WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
БИОЛОГ ИЯ МОДЕЛИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОНКОЛОГИИ Н. А. ПОПОВА Новосибирский государственный университет Несмотря на успехи в изучении причин и особенностей онкологических заболеваний [1–5], их частота THE MODELS и смертность от них продолжают увеличиваться. Это OF EXPERIMENTAL ONCOLOGY делает проблему злокачественного роста одной из самых актуальных в биологии и медицине.

N. А. POPOVA Развитие онкологии невозможно без постановки экспериментов, проведение которых на человеке недоThe models of experimental oncology include пустимо. Этим занимается экспериментальная онкоspontaneous and transplantable tumors in aniлогия, используя многочисленные модели, каждая из mals, the culture of tumor cells in vitro, human которых в определенной степени адекватна опухолям человека. Учитывая особенности моделей, полученные tumors transplanted in animals and molecularна них данные можно переносить в клинику, где они genetic models.

подвергаются корректировке или отвергаются вообще.

В связи с этим выбор для исследования подходящей Арсенал моделей экспериментальной онкомодели имеет исключительно важное значение.

логии включает спонтанные, перевиваеСПОНТАННЫЕ ОПУХОЛИ ЖИВОТНЫХ мые и индуцированные опухоли животных, культуры опухолей человека и животных, Как ни далеко животные отстоят от человека, все же изучение их опухолей помогло выявить основные закоопухоли человека, привитые животным, и номерности злокачественного роста, характерные для молекулярно-генетические модели.

всех животных, в том числе и для человека. Рак поражает все многоклеточные организмы, однако опухоли лишь немногих животных могут служить моделями опухолей человека. Начнем изложение со спонтанных опухолей животных. Спонтанными они называются потому, что обнаруживаются у животных, не подвергшихся каким-либо воздействиям со стороны экспериментатора.

Среди беспозвоночных животных наиболее популярным объектом у онкологов является дрозофила. Некоторые линии дрозофилы характеризуются высокой частотой развития спонтанных опухолей. На них проводятся исследования механизмов генетической предрасположенности к опухолям.

У рыб, наиболее многочисленного по числу видов класса позвоночных животных, описаны опухоли разных тканей. Рыбы могут быть удобной моделью для исследования канцерогенных факторов в естественных водоемах. Кроме того, многие рыбы хорошо размноwww.issep.rssi.ru жаются в условиях аквариумов, где они приобретают статус лабораторных животных. К сожалению, в таком ПОПОВА Н.А. МОДЕЛИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОНКОЛОГИИ Попова Н.А., © БИОЛОГ ИЯ качестве для онкологических исследований они ис- Из домашних животных в большей степени опухопользуются редко. лями поражаются собаки. У них возникают опухоли разных органов, чаще молочных желез. Спонтанные Среди земноводных достаточно распространенныопухоли собак иногда используют на последних предми лабораторными животными являются лягушки, но клинических этапах испытания противоопухолевых спонтанные опухоли у них встречаются редко. У лягухимических соединений.

шек удается индуцировать опухоли канцерогенными веществами или вирусами. Наиболее популярной в онСПОНТАННЫЕ ОПУХОЛИ кологии является карцинома почек леопардовой ляИНБРЕДНЫХ ЖИВОТНЫХ гушки, для которой доказано вирусное происхождение.

Самым главным недостатком спонтанных опухолей Из класса птиц наиболее часто в качестве модели животных как моделей для онкологических исследоваонкологии используют домашних кур. У них довольно ний является низкая частота их возникновения, в речасто возникает саркома, вызываемая вирусом. Поэтозультате чего онколог не может одномоментно распому эта модель применяется для изучения вирусного лагать материалом, достаточным для изучения. Чтобы канцерогенеза.

исправить эту ситуацию, ученые пытались перенести опухоль, возникшую у одного животного, на большое Классическими объектами экспериментальной ончисло других, то есть осуществить перевивку опухоли, кологии являются млекопитающие, прежде всего мыили трансплантацию.

ши и крысы, которые хорошо адаптируются к условиям В 1975 году М.А. Новинскому впервые удалось пежизни в неволе и дают многочисленное потомство. Нет ревить опухоль от одной собаки другой. Фактически им ни одной проблемы онкологии, которую не исследовабыла создана первая экспериментальная модель злокали бы с использованием этих грызунов. Чаще всего у чественного роста. Вслед за этим и другими исследовамышей встречаются опухоли молочных желез (ОМЖ).

телями было показано, что в некоторых случаях возУ самок мышей пять пар молочных желез. В каждой можны успешные трансплантации опухолей животным железе может возникнуть опухоль. Поэтому спонтантого же вида, но генетически различающимся. В больные ОМЖ часто бывают множественными. Как модель шинстве случаев подобные попытки оказывались неспонтанные ОМЖ мышей привлекают исследователей удачными. Так, Пауль Эрлих, один из основателей экслегкостью наблюдений, возможностью измерения, а периментальной онкологии, пробовал перевивать более также получения штаммов перевиваемых опухолей. И тысячи спонтанных опухолей мышей, но только 14 из действительно, эта модель использовалась и используних развивались у новых хозяев.

ется в настоящее время для решения многих проблем онкологии: роли генотипа и вирусов в возникновении Важнейшим этапом в развитии экспериментальопухолей, роли гормонов, проблемы предраковых об- ной онкологии явилось выведение инбредных линий разований, тестирования канцерогенов и противоопу- животных. Раньше, чем онкологи, инбридинг (близкохолевых соединений. Спонтанные ОМЖ у крыс возни- родственное скрещивание) стали использовать любикают гораздо реже, чем у мышей, тем не менее и они тели, разводившие мышей с интересующими их прислужат объектом исследования онкологов. знаками. В Японии были популярны “танцующие” или “вальсирующие” мыши. Впоследствии было показано, У кроликов часто возникает вызываемая ДНКчто это является результатом наследственного нарушесодержащим вирусом спонтанная папиллома. Она предния функции вестибулярного аппарата. Люди, развоставляет собой доброкачественные бородавчатые раздившие таких мышей для продажи, знали, что “танцурастания на коже ушей, которые впоследствии преврающие” появляются только в потомстве “танцующей” щаются в злокачественную опухоль, метастазирующую пары. Опухоль, случайно возникшая у одной из “танв легкие и лимфоузлы. Эта модель с успехом применяцующих” мышей, была успешно трансплантирована ется для решения проблем вирусологии и иммунолодругим таким же мышам и не росла у “нетанцующих”.



гии опухолей.

Таким образом впервые результат трансплантации был У обезьян довольно часто встречаются и доброкаче- поставлен в зависимость от родственных отношений ственные и злокачественные опухоли разных органов, между донором опухоли и ее реципиентами. К тому некоторые из них образуют метастазы. Это свидетельст- времени было уже известно учение Иоганнсена о чисвует о принципиальной возможности использования тых линиях, гласившее, что близкородственное разведеспонтанных опухолей обезьян в качестве эксперимен- ние в ряду поколений любую разнородную популяцию тальной модели. Правда, тот факт, что опухоли у них разделяет на инбредные, или чистые, линии. Все особи возникают, как правило, в возрасте 10–15 лет, делает в пределах одной линии гомозиготны и идентичны по эту модель очень дорогостоящей. всем генам, как однозиготные близнецы. У мышей СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №8, БИОЛОГ ИЯ состояние 100%-ной гомозиготности генов (за исклю- Может создаться впечатление, что инбредные личением генов половых хромосом) достигается через нии – искусственная модель. Ведь ничего подобного у 20 поколений сестринско-братского инбридинга. Пер- человека не существует (кроме монозиготных близневая инбредная линия мышей получена американским цов, которые рождаются крайне редко). Однако это не онкологом Литтлом в 1909 году. Это линия DBA, кото- так. Известно, что, только вычленив определенный фактор, можно досконально его исследовать. Действительрая существует и поныне. При создании линий мышей но, с появлением инбредных линий были решены недля онкологических исследований ученые сочетали инбридинг с селекцией на высокую или низкую часто- которые фундаментальные проблемы онкологии.

ту опухолей определенных органов. В результате созда- Помимо мышей созданы также сотни инбредных но несколько сот линий мышей, каждая из которых линий крыс. Большинство линий крыс ведут свое проимеет определенные онкологические характеристики исхождение от колонии крыс-альбиносов из вивария (рис. 1). Они сохраняются как линейная принадлеж- при Вистаровском институте США. Среди крыс нет ность независимо от того, в какой стране и каком вива- линий с высокой частотой спонтанных опухолей, поэтому они используются в онкологии в основном для рии содержатся мыши данной линии. У мышей одних индукции опухолей канцерогенами, а также для раболиний в определенном возрасте возникают опухоли ты с перевиваемыми опухолями.

молочной железы, печени, легких или лейкозы. Это так называемые высокораковые и высоколейкозные ли- Число инбредных линий морских свинок невелико.

нии (рис. 2). У других, наоборот, опухоли возникают с Они отселектированы в основном для исследований в низкой частотой или не возникают совсем – это низко- области иммунологии. Еще меньше линий хомячков и кроликов, которые в онкологии используются для раковые линии.

трансплантации опухолей человека. Но об этом несколько позже. А сейчас вернемся к перевиваемым опухолям.

ПЕРЕВИВАЕМЫЕ ОПУХОЛИ Создание инбредных линий позволило ввести в арсенал моделей экспериментальной онкологии перевиваемые опухоли. Онкологам-экспериментаторам уже не надо было дожидаться появления спонтанных опухолей. При прививке они могли получить достаточное для исследований количество опухолей. Это делало возможным постановку эксперимента с большим числом сравниваемых групп животных. Трансплантация опухоли с одной особи на другие в пределах одной линии мышей всегда успешна. Любую спонтанно возникшую или индуцированную опухоль можно превратить Рис. 1. Мыши разных инбредных линий в перевиваемый штамм, то есть опухоль, сохраняющую свои свойства при последующих перевивках. Штамм можно подвергнуть замораживанию с применением криопротекторов и хранить в таком состоянии в контейнере с жидким азотом сколь угодно долго. В случае надобности штамм размораживают и трансплантируют животным. В онкологических центрах и лабораториях существуют банки, где хранятся сотни перевиваемых штаммов опухолей. С использованием перевиваемых опухолей инбредных мышей получаются более воспроизводимые и статистически достоверные результаты, причем на меньшем числе животных. Все это делает перевиваемые опухоли незаменимой моделью для исследований в области экспериментальной терапии.

Как правило, неизвестный препарат испытывают на нескольких штаммах, причем в этот список непременРис. 2. Самка высокораковой линии мышей A/He c опухолью молочной железы но включают метастазирующие штаммы опухолей, а ПОПОВА Н.А. МОДЕЛИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОНКОЛОГИИ БИОЛОГ ИЯ также штаммы, обладающие лекарственной устойчи- дователей привлечено к широко распространенным востью. Все химиопрепараты, применяющиеся в онко- вирусам папилломы. Имеются данные, что носительлогической клинике в настоящее время, непременно ство этого вируса (особенно типов 16 и 18) увеличивает проявили противоопухолевую активность на какой- вероятность заболевания раком шейки матки [6]. Группу нибудь перевиваемой опухоли животных. повышенного риска составляют также люди, больные гепатитами В и С. Изменения в печени, вызываемые Наряду с явными преимуществами перевиваемые этими вирусами, создают условия для возникновения опухоли как модели имеют один существенный недосрака печени.





таток. Дело в том, что при прививке опухоль переноМодели индуцированных вирусами опухолей жисится в организм здорового животного. По отношению к онкологическим заболеваниям человека это искусст- вотных, а также модели злокачественно трансформированных под влиянием вирусов клеток, культивируевенная ситуация. Более адекватными в этом смысле мых в условиях in vitro, позволили не только раскрыть моделями являются спонтанные и индуцированные многие тайны вирусного канцерогенеза, но и создать опухоли, так как в этих случаях опухоль возникает общую концепцию молекулярных механизмов возникиз клеток организма, подвергшихся злокачественной новения опухолей.

трансформации.

Опухоли могут быть индуцированы также различИНДУЦИРОВАННЫЕ ОПУХОЛИ ными видами облучения. У людей, подвергшихся действию ионизирующей радиации, возникают опухоли С тех пор как Персиваль Потт доказал роль печной сакроветворной ткани, костей, легких, печени, щитовиджи в возникновении рака мошонки у трубочистов, выной железы и других органов. В экспериментах на жиявлено множество химических веществ-канцерогенов, вотных при воздействии облучения возникают опухоли вызывающих различные опухоли [4, 5]. Первую экспетакого же широкого спектра.

риментально индуцированную опухоль получили ЯмаНарушения баланса гормонов могут играть одну из гива и Ишикава путем многократного смазывания коглавных ролей в патогенезе злокачественных опухолей.

жи кролика каменноугольным дегтем. В дальнейшем Моделями исследования этого процесса служат опухоканцерогенные вещества были выделены в чистом виде ли животных, образующиеся вследствие введения гори стали использоваться для индукции опухолей у жимонов или, наоборот, удаления желез внутренней секвотных. При исследовании индуцированных канцерореции (гипофиза, яичников).

генными веществами опухолей были получены факты, необходимые для понимания сущности процесса злоЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ, качественного роста.

ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ОПУХОЛИ ЧЕЛОВЕКА Опухоли могут быть индуцированы у животных также онкогенными вирусами. Первым вирусом, для Исследования опухолей животных, спонтанных, индукоторого доказана роль в возникновении опухолей, цированных и перевиваемых, показали, что полной был открытый в 1910 году П. Раусом из Рокфеллеров- корреляции между экспериментальными и клиничесского университета США вирус саркомы кур. За это ис- кими данными нет и, следовательно, прямой перенос следование П. Раус в 1966 году удостоен Нобелевской результатов в клинику опухолей человека невозможен.

премии. В начале 30-х годов Шоуп открыл вирус папил- Последнее касается прежде всего отбора противоопуломы у кроликов, а в 1936 году Биттнер – вирус рака мо- холевых препаратов. Это заставляло онкологов искать лочных желез у мышей. Далее один за другим открыты подходы к использованию опухолей человека в экспевирусы лейкозов мышей, названные по именам откры- риментальных моделях.

вателей вирусами Гросса, Френд, Молони и Раушера.

Различные опухоли человека можно выращивать В отличие от животных, у которых открыты десят- на питательных средах. В этом обзоре нет возможности ки опухолеродных вирусов, лишь для относительно не- рассмотреть все разнообразие культуральных моделей.

большого числа опухолей человека доказана роль виру- Назову лишь самые распространенные из них: органсов в их возникновении [1, 5]. Среди них несколько ные, тканевые и клеточные культуры, культуры в агаре.

редких, встречающихся в определенных географичес- Многие фундаментальные проблемы онкологии решеких регионах опухолей. Например, лимфома Бэркитта, ны с использованием культуры опухолевых клеток. С поражающая детей в Африке. В ее возникновении иг- практической точки зрения важным является примерает роль сочетание вируса и тропической малярии. На нение культуры клеток опухолей человека для отбора фоне общей иммунодепрессии вирус иммунодефицита противоопухолевых препаратов, установления индичеловека (ВИЧ) может вызывать развитие саркомы Ка- видуальной чувствительности опухоли к химиопрепапоши и лимфомы. В последнее время внимание иссле- ратам, а также для испытания генотоксических свойств СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №8, БИОЛОГ ИЯ веществ. В этой модели самым привлекательным является то, что экспериментатор имеет дело с опухолями человека. Однако они находятся вне организма, в искусственных условиях. Это главный недостаток данной модели. Тем не менее на ней можно испытывать препараты, оказывающие токсический эффект на клетки, хотя при этом об избирательности их действия на опухолевые клетки судить невозможно. Для тестирования препаратов, обладающих опосредованным эффектом на опухоли, эта модель не годится. Также непригодна она и для исследования веществ, подвергающихся в организме метаболической активации. Поэтому исРис. 3. Мышь nude с привитой опухолью человека следователи прилагали усилия для получения модели, позволяющей опухолям человека расти в организме развивается иммунодефицит, в результате чего гетероживотных.

логичные опухоли у них успешно прививаются (рис. 3).

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.