Onkogeni virusi (onkovirusi)

Za razlago narave raka sta bili predlagani dve prevladujoči teoriji - mutacijska in virusna. Po prvi je rak posledica zaporednih mutacij številnih genov v eni celici, torej temelji na spremembah, ki se pojavijo na genski ravni. To teorijo je v svoji končni obliki leta 1974 oblikoval F. Burnet: rakavi tumor je monoklonski - izvira iz ene začetne somatske celice, mutacije v kateri povzročajo kemični, fizikalni dejavniki in virusi, ki poškodujejo DNK. V populaciji takšnih mutiranih celic se kopičijo dodatne mutacije, ki povečujejo sposobnost celic za neomejeno razmnoževanje. Vendar pa kopičenje mutacij zahteva določen čas, zato se rak razvija postopoma, verjetnost bolezni pa je odvisna od starosti.

Virusno-genetsko teorijo raka je najjasneje formuliral ruski znanstvenik L. A. Zilber: raka povzročajo onkogeni virusi, ki se integrirajo v celični kromosom in ustvarijo rakavi fenotip. Nekaj časa je popolno prepoznavnost virusno-genetske teorije oviralo dejstvo, da imajo mnogi onkogeni virusi genom RNA, zato ni bilo jasno, kako se integrira v celični kromosom. Potem ko so v takšnih virusih odkrili reverzno transkriptazo, ki je sposobna reproducirati DNA provirus iz virionske RNA, je ta ovira izginila in virusno-genetska teorija je skupaj s teorijo mutacij dobila priznanje.

Odločilni prispevek k razumevanju narave raka je bilo odkritje gena malignosti, onkogena, v onkogenih virusih in njegovega predhodnika, ki je prisoten v celicah ljudi, sesalcev in ptic, protoonkogena.

Protoonkogeni so družina genov, ki opravljajo vitalne funkcije v normalni celici. Potrebni so za uravnavanje njene rasti in razmnoževanja. Produkti protoonkogenov so različne proteinske kinaze, ki fosforilirajo celične signalne beljakovine, ter transkripcijski faktorji. Slednji so beljakovine – produkti protoonkogenov c-myc, c-fos, c-jun, c-myh in genov celičnega supresorja.

Obstajata dve vrsti onkovirusov:

• Virusi, ki vsebujejo onkogen (one+ virusi).
• Virusi, ki ne vsebujejo onkogena (en virus).
• Virusi One+ lahko izgubijo onkogen, vendar to ne moti njihovega normalnega delovanja. Z drugimi besedami, virus sam onkogena ne potrebuje.

Glavna razlika med virusi tipa "one+" in "one" je naslednja: virus tipa "one+", ko prodre v celico, ne povzroči njene transformacije v raka ali pa jo povzroči zelo redko. Virusi tipa "one" pa jo, ko prodrejo v celično jedro, spremenijo v raka.

Preobrazba normalne celice v tumorsko celico se torej zgodi zaradi dejstva, da onkogen, ki se vnese v celični kromosom, tej da novo kakovost, ki ji omogoča nenadzorovano razmnoževanje v telesu in tvori klon rakavih celic. Ta mehanizem preobrazbe normalne celice v rakavo celico spominja na transdukcijo bakterij, pri kateri se zmerni fag, ki se integrira v kromosom bakterij, obdari z novimi lastnostmi. To je še toliko bolj verjetno, ker se onkogeni virusi obnašajo kot transpozoni: lahko se integrirajo v kromosom, se premaknejo iz ene regije v drugo ali se premaknejo z enega kromosoma na drugega. Bistvo vprašanja je naslednje: kako se protoonkogen pretvori v onkogen, ko interagira z virusom? Najprej je treba opozoriti na pomembno dejstvo, da v virusih zaradi visoke stopnje njihovega razmnoževanja promotorji delujejo z veliko večjo aktivnostjo kot promotorji v evkariontskih celicah. Ko se torej "one" virus integrira v kromosom celice poleg enega od protoonkogenov, podredi delo tega gena njegovemu promotorju. Ko virusni genom zapusti kromosom, mu iztrga protoonkogen, slednji postane komponenta virusnega genoma in se spremeni v onkogen, virus iz "one" pa v "one+" virus. Ko se integrira v kromosom druge celice, tak "onc" virus hkrati vanjo prenese onkogen z vsemi posledicami. To je najpogostejši mehanizem za nastanek onkogenih (one+) virusov in začetek transformacije normalne celice v tumorsko celico. Možni so tudi drugi mehanizmi za transformacijo protoonkogena v onkogen:

• translokacija protoonkogena, zaradi katere se protoonkogen znajde poleg močnega virusnega promotorja, ki prevzame nadzor nad njim;
• amplifikacija protoonkogena, zaradi katere se poveča število njegovih kopij, prav tako pa tudi količina sintetiziranega produkta;
• Preobrazba protoonkogena v onkogen nastane kot posledica mutacij, ki jih povzročajo fizikalni in kemični mutageni.

Glavni razlogi za transformacijo protoonkogena v onkogen so torej naslednji:

• Vključitev protoonkogena v virusni genom in transformacija slednjega v virus one+.
• Vstop protoonkogena pod nadzor močnega promotorja bodisi kot posledica virusne integracije bodisi kot posledica translokacije bloka genov v kromosomu.
• Točkovne mutacije v protoonkogenu.

Amplifikacija protoonkogenov. Posledice vseh teh dogodkov so lahko:

• sprememba specifičnosti ali aktivnosti beljakovinskega produkta onkogena, še posebej ker vključitev protoonkogena v virusni genom zelo pogosto spremljajo mutacije protoonkogena;
• izguba celično specifične in časovne regulacije tega produkta;
• povečanje količine sintetiziranega beljakovinskega produkta onkogena.

Onkogenski produkti so tudi proteinske kinaze in transkripcijski faktorji, zato se motnje v aktivnosti in specifičnosti proteinskih kinaz štejejo za začetne sprožilce za transformacijo normalne celice v tumorsko celico. Ker družina protoonkogenov obsega 20-30 genov, družina onkogenov očitno vključuje največ tri ducate variant.

Vendar pa malignost takšnih celic ni odvisna le od mutacij protoonkogenov, temveč tudi od sprememb v vplivu genetskega okolja na delovanje genov kot celote, značilnih za normalno celico. To je sodobna genska teorija raka.

Tako je primarni vzrok za preobrazbo normalne celice v maligno mutacija protoonkogena ali padec pod nadzor močnega virusnega promotorja. Različni zunanji dejavniki, ki povzročajo nastanek tumorjev (kemikalije, ionizirajoče sevanje, UV-obsevanje, virusi itd.), delujejo na isto tarčo - protoonkogene. Prisotni so v kromosomih celic vsakega posameznika. Pod vplivom teh dejavnikov se aktivira eden ali drug genetski mehanizem, kar vodi do spremembe funkcije protoonkogena, kar pa posledično povzroči degeneracijo normalne celice v maligno.

Rakava celica prenaša tuje virusne beljakovine ali lastne spremenjene beljakovine. Prepoznajo jo T-citotoksični limfociti in jo uničijo s sodelovanjem drugih mehanizmov imunskega sistema. Poleg T-citotoksičnih limfocitov rakave celice prepoznajo in uničijo tudi druge celice ubijalke: NK, Pit celice, B-ubijalke in K-celice, katerih citotoksična aktivnost je odvisna od protiteles. Polimorfonuklearni levkociti; makrofagi; monociti; trombociti; mononuklearne celice limfoidnega tkiva brez markerjev T- in B-limfocitov; T-limfociti z Fc-receptorji za IgM lahko delujejo kot K-celice.

Interferoni in nekatere druge biološko aktivne spojine, ki jih tvorijo imunokompetentne celice, imajo protitumorski učinek. Predvsem rakave celice prepoznajo in uničijo številni citokini, zlasti faktor tumorske nekroze in limfotoksin. Gre za sorodne beljakovine s širokim razponom biološke aktivnosti. Faktor tumorske nekroze (TNF) je eden glavnih mediatorjev vnetnih in imunskih odzivov v telesu. Sintetizirajo ga različne celice imunskega sistema, predvsem makrofagi, T-limfociti in Kupfferjeve celice jeter. TNFα je leta 1975 odkril E. Carswell s sodelavci; gre za polipeptid z molekulsko maso 17 kD. Ima kompleksen pleiotropni učinek: inducira izražanje molekul MHC razreda II v imunokompetentnih celicah; spodbuja nastajanje interlevkinov IL-1 in IL-6, prostaglandina PGE2 (služi kot negativni regulator mehanizma izločanja TNF); ima kemotaktični učinek na zrele T-limfocite itd. Najpomembnejša fiziološka vloga TNF je modulacija rasti celic v telesu (funkcije, ki regulirajo rast in citodiferencirajoče funkcije). Poleg tega selektivno zavira rast malignih celic in povzroča njihovo lizo. Domneva se, da se lahko rastno modulirajoča aktivnost TNF uporabi v nasprotni smeri, in sicer za spodbujanje rasti normalnih celic in zaviranje rasti malignih celic.

Limfotoksin ali TNF-beta je protein z molekulsko maso približno 80 kDa, ki ga sintetizirajo nekatere subpopulacije T-limfocitov in ima tudi sposobnost lize ciljnih celic, ki prenašajo tuje antigene. Drugi peptidi, zlasti peptidi, ki so fragmenti molekul IgG, kot so tuftein (citofilni polipeptid, izoliran iz domene CH2), Fab, Fc fragmenti itd., imajo prav tako sposobnost aktiviranja funkcij NK celic, K celic, makrofagov in nevtrofilnih levkocitov. Protitumorska imunost je zagotovljena le s stalno interakcijo vseh imunokompetentnih sistemov.

Večina ljudi ne zboli za rakom, ne zato, ker ne razvijejo mutiranih rakavih celic, temveč zato, ker slednje, ko se razvijejo, T-citotoksični limfociti in drugi deli imunskega sistema hitro prepoznajo in uničijo, še preden imajo čas za nastanek malignih potomcev. Pri takih ljudeh protitumorska imunost deluje zanesljivo. Nasprotno, pri bolnikih z rakom imunski sistem mutiranih celic ne prepozna ali uniči takoj, ampak se prosto in nenadzorovano množijo. Zato je rak posledica imunske pomanjkljivosti. Ugotoviti je treba, kateri del imunskega sistema trpi, da bi lahko začrtali učinkovitejše načine boja proti bolezni. V zvezi s tem se veliko pozornosti posveča razvoju metod bioterapije raka, ki temeljijo na kompleksni in dosledni uporabi modulatorjev biološke in imunološke reaktivnosti, tj. kemičnih snovi, ki jih sintetizirajo imunokompetentne celice in so sposobne spreminjati reakcije interakcije telesa s tumorskimi celicami ter zagotavljati protitumorsko imunost. S pomočjo takšnih modifikatorjev imunološke reaktivnosti je mogoče vplivati tako na imunski sistem kot celoto kot tudi selektivno na njegove posamezne mehanizme, vključno s tistimi, ki nadzorujejo nastanek aktivacijskih faktorjev, proliferacijo, diferenciacijo, sintezo interlevkinov, faktorjev tumorske nekroze, limfotoksinov, interferonov itd., da bi odpravili stanje imunske pomanjkljivosti pri raku in povečali učinkovitost njegovega zdravljenja. Opisani so že primeri zdravljenja človeškega mieloma z limfokini aktiviranimi ubijalci in interlevkinom-2. V eksperimentalni in klinični imunoterapiji raka so opisane naslednje smeri.

• Vnos aktiviranih celic imunskega sistema v tumorsko tkivo.
• Uporaba limfo- ali (in) monokinov.
• Uporaba imunomodulatorjev bakterijskega izvora (najučinkovitejši so LPS in derivati peptidoglikana) in produktov, ki jih ti inducirajo, zlasti TNF.
• Uporaba protitumorskih protiteles, vključno z monoklonskimi.
• Kombinirana uporaba različnih smeri, na primer prve in druge.

Možnosti uporabe modulatorjev imunološke reaktivnosti za bioterapijo raka so izjemno široke.

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