Onkogenní viry (onkoviry)

Pro vysvětlení podstaty rakoviny byly navrženy dvě dominantní teorie - mutační a virová. Podle první je rakovina výsledkem postupných mutací řady genů v jedné buňce, tj. je založena na změnách, které probíhají na genové úrovni. Tuto teorii ve své konečné podobě formuloval v roce 1974 F. Burnet: rakovinný nádor je monoklonální - vzniká z jedné výchozí somatické buňky, mutace v níž jsou způsobeny chemickými, fyzikálními činiteli a viry, které poškozují DNA. V populaci takových mutantních buněk se hromadí další mutace, které zvyšují schopnost buněk k neomezené reprodukci. Hromadění mutací však vyžaduje určitý čas, proto se rakovina vyvíjí postupně a pravděpodobnost onemocnění závisí na věku.

Virově-genetickou teorii rakoviny nejjasněji formuloval ruský vědec L. A. Zilber: rakovinu způsobují onkogenní viry, ty se integrují do buněčného chromozomu a vytvářejí rakovinný fenotyp. Po určitou dobu plnému uznání virově-genetické teorie bránila skutečnost, že mnoho onkogenních virů má RNA genom, takže nebylo jasné, jak se integruje do buněčného chromozomu. Poté, co byla u takových virů objevena reverzní transkriptáza, schopná reprodukovat DNA provirus z virionové RNA, tato překážka zmizela a virově-genetická teorie se dočkala uznání spolu s teorií mutací.

Rozhodující příspěvek k pochopení podstaty rakoviny přinesl objev genu maligního onemocnění, onkogenu, v onkogenních virech a jeho prekurzoru, protoonkogenu, který je přítomen v buňkách lidí, savců a ptáků.

Protoonkogeny jsou rodinou genů, které plní životně důležité funkce v normální buňce. Jsou nezbytné pro regulaci jejího růstu a reprodukce. Produkty protoonkogenů jsou různé proteinkinázy, které fosforylují buněčné signální proteiny, a také transkripční faktory. Ty jsou proteiny - produkty protoonkogenů c-myc, c-fos, c-jun, c-myh a genů buněčného supresoru.

Existují dva typy onkovirů:

• Viry obsahující onkogen (one+ viry).
• Viry, které neobsahují onkogen (jeden vir).
• One+ viry mohou onkogen ztratit, ale to nenarušuje jejich normální fungování. Jinými slovy, samotný virus onkogen nepotřebuje.

Hlavní rozdíl mezi viry typu one+ a one" je následující: virus typu one+ po proniknutí do buňky nezpůsobuje její transformaci v rakovinu nebo ji způsobuje velmi zřídka. Viry typu one" po proniknutí do buněčného jádra ho transformují v rakovinu.

Transformace normální buňky v nádorovou tedy nastává v důsledku toho, že onkogen, zavedený do buněčného chromozomu, mu dodává novou kvalitu, která mu umožňuje nekontrolovatelně se v těle reprodukovat a vytvářet klon rakovinných buněk. Tento mechanismus transformace normální buňky v rakovinnou buňku se podobá transdukci bakterií, při které se mírný fág integruje do chromozomu bakterií a dodává jim nové vlastnosti. To je o to pravděpodobnější, že onkogenní viry se chovají jako transpozony: mohou se integrovat do chromozomu, přesouvat se z jedné oblasti do druhé nebo se přesouvat z jednoho chromozomu na druhý. Podstata otázky je následující: jak se protoonkogen transformuje v onkogen při interakci s virem? V první řadě je nutné poznamenat důležitý fakt, že u virů, vzhledem k vysoké rychlosti jejich reprodukce, pracují promotory s mnohem větší aktivitou než promotory v eukaryotických buňkách. Když se tedy „one“ virus integruje do chromozomu buňky vedle jednoho z protoonkogenů, podřídí práci tohoto genu jeho promotoru. Při opuštění chromozomu virový genom protoonkogen z něj vytrhne, ten se stane součástí virového genomu a změní se v onkogen a virus z „one“ na virus „one+“. Při integraci do chromozomu jiné buňky takový „onc“ virus současně převádí onkogen do ní se všemi důsledky. Toto je nejběžnější mechanismus pro vznik onkogenních (one+) virů a zahájení transformace normální buňky na buňku nádorovou. Možné jsou i další mechanismy pro transformaci protoonkogenu na onkogen:

• translokace protoonkogenu, která vede k tomu, že se protoonkogen nachází v blízkosti silného virového promotoru, který ho ovládá;
• amplifikace protoonkogenu, v důsledku čehož se zvyšuje počet jeho kopií, stejně jako množství syntetizovaného produktu;
• Transformace protoonkogenu na onkogen nastává v důsledku mutací způsobených fyzikálními a chemickými mutageny.

Hlavní důvody transformace protoonkogenu na onkogen jsou tedy následující:

• Začlenění protoonkogenu do virového genomu a jeho transformace na virus typu one+.
• Vstup protoonkogenu pod kontrolu silného promotoru buď v důsledku virové integrace, nebo v důsledku translokace bloku genů v chromozomu.
• Bodové mutace v protoonkogenu.

Amplifikace protoonkogenů. Důsledky všech těchto událostí mohou být:

• změna specificity nebo aktivity proteinového produktu onkogenu, zejména proto, že začlenění protoonkogenu do virového genomu je velmi často doprovázeno mutacemi protoonkogenu;
• ztráta buněčné specifické a časové regulace tohoto produktu;
• zvýšení množství syntetizovaného proteinového produktu onkogenu.

Produkty onkogenů jsou také proteinkinázy a transkripční faktory, proto jsou poruchy aktivity a specificity proteinkináz považovány za počáteční spouštěče transformace normální buňky do nádorové buňky. Vzhledem k tomu, že rodina protoonkogenů se skládá z 20–30 genů, rodina onkogenů zjevně zahrnuje maximálně tři desítky variant.

Malignita takových buněk však nezávisí pouze na mutacích protoonkogenů, ale také na změnách ve vlivu genetického prostředí na funkci genů jako celku, charakteristických pro normální buňku. Toto je moderní genová teorie rakoviny.

Primární příčinou transformace normální buňky na maligní je tedy mutace protoonkogenu nebo jeho dopad pod kontrolu silného virového promotoru. Různé vnější faktory, které vyvolávají vznik nádorů (chemikálie, ionizující záření, UV záření, viry atd.), působí na stejný cíl - protoonkogeny. Jsou přítomny v chromozomech buněk každého jedince. Pod vlivem těchto faktorů se aktivuje jeden nebo druhý genetický mechanismus, což vede ke změně funkce protoonkogenu, a to následně vede k degeneraci normální buňky na maligní.

Rakovinná buňka nese cizí virové proteiny nebo své vlastní modifikované proteiny. Je rozpoznávána T-cytotoxickými lymfocyty a ničena za účasti dalších mechanismů imunitního systému. Kromě T-cytotoxických lymfocytů jsou rakovinné buňky rozpoznávány a ničeny i dalšími buňkami zabíječi: NK buňkami, Pit buňkami, B-buňkami zabíječi a K buňkami, jejichž cytotoxická aktivita závisí na protilátkách. Jako K buňky mohou fungovat polymorfonukleární leukocyty, makrofágy, monocyty, krevní destičky, mononukleární buňky lymfoidní tkáně bez markerů T- a B-lymfocytů, T-lymfocyty s Fc-receptory pro IgM.

Interferony a některé další biologicky aktivní sloučeniny tvořené imunokompetentními buňkami mají protinádorový účinek. Zejména rakovinné buňky jsou rozpoznávány a ničeny řadou cytokinů, zejména tumor nekrotizujícím faktorem a lymfotoxinem. Jsou to příbuzné proteiny se širokým spektrem biologické aktivity. Tumor nekrotizující faktor (TNF) je jedním z hlavních mediátorů zánětlivých a imunitních reakcí v těle. Je syntetizován různými buňkami imunitního systému, zejména makrofágy, T-lymfocyty a Kupfferovými buňkami jater. TNFα byl objeven v roce 1975 E. Carswellem a spolupracovníky; jedná se o polypeptid s molekulovou hmotností 17 kD. Má komplexní pleiotropní účinek: indukuje expresi molekul MHC třídy II v imunokompetentních buňkách; stimuluje produkci interleukinů IL-1 a IL-6, prostaglandinu PGE2 (slouží jako negativní regulátor mechanismu sekrece TNF); má chemotaktický účinek na zralé T-lymfocyty atd. Nejdůležitější fyziologickou rolí TNF je modulace buněčného růstu v těle (funkce regulující růst a cytodiferenciace). Kromě toho selektivně potlačuje růst maligních buněk a způsobuje jejich lýzu. Předpokládá se, že růstmodulační aktivita TNF může být využita opačným směrem, a to ke stimulaci růstu normálních buněk a potlačení růstu maligních buněk.

Lymfotoxin, neboli TNF-beta, je protein s molekulovou hmotností přibližně 80 kDa, syntetizovaný některými subpopulacemi T-lymfocytů, který má také schopnost lýzovat cílové buňky nesoucí cizí antigeny. Schopnost aktivovat funkce NK buněk, K buněk, makrofágů a neutrofilních leukocytů mají také další peptidy, zejména peptidy, které jsou fragmenty molekul IgG, jako je tuftein (cytofilní polypeptid izolovaný z domény CH2), Fab, Fc fragmenty atd. Protinádorová imunita je zajištěna pouze neustálou interakcí všech imunokompetentních systémů.

Většina lidí neonemocní rakovinou ne proto, že by se u nich nevyvíjely mutantní rakovinné buňky, ale proto, že ty, které se vyvinou, jsou T-cytotoxickými lymfocyty a dalšími částmi imunitního systému rychle rozpoznány a zničeny dříve, než stihnou vytvořit maligní potomstvo. U takových lidí protinádorová imunita funguje spolehlivě. Naopak u pacientů s rakovinou nejsou mutantní buňky imunitním systémem rychle rozpoznány ani zničeny, ale volně a nekontrolovatelně se množí. Rakovina je tedy důsledkem imunodeficience. Je nutné zjistit, která část imunitního systému trpí, aby bylo možné nastínit účinnější způsoby boje proti této nemoci. V tomto ohledu se věnuje velká pozornost vývoji metod bioterapie rakoviny založených na komplexním a důsledném využití modulátorů biologické a imunologické reaktivity, tj. chemických látek syntetizovaných imunokompetentními buňkami, které jsou schopny modifikovat reakce interakce organismu s nádorovými buňkami a zajistit protinádorovou imunitu. S pomocí takových modifikátorů imunologické reaktivity je možné ovlivňovat jak imunitní systém jako celek, tak selektivně jeho jednotlivé mechanismy, včetně těch, které řídí tvorbu aktivačních faktorů, proliferaci, diferenciaci, syntézu interleukinů, faktorů nekrózy nádorů, lymfotoxinů, interferonů atd., s cílem eliminovat stav imunodeficience u rakoviny a zvýšit účinnost její léčby. Případy vyléčení lidského myelomu pomocí lymfokiny aktivovaných zabíječů a interleukinu-2 již byly popsány. V experimentální a klinické imunoterapii rakoviny byly nastíněny následující směry.

• Zavedení aktivovaných buněk imunitního systému do nádorové tkáně.
• Použití lymfo- nebo (a) monokinů.
• Použití imunomodulátorů bakteriálního původu (nejúčinnější jsou LPS a deriváty peptidoglykanu) a produktů jimi indukovaných, zejména TNF.
• Použití protinádorových protilátek, včetně monoklonálních.
• Kombinované použití různých směrů, například prvního a druhého.

Perspektivy využití modulátorů imunologické reaktivity pro bioterapii rakoviny jsou extrémně široké.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]