных условиях вирусные гены могут активироваться и вызывать либо репликацию вируса, либо превращение клетки в раковую.
Многочисленные работы, проведенные в 1970–1980-х гг. показали, что у многих видов животных есть гены, похожие, но не совпадающие с генами ретровирусов. Эти гены животных и человека иногда называют эндогенными ретровирусами (HERV), или провирусами.
Обычно HERV не активны и менее онкогенны для вида-хозяина, чем экзогенные. Возможно, вызывающие рак гены ряда ретровирусов когда-то, на ранних этапах биологической эволюции, закрепились в ДНК предков вида-хозяина. При репликации всей ДНК клетки онкогены передавались из поколения в поколение. По оценкам ученых HERV появились в геноме предков человека приблизительно 50 млн лет назад.
Интеграция экзогенного ретровируса в геном хозяина не сайт-специфична (случайна), поэтому закрепление его в геноме подчиняется достаточно жестким правилам. Поскольку провирус не исчезает из генома, присутствует во всех клетках своего носителя и распространяется по популяции, то его присутствие должно быть безвредным для организма и, возможно, дает какие-то преимущества своему хозяину.
Имеются данные об участии HERV в регуляции экспрессии генов, в эмбриональном развитии, в предотвращении заражения родственными экзогенными ретровирусами, в иммуносупрессии и развитии некоторых аутоиммунных заболеваний.
Необходимо упомянуть также, что существует теория происхождения ретровирусов из клеточных генов. Главную роль в этом процессе отводится обратной транскриптазе, включению созданных ею ДНК в ДНК клетки и процесс рекомбинации (Г.Темин).
Опухолеродные вирусы, как правило, видоспецифичны, т.е. поражают животных только определенного вида. Но из каждого правила есть исключения. Например, вирусом куриной саркомы можно заразить крыс, кроликов, хомячков, обезьян, ящериц и даже змей.
Группа ученых под руководством Б.А. Лапина установила, что вирус лейкоза человека может вызывать сходное заболевание у двух видов обезьян. Это привело к созданию экспериментальной модели для изучения всех стадий развития заболевания, начиная с самых первых этапов.
Исследователи показали, что при заражении клетки ретровирусом синтез его ДНК происходит в два этапа: вначале по нити вирусной РНК синтезируется комплементарная ей нить ДНК, затем на последней достраивается комплементарная ей вторая нить ДНК и одновременно происходит, деградация нити РНК вируса.
Онковирусы могут принимать участие в развитии иммунологических заболеваний. Так, при изучении красной волчанки методом молекулярной гибридизации было показано, что в ДНК клеток пораженных болезнью тканей имеются последовательности, комплементарные РНК вируса кори и обратная транскриптаза. Это указывало на экспрессию онковируса в клетках больных волчанкой.
На основании полученных данных было высказано предположение, что на начальных стадиях заболевания происходит взаимодействие коревого вируса с латентным онковирусом. В результате обратная транскриптаза онковируса транскрибирует коревую РНК в ДНК, которая затем встраивается в геном клетки. Экспрессия этих дополнительных генов проявляется в синтезе специфических вирусных белков, часть из которых встраивается в мембраны клеток и изменяет их свойства. Эти клетки становятся чужеродными для организма и подвергаются атаке собственной иммунной системы.
Онковирусы могут активироваться при трансплантации (пересадке) тканей. Рассмотрим следующий пример. При скрещивании двух чистых линий мышей рождается потомство, толерантное к пересадке тканей любого из родителей: все виды тканей, включая и лимфоидную, содержащую иммуноактивные клетки, приживаются. Однако если перед пересадкой лимфоидной ткани у реципиента подавить иммунную систему, то после трансплантации у мышей резко усиливается экспрессия онковирусов. С течением времени у животных развиваются злокачественные лимфомы.
Возможно, онковирусы – нормальные компоненты организма, принимающие участие в процессах клеточного цикла, дифференциации и пролиферации. Тогда старение, действие физических и химических канцерогенов может вызвать развитие рака. Однако присутствие канцерогенов нехарактерно для естественной среды обитания, а заболевание особей, вышедших из репродуктивного периода, не может отразиться на судьбе популяции. В то же время, интегрированный в геном клетки онковирус со слабыми онкогенными свойствами может защитить клетку от родственного высокоактивного вируса.
Изучение этиологии онкологических заболеваний длится уже много десятилетий. В результате этих исследований были обнаружены онкогенные вирусы. Их роль в возникновении онкологических заболеваний была продемонстрирована на многих моделях: саркоме Рауса у кур, папилломе и раке кожи у кроликов, лимфоме у цыплят. Однако еще в прежние времена у всех исследователей возникал вопрос: куда исчезает вирус после злокачественного перерождения клетки?. Ни один метод не мог его обнаружить в раковой клетке.
Противоречие удалось объяснить русскому ученому Л.А. Зильберу - создателю вирусно-генетической теории происхождения злокачественных опухолей.
Для трансформации нормальной клетки в опухолевую необходимо взаимодействие генома вируса и клетки, в результате которого образуется новый комплексный геном и вирус "исчезает" из клетки, оставаясь в ее ядре в виде провируса. Было выявлено, что процесс злокачественного перерождения зависит как от вируса, так и от клетки-хозяина.
Благодаря развитию молекулярной биологии установлено, что в нормальных клетках существует семейство генов- протоонкогенов. Эти гены необходимы для регуляции и размножения клеток. Их продуктами являются различные протеокиназы и факторы транскрипции. Различные внешние факторы могут воздействовать на протоонкоген клетки и вызывать его превращение в онкоген. Под их влиянием включается генетический механизм перерождения нормальной клетки в злокачественную.
Одним из факторов генетического воздействия на геном клетки могут быть вирусы, которые могут содержать (onc+) или не содержать онкоген (onc-). Вирус onc+, интегрируясь в хромосому клетки, одновременно вносит в нее онкоген со всеми вытекающими последствиями для клетки. Онкоген вируса, соединившись с хромосомой клетки, наделяет ее способностью к безграничному размножению.
Вирус onc-, проникнув в клетку на первом этапе взаимодействия генома с геном клетки-хозяина, не вызывает ее трансформации. Однако развитие событий зависит от локализации этого контакта. Если вирус onc- интегрируется в хромосому рядом с одним из протоонкогенов, он подчиняет его работу своему промотору. Выходя из хромосомы, вирусный геном захватывает с собой протоонкоген, который становится его составной частью и превращает вирус onc- в вирус onc+. Клеточный онкоген выходит из-под контроля материнской клетки. Интегрируясь в хромосому другой клетки, вновь образованный вирус onc+ одновременно вносит в нее онкоген и активирует трансформацию клетки в злокачественную.
В дальнейшем оказалось, что онкогенез вирусов зависит от реакции клетки. Гены p53 и Rb кодируют опухоль-супрессирующие белки. Ген р53 является супрессором опухолевого роста. В результате его деятельности происходить ограничение размножения клеток. Rb- ген кодирует белок, контролирующий клеточную пролиферацию. В результате его деятельности замедляется клеточная пролиферация.
Против вирусно-генетической теории может свидетельствовать наличие онкогенных свойств не только у ДНК-содержащих, но и у РНК-содержащих вирусов, что исключает включение РНК-генома вируса в ДНК-геном клетки хозяина. Однако это противоречие было устранено после открытия РНК-зависимой ДНК-полимеразы, которая на базе вирионных РНК синтезирует ДНК-копию, способную к интеграции с ДНК-геномом клетки. Механизм онкогенеза реализуется в результате активации протоонкогена включением в геном клетки ДНК- провируса. Роль вируса в злокачественном перерождении клеток сводится к пусковому механизму онкогенеза.
В пятницу у нас была лекция по микробиология. Жмакин - наш лектор, любитель рассказать предысторию происхождения той или иной теории или открытия. Мне это очень нравится. Самые запоминающиеся я куда-нибудь записываю. Но вот сегодня, именно эту историю я решил опубликовать здесь, чтобы и вы смогли его прочесть, ибо история Льва Зильбера - брата писателя Вениамина Каверина (Зильбера) и выдающегося вирусолого/иммунолога, очень удивительна! Нашел хороший материал и публикую его здесь. Приятного чтения!
Лев Зильбер - первым сформулировал вирусогенетическую теорию происхождения опухолей и заложил основы иммунологии рака.
В декабре (2008 г.) в Стокгольме объявляли лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2008 год. Ими стали сразу трое ученых: немец Гарольд цур Хаузен и французы Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье. Цур Хаузен почти четверть века назад пошел против существующей в науке догмы. Он предположил, что онкогенный вирус папилломы человека вызывает рак шейки матки у женщин, и оказался прав. Была изобретена, опробована и стала массовой первая в истории вакцина против рака.
Однако еще полвека назад, в 1944-м году, вирусную теорию рака своими опытами за колючей проволокой подтверждал русский бактериолог и вирусолог Лев Зильбер. Его судьба, как и отстаиваемая им теория, и сегодня кажутся невероятными.
В химической "шарашке" он отбывал уже третий по счету срок. И здесь тайно на тонком листке папиросной бумаги карандашом микроскопическими буквами он писал свою теорию.
На тюремном свидании он тайно передал бывшей жене - бактериологу Зинаиде Ермольевой - свернутую в крошечную пуговицу вирусную теорию рака. И случилось невероятное - Лев Зильбер вышел на свободу в 1945 году.
Его статья о раке была опубликована в "Известиях". Но в 40-е годы и вирусологи, и онкологи придерживались иной теории. Лишь позже, в 50-60-е годы, пионер вирусологии и иммунологии Лев Зильбер нашел себе сторонников. Он мечтал создать вакцину против рака, но не успел…
Прошло более полувека, и первая вакцина против рака (рака шейки матки) была создана и дала чудесные результаты, сохраняя здоровье женщин. Ее создание было бы невозможно без понимания вирусной природы заболевания, без вирусогенетической теории рака, открытой Львом Зильбером.
Сейчас в нескольких странах мира, в том числе и в так называемых "пилотных" регионах России, началась вакцинация женщин.
За несколько дней до своего ареста Лев Зильбер, директор Бакинского института микробиологии приехал в Баку из Нагорного Карабаха. Вместе с участниками своей экспедиции он вернулся победителем. Там, в Гадруте, маленьком горном селении Зильберу удалось остановить эпидемию чумы, не дать этой страшной болезни распространиться по всей республике.
Когда началась эпидемия, к Зильберу обратился уполномоченный НКВД. Стало известно о диверсантах, переброшенных из-за рубежа и орудующих в районе. Они достают чумные трупы и распространяют заразу. Когда члены экспедиции осмотрели могилы умерших, казалось, предположение о диверсии подтвердилось – в 3 из 10 могил оказались тела с отрезанными головами без сердца и печени.
По приказу Зильбера всех жителей селения изолировали, дома обработали ядовитым газом, от которого погибало все живое вместе с бактериями. Уже через 2 недели эпидемия была остановлена, а чуть позже раскрылась и тайна разоренных могил.
Местный учитель рассказал Зильберу легенду о древнем горском обычае. Если умирают один за другим члены одной семьи, это значит, что первый умерший жив и тянет всех к себе в могилу. Надо привести на могилу коня и дать ему овса. Если он станет есть, значит, в могиле живой – его надо убить, голову отрезать, взять сердце, печенку, нарезать кусочками и дать съесть всем членам семьи.
Причина быстрого распространения болезни оказалась там, где никто не ожидал, - дикий обычай горцев. Никакой диверсии не было, но именно в диверсии обвинили Зильбера по возвращении в Баку. Дескать, из экспедиции он привез с собой бактерии чумы с целью заразить население. Тогда, не подписав ни одного обвинения, Зильбер пробыл в заключении 4 месяца. Его спасло заступничество Максима Горького.
К знаменитому писателю с письмом обратился его литературный крестник, младший брат Льва Зильбера писатель Вениамин Каверин. В 1931 году Лев Александрович вернулся в Москву, и вскоре создал там первую в стране Центральную вирусологическую лабораторию.
Весной 1937 года на Дальнем Востоке распространилась смертельная болезнь. Она поражала мозг человека, его центральную нервную систему. Из 10 заболевших умирало 4. Эпидемия угрожала не только местному населению, но и частям Красной армии, расположенным в тайге. По личному распоряжению Ворошилова Зильбера назначили руководителем первой специальной таежной экспедиции.
Уже на третий день работы после разговора с первой заболевшей у Льва Александровича появилась догадка. Он скрупулезно сравнивал факты, изучал истории болезней и нашел в них закономерность: люди заболевали чаще всего весной, а до заражения работали в тайге. Зильбер предложил коллегам свою гипотезу: возбудитель болезни – вирус, а переносит его обыкновенный таежный клещ. Фактов для научного обоснования не было, версия казалась слишком простой и появилась она так стремительно, что никто из сотрудников ему не поверил.
Но болезнь продолжала распространяться, нужно было срочно защитить людей от смертоносной заразы, и Зильбер принял решение сам. Он отправил телеграмму маршалу Блюхеру, в которой советовал солдатам в воинских частях ежедневно осматривать друг друга и удалять с одежды клещей. Командарм, не сомневаясь, отдал приказ войскам, и эта простая мера спасла от заражения тысячи людей. А Зильбер с коллегами еще 2 месяца сутками напролет в глухой тайге работали над выделением самого вируса энцефалита. И сделали это первыми в мире.
Это был грандиозный успех нашей вирусологии. Экспедиция Зильбера вернулась в Москву с победой. И вдруг, как и 6 лет назад, - нелепейший донос и дикое обвинение: Зильбер – шпион, он намеренно завез вирус в столицу, чтобы заразить ее жителей.
На этот раз признания добивались пытками, голодом, бесконечными ночными допросами. Ему сломали ребра, отбили почки, но так и не получили ни одной подписи под протоколом. Он выстоял, не сломался, не оговорил себя, и это спасло ему жизнь.
Это было самое тяжелое заключение Льва Зильбера. Он едва не погиб от истощения и непосильного труда. Его спас случай и медицинское образование: он удачно принял роды у жены начальника лагеря, и вскоре стал заведовать лазаретом, при котором создал небольшую научную лабораторию.
В маленькой лаборатории при лазарете врач Лев Зильбер вырастил дрожжи и создал новое лекарство, антипеллагрин. Одна инъекция творила чудеса – поднимала полностью истощенных людей. А самое главное, в его лагере резко упала смертность. Зильбер с разрешения начальства организовал конференцию лагерных врачей, на которой рассказал о том, как бороться с пеллагрой. А буквально на следующий день после конференции - срочный вызов в столицу.
Как и в 1931 году, Лев Зильбер надеялся на освобождение. Эта надежда рухнула сразу же после разговора со следователем. Ему предложили заняться бактериологией, но вовсе не той, о какой он мог мечтать. Зильберу предложили руководить лабораторией, изучающей средства бактериологической войны. Он отказался сразу – не помогли ни уговоры, ни угрозы. И тогда, ничего не добившись, его отправили в химическую "шарагу".
В "шараге" в нем снова заговорил ученый. Его давно привлекала онковирусология. Благо, были необходимое оборудование и время. Это не зона, где он был вынужден добывать крыс и мышей за махорку. Зильбер провел сотни опытов.
Для проникновения в тайну раковых опухолей сначала нужно было изучить сам механизм взаимодействия вируса и клетки. В своих поисках он опирался на идеи Николая Гамалея, основоположника отечественной микробиологии и эпидемиологии, и работы Владимира Хавкина, создателя первой вакцины против холеры. Хавкин выяснил, что паразиты, попадая в протоплазму инфузорий-туфелек, быстро погибают. Однако те из них, которые, все же, достигают ядра, оказываются защищенными и сами вызывают гибель хозяина. Николай Гамалея пошел дальше и допустил, что могут существовать опухолеродные вирусы, размножающие в клеточных ядрах и поражающие наследственную часть клетки. Зильбер поставил себе задачу найти и выделить этот самый вирус.
Среди онкологов того времени вирусная теория происхождения рака была непопулярна, да и доказательств у нее не было. Ни из одной опухоли человека до сих пор не удалось выделить опухолеродный вирус. А опухоли животных можно вызывать разными факторами, так что здесь вирус, скорее всего, не причем. Но Зильбера это не останавливало. Он продолжал ставить все новые и новые опыты, перенося клетки опухоли на здоровых животных, пытаясь доказать, что вирус – универсальная причина рака.
Работая над вирусной теорией рака, он чувствовал правоту своей идеи, но пока не мог ее доказать – ему никак не удавалось выделить сам вирус, порождающий опухоль. Удача пришла неожиданно. Случайно погибла одна из подопытных крыс, и при вскрытии Зильбер обнаружил у нее маленький узелок молодой опухоли. Он отфильтровал зараженные клетки и перенес полученный экстракт на здоровую крысу. Через некоторое время у нее начала расти опухоль. Зильбера осенила догадка: вирус может присутствовать в опухолях только на ранних стадиях – он лишь запускает процесс болезни, а затем исчезает.
Зильбер ставит новые опыты, теперь только с молодыми опухолями, и получает положительные результаты. Главный принцип его гипотезы – вирус не противостоит хозяйской клетке, не размножается в ней – он взаимодействует с ней, меняет ее наследственное свойство, превращая в опухолевую, а затем исчезает.
Лев Зильбер стоял на пороге великого открытия, но не имел возможности донести его до коллег. В лаборатории он находит несколько листов папиросной бумаги и микроскопическими буквами записывает на них свою теорию, надеясь передать записку на очередном свидании. В то время свидания с ним разрешались один раз в 2-3 месяца. Вместе с младшим братом - писателем Вениамином Кавериным Льва посещала любящая его женщина, первооткрывательница советского пенициллина Зинаида Ермольева. Получившая Сталинскую премию за борьбу с холерой в Сталинграде, Ермольева пользовалась огромным доверием власти и обладала невероятной энергией.
Несмотря на то, что когда-то давно их семейная жизнь не сложилась, она не только продолжала любить Льва Зильбера, но и оставалась его близким другом. В самые тяжелые годы, рискуя карьерой и жизнью, она вела титаническую борьбу за его освобождение. И тогда, когда его взяли по доносу в 1937 году, и теперь, когда по тому же доносу его взяли вновь в 1940 году.
Прошло почти 5 долгих и трудных лет его третьего заключения прежде чем на очередном свидании с братом и бывшей женой Зильберу удалось сунуть в руку Ермольевой листочки папиросной бумаги, скрученные до размеров пуговицы. Это была его вирусная теория рака.
Зинаида Ермольева прочитала записку, но почти ничего не поняла в ней – статья пугала своей новизной. Однако она, все же, решилась на очередной отчаянный шаг. В 10 утра 21 марта 1944 года в Кремль на имя Иосифа Сталина было передано письмо о невиновности Льва Зильбера, подписанное виднейшими учеными страны. На конверте Зинаида Ермольева пишет всего одно имя – главного хирурга Красной армии Николая Ниловича Бурденко, с которым она хорошо знакома. На всех фронтах шло генеральное наступление, Иосиф Сталин не мог оставить без внимания письмо главного хирурга армии.
И произошло невероятное. 21 марта в тот же день, когда письмо легло на стол в приемную вождя, Льва Зильбера освободили. Это случилось накануне его 50-летия.
17 января 1945 года в газете "Известия" профессор Зильбер опубликовал заметку "Проблема рака", в которой популярно изложил свою концепцию. Он понимал исключительную важность для человечества решение загадки рака, и осознавал, какой будет реакция на его вирусную теорию, если публикация состоится в научной прессе. И вирусологи, и онкологи в своем подавляющем большинстве в то время еще не были готовы принять главную идею теории Зильбера – вируса-индуктора, а не вируса-мотора инфекционного процесса.
Еще долгие годы Зильбер в одиночку будет искать практические доказательства своей теории. И только в 60-х у него появятся последователи.
К этому времени он создаст новую научную дисциплину - на стыке иммунологии и онкологии, опубликует множество работ о вирусном происхождении рака, будет избран членом Академии медицинских наук СССР, членом Королевского общества Великобритании, Академии наук США, членом Ассоциации онкологов Бельгии, Франции, будет удостоен Государственной премии СССР. Единственное, чего он не успеет, но о чем будет мечтать все эти годы - это создать вакцину против рака.
Читайте также: