[Rukavishnikov_A.I.]_Azbuka_raka(BookFi.org)
.pdfбелка 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
Рис. 2. Этапы представления пептида-антигена в комплексе с молекулой
МНС класса II на мембране В-клетки (рис. и цит. по: В. Эллиот, Д. Эллиот,
2000).
256
Рис. 3. Этапы активации хелперной Т-клеткой превращения В-клетки в клон плазматических клеток, секретирующих антитело (рис. и цит. по: В. Элли-
от, Д. Эллиот, 2000).
Причинами отсутствия иммунного ответа организма пациента против ра-
ковых клеток могут быть изменения в генах ТСR и генах МНС I и МНС II. В
норме эти гены должны обеспечивать иммунной системе распознавание анти-
генов клетки и запускать иммунный ответ.
Теперь мы больше знаем о том, как и чем узнаѐтся «чужое» – антиген на раковой клетке, и как по нему – маркеру – иммунная система находит эту рако-
вую клетку и может еѐ уничтожать.
Важно то, что связывание цитотоксического Т-лимфоцита через его ре-
цептор с антигеном-пептидом на раковой клетке диктуется взаимодействием
257
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