Необходимо очертить круг основных проблем, которые должна решать общая теория опухолеобразования. Очевидно, общая модель должна отвечать следующим критериям:
— объяснять основные группы фактов, исходя из единого основания (принципа), т.е. должна быть монистичной, универсальной теорией;
— раскрыть механизм «общего знаменателя», который нивелирует, унифицирует разнообразие канцерогенов;
— выяснить роль омоложения, эмбрионализации в предраке;
— выявить роль клоногенных низкодифференцированных клеток;
— установить взаимосвязь между начальным этапом, тканевыми процессами в предраке и конечным результатом — активизацией онкогенов в стволовых клетках;
— объединить в одной теории рациональные идеи основных концепций канцерогенеза.
Теоретически право на существование имеют две альтернативные версии нарушения контроля пролиферации. В старых теориях канцерогенеза причину трансформации связывали с необратимыми генетическими повреждениями. О существовании принципиально иной причины, связанной с нарушением тканевого контроля, вопрос не поднимался, но ряд концепций близко подходили к этой идее.
Альтернатива в подходе к механизму трансформации состоит в том, что либо клетка становится «эгоистичной», автономной, что связывается с генетическими нарушениями; либо нарушается тканевая система контроля пролиферации клоногенных клеток, обладающих активизированными онкогенами. Доказать, какая из теорий соответствует реальности, можно на основании подтверждения следствий, вытекающих из моделей. Основным фактом, подтверждающим механизм, основанный на нарушении тканевого гомеостаза, является способность опухолевых клеток нормализоваться при дифференцировке. Рассмотрим ряд таких данных. Впечатляющие результаты были получены в работах по изучению морфобластических потенций клеток разных линий терато-карциномы мыши (Mintz,1978). Было продемонстрировано, что клетки тератокарцином, сохраняющие омни- или полипотент-ность, способны к полной утрате признаков злокачественности и включению в гистогенез. Такими же свойствами обладали клетки неэмбриональных опухолей — аденокарциномы молочной железы, плоскоклеточного ороговевающего рака, хондросаркомы (Pierce, Speers, 1988).
Выше мы приводили сведения (Сакс, 1986) о том, что даже клетки с хромосомными нарушениями при дифференцировке нормализуются, теряя злокачественность. Сходные данные приводятся в работах Ю.М.Васильева, в которых обратимость трансформации исследуется на молекулярно-генетическом уровне.
Делая заключение, Ю.М.Васильев (1986) пишет: «Таким образом, между нормальным и трансформированным фенотипом клетки возможны обратимые переходы, вызываемые внешними факторами. Достижения последних лет привели к появлению принципиально новых взглядов на механизм автономии опухолевых клеток. Теперь известно, что такая независимость возникает не как следствие необратимой утраты клеткой способности реагировать на воздействие внешней среды, но как результат чрезмерной стимуляции клетки эндогенными онкобелками, имитирующими один из нормальных типов клеточной реакции, а именно реакции мембраны на молекулы-лиганды, не связанной с субстра-том»·. С нашей точки зрения, принципиально важно выделить то, что онкобелки, согласно Ю.М.Васильеву, имитируют один из нормальных типов клеточной реакции. Это говорит о том, что эту роль может играть избыточное количество нормальных факторов роста (ФР). Акцент Ю.М.Васильев делает на ненормальной стимуляции митогенными сигналами. Состояние стимуляции возникает при нарушении тканевого гомеостаза в результате нарушения обратной связи. Данные по обратимости трансформации разрушают идею о необратимых мутациях и онкобелках как результате мутаций. С нашей точки зрения, результаты исследований, полученные Ю.М.Васильевым, и выводы из них подтверждают не теорию онкогена, а тканевую модель. С другой стороны, они коррелируют с данными по обратимости трансформации в результате дифференцировки. Установление факта обратимости трансформации на молекулярном уровне является еще одним доказательством тканевой теории. Общую картину можно представить таким образом: при повышенном режиме пролиферации нарушение структуры тканевого гомеостаза определяет сдвиг в сторону эмбрионализации, что меняет соотношение между стимуляторами и ингибиторами митоза, в результате возникает «сверхстимуляция». Таким образом в тканевой модели связываются канцерогенный профиль, режим пролиферации, степень омоложения, искажение структуры и функции гомеостаза, неконтролируемый рост клоногенных клеток.
Насколько обоснованно положение о необратимости трансформаций за счет мутаций в 3 — 4 онкогенах? Мы уже говорили, что многие данные опровергают это представление. В частности, при делении раковых клеток в опухоли злокачественность не обязательно наследуется дочерними клетками, как это принято считать. Рассмотрим данные, подтверждающие этот вывод. Изучение перевивной ороговевающей карциномы крысы методом автографического анализа показало (Pierce, Wallace, 1971), что через 2 часа после введения 3Н-тимидина мечеными были только недифференцированные участки опухоли, а уже через 96 часов клетки, связавшие 3Н-тимидин, обнаружились в дифференцированных участках опухолей. Выделенные из дифференцированных участков клетки не прививались животным, в то время как из недифференцированных участков давали высокую частоту прививаемости. С нашей точки зрения, эти данные однозначно доказывают, что раковые клетки при делении могут давать нормальное потомство, то есть злокачественность генетически не закреплена и не наследуется дочерними клетками, как это предполагалось мутационной гипотезой и молекулярно-генетической теорией.
Полученные результаты имеют большое клиническое и теоретическое значение, поскольку коррелируют с данными по нормализации опухолевых клеток при стимуляции к дифференцировке. С нашей точки зрения, данные Pierce и Wallace (1971) можно интерпретировать так. Поскольку клетки недифференцированных областей опухоли, где осуществляется деление, включают метку, а дифференцированные, прекратив деление, не включают ее, то появление метки через 96 часов в дифференцированных клетках свидетельствует о том, что в опухоли молодые раковые клетки способны дифференцироваться, в результате чего они нормализуются, теряя злокачественность. Об этом также свидетельствует неспособность дифференцированных опухолевых клеток прививаться. Данные хорошо вписываются в контекст проблемы нормализации опухолевых клеток. В этом плане представляет интерес известное положение Дж.Пирса о том, что «опухоль — это карикатура: если тератокарцинома — это карикатура на эмбриогенез, то опухоли детерминированных тканей — это карикатура на гистогенез» (Pierce, 1974). Однако эта карикатура на уровне отдельной клетки теряет смысл и может никак не обнаруживаться.
Приведенные данные позволяют сделать вывод, что трансформация не является событием клеточного масштаба. Идея о том, что рак не связан с отдельной клеткой, высказывается известным итальянским ученым М.Терци (1977, с.170—179), он пишет: 4…рак можно описать только в терминах клеточных популяций… Онкогенность представляет собой своего рода дифферен-цировку; она не является необратимой… и ее следует определить на популяционном уровне, а не на уровне единичной клетки». Выводы итальянского ученого имеют принципиальное значение, они доказывают верность тканевого подхода к механизму трансформации.
Существенным недостатком теории онкогена является то, что в ней отсутствует различие между стволовой и дифференцированной клеткой. Она исходит из понятия -«нормальная» клетка, что стирает различие между популяциями клеток, обладающими различной клоногенностью. Но в условиях изоляции, трансплантации стволовые клетки проявляют типичные опухолевые свойства, инвазивный рост без какого-либо канцерогенного воздействия. Согласно теории онкогена, в нормальных клетках имеются неактивные протоонкогены, которые в процессе трансформации патологически активизируются. В полной мере такое представление применимо лишь к дифференцированным клеткам, у которых онкогены неактивны, и неприменимо к стволовым клоноген-ным клеткам, у которых имеются активизированные онкогены. С другой стороны, применительно к дифференцированным клеткам это представление не работает, поскольку они не способны делиться и трансформироваться. Данные показывают, что малиг-низируются сугубо стволовые и коммитированные клетки, с другой стороны, они не нуждаются в генетических изменениях, поскольку уже обладают набором «злокачественных» свойств. Анализ привел к парадоксу: дифференцированные клетки неспособны трансформироваться, а стволовые практически «трансформированы». Парадокс указывает на иные условия и иной механизм трансформации, нежели это представляется в теории онкогена и предшествующих концепциях рака.
В тканевой модели увеличение степени злокачественности клеток связывается не с мутациями онкогенов, а с нарушением тканевого контроля и снижением степени дифференциации в процессе опухолевой прогрессии, где стволовые клетки обладают максимальной потенциальной злокачественностью, а дифференцированные клетки минимальной или нулевой.
Однако снижение степени дифференцировки клетки не объясняет еще механизм канцерогенеза. Существуют концепции, которые непосредственно выводят из омоложения клетки механизм трансформации. При таком подходе механизм опухолеобразова-ния остается нераскрытым. Можно указать на то, что такие клетки уже имеются в нормальной ткани. Что же нового добавляет учет прогрессирующего омоложения в тканевой теории?
Значение эмбрионализации ткани на уровне отдельной клетки остается непонятным и не имеет смысла. Онкологический смысл эмбрионализации ткани раскрывается на уровне тканевого гоме-остаза. Это означает, что факт эмбрионализации надо рассматривать в двух проекциях: с точки зрения клетки и с точки зрения тканевого гомеостаза, его структуры, которая связана с функцией контроля пролиферации. В данном случае структура тканевого гомеостаза определяет функцию контроля пролиферации. При изоляции клоногенных клеток либо трансплантации злокачественность определяется степенью эмбрионализации. Однако выход из-под контроля клоногенных клеток при трансформации определяется количественным накоплением таких клеток в структуре тканевого гомеостаза, т.е. степенью эмбрионализации ткани. Не все события канцерогенеза можно оценить с позиции отдельной клетки, что обусловлено участием надклеточной тканевой структуры гомеостаза.
Таким образом, раковые клетки — это стволовые клоноген-ные клетки, которые при разрушении тканевого гомеостаза выходят из-под контроля. Если в прежней трактовке переход от стволовой клетки к раковой связывался с мутациями, то в новой теории трансформация связывается с разрушением тканевого гоме-остаза.
Какие факты говорят в пользу описанной картины?
Данное представление подтверждается тем, что стволовые клетки и клетки, находящиеся на ранней стадии коммитирования, так же как и раковые клетки, синтезируют раково-эмбрио-нальный белок. В небольших количествах белки, свойственные эмбрионализированным клеткам, обнаруживаются в нормальной ткани, что соответствует доле функционирующих стволовых клеток при физиологической регенерации ткани. В процессе опухолевой прогрессии и увеличения степени омоложения количество раково-эмбрионального белка увеличивается, что соответствует доле стволовых клеток. Именно такая картина динамики изменения в сторону эмбрионализации ферментативного спектра наблюдается в опухолеобразовании (Колосова, 1988).
Характерно, что попытки обнаружить принципиальные различия между нормальной и опухолевой клетками на протяжении всего периода экспериментальной онкологии не увенчались успехом. Независимо друг от друга исследователи приходили к общему выводу: если сравнивать опухолевые клетки не с дифференцированными клетками, а с незрелыми стволовыми и коммитиро-ванными, то принципиальных отличий обнаружить не удается. Данный факт рассматривался как неудача, в новой же теории он рассматривается как доказательство тканевого подхода. Открытие онкогенов вселило новую надежду на возможность найти специфическое отличие раковых клеток. Но эта надежда также уже практически разрушена — как выяснилось, в стволовых клетках обнаруживаются активизированные онкогены, активизация (в результате блока дифференцировки) которых обеспечивает характерный, раковый фенотип стволовых клеток, который идентичен всем признакам опухолевых клеток. Отсутствие отличий опухолевых клеток от молодых недифференцированных клеток в прежней теории воспринимается как парадокс. Однако с позиции тканевой теории этот факт вполне закономерен и служит подтверждением положения о нарушении тканевой регуляции как необходимом и достаточном условии опухолеобразования.
Таким образом, если саморегулирующаяся система (гомеостаз) контролирует постоянство качественного и количественного состава клеток ткани, а ее элементы (клетки) обладают потенцией к независимому размножению, то нарушение тканевого механизма контроля должно привести к неконтролируемому делению клоногенных стволовых и коммитированных клеток.