Генетика и рак: точки пересечения

По статистике Всемирной организации здравоохранения, в 2018 г. от рака  умерли 9,6 млн человек. Это вторая из основных причин смерти в мире. Несмотря на то, что теоретическая онкология существует уже более ста лет, до сих пор сложно дать универсальное определение опухолевому процессу. Очевидно сегодня одно — причина этой патологии комплексная. И хотя по данным ВОЗ, в трети случаев смерть от рака обусловлена высоким индексом массы тела, низким уровнем потребления фруктов и овощей, отсутствием физической активности, употреблением табака и алкоголя, сегодня известно, что и генетические факторы тоже имеют место в развитии опухолей. И это не единственная точка пересечения между генетикой и онкологией. Genetics-info собрал 5 фактов о связи генетики и онкологии.

Как возникает опухоль?

Генетика задействована в самом процессе канцерогенеза — превращения нормальной клетки в опухолевую. Это происходит под влиянием мутаций, которые накапливаются в клетке. На первом этапе развития опухоли, который называется «инициация», в клетке происходят первые мутации, которые приводят к генетическим поломкам. Проблема состоит в том, что выявить данную стадию для начала своевременного лечения практически невозможно. На следующем этапе — этапе «промоции» — трансформированные клетки приобретают свойства, которые позволяют им «выжить». Изменения, которые происходят на этом этапе, можно обнаружить, поэтому этот процесс является обратимым. Если выявить возникающую опухоль не удалось, её клетки продолжают мутировать, что в итоге приводит к возникновению множества опухолевых клонов. Этот этап называется опухолевой прогрессией. Опухоль растёт, ей требуется для поддержания существования всё больше питательных веществ, стимулируется образование новых кровеносных сосудов — на этой стадии опухоль полностью сформирована. На следующей стадии развития болезни возникают метастазы.

«Наследственный рак»

Хотя наследственные опухолевые синдромы в целом составляют около 10–15% от общего числа новообразований, современная наука значительное внимание уделяет их изучению. Более того, некоторые типы наследственных раков и приводящие к ним мутации уже идентифицированы. Это большой успех, поскольку при своевременном обнаружении мутаций, ассоциированных с раковыми заболеваниями, человек может выбрать для себя наиболее адекватный способ профилактики заболевания. Или, по крайней мере, вовремя её диагностировать. Генетические тесты, позволяющие определить носительство таких мутаций, достаточно дорогостоящие. Массово их не проводят (за некоторым исключением), однако множественные случаи заболеваний в семье, необычно ранний возраст возникновения новообразования и другие факторы являются показанием к проведению такого теста.

Онковирусы

В первом параграфе было показано, что началом формирования опухоли является генетическая «поломка», которая приводит к нарушению генома клетки. Но что становится причиной этой генетической «поломки»? На этот вопрос существует много ответов, или теорий возникновения опухолей. Одна из них была разработана Л.А. Зильбером в 1945 году. Согласно этой концепции, вирус, который фактически представляет собой генетический материал, внедряясь в геном клетки, вызывает её бесконтрольное деление. Хотя сегодня очевидно, что вирусы не являются универсальной причиной возникновения опухолей и представляют собой лишь одну группу факторов, под действием которой стимулируется возникновение опухоли, доказана ассоциация некоторых вирусов с конкретными онкологическими болезнями.

Например, подтверждена онкогенная природа вируса папилломы (HPV). Выделено 15 типов HPV, которые с высокой степенью вероятности инициируют процесс новообразования в клетках многослойного плоского неороговевающего эпителия шейки матки. Вирус Эпштейна-Барра может провоцировать появление рака носоглотки и полости рта, желудка. Хотя вирусы гепатита В и С не содержат онкогены, показано, что они способны спровоцировать формирование карциномы печени.

Генная терапия рака

Генная терапия рака — это инновационный способ противораковой терапии, который даёт впечатляющие результаты. Однако пока генная терапия в целом находится на экспериментальной стадии. В 2017 году FDA впервые одобрило использование генной терапии для пациентов в возрасте от 3 до 25 лет, страдающих острым лимфобластным лейкозом.

Генная терапия онкозаболеваний может осуществляться внутри организма больного (in vivo) или вне его (ex vivo).

Генная терапия in vivo в качестве инструмента использует «вирусные» и «невирусные векторы». Сегодня известно, что вирусы не только могут стать причиной возникновения рака, но и основой для внедрения противоопухолевых агентов в раковые клетки. В различных исследованиях было показано, что вирусы поражают в первую очередь именно опухолевую ткань, кроме того, они способны как бы «привлечь внимание» иммунитета к клеткам опухоли. Это знание стало стимулом к биотехнологическим исследованиям по созданию вирусных препаратов, которые могут специфически поражать и уничтожать раковые клетки. Кстати, такого рода исследования проводятся и в российских научных центрах: в Новосибирском университете, ГНЦ "Вектор", Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Институте молекулярной биологии РАН. Сегодня российские учёные получили рекомбинантные штаммы различных вирусов, которые показали перспективность их использования для уничтожения раковых клеток. Эти исследования требует дальнейшей научной разработки.

Недостатки «невирусных векторов» (низкий уровень трансфекции и экспрессии трансгена) пока затрудняют развитие этого направления исследований для внедрения в клинику.

Генная терапия ex vivo использует потенциал иммунитета человека для лечения онкозаболеваний. Одна из таких технологий выглядит так: врачи выделяют клетки из костного мозга пациента, чтобы ввести в них терапевтический ген, затем полученный материал вводят в опухолевую ткань или в клетки иммунной системы.

Генетическое тестирование

Как уже было сказано, некоторые факты семейной биографии (онкологические болезни у близких родственников, рак в молодом возрасте у родственников, случаи множественного рака у родных) могут стать показанием к проведению генетического тестирования, которое позволит определить наличие у человека мутаций, которые ассоциированы с развитием опухолевых заболеваний.

Сегодня генетический анализ может позволить оценить риск развития рака молочной железы, яичников, толстой кишки, желудка, эндометрия, поскольку у учёных есть информация о тех мутациях, которые к ним приводят.

Носителям соответствующих мутаций может быть предложена индивидуальная схема обследований, которая позволит вовремя выявить развивающуюся болезнь или даже назначить профилактическое хирургическое вмешательство (например, удаление молочных желёз у носительницы «поломанной» копии гена BRCA).

Однако некоторые исследователи обращают внимание на то, что генетическое тестирование без показаний к нему может принести больше вреда, чем пользы вследствие ложноположительных или ложноотрицательных результатов, неполного или неправильного их толкования.

Важно помнить, что генетическое тестирование — медицинский инструмент, поэтому необходимо советоваться с врачом о его целесообразности. Ещё важнее обратиться за интерпретацией результатов теста к грамотному генетику.

Текст издается под редакцией кандидата медицинских наук, ведущего научного сотрудника лаборатории эпигенетики ФГБУН «МГНЦ» Татьяны Кекеевой.