<< Предыдушая Следующая >>

Ангиогенез и лимфангиогенез и их ингибирование для подавле- ния пролиферации раковых клеток первичного рака и метастазов

Из раковой стволовой клетки за счет деления вначале в ткани, образуется скопление клеток-потомков виде узелка размером 1-2 мм.

Дж. Фолкмэн (D. Folkman, 1970) из США учел тот факт, что когда идет рост рака из узелка, клетки в его середине начинают отмирать, а те, что снаружи, интенсивно делятся. У него возникла идея, что для роста рака должна заново, т.е. de novo, создаваться сеть кровеносных капилляров, которая питает раковые клетки.

В 1993 г. он и его группа в экспериментах доказали, что кровеносные капилляры создаются в узелке из раковых клеток, который едва достигает размера 2 мм в диаметре, – из крови раковые клетки получают кислород и питательные вещества.

Они пришли к выводу, что рак никогда не достигнет размера более 2 мм, если ингибировать развитие в нем новой сети не только кровеносных, но и лимфатических капилляров.

Теперь изучены молекулярные причины ангиогенеза и лимфангиогенеза в узелке из раковых клеток. Это начинается после того, как в раковой клетке включатся гены, отвечающие за синтез белков-лигандов: белок VEGF-1 – фактор роста эндотелия сосудов и FGFb – фактор роста фибробластов. Они секретируются раковыми клетками и диффундируют к эндотелию мелких вен ткани. На поверхности клеток эндотелия они соединяются со своими молекулами- рецепторами и так передают им сигнал к делению. Клетки эндотелия отделяются и мигрируют в толщу узелка из раковых клеток. В нем они делятся и образуют сеть не только из кровеносных, но и из лимфатических капилляров.

Главным из этих белков является VEGF-1. Он был выявлен как первый избирательный ангиогенный фактор для эндотелиальных клеток. Однако, еще важнее белок VEGF-C, так как участвует в регуляции контроля деления лимфа- тического эндотелия, стимулирует лимфангиогенез и метастазирование раковых клеток с лимфой. В результате создается кровоснабжение и лимфообращение в узелке рака диаметром в 2 мм, который уже не имеет ограничения для размножения его клеток (Г.П. Георгиев, 2000).

Другие ученые из США обнаружили, что в процессе ангиогенеза в узелке образуются «мозаичные» кровеносные капилляры, т.е. в их стенки среди клеток эндотелия встроены раковые клетки.

С помощью маркеров они определили долю эндотелиальных и раковых клеток в стенках кровеносных капилляров рака толстой кишки, имплантированного мышам. Оказалось, что «примерно 15% капилляров» в опухоли являются мозаичными, а площадь сосудистой стенки, образованной раковыми клетками, достигает 4% от общей площади стенок сосудов в ней.

Из расчета ученых, до 50% раковых клеток стенок сосудов ежедневно выходят в кровоток. То есть, формирование мозаичных сосудов может являться одним из путей метастазирования раковых клеток. Если такое явление подтвердится у больных раком, то анализ на наличие раковых клеток в крови пациента позволит выявлять самое «начало» рака, т.е. узелок из раковых клеток размером 1-2 мм в диаметре в ткани органа.

Что агрессивность раковых клеток и их метастазирование прямо зависит от образования новых капилляров, было доказано Д. Фолкмэн в ряде экспериментов на животных.

1. Фрагменты агрессивной эпителиомы подсаживали в хрусталик глаза крыс, в хрусталике нет кровеносных сосудов. В течение 30 дней фрагменты рака оставались в толще хрусталика «в подвешенном состоянии, не увеличивались при этом в размерах». После пересадки любого из этих фрагментов в область лимбуса, где много капилляров, клетки рака начинали размножаться и проявляли бурный рост рака (Folkman and Gimbrone, 1976).

2. Раковые клетки способны синтезировать и секретировать белок ангиостатин, который ингибирует пролиферацию раковых клеток. При раке Льюиса этот белок ингибировал образование капилляров de novo и этим задерживал рост метастазов. Эти эксперименты подтверждают важную роль ангиогенеза для роста солидного рака.

Ангиостатин подавляет рост рака у мышей. При лечении этим белком размеры рака уменьшались до микроскопических величин и оставались такими все время, пока вводили этот препарат. Из этого следовал вывод: действие ангиостатина обратимо, в этом недостаток препарата.

Другое вещество – эндостатин, в экспериментах оказался еще более эффективным, а при введении того и этого препарата, рак у мышей практически исчезал.

В настоящее время разрешены клинические испытания этих препаратов. Но на выходе новый препарат – васкулостатин. Он в 14 раз сильнее угнетает пролиферацию эндотелицитов кровеносных капилляров, чем ангиостатин и в 2 раза эффективнее эндостатина. Ген этого белка еще не выделен и испытания на животных не проводились.

Ингибиторы и стимуляторы ангиогенеза

В процессе роста рака в организме уровень секретируемого VEGF-1 белка повышается, а уровень секреции тромбосподина падает за счет утраты негативного регулятора ангиогенеза – тромбоспондина (TSP).

Тромбоспондин – гликопротеин внеклеточного матрикса. Его синтезируют эндотелиальные и другие клетки различного типа, и некоторые раковые. Он является главным ингибитором ангиогенеза, так как влияет на адгезию и пролиферацию эндотелиальных клеток.

Контроль синтеза тромбоспондина осуществляется геном wt53 через его белок – р53. При мутации этого гена в раковой клетке нарушается синтез этого белка. Содержание белка VEGF-1 значительно ниже в раковых клетках, в которых ген wt53 нормальный, и с низкой степенью ангиогенеза. Против действия этого белка и направлены разрабатываемые лекарственные препараты.

Роль ангиогенеза и ли м-фангиогенеза в метастазировании раковых клеток

Метастазы – главная причина смерти пациентов, страдающих от рака, и прямо связаны со степенью васкуляризации рака. Метастазирование раковых клеток происходит за счет свойства раковой клетки к инвазии, т.е. проникновению раковых клеток в окружающие здоровые ткани и в сосуды через их стенку.

Это активный процесс: в раковой клетке включаются гены протеиназ для разрушения внеклеточного матрикса ткани и стенки сосудов, а также гены инвазии: ген mts 1, репрессия гена белка nm23 и др.

Метастазы образуются в тканях различных органов путем переноса раковых клеток с кровью и лимфой. Теперь эти знания существенно дополнены – инвазия и метастазирование происходит по сигналу от раковой стволовой клетки с участием гемопоэтических клеток костного мозга, воспринимающими сигнал. Этот процесс миграции раковых клеток без конца и границ, что и является основной причиной смерти пациента от рака.

Удаление первичного рака стимулирует рост микрометастазов раковых клеток В 1994 г. Д.Фолкмэн и его группа на основе экспериментов на животных дали два объяснения этому явлению.

1. Клетки первичного рака синтезируют и секретируют ингибитор ангиогенеза – ангиостатин. Этот белок имеет большое время полужизни и действует системно, подавляя пролиферацию эндотелицитов. Иссечение первичного рака

приводит к истощению ангиостатина в сыворотке крови, и это вызывает быстрый рост микрометастазов.

2. При наличии ингибитора ангиогенеза микрометастазы находятся в дремлющем состоянии, так как размножение раковых клеток равно скорости отмирания их за счет апоптоза. После иссечения первичного рака, а значит и удаления ингибитора, микрометастазы быстро растут из-за уменьшения числа апоптотических клеток при той же скорости деления раковых клеток.

ID-гены в регуляции ангиогенеза раковых клеток Проф. Р. Бенезра и его группа (1999) из ракового центра Нью-Йорка выделили два гена в раковой клетке, обеспечивающие ангиогенез. Это гены: ID-1 и ID-3, в норме они имеются в геноме мыши и человека.

ID-гены отвечают за развитие и рост кровеносной системы плода, а у взрослого человека они не «включены», т.е. «молчат».

Однако в раковых клетках они вновь включаются, что вызывает ангиогенез, поддерживая их жизнь и пролиферацию. Это явление ученые подтвердили многочисленными опытами на мышах. Они провели такой опыт:

- вывели мышей с ослабленными ID-генами;

- привили этим мышам клетки рака из раковой опухоли.

Результат опыта: ни у одной из мышей возникновения рака не было обнаружено. Э. Янг – участник этого опыта, впервые обнаружила и оценила результат опыта так: «мы не могли такого предвидеть».

Наоборот, проф. Р. Бенезра – руководитель этой группы ученых считает, что ничего неожиданного в этом нет: «При блокировании поступления крови к раковым клеткам, ни один из видов рака не может развиваться. Это вполне естественно».

Теперь ученые заняты тем, что «выводят мышей, у которых рак развивается так же, как и у человека». На клетках рака от человека в лабораторных исследованиях они уже подтвердили свое открытие.

По мнению авторов, необходимо еще немало исследований в этом направлении.
В случае закрепления успеха, они планируют непосредственное воздействие на ID-гены, разработав лекарства, которые бы подавляли экспрессию этих генов у больных раком; когда питание раковых клеток прекращается, то они быстро погибают.

«В будущем, через много лет, мы сможем непосредственно воздействовать на эти ?опасные? гены человека. Избавиться от самого гена, вместо того чтобы бороться с продуктами его работы, означает по-настоящему сделать че- ловечество неуязвимым для рака», – заявляют авторы открытия.

Дерепрессия ID-генов в раковой клетке, которые « работали» в клетке в эмбриогенезе, еще один признак того, что раковая клетка – это эмбриональная стволовая клетка.

Ученым во главе проф. Р. Бенезра, кроме этого, удалось вывести породу мышей, которые стали устойчивыми к любым типам раковой клетки. Это вселяет надежду победы над раком, воздействуя на такие гены в раковой клетке у человека.

Оценка уровня ангиогенеза в раковой опухоли

Так как ангиогенез необходим с момента формирования узелка из раковых клеток с размера его 2 мм в диаметре, очень важно разработать маркеры для оценки его, начиная с этого уровня. Причина в том, что с началом ангиогенеза и лимфангиогенеза раковые клетки начинают распространяться по всему организму пациента, т.е. рак становится болезнью всего организма.

В настоящее время в качестве маркеров ангиогенеза рака используются: количество микрокапилляров в раковой опухоли и число пролиферирующих эндотелиальных клеток. Эти маркеры определяются на материале раковой опухоли и ее метастазов. Ясно, что оценка уровня ангиогенеза по таким маркерам – это знания «post factum».

Для клинической практики необходимы такие маркеры, которыми можно было бы оценить уровень ангиогенеза не на материале уже симптомов рака от пациента, а при раке размером с 2 мм в диаметре.

Теперь это возможно на основе открытия ID-генов, вызывающих ангиогенез с узелка из раковых клеток в 1-2 мм в диаметре в ткани. Это можно сделать двумя способами: 1) по степени экспрессии I–D1 и I–D3-генов по анализу образца плазмы крови от конкретного пациента и 2) по содержанию продуктов этих генов, т.е. белков в образце сыворотки крови от этого пациента.

Важно также исследовать степень активности в клетках генов VEGF-1 и FGFb и содержание их белков. Эти анализы в настоящее время можно выполнять на ДНК-чипе и белковом чипе.

Такие критерии оценки уровня ангиогенеза можно использовать для ранней диагностики раковых клеток и слежения за эффектом лечения рака с помощью ингибиторов ангиогенеза.

Ингибиторы ангиогенеза

Такое воздействие в литературе называется антиангиогенным лечением рака (Е.В. Степанова, А.Ю. Барышников, М.Р. Личиницер, 2000; Е.В. Степанова, 2002). В настоящее время для этой цели имеется ряд препаратов, которые уже проходят клинические испытания. По механизму действия их делят на две группы: 1) ингибиторы передачи сигнала к делению эндотелиальных клеток и

2) ингибиторы пролиферации эндотелиальных клеток.

Г.П. Георгиев, С.Л. Киселев, Н.В. Гнучев (2003) для лечения рака особенно перспективным считают использование сочетания антиангиогенного средства и генной вакцинотерапии. Это они объясняют тем, что такое сочетание действует на независимые мишени – на раковую клетку и на эндотелий формирующихся микрокапилляров. Кроме этого, «оба метода не зависят от того, какие гены вызвали превращение нормальной клетки в раковую клетку».

1. Блокада VEGF-C для ингибирования пролиферации раковых клеток и метастазов.

VEGF-C – это цитокин, самый главный фактор стимуляции образования новых капилляров для пролиферации клеток рака и их микрометастазов в тканях. Именно он индуцирует из узелка раковых клеток в 2 мм в диаметре рост первичного рака и микрометастазов его в организме пациента.

Отличительная черта этого цитокина: он в равной степени индуцирует в узелке из раковых клеток размером 2 мм в диаметре образование не только кровеносных, но и лимфатических капилляров.

Проф. Х. Кубо и его группа (H. Kubo, 2004) из университета Киото создали антитела, блокирующие фактор роста эндотелия сосудов (VEGF-C). Это прекращает передачу сигнала из-за отсутствия этого белка к рецептору на эндотелицитах мелких вен.

В результате: эндотелициты не делятся и не мигрируют в узелок из раковых клеток при размере, едва достигшего 2 мм, первичного рака и микрометастазов. Этим блокируется ангиогенез и лимфангиогенез в среде раковых клеток, и они в отсутствие питания через кровь, быстро погибают.

Ученые считают, что сделанное ими открытие позволит подавлять свойство раковых клеток индуцировать образование новых кровеносных и лимфатических капилляров в узелке из раковых клеток, начиная с размера его в 2 мм. Это предотвратит метастазирование раковых клеток, что «значительно увеличит шансы на успех в лечении рака».

2. Раковую клетку можно заставить синтезировать лекарство против себя самой.

Такой метод уничтожения раковых клеток разработали ученые из Йельского университета США (2001). Метод позволяет уменьшать кровоснабжение раковых клеток за счет уничтожения кровеносных сосудов в опухоли. Это новое и быстро развивающееся направление. В отличие от прежних методов, этот метод разрушает сосуды в раковой опухоли, а не препятствует образованию новых.

Ученые обнаружили, что на поверхности клеток, выстилающих сосуды внутри опухоли, в отличие от сосудов в нормальной ткани, имеется молекула- рецептор, названная TF. С ней плотно связывается молекула fV11, которая циркулирует в крови. Выяснено, что если к этой молекуле добавить антитело, то получившийся комплекс будет разрушать стенку сосудов.

Молекула, разрушающая кровеносные сосуды, вводится внутрь опухоли с помощью безвредного вируса. После инфицирования раковые клетки начинают производить в большом количестве вещество, оно и вызывает разрушение сосудов и гибель раковых клеток.

Метод испытан в экспериментах на лабораторных животных, которым были привиты клетки меланомы и рака простаты от человека. Животные оставались живы до конца эксперимента – почти двести дней, в то время как животные контрольной группы, не получавшие такое лечение, прожили не более 63-х дней.

Ученые заявили о готовности испытать этот метод на добровольцах, страдающих от меланомы кожи.

3. В США успешно испытана новая вакцина против рака различного типа клетки.

Новая вакцина против рака разработана группой американских ученых во главе с иммунологом Ральф Рейсфельдом. Они отмечают, что «вакцина действует против ангиогенеза, к которому приводит рак, едва достигнув 2 мм в диаметре». Раковые клетки нуждаются в «сверхпитании», которое и получают,

«провоцируя создание новых кровеносных сосудов».

В опытах на мышах «вакцина блокировала приток крови к опухоли и препятствовала ее росту. Кроме того, у мышей еще на 10 месяцев появлялась защита от повторного роста опухоли».

Ральф Рейсфельд использовал вакцину, содержащую FLK-1 против белка, вызывающего рост кровеносных сосудов вокруг опухоли. Мышам с тремя различными типами рака прививалась вакцина, содержащая генетически измененные, непатогенные бактерии, способные производить большое количество FLK-1.

Результаты: «появлялась довольно продолжительная и устойчивая иммунная реакция, способная блокировать кровеносные сосуды вокруг раковых опухолей. Эти сосуды ослаблялись и, в конечном счете, исчезали вовсе». «Помимо этого, почти не наблюдалось побочных эффектов. Эта вакцина, привитая человеку, будет еще более эффективной в сочетании с другими методами лечения, способствующими гибели раковых клеток, и окажется полезной для предотвращения рецидивов».

Е.В. Степанова (2002) считает, что особенность антиангиогенной терапии в том, что она оказывает «цитостатический эффект» при воздействии на раковые клетки.

Автор делит ингибиторы ангиогенеза на два класса и объясняет механизм их действия.

1. Прямые ингибиторы ангиогенеза действуют на эндотелиальные клетки, что блокирует их пролиферацию, миграцию и активацию апоптоза в этих клетках.

2. Непрямые ингибиторы ангиогенеза подавляют синтез ангиогенных белков раковыми клетками: VEGF-1, FGFb и др.

Познания молекулярных причин ангиогенеза и лимфангиогенеза на этапе рака в 1-2 мм в ткани, открытие ID-генов и других причин, вызывающих эти процессы, позволят врачам-онкологам управлять этими процессами.

Это важно для раннего обнаружения первых раковых клеток первичного рака и микрометастазов, подавления их пролиферации и уничтожения.
<< Предыдушая Следующая >>
= Перейти к содержанию учебника =

Ангиогенез и лимфангиогенез и их ингибирование для подавле- ния пролиферации раковых клеток первичного рака и метастазов

  1. «Малые интерферирующие РНК» – «выключатели» гена и сред- ство для ингибирования пролиферации раковых клеток
    В клетке каждого типа организма одинаковый набор генов. Но только часть из них работает. Причем в одном типе – одни, а в другом типе клетки – другие гены. Мы еще не знаем, какие гены в клетке разного типа включены, а какие нет. Включение или экспрессия гена – это синтез копии его кодирующей цепочки – иРНК, а по ней как на матрице синтез белка в рибосоме клетки. Этот процесс происходит в
  2. Участие гемопоэтических клеток костного мозга в процессе мета- стазирования: новые мишени диагностики метастазов раковых клеток и их уничтожения
    Причины, по которым раковые клетки могут покидать первичный очаг рака и мигрировать в другие части тела, до конца не изучены. Многие жизни можно будет спасти, если удастся останавливать этот процесс. До сих пор считалось, что место образования метастаза определяется тем, в какой орган или органы с потоком крови попадает раковая клетка или клетки из первичного очага рака. Из нее за счет деления
  3. ДНК-чип для диагностики раковых клеток первичной опухоли и микрометастазов по плазме крови от пациента
    Так как диссеминация раковых клеток начинается с узелка из этих клеток в 1-2 мм в диаметре, то излечение рака возможно лишь на пути его ранней диагностики. В XXI в. станут известными основные гены-маркеры и белки-маркеры, превращающие нормальную клетку в раковую. По ним будет проводиться ранняя диагностика раковых клеток. Ранняя диагностика рака – это диагностика его начала. Еще важнее
  4. Белковый чип для диагностики раковых клеток первичной опухоли и микрометастазов по сыворотке крови пациента
    Второй путь ранней диагностики раковых клеток по белкам на поверхности раковых клеток. Раковая клетка отличается от нормальной клетки того же типа по составу синтезируемых ею белков. Эти белки – продукт «поломок» в генетическом материале нормальной клетки, превратившие ее в раковую. Наличие их – признак того, что ген или гены, вызывающий перерождение нормальной клетки, начал свою
  5. Биочип или микроматрица – устройство для ранней диагностики раковых клеток, слежения за лечением рака и контроля излечения
    Биочип – это организованное размещение молекул ДНК или белка на специальном носителе – «платформе». Платформа представляет из себя пластинку площадью всего 1 см2 или чуть больше. Она сделана из стекла или пластика, либо из кремния. На ней в строго определенном порядке может быть размещено множество молекул ДНК или белка. Отсюда и присутствие в термине слова – «микро». На биочипе можно
  6. Вакцина на основе дендритных клеток для поиска и уничтожения раковых клеток
    Даже солидный рак с размера узелка 2 мм или даже 1 мм в ткани для пациента уже является болезнью всего организма. Так как каждая его клетка – это клетка-организм, то для излечения от рака необходимо уничтожение всех раковых клеток. Но прежде надо найти каждую раковую клетку в организме среди нормальных клеток. Этого можно добиться с помощью вакцины. Рак – не одно целое, а незримое
  7. Нарушения в передаче сигнала к делению в раковой клетке: но- вые мишени для уничтожения раковых клеток
    Стандартные лекарства против раковых клеток действуют на них через повреждения их ДНК. Но при этом такое же действие их и на здоровые клетки организма пациента. То есть эти лекарства неизбирательные, с тяжелыми побочными эффектами. Для избежания этого, ученые долго искали новые мишени для лекарств, чтобы уничтожать только раковые клетки. Их нашли в «участниках» передачи сигнала к делению в
  8. Вирусы – естественное средство для уничтожения раковых клеток любого типа
    Для излечения от рака необходимо уничтожить все раковые клетки, где бы они ни оказались в организме пациента. Для этого нужен такой способ лечения, который позволяет решить две задачи: 1) разыскать раковые клетки среди нормальных клеток организма и 2) уничтожить каждую раковую клетку, и при этом не повредить здоровые, т.е. нормальные клетки. Оказалось, что есть вирусы – «онколитические». Они
  9. Вакцина на основе «гена tag7» для уничтожения раковых клеток и профилактики их возникновения
    При любой инфекции человека возбудитель – бактерия или вирус извне. Бактерия – прокариот, а раковая клетка – это клетка своего организма и эукариот. Эти резкие отличия вызывают иммунный ответ организма против возбудителей: В- и Т-лимфоциты распознают их по белкам-антигенам и уничтожают. При повторном инфицировании организма эти возбудители будут сразу уничтожены, так как их уже «запомнила»
  10. Методы для ранней диагностики раковых клеток
    Методы для ранней диагностики раковых
Медицинский портал "MedguideBook" © 2014-2019
info@medicine-guidebook.com