Свойства опухолевых клеток
Когда мы говорим о «неконтролируемом росте» клеток, возникает закономерный вопрос: а что и как, собственно, контролирует рост клеток?
В норме деление клеток в нашем организме – это очень сложная, жестко запрограммированная система. Клетки не делятся просто так, когда им заблагорассудится, все происходит только после получения сигнала извне (см. рис. 1). Обычно этим сигналом служат так называемые ростовые факторы – специальные молекулы, которые поступают к клеткам из крови и межклеточного пространства. Эти молекулы могут, например, прикрепляться к рецепторам (это специальные белки на поверхности клеток, которые могут воспринимать сигналы извне), тем самым запуская каскад реакций внутри клеток.
Если ростовые факторы не поступают, то в норме клетка не растет и не делится.
Злокачественным клеткам для роста и деления не нужны ростовые факторы: они справляются самостоятельно несколькими разными способами. Например, опухолевые клетки могут начать самостоятельно производить эти ростовые факторы и тем самым стимулировать самих себя к росту. Они также могут получать эти сигналы от так называемого опухолевого микроокружения – от тех клеток, которые сами по себе опухолью не являются, но выполняют вспомогательную функцию. Например, именно микроокружение может производить те самые факторы роста.
Рис. 1. Деление клеток в нормальной ткани
Возможен и другой сценарий: в рецепторе на поверхности клетки могут произойти изменения, из-за которых он может стать активным постоянно и безостановочно запускать каскад реакций, необходимых для роста.
Рис. 2. Деление клеток в опухолевой ткани
Выше мы говорили о том, что существуют специальные ростовые факторы, которые стимулируют рост опухолевых клеток. Помимо них, существуют еще специальные молекулы, которые, наоборот, подавляют рост и деление клеток и, если говорить более корректно с биологической точки зрения, регулируют его.
Подавление роста клеток может происходить с помощью разных механизмов. Один из возможных вариантов может выглядеть примерно так же, как и механизм с факторами роста: супрессоры деления (так называются подавляющие рост молекулы) прикрепляются к мишени в клетке и вызывают каскад реакций, которые тормозят рост. Ключевыми опухолевыми супрессорами являются белки pRb и p53, синтез которых регулируется одноименными генами в ДНК (но есть и много других). Если в этих генах происходит мутация, которая нарушает функционирование гена, то белки больше не могут выполнять свою «подавляющую» супрессивную функцию, и клетка может начать делиться бесконтрольно. Есть также и много других важных генов.
В целом именно мутации в этих генах являются ключевым биологическим механизмом в формировании опухоли, поэтому про ген RB стоит поговорить более подробно.
История открытия гена RB очень интересна. Само название происходит от слова «ретинобластома» – на английском оно звучит как «RetinoBlastoma», а сам ген RB часто так и называют – «ген ретинобластомы», поскольку впервые он был открыт именно у пациентов с этим заболеванием.
Ретинобластома – это злокачественная опухоль сетчатки глаза, которая чаще всего развивается у детей младшего возраста (обычно до 3 лет). Заподозрить эту болезнь можно по таким симптомам, как белое свечение или блеск зрачка с одной или двух сторон, более заметное в приглушенном свете или на фото; увеличение размера глаза или косоглазие. Это заболевание более чем в половине случаев связано с мутацией в гене RB. Если мутация врожденная (то есть унаследована от одного из родителей), то вероятность ретинобластомы становится очень высокой.
В норме клетки нашего организма не делятся бесконечно: у всех них есть определенный предел, по достижении которого они должны перейти к так называемой запрограммированной гибели. Такая запрограммированная гибель называется апоптозом.
Чтобы понять, как это происходит в норме и зачем это нужно, начнем немного издалека. У каждой клетки есть определенный лимит деления. По мере этого деления клетка стареет, а по мере старения она накапливает различные генетические поломки (мутации). Когда клетка достигает определенного предела (он называется «лимит Хейфлика»), она должна либо перестать делиться, либо переходить к этапу апоптоза. В целом апоптоз в нашем организме нужен для того, чтобы ликвидировать «старые» и «неправильные» клетки с накопившимися повреждениями.