Прообраз опухолиВ мифе орел изо дня в день вырывал из прикованного цепями Прометея кусок печени, но всякий раз прометей оставался жив.Миф не так далек от истины, если удалить часть печени, остальная регенерирует, восстанавливая размеры печени. У крыс удается удалить 2/3, с полным восстановлением. Каждый раз восстановление без образования опухоли, т. е. деревья не вырастают до неба. Воспроизводство и разрушение в организме согласованы. Не так при раке

Главные свойства опухоли1. Автономность и инвазия. Нечувствительность к

регуляции, апоптозу2. Бессмертие. Нет предела для размножения3. Неконтролируемое, неадекватное размножение4. Многоклональность и гетерогенность.5. Накопление мутаций в определенных генах6. Гормональная реверсия – синтез гормонов, не

свойственных ткани, из которой возникла опухоль

7. Иммунная реверсия – появление эмбр АГ8. Морфологическая реверсия – норм печень

человека и рыб сильно различаются, а опухоли печени – нет

Рак известен с палеолита по нахождению опухолей в костных останках.Паратозух похож на лягушку и крокодила. 180 см длиной. Жил 245 млн лет назад. На черепе этой амфибии обнаружена опухоль. в филогенезе опухоли возникают у кишечнополостных (гидра, кораллы) т. е. у многокл, при наличии систем, обеспечивающих в/тканевой и межкл гомеостаз. Усложнение регуляции ведет к повышению частоты опухолей.

1. Химические канцерогенные факторы

2. Микроорганизмы

3. Роль гормонов в возникновении опухолей

4. Роль лекарств, обладающих мутагенными свойствами

5. Курение

6. Роль генетических факторов 7. Стресс и рак8. Иммунодепрессия и рак

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОПУХОЛЕЙ

1.Химические канцерогены3-4-Бензпирен. Персиваль Потт, 1871 гАнилиновые ракиЖелтый масляный краситель -ДАБАфлотоксин – 1 мг/кг убивает собакуДДТ- концентрируется в пищевой цепи – планктон-рыба-человекАсбест

•ПАУ – полициклические ароматические углеводороды – бензол, бензпирен,•Диоксины•Нитриты в удобрениях и выбросах прм предприятий в организме легко превращаются в нитраты, а они вступая в реакцию с аминами образуют канцерогеннык N-нитрозосоединения•Соединения ртути и др. металлов связываются с ДНК, что ведет к торможению синтеза и точности репликации

Стандартная процедура исследования на канцерогенную активность – на животных длится 2 года, стоит 2 млн долларов. На людях проводят эпидемиологические исследованияЕсть различия – Сахарин вызывает опухоли у мышей и крыс, но не у человекаФенобарбитал для мышей – канцероген, а для человека - нетКурение не вызывает рака легких у мышей

Роль наследственности Ксеродерма – аутосмно-рецессивный генРетинобластома –аутосомно-доминантныйЕсть так называемые раковые семьиПредрасположенность не к раку вообще, а раку определенных органовЭто обусловлено структурно-функциональными особенностями, определяемыми генетическими факторами

Хромосомные транслокации при

миелоидной лейкемии и лимфоме Беркетта

Транслокация при лимфоме Беркетта

Социальные факторы:1. у евреек меньше рака шейки матки.

Вообще в Израиле самая низкая частота этого рака

2. ОМЖ больше в Америке, в Японии низкая частота ОМЖ

Стресс и иммунодепрессия

Причины ускользания опухоли от ИО1. При наличии Аг опухоли неиммуногенны2. Недостаточность презентации АГ на оп

клетках3. Отсутствие костимулир факторов4. Подавление экспрессии МНС5. Отсутствие экспрессии адгезивных

молекул6. Экспрессия Трег7. Экспрессия иммуносупр факторов – ИЛ-

10 и ТФРβ

ИсторияИстория

Пауль ЭрлихПауль Эрлих (Ehrlich, (Ehrlich, Paul) (1854-1915), немецкий Paul) (1854-1915), немецкий врач и бактериолог, один из врач и бактериолог, один из создателей иммунологии и создателей иммунологии и основатель химиотерапии. основатель химиотерапии. В 1900 г первым В 1900 г первым сформулировал гипотезу о сформулировал гипотезу о существовании в организме существовании в организме иммунологического надзора иммунологического надзора над опухолевыми клетками.над опухолевыми клетками.

Пауль Эрлих – о нем говорили, что он обладает энергией динамо-машины•Окраска мазков крови•Окраска на туберкулез•Описал разные виды лейкоцитов•Методы окраски микробов•Определение билирубина в крови•Описал гемато-энцефалический барьер•Химиотерапия –сальварсан против сифилиса•Перевивка опухолей. Карцинома Эрлиха•Гуморальная теория иммунитета•Теория боковых цепей

ИсторияИстория

Фрэнк Макферлайн Фрэнк Макферлайн БёрнетБёрнет((BurnetBurnet), (3 ), (3 сентября 1899 г. – 31 сентября 1899 г. – 31 августа 1985 г.), августа 1985 г.), австралийский иммунолог. австралийский иммунолог. Считал, что главная роль Считал, что главная роль иммунной системы иммунной системы заключается в сохранении заключается в сохранении генетического постоянства генетического постоянства

клеток организмаклеток организма..

Роль микроорганазмовВирусы и опухолиОнкогенные вирусы мышей- вирус саркомы Рауса, Френд, Молони, Гросса, вирус ОМЖ, Шоупа, и др.Лимфома БеркеттаРак носоглотки –герпесоподобные вирусыТ-лимфома в Карибском бассейне и ЯпонииГепатома – вирус гепатита С Рак матки – вирус папиллом тип 16 и 18

Онкогены 1.В составе ретровирусов, вызывающих

развитие опухолей. В вирусе саркомы Рауса открыли ген src, а потом и его белковый продукт. Оказалось, что этот ген есть и у норм кур.

2. Открытие онкогенов в опухолях – трансфекция ими норм клеток последние озлокачествляются. Вирусов при этом нет

Онкогены – среди них есть гомологичные вирусным генам, но есть и неродственные. Они явл конститутивными клеточными генами, обеспечивающими дифференцировку и пролиферацию. Их мутации, реаранжировки, умножение числа копий, подстановка под мощный промотор ведет к злокачеств трансформации. Известна амплификация онкогенов семейств myc, ras в ряде опухолей. Увеличение экспрессии онкогенов может быть обусловлено мутациями или эпигенетич механизмамиПродукты многих онкогенов имеют гомологию с факторами роста

Превращение протоонкогена в онкоген

Транслокация c-myc при лимфоме Беркетта в районИммуноглобулиновых генов

Геликобактер пилори

Роль микроорганизмов описторхоз

Схема роста и метастазирования опухолей

Механизмы злокачественного роста

ИММУНОДЕФИЦИТЫ

Злокачественная опухоль - меланома

Плоскоклеточный рак

Подавление программируемой смерти клеток.

Нечувствительность к рост-супрессирующим сигналам, в норме ограничивающим избыточное размножение клеток или пролиферацию в неблагоприятных условиях.

Ангиогенез

1. Вирусспецифические (рак печени, рак шейки матки, лейкозы мышей и др.)

2. Опухолеассоциированные АГ – экспрессия измененных клеточных структур как результат мутаций, холмлсмных аберраций, амплификации генов, делеции и транслокации

3. Гиперэкспрессия нормальных белков при изменении регуляции экспрессии генов

4. Специфические опухолевые АГ (результат эффекта определенных химических канцерогенов)

5. Раково-эмбриональные АГ (стадиоспецифические АГ – afp и др.)

6. АГ, возникающие за счет изменения гликозилирования (измененный муцин в эпителиальных опухолях)

ОПУХОЛЕВЫЕ АГ

Mеханизмы генерации опухолеспецифических иантигенов опухолеассоциированных

Методы выделения опухолевых антигенов

Аргументы «За»1. Предварительная иммунизация опухолевыми клетками может

приводить к отторжению опухоли2. Опухоли часто инфильтрированы лимфоцитами3. При культивировании таких лимфоцитов с опухолевыми

клетками можно наблюдать цитотоксическую реакцию4. Возможна спонтанная регрессия опухоли5. Опухоли могут содержать распознаваемые иммунной системой

АГ6. Чаще опухоли возникают при иммунодепрессии ( при СПИДе

саркома Капоши)

ГИПОТЕЗА ИММУНОЛОГИЧЕСКОГО НАДЗОРА БЕРНЕТА – ТОМАСА

Аргументы «Против»1. У мышей (nude) с отсутствием тимуса чпстота спонтанных

опухолей не увеличена2. Иммунный ответ против опухоли может быть извращен и

направлен на усиление роста опухоли3. Опухоли ускользают от иммунного ответа4. Главное значение в элиминации опухолевых клеток имеют

NK, а не клетки иммунной системы

1. Недостаточная презентация АГ на опухолевых клетках

2. Отсутствие костимулирующих сигналов 3. Подавление экспрессии МНС-генов4. Отсутствие экспрессии адгезивных молекул5. Экспрессия антиадгезивных молекул6. Экспрессия иммуносупрессирующих цитокинов

(ТФРβ)7. Усиливающая роль АТ

ПРИЧИНЫ УСКОЛЬЗАНИЯ ОПУХОЛЕЙ ОТ ИММУННОГО ОТВЕТА

Подавление экспрессии МНС

и ускользание опухоли

от иммунного ответа

1. Выявление метастатических узлов с помощью моноклональных АТ ( повышенное количество АГ в опред. месте)

2. Диагностика лейкозов с помощью моноклональных АТ

3. Обнаружение в сыворотке крови afp и РЭА4. Иммуносцинтиграфия с использованием

радиоактивно меченных АТ5. Обнаружение общих для меланом АГ

ИММУНОДИАГНОСТИКА ОПУХОЛЕЙ

1. Иммунизация инактивированными и модифицированными опухолевыми клетками

2. Трансфекция в опухоль генов В7 и генов цитокинов, повышающих иммуногенность опухоли

3. Иммунизация определенными иммуногенными пептидными эпитопами с адъювантами, белками теплового шока, так как они содержат широкий спектр опух пептидов

4. ДНК- вакцины5. Дендритные вакцины6. Биспецифические АТ7. Магическая пуля АТ+токсин8. Лечение вирусом onyx опухолей, лишенных р539. ЛАК и ТИЛ-терапия ( возможна в сочетании с

биспецифическими АТ)10. Иммунизация против гепатита С11. Иммунизация БЦЖ12. ИНФ, ФНО13. Активация клеток крови опухоленосителя цитокинами

ИММУНОТЕРАПИЯ ОПУХОЛЕЙ

В Лонг Бич ( штат Калифорния) создана спец лаборатория с программой в которой в лаб условиях определяют чувствительность опухоли конкретного больного к апоптозиндуцирующему эффекту п/о препарата. Это позволяет выбрать эффективный препарат

1. Трансдукционный подход – аденовирус, модифицированный так, что он соединяется только с

опухолевыми клетками, но не с нормальными ( например, за счет АТ)

2. Транскрипционный подход – в геном вируса рядом с геном, ответственным за репликацию, введен ген опухолеспецифического промотора

Промотор мелатонина – миеломаПромотор afp – гепатомаПромотор, спец. для простаты – аденома простаты3. Вирусы с несколькими системами наведения на

цель, (сочетание 1 и 2 подхода)4. Вирусы, не способные к синтезу блокаторов р53 и

поэтому активно реплицируются в опухолевых клетках, уничтожая их.

ВИРУСОТЕРАПИЯ ОПУХОЛЕЙ

Иммунотерапия опухолей

трансфецированнымиопухолевыми

клетками

Лечение опухолей •Хирургическое•Облучение•Химиотерапия•Торможение сосудов опухоли – ИЛ-12 индуцирует антиангиогенный белок, маримастат, эндостатин,

Лечение В-клеточной лимфомы моноклональными антителами

Получение противораковой вакцины

Увеличение иммуногенности опухолевых клеток за счет трансгенеза генов, кодирующих иммуногенные белки. Иммуногенные комплексы можно получить, выделяя из оп клеток белки теплового шока, несущие пептиды АГ оп клеток Введение в опухолевые клетки генов костимулирующих молекулСупрессорная генотерапия – трансдукция в оп клетки гена р53 в сочетании с химиотерапией. Наличие bystander effectСуицидная терапия – ген р53, гены, кодирующие токсины под промоторами,экспрессирующимися только в опухолевых клетках, гены bax и bad, под специфическими промоторамиВведение соответствующих антисенс ДНК и РНК

ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ ОПУХОЛЕЙ

•Внутриклеточная иммунизация - введение генов, кодирующих АТ против продуктов онкогенов, рецепторов для ростовых факторов•Активация клеток иммунной системы за счет введения в них генов цитокинов

Предохранение кроветворных стволовых клеток пациента от токсического действия химиопрепаратов (введение в них гена множ. лек. устойчивости)

Активация генов апоптоза в опухолях

Подавление генов – ингибиторов апоптозаВведение гена ИНФВведение гена антисмыслового Fas-лигандаВведение генов гранзимов, генов, подавляющих ангиогенез. Эндостатин/ Fyubjcnfnby – ahfuvtyn gkfpvbyjutyf/ ahfuvtyn ghjkfrnbyf nj;t gjlfdkztn hjcn cjceljd

Вирусотерапия опухолей1.Трансдукционный подход – аденовирус модифицируют так, чтобы он соединялся только с опух клетками, например с пом АТ к опух АГ2. Транскрипционный подход –В геном вируса вводят опухолеспец промотор ( промотор мелатонина или промотор альфа фетопротеина, промотор, специфичный для простаты)3. Вирусы с несколькими системами наведения4. Вирус оникс размножается только в клетках, дефектных по р53, так как работа последнего его ингибирует

3.Вирусы, не способные к синтезу блокаторов р53. В норм клетках с нормальной системой блокировки репликация вируса заканчивается, с прекращением клеточного деления, а в опухолевых , где р53 не функционирует, вирус активно реплицируется и уничтожает их4. Встройка в терапевтический вирус генов ферментов превращающих неопасные вещества в лекарства для опух клеток

В 1970 г открыт опухолесупрессирующий ген р53, его мутации обнаружены в 50% опухолей человека. Он может быть также инактивирован при связывании в цитоплазме с такими белками как MDM2. многие вирусы инактивируют р53Есть форма р53, несущая аргинин в 72 позиции более чувствительна к деградации белком вируса папилломы человека HPVE6

Введение в опухоль вирусов, экспрессирующих тимидинкиназу, а затем ганцикловира. Фермент фосфорилирует ганцикловир и превращает его в токсичный для быстроделящихся опухолевых клеток, не трогая нормальные, которые вирус не поражает

Ингибирование антиапоптотических генов и активация апоптотическихБлок экспрессии онкогенов- антисмысловые мРНК Ki-ras, внутриклеточные антителаПовышение иммунореактивности опухоли – гены чужеродных антигенов, цитокиновВведение антисенс мРНК гена теломеразы

ВзаимодействиеВзаимодействие системы системы

иммунитета и иммунитета и опухолиопухоли

Иммунололгический надзор – интеллектуальная основа идеи иммунологии опухолейHSP связывают пептиды опухолевых клеток и через СD 91 взаимодействуют с ДК

Т-лимфоцитыТ-лимфоциты

Т-лимфоцитыТ-лимфоциты

Т-лимфоцит:Т-лимфоцит:CD2, CD2, CD4, CD8, CD28, CD4, CD8, CD28, CD43, LFA-1CD43, LFA-1

Клетка-мишень: Клетка-мишень: B7, B7, CD22, ICAM-1, ICAM-2, CD22, ICAM-1, ICAM-2, LFA-3LFA-3

TT-лимфоциты-лимфоциты

Механизмы Механизмы летального удара:летального удара:

СекреторныйСекреторный (засчет (засчет секреции перфорина, секреции перфорина, гранулярных протеаз)гранулярных протеаз)

Несекреторный Несекреторный (обусловленный индукцией (обусловленный индукцией апоптоза засчет апоптоза засчет связывания связывания FasFas-молекул)-молекул)

В-лимфоцитыВ-лимфоциты

NK-NK-клеткиклетки

Также ингибиторную Также ингибиторную функцию осуществляет функцию осуществляет молекула молекула CD94/NKG2CD94/NKG2, , связывающаяся с связывающаяся с HLA E HLA E класса.класса.

Активационные молекулы:Активационные молекулы: IFN – IFN – γγ, IL – 2, 12, 15 , IL – 2, 12, 15

Fas – Fas – лиганды (лиганды (CD178CD178))

Способность генерировать внутри себя пролиферативные сигналы, обеспечивающие постоянную инициацию новых митотических циклов.

Способность генерировать внутри себя пролиферативные сигналы, обеспечивающие постоянную инициацию новых митотических

циклов. Факторы, контролирующие активацию пролиферации: Растворимые факторы (цитокины, гормоны); Контакты между клетками и с окружающим матриксом.

Стволовые опухолевые клетки возникают в результате генетических изменений, вызывающих :

секрецию необходимых факторов роста самими неопластическими клетками;

резкое увеличение количества рецепторов для необходимых факторов роста;

Запуск связанных с фактором роста событий в его отсутствие.

Способность генерировать внутри себя пролиферативные сигналы, обеспечивающие постоянную инициацию новых митотических циклов

структурные изменения рецепторных тирозинкиназ, активирующие мутации генов семейства RAS

структурные изменения β-катенина; гиперэкспрессия транскрипционных факторов

семейства Мус; амплификация генов циклинзависимых киназ; и

многие другие генетические нарушения.

Нечувствительность к рост-супрессирующим сигналам, в норме ограничивающим избыточное размножение клеток или пролиферацию в

неблагоприятных условиях. Основные типы антипролиферативных сигналов: нормальные физиологические факторы (рост-ингибирующие

цитокины – TGF-β и др., взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом и друг с другом и т.д.);

неблагоприятные условия окружающей среды и/или

внутриклеточные повреждения (гипоксия, разрывы ДНК и т.д.) Принцип действия заключается в активации ингибиторов

циклинзависимых киназ (ЦК) семейств Ink4 и Cip/Kip, что

приводит к остановке клеточного цикла.

Нечувствительность к рост-супрессирующим сигналам, в норме ограничивающим избыточное размножение клеток или пролиферацию в

неблагоприятных условиях. Подавление активности белков семейств Ink4 и Cip/Kip:• Инактивация представителя белков Ink4 – р15Ink4b – вызывает

понижение чувствительности к антипролиферативному действию цитокина TGF-β.(к сходным последствиям ведет и инактивация белка pRb.);

• дисфункция белка р53, приводящая к отмене вызываемого стрессами ингибирования ЦК;

• Инактивация р53 и повышение активности транскрипционного фактора HIF1 вызывает переход на анаэробное дыхание;

• мутации или эпигенетическая инактивация 16Ink4a ослабляют контактное торможение размножения клеток и отменяют репликативное старение

Нечувствительность к рост-супрессирующим сигналам, в норме ограничивающим избыточное размножение клеток или пролиферацию в неблагоприятных условиях.

• Увеличение активности теломеразы (может быть вызвано гиперэкспрессией Myc, инактивацией р 53, присутствием онкобелка Е6, увеличением активности транскрипционного фактора Bmil)

Функции теломеразы: Достраивание теломер (отмена репликативного

старения); Стимуляция пролиферации стволовых и незрелых

эпителиальных клеток.

Подавление программируемой смерти

клеток.

Апоптоз – основанная на активации каспаз программа самоубийства клеток, посредством которой в организме поддерживается необходимое число клеток и, кроме того, предотвращается накопление аномальных вариантов.

потеря экспрессии на поверхности клетки рецептора смерти Fas;

Нарушение проведения апоптогенного сигнала к митохондриям в результате инактивации р53, PTEN и др.;

ингибирование проницаемости митохондриальной мембраны для цитохрома С и AIF вследствие изменений экспрессии белков семейства Вс12;

инактивация каспаз ввиду их связывания с белками IAP, экспрессия которых повышается вследствие мутаций Ras, PTEN и др.

Подавление программируемой смерти клеток.

Аутофагия – программа лизосомальной деградации белков. Редкое нарушение. Характерно для раковых клеток молочной

железы, яичника и простаты, в которых ингибирование аутофагии связано с делецией одного из генных аллелей Beclin1, белковый продукт которого играет ключевую роль в

образовании аутофагосом.

Подавление программируемой смерти клеток.

Реорганизация цитоскелета и контактных структур, детерминирующая повышенную двигательную

активность клеток – основу опухолевой инвазии. Активация белков семейства Ras и PI3K, находящихся на

пересечении сигнальных путей от многих рецепторов, ведет к повышению активности как МАР-киназ и циклинзависимых киназ – ключевых регуляторов клеточного цикла, так и малых ГТФ-аз семейства Rho, играющих центральную роль в контроле полимеризации актина, реорганизации цитоскелета и регуляции движения клеток.

Вызываемые МАР-киназными каскадами, активированными белками Rho и STAT изменения активности большого набора транскрипционных факторов, приводят одновременно к повышению синтеза различных протеаз и подавлению транскрипции гена Е-кадгерина, что обусловливает разрушение межклеточных контактов.

Блокирование специфической

дифференцировки клеток.

В опухолевых клетках могут быть нарушены самые разные компоненты сигнальных путей, ответственных за выполнение различных дифференцировочных программ. Так, развитие острых лейкозов связано с блокированием дальнейшей дифференцировки ранних гемопоэтических клеток-предшественников, происходящим вследствие перестроек генов рецепторов цитокинов (c-Kit, Flt3), сенсоров позиционных сигналов от других клеток (Notch 1) и транскрипционных факторов, ответственных за миелоидную (AML1, RARα, c-EBPα, GATA1) или другие типы дифференцировки.

Индукция изменений микроокружения, обеспечивающих кровоснабжение опухолей и

стимуляцию их роста и инвазии.

Ангиогенез Ключевая роль в этом процессе принадлежит VEGF и

ангиопоэтину-2а, также bFGF, PLGF, PD-EGF и некоторым другим митогенным/мотогенным цитокинам;

Кроме того, росту новых сосудов способствует уменьшение содержания в микроокружении белков-ингибиторов ангиогенеза, таких как тромбоспондин-1, ангиостатин и эндостатин;

секреция опухолевыми клетками протеаз, разрушающих внеклеточный матрикс, что необходимо для прорастания новых сосудов .

«Мозаичные сосуды»

Индукция изменений микроокружения, обеспечивающих кровоснабжение опухолей и стимуляцию их роста и инвазии.

Индукция изменений микроокружения, обеспечивающих кровоснабжение опухолей и стимуляцию их роста и инвазии.

Индукция конверсии стромальных фибробластов в миофибробласты, которые, секретируя определенный набор цитокинов и протеаз, стимулируют инвазивный рост опухолей (индуцируется TGFb, продуцируемым неопластическими клетками).

Привлечение в опухоль макрофагов и других клеток воспаления, что ускоряет опухолевую прогрессию за счет секреции ими цитокинов, стимулирующих размножение неопластических клеток, ангиогенез и образование миофибробластов, продукции металлопротеаз, а также повышения содержания активных форм кислорода и азота, индуцирующих мутагенез

Метастазирование. Метастазирование-образование вторичных очагов опухолевого

роста.Важным достижением в понимании механизмов метастазирования

стала концепция о предварительном формировании в отдаленных органах «ниш», привлекающих опухолевые клетки и стимулирующих размножение образующихся метастазов. Предполагается, что образование таких ниш детерминировано секрецией клетками первичной опухоли определенных цитокинов и хемокинов (плацентарный ростовой фактор, VEGF и др.), что вызывает ряд реакций в тканях некоторых отдаленных органов, приводящих, в частности, к оседанию в них VEGFR1-позитивных гемопоэтических клеток, которые, продуцируя специфический набор адгезионных молекул, протеаз и т.д. (интегрин α4β1, MMP9 и др.), привлекают опухолевые клетки и стимулируют их дальнейшее размножение.

Метастазирование