Активация клеточных онкогенов при перестройке хромосом
В настоящее время начинает проясняться взаимосвязь между аберрациями хромосом, наблюдаемыми с большой частотой и постоянством при некоторых формах опухолей у человека, и онкогенными эффектами. В последние годы сделаны важные открытия, свидетельствующие о том, что специфические транслокации могут привести к злокачественному росту в результате активации нормальных клеточных генов. Эти открытия стали возможны благодаря сближению цитогенетики, вирусной онкологии и молекулярной биологии.
Давно известно, что определенные вирусы могут вызывать злокачественные опухоли у экспериментальных животных. Исследования с ретровирусами и трансформирующими вирусами, которые вызывают злокачественную трансформацию клеток в культуре и индуцируют опухоли с коротким латентным периодом у инфицированных животных, показали, что их геномы содержат специфические последовательности нуклеотидов, ответственные за онкогенность.
Методами молекулярной гибридизации установлено, что в клетках позвоночных скрыты генетические локусы, гомологичные вирусным онкогенам. Некоторые из этих гомологов, по-видимому, возникли в ранней эволюции в результате рекомбинации. Экспериментальные данные подтверждают предположение, что клеточные гомологи вирусных онкогенов составляют группу нормальных генов (протоонкогенов), расположенных в постоянных участках хромосом в пределах данного вида и обладающих потенциальной онкогенной активностью. В настоящее время у человека определена хромосомная локализация свыше двух десятков генов, которые можно назвать онкогенами, так как их активация, по-видимому, является причиной развития специфических опухолей, связанных с точковыми мутациями или перестройками хромосом. Трансформирующие гены ретровирусов и их клеточные гомологи предложено обозначать одним и тем же символом, записанным соответственно строчными и заглавными буквами. Например, онкоген вируса лейкемии мышей Абельсона обозначают как vabi, а соответствующий протоонкоген — ABL.
Наблюдается четкое совпадение между локализацией онкогенов в хромосомах и точками разрывов хромосом, вовлеченных в перестройки при некоторых типах лейкозов (табл. 7). Так, Heisterkamp и соавт. (1982) установили, что у человека эквивалент онкогена vabi вируса мышиного лейкоза Абельсона (ABL) локализован в хромосоме 9(q34—qter), a DallaFavera и соавт. (1982а) и Swan и соавт. (1982) нашли, что гомолог онкогена vsis вируса саркомы обезьяны (SIS) локализован в хромосоме 22 (qll —qter). Эти хромосомы, как было показано выше, наиболее часто вовлекаются в транслокацию 9; 22 (q34; qll) при хроническом миелолейкозе.
De Klein и соавт. (1982) и Groffen и соавт. (1983) исследовали локализацию генов ABL и SIS у больных хроническим миелолейкозом с t 9;22 и показали, что ген ABL транслоцирован с хромосомы 9 на хромосому 22, а ген SIS — с хромосомы 22 на хромосому 9. Эти данные прямо доказывают реципрокный обмен между хромосомами 9 и 22. Bartram и соавт. (1984) картировали онкоген SIS на хромосоме 22 в области ql2.3—ql3.1, т. е. в отдалении от точки разрыва хромосомы 22(qll) при хроническом миелолейкозе. Эти же авторы установили, что ген SIS отделяется после транслокации от хромосомы 22 при Рп позитивном хроническом миелолейкозе и остается на хромосоме 22 при Phнегативном варианте заболевания. Результаты этих исследований не подтверждают активную роль гена SIS в генерации хронического миелолейкоза. По-видимому, ген ABL имеет более важное значение. Повышенные уровни экспрессии гена ABL были обнаружены в линии клеток К562, выделенной от больного с бластным кризом Ph1позитивного хронического миелолейкоза [Collins, Groudine, 1983; Selden et al., 1983]. По мнению De Klein и соавт. (1982), повышенные уровни экспрессии гена ABL могли возникнуть в результате его удвоения при транслокации в область усиливающего (enhancer) гена, присутствующегоТаблица 7. Локализация онкогенов в хромосомах человека
ОнкогенХромосома, в которой локализован онкогенГемобластозы, при которых перестраивается данная хромосомаNRAS1 (р31>сеп)Хромосома 1 часто вовлекается в транслокации приSK1(dl2^qter)гемобластозах и друиих опухоляхBLYM1 (р32)
RAF 24Острый лимфобластный лейкоз: t (4; 11) (q 21;q 23)PMS 5<q 34)Острый нелимфобластный лейкоз: 5q — (ql 2—q 32)MYB 6(q 21—qter )Острый лимфобластный лейкоз: 6q — (q 21>qter )MYS 6(q 22—q 24)Острый лимфобластный лейкоз: 6q —(q 21—qter )KRAS 16(pter —ql 3)Острый миелобластный лейкоз: t (6;9)(p 21—23) (q 33—34)ERBB 7(pter —q 22)Острый нелимфобластный лейкоз: 7q — (q 22—qter )MOS 8(q 22)Острый миелобластный лейкоз: t (8;21) (q 22; q 22)MYC 8(q 24)Лимфома Беркитта: t (8; 14) (q 24;q 32), t (2;8) (pl 2;q 24),
При остром промиелоцитарном лейкозе, как было показано выше, в транслокацию часто вовлекаются хромосомы 15 и 17, в которых локализованы гомологи онкогенов vfes вируса кошачьей саркомы (FES) и verbAl вируса эритробластоза птиц (ERBA1) [Heisterkamp et al., 1982; Spurr et al., 1984]. Sheer и соавт. (1983) исследовали гибриды соматических клеток мыши и лейкоцитов больных острым промиелоцитарным лейкозом с транслокацией 15;17. Один из гббридных клонов содержал хромосому I5q+. Поскольку ген FES не присутствовал в этом гибриде, высказано предположение, что он транслоцирован к хромосоме 17q—. Проведенный анализ помог более точно локализовать точки разрыва в хромссомах, участвующих в транслокации 15; 17: 15(q22) и 17(q21). Показано также, что ген ERBA1 отсутствует в хромосоме 15qf и, по-видимому, остается на хромосоме 17q— (Sheer et al., 1984). При исследовании ДНК больных острым промиелоцитарным лейкозом получены доказательства в пользу перестройки гена ERBA1.
В трех хромосомах, участвующих в транслокациях при лимфоме Беркитта, локализованы активные генные кластеры иммуноглобулинов: в хромосоме 14(q32) —локус тяжелой цепи [Сгосе et al., 1979; Kirsch et al., 1982:
McBride et al., 1982], в хромосоме 2(р11—13) —локус легкой цепи каппа [Malcolm et al., 1982; McBride et al., 1982] и в хромосоме 22(qll) —локус легкой цепи ламбда [Erikson et al., 1981; McBride et al., 1982]. Установлено прямое взаимоотношение между экспрессией иммуноглобулинов легких цепей и типом транслокации при лимфоме Беркитта: клетки с транслокацией 2;8 экспрессируют каппа цепи, а клетки с транслокацией 8;22 — ламбда цепи (Lenoir et al., 1982).
На хромосоме 8(q24), постоянно участвующей во всех типах транслокаций при лимфоме Беркитта, картирован эквивалент онкогена vmyc вируса миелоцитоматоза птиц (MYC) [DallaFavera et al., 1982b; Neel et al., 1982]. Получены важные цитогенетические и молекулярные доказательства вовлечения генов иммуноглобулинов, которые активны в Вклетках, в неслучайные перестройки хромосом. Показано, что в опухолевых клетках с t 8;14 ген MYC транслоцирован к иммуноглобулиновому локусу тяжелой цепи [Taub et al., 1982; Erikson et al., 1983a; Adams et al., 1983] в клетках транслокациями 8; 22 и 2; 8 гены легких цепей ламбда и каппа перемещены соответственно с хромосомы 22 и 2 к гену MYC на хромосоме 8q+ [De la Chapelle et al., 1983; Croce et al., 1983; Erikson et al., 1983; Davis et al., 1984; Emanuel at al., 1984; Hollis et al., 1984]. Получено прямое доказательство, что транслокация 8; 14 реципрокная [Gelman et al., 1983] и что после нее ген MYC связывается с геном иммуноглобулина тяжелой цепи [Hamlyn, Rabbitts, 1983]. Считают, что уровень экспрессии гена MYC аффектируется после транслокаций соседними активными генами иммуноглобулинов, и поэтому нормальный регуляторный контроль утрачивается [Forman, Rowley, 1982].