[Rukavishnikov_A.I.]_Azbuka_raka(BookFi.org)

белка или изменения его структуры генов-супрессоров не останавливает канце-

рогенез.

Какой бы белок в раковой клетке учѐные не обнаружили, он обычно эм-

бриональный. Это приводит к появлению эмбриональных рецепторов на мем-

бране клетки, а в сыворотке крови от пациента – эмбриональных белков, в нор-

ме присутствующих только в тканях эмбрионов.

Любой эмбриональный белок на раковой клетке – это еѐ белок-маркер,

так как в нормальной соматической клетке во взрослом организме его синтеза нет.

Причины отсутствия иммунного ответа на раковую клетку до конца не изучены. Главными из них могут быть:

- раковая клетка образуется из клетки своего организма и потому не обла-

дает достаточной степенью «чужеродности», в отличие от пришельцев извне,

например, микробов и вирусов;

- раковая клетка не содержит белков, которые бы были не закодированы в геноме организма-хозяина.

Из этого важное следствие: для вызова ответа иммунной системы пациен-

та на раковые клетки эти клетки прежде нужно сделать для неѐ «чужими». Для этого в раковые клетки необходимо трансфецировать ген «чужеродного» для неѐ белка.

Основными защитниками иммунной системы являются лимфоциты. Эти клетки способны узнавать белки-антигены, т.е. чужеродные вещества. За узна-

ванием антигена следует иммунный ответ.

В узнавании специфичных антигенов участвуют два класса лимфоцитов:

Т-клетки и В-клетки. И те, и другие происходят из стволовых клеток костного мозга. В-лимфоциты созревали и созревают в нѐм у взрослого организма, а Т-

лимфоциты созревали в тимусе.

Иммунный ответ приводится в действие реакцией связывания антигена с рецепторной молекулой на мембране В-клетки или Т-клетки, запрограммиро-

250

ванной отвечать на данный антиген; так носитель антигена распознается как чужеродный агент.

В результате связывания антигена с рецептором клеток эти клетки раз-

множаются, образуя клоны, и выполняют свои функции:

-В-лимфоциты созревают и секретируют антитела;

-цитотоксические Т-лимфоциты разрушают клетки-носители антигена;

-Т-лимфоциты хелперы производят вещества, мобилизующие другие

клетки.

После связывания Т-лимфоцитами антигена, они секретирует фактор рос-

та – интерлейкин-2, а на их поверхности образуются его рецепторы. Связыва-

ние интерлейкина-2 с рецептором служит сигналом к делению клетки. В ре-

зультате возникают дочерние Т-лимфоциты, реагирующие на тот же антиген.

Для понимания действия интерлейкина-2, вызывающего пролиферацию Т-лимфоцитов, важно было знать структуру интерлейкина-2 и его рецептора. В 1983 г. Т. Танигути с соавторами выделили ген интерлейкина-2, затем был от-

крыт ген белка-рецептора интерлейкина-2. Это позволило определить роль ме-

ханизма интерлейкина-2 – рецептор в иммунном ответе.

Было показано, что после активации антигеном для регуляции пролифе-

рации Т-лимфоцитов важны: концентрация интерлейкина-2, количество рецеп-

торов на поверхности Т-лимфоцита и продолжительность взаимодействия меж-

ду интерлейкином-2 и рецептором.

В организме человека множество различных антигенов и Т-лимфоцитов с различными рецепторами (TCR – от англ. T cell receptor), каждый из которых специфичен своему антигену. С момента связывания антигена его носитель, т.е.

раковая клетка, распознается как чужеродный агент.

Распознать антиген на раковой клетке Т-лимфоцит в одиночку не спосо-

бен: он как бы слеп. В распознавании антигена Т-лимфоцитом участвуют дру-

гие клетки – презентирующие или представляющие клетки. Т-лимфоцит отве-

чает на антиген, только когда он ему этой клеткой и на еѐ поверхности пред-

ставлен (K. Kafiq et al., 2002).

251

Далее мы приводим определения терминов для понимания процесса рас-

познавания и молекулярные причины уничтожения раковых клеток.

1. Антигенпрезентирующая или антигенпредставляющая клетка (АПК) с

помощью рецептора захватывает антиген, расщепляет его до пептидных фраг-

ментов, которые внутри клетки встраиваются в молекулы МНС1 I или II класса и выставляются на поверхность этой клетки. Самой активной АПК для лимфо-

цитов является дендритная клетка, значительно слабее другие клетки – В-

лимфоциты, макрофаги.

Антигены по происхождению могут быть экзогенные, а другие эндоген-

ные, что определяет два разных пути процессинга антигена. Для экзогенного антигена, находящегося во внеклеточной среде, например, антиген бактерий или паразитов, АПК является макрофаг или В-лимфоцит. Белки-антигены эндо-

генного генеза заражѐнной вирусом клетки или раковой клетки, синтезирован-

ные внутри их самих, не нуждаются в специализированной АПК. Они подвер-

гаются процессингу внутри самих этих клеток и появляются на их поверхности в сочетании с белками МНС класса I. Их распознают цитотоксические Т-

лимфоциты.

2. Процессинг антигена. Для распознавания Т-клеткой антиген подверга-

ется расщеплению, т.е. процессингу. Антиген-белок расщепляется в АПК на короткие фрагменты – пептиды, длиной не более 10-20 аминокислот. В резуль-

тате детерминантная часть молекулы антигена, т.е. эпитоп, представляет не-

большой фрагмент. Именно он определяет специфичность антигена и распола-

гается на поверхности молекулы и представляется Т-клетке. Оба пути процес-

синга антигенов – экзогенных и эндогенных, ведут к Т-клеточному ответу. Бе-

лок-антиген раковой клетки процессируется в ней самой, это приведет к унич-

тожению этой клетки цитотоксическими Т-киллерами. Белок-антиген бактери-

альной клетки подвергается процессингу в В-клетке или в макрофаге. Это по-

1 МНС является гликопротеинами главного комплекса гистосовместимости – англ. maior histocompatibility complex, у человека это HLA

252

требует помощь от хелперных Т-лимфоцитов, которые помогают в синтезе ан-

тител против инфекции.

3. МНС – молекула белка – продукт гена иммунного ответа IR (от англ. immune response – иммунный ответ). Процессированный антиген появляется на поверхности вместе с белками МНС самой клетки. Белки МНС по роли в сти-

муляции Т-клеток разделяют на два класса.

Белки класса I имеются почти на всех клетках, имеющих ядро, в том чис-

ле на раковой клетке любого типа клетки. Они участвуют в представлении ан-

тиген-пептида цитотоксическим Т-лимфоцитам. Белки класса II присутствуют в основном на дендритной клетке, меньше их на макрофаге и В-лимфоците. Они участвуют в представлении антиген-пептида хелперным Т-лимфоцитам. Ис-

тинная роль белков МНС – в направлении атаки Т-клеток на антиген. Т-клетки узнают одновременно антиген в комплексе с белком МНС на поверхности од-

ной клетки с помощью одной молекулы-рецептора. В молекуле антигена имеет-

ся два участка: агретоп – для распознавания молекулами МНС, и эпитоп – для распознавания Т-клеточными рецепторами (TCR). Необходимость двойного распознавания называется МНС-рестрикцией, т.е. ограничением. Цитотоксиче-

ские Т-клетки реагируют на антиген вместе с белками МНС класса I, а Т-

хелперам нужны белки МНС класса II.

Что даѐт для организма МНС-ограничение? В результате этого явления активность Т-клеток направляется на клетки своего собственного организма,

где они и должны действовать на раковые клетки, а не, например, на бактерии или свободные антигены.

Потеря способности к экспрессии молекул МНС на поверхности клетки может быть одной из причин возникновения раковой клетки.

4. Презентация или представление белка-пептида. В 1974 г. Р. Цинкерна-

гель и П. Догерти сделали открытие: для возникновения ответа на антиген Т-

клетки должны узнать два элемента: антиген и «свой» белок МНС, характерный для собственных клеток данного организма. Другими словами, «чужое» узнаѐт-

253

ся в связи со «своим», т.е. белок-пептид в комплексе с молекулами МНС I или

II класса своего организма (Рис. 1).

Рис. 1. Этапы иммунного ответа на раковую клетку при образовании в ней белка-антигена. Раковая клетка может быть убита путем перфорации еѐ мембраны или за счѐт апоптоза (рис. и цит. по: В. Эллиот, Д. Эллиот, 2000, с

изменениями).

В 80-х годах был открыт белок-рецептор у клетки-киллера – ТСR и его гены. Было показано, что двойное распознавание антигена-пептида и молекулы МНС связано с ТСR.

Однако, связывания ТСR с пептидом и молекулой МНС класса I недоста-

точно для превращения пре-киллера в цитотоксическую Т-клетку. Для полной активации необходимо связывание ещѐ одной молекулы – СD8 корецептора.

254

Эта молекула тоже связывается с молекулой МНС класса II, но в другой части молекулы рецептора ТСR. То есть ТСR и СD8-корецептор Т-киллеров связы-

ваются с молекулами МНС класса I и пептидами из белков-антигенов, синтези-

рующихся в самой клетке.

ТСR и корецептор СD4 имеются у Т-хелперов, связываются с комплексом МНС класса II и пептидом из белков извне. Их активация вызывает иммунный ответ. Такой механизм реализуется при вакцинации вакциной на основе белков-

антигенов раковой клетки и ДНК-вакциной. В этом случае в роли антигенпре-

зентирующей клетки может быть дендритная клетка, макрофаг или В-клетка.

Если В-клетка, то она с помощью встроенного в ее мембрану белка-рецептора захватывает белок-антиген раковой клетки. Путѐм эндоцитоза осуществляет процессинг нативного антигена до мелких пептидов. В клетке синтезируются молекулы белка МНС класса II, которые связываются с молекулами пептидов.

Комплекс белка-пептида с молекулой МНС II перемещается на поверхность В-

клетки. Клетка Т-хелпер своим ТСR и с помощью белка СD4 узнаѐт этот ком-

плекс на поверхности В-клетки и связывается с ним. Она секретирует цитоки-

ны, стимулирующие созревание В-клетки в плазматическую клетку, которая секретирует антитела. Антитела через кровь и лимфу распознают антиген на раковой клетке, связываются с ним и тем самым нейтрализуют его носителя

(Рис. 2, 3).

Как видно, иммунная система организма необходима для его выживания от любой болезни, в том числе от рака. Элементы этой системы – клетки и мо-

лекулы постоянно бдительно охраняют организм от возникновения раковых клеток, если на них белки окажутся достаточно антигенными. Они способны узнавать эти чужеродные клетки, отличать их от нормальных клеток собствен-

ного организма.

255

молекул СD8 – МНС. Поэтому Т-киллеры могут узнавать и уничтожать только раковые клетки, содержащие белок МНС класса I.

В регуляции начальных этапов иммунного ответа критическую роль иг-

рает механизм интерлейкин-2 – рецептор.

Легко представить себе, как можно использовать взаимодействие между интерлейкином-2 и его рецептором для усиления иммунного ответа с целью уничтожения раковых клеток.

Так как интерлейкин-2 вызывает клональное размножение Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов, его ген можно использовать в составе ДНК-вакцины, что уве-

личит эффект вакцинации против раковых клеток.

В-лимфоцит и Т-лимфоцит – это продукты стволовых клеток костного мозга. Недавно наука совершила прорыв: впервые в истории удалось получить в лабораторных условиях Т-лимфоциты из стволовой клетки эмбрионов мы-

шей.

Известно, что стволовые клетки способны трансформироваться в любые типы клеток. Но для этого необходимо подобрать правильный химический реа-

гент.

Группа канадских учѐных из университета Торонто во главе с доктором Хуан Карлос Сунига–Пфлаккер впервые в истории не только создали Т-

лимфоциты, но и убедились, что они способны бороться с инфекцией. При раке и инфекциях нарушена иммунная система, раковые клетки секретируют веще-

ства, подавляющие иммунную систему пациента. Этот прорыв в медицинской науке позволит открыть путь «к будущему революционному лечению пациен-

тов от СПИДа и рака».

Учѐные онкологического центра имени Слоана и Кеттеринга США (2003)

выполнили серию экспериментов, которые могут стать основой для создания нового метода поиска и уничтожения раковых клеток. Они сконструировали лимфоциты-киллеры, обученные распознавать и уничтожать раковые клетки кроветворных органов. Для этого были выращены лимфоциты в культуре, а за-

тем к ним учѐные прикрепили рецепторы, которые распознают клетки человека,

258

поражѐнные лейкемией и лимфомой. Мышам предварительно были привиты подобные опухоли. Для лечения опухолей у мышей им были введены эти «ру-

котворные лимфоциты». Результат: лимфоциты-киллеры «разыскали и уничто-

жили большую часть раковых очагов у подопытных мышей».

Британские учѐные заявили, что они с помощью генной инженерии скон-

струировали клетку-киллер. Она может распознавать и уничтожать клетки, по-

раженные лейкемией.

Доктор Ханс Стаусс и его группа, изучая раковые клетки лейкемий, иден-

тифицировали ген WT-1. Его продукт – белок синтезируется в больших количе-

ствах в клетках лейкемии. Этот белок – маркер или метка на раковых клетках лейкемии. Оказалось, что этот белок синтезируется также в клетках рака мо-

лочной железы, лѐгких.

Сконструированная ими «клетка-истребитель», введѐнная в организм, на-

ходит места скопления этого белка и уничтожает раковые клетки, в которых он скапливается. Исследователи отмечают, что «этот механизм пригоден для лече-

ния всех форм лейкемий, а со временем может быть использован и для уничто-

жения других типов раковой клетки». Учѐные надеются начать клинические испытания на пациентах с лейкемией в течение двух лет.

9.2. Моноклональные Т-клеточные рецепторы (мТКР) – основа к соз-

данию нового класса «препарата–уничтожителя» раковых клеток

Поверхность мембраны живой клетки усеяна белками, часть их связана с углеводами. Среди них – белки-рецепторы и белки-маркеры. Первые исполь-

зуются клеткой для обмена информацией между клетками, а вторые служат для идентификации клеток.

На поверхности раковой стволовой клетки имеются белки, которых нет на нормальной клетке данного типа. Это фетальные белки-маркеры и белки из-

мененных генов-супрессоров клетки. Нет среди этих белков абсолютно чуже-

родного антигена и, если это антиген, то слабый и мозаичный антиген.

259