Теломераза и онкогенез.

Теломераза и старение.

В 1971 г. Оловников на основании появившихся к тому времени данных о принципах синтеза ДНК в клетках предложил гипотезу маргинотомии , объясняющую механизм работы такого счетчика. По мнению автора гипотезы, при матричном синтезе полинуклеотидов ДНК-полимераза не в состоянии полностью воспроизвести линейную матрицу, реплика получается всегда короче в ее начальной части. Таким образом, при каждом делении клетки ее ДНК укорачивается, что ограничивает пролиферативный потенциал клеток и, очевидно, является тем "счетчиком" числа делений и, соответственно, продолжительности жизни клетки в культуре. В 1972 г. Медведев показал, что повторяющиеся копии функциональных генов могут запускать процесс старения или управлять им.

Многочисленные проверки показали, что гибель культуры — не случайность, обусловленная неблагоприятными условиями роста, а всегда повторяющаяся закономерность: деления. Линия делящихся соматических клеток вовсе не бессмертна; старение — это свойство самих клеток, причем оно даже запрограммировано в геноме клеток, поскольку наступает после определенного числа делений. Это критическое число делений получило название - лимита Хейфлика.

Лимит Хейфлика объяснялся укорочением хромосом, и одновременно допускалось, что к этому эффекту сводится основная суть старения.

 

Кроме старения, теломеры и теломераза связаны с другой важнейшей биологической проблемой — проблемой опухолевого роста (онкогенезом).

Эта связь с наибольшей очевидностью продемонстрирована на культурах клеток.

Получение линий опухолевых клеток.

Общие сведения.

Нормальные соматические клетки, делятся в культуре ограниченное количество раз. В отличие от этого, опухолевые клетки в своих делениях не имеют какого-либо предела: их популяция может удваиваться бесконечно. Чтобы подчеркнуть данную особенность таких клеток, их часто называют иммортализованными («бессмертными»).

Получить «бессмертные» линии можно двумя способами:

- либо трансформировать нормальные клетки in vitro,

- либо выделить клетки из опухоли, растущей in vivo.

В обоих случаях культивировать иммортализованную линию можно опять-таки двумя способами:

- in vitro, т. е. путем пересева клеток в новые флаконы после каждого удвоения популяции,

- in vivo — путем регулярного пересева клеток здоровым животным.

Так, например, трансформированные in vitro клетки нередко вводят в организм животного, где они вызывают опухоль.

И наоборот: выделенные из первичной опухоли клетки десятилетиями культивируют in vitro.

Первичные опухоли: экспериментальные факты.

Первичные опухоли исследованы в отношении теломер и теломеразы и менее подробно. Но имеющиеся данные вполне согласуются с предыдущими данными. Так, были протестированы на теломеразную активность несколько тысяч образцов опухолей человека. В подавляющем большинстве (85%) злокачественных новообразований обнаружена теломеразная активность. Некоторым исключением оказался ряд злокачественных опухолей головы, где фермент был выявлен лишь в 40-60% случаев.

Напротив: в доброкачественных опухолях частота обнаружения фермента в целом такая же, как в нормальных тканях (27%). На этом основании теломеразу считают биохимическим маркером злокачественных опухолей человека.