Вы знаете, что вирус состоит не только из нуклеиновой кислоты, но и из белка, причем этот белок отличен от белка организма, в котором вирус размножается.
Белки животных разных видов также отличаются друг от друга. Белок клеток мышей отличен от белка клеток кролика. Организм вырабатывает защитные иммунные вещества только в ответ на введение белков, которые отличаются от белков организма (или, как принято говорить, чужеродны для организма). И если кролику ввести чужеродные ему клетки мышей, в его организме начнут вырабатываться иммунные защитные вещества — антитела, которые будут разрушать мышиные клетки. Если же кролику ввести его собственные белки, никаких антител к ним вырабатываться не будет.
Если в организм ввести, например, смесь разных чужеродных белков, то на каждый из них будут вырабатываться отличные от других, иначе говоря, специфические для каждого из них, антитела. Надо сказать, что этой способностью — вырабатывать антитела в ответ на введение чужеродных белков — обладают лишь взрослые животные, иммунологически зрелые. А новорожденные какое-то время после рождения не обладают этим свойством — они иммунологически незрелы.
Так вот, если мы взрослому животному введем какой-либо вирус, то в ответ на это в его организме начнут вырабатываться антитела. Они будут связываться только с введенным вирусом (то есть будут специфичны) и при этом разрушать его. Но если мы введем животному клетки полиомных опухолей или карциномы Шоупа, утратившие активный вирус, то в его организме антител к вирусу полиомы или Шоупа не обнаружится. Иначе говоря, в клетках исчезает не только вирус, но и его белковая часть (антиген вируса). По вирусо-генетической концепции, в клетке остается лишь его нуклеиновая кислота или ее фрагменты, которые сами по себе антител не вызывают (то есть они не антигенны).
Но оказалось, что клетки таких вирусных опухолей содержат новый белок, который не обнаруживается в нормальных клетках. Это было доказано не только для полиомных опухолей и папиллом — карцином Шоупа, но и для многих других вирусных опухолей: саркомы Рауса, ряда лейкозов. Самое интересное, что это белок не вирусный, то есть его нет в вирусе, вызвавшем эту опухоль, а клеточный. Но само образование этого белка в клетке, по-видимому, обусловлено каким-то, еще неизвестным, образом вирусной нуклеиновой кислотой. Этот белок чужероден клетке, в которой он возник, и поэтому сама опухолевая клетка становится чужеродной организму, в котором она возникла. Важно отметить, что разные опухолеродные вирусы вызывают в опухолевых клетках образование разных белков. Так, вирус полиомы вызывает в клетках опухолей мышей образование белков, отличных от белков в опухолях таких же клеток, вызванных вирусом, например, Гросса. Особенно интересно, что в разных мышиных полиомных опухолях (а их обнаружено около 23 видов) содержится один и тот же белок.
Из этого можно сделать очень важные выводы. Хотя мы и не знаем механизма образования таких белков, но по их присутствию в той или иной опухоли можем судить о ее возникновении: если изучаемая нами опухоль будет содержать белок (антиген), присущий полиомной опухоли, то можно с большой долей достоверности говорить о том, что ее вызвал вирус полиомы.
Мы уже говорили, что опухолевая клетка с чужеродным ей антигеном будет, в свою очередь, чужеродна организму, в котором она растет. А если это так, то почему же клетки опухоли не разрушаются антителами?
Как вы помните, новорожденные животные иммунологически незрелы, то есть не образуют антител на введение какого-либо антигена. Если такому иммунологически незрелому животному ввести большое количество какого-либо антигена, то оно окажется неспособным вырабатывать антитела к этому антигену во взрослом состоянии — он станет толерантным к этому антигену. Эта толерантность не будет распространяться на другие антигены: к ним организм животного будет вырабатывать антитела как обычно.
Так вот, когда опухолеродный вирус вводится новорожденному животному, возникшие в его организме под влиянием вируса опухолевые клетки с чужеродными антигенами могут беспрепятственно размножаться и образовывать опухоль — сначала из-за состояния иммунологической незрелости, а затем из-за толерантности организма к опухолевым клеткам. Если же опухолеродный вирус ввести взрослому, иммунологически зрелому животному, то в ряде случаев в его организме появятся опухолевые клетки, но их тотчас же убьют возникшие при этом защитные антитела.
Теперь понятно, почему для ряда опухолевых вирусов чувствительными оказались только новорожденные животные. Оговоримся кстати, что этот механизм — не единственный для объяснения чувствительности только новорожденных животных к некоторым онкогенным вирусам.
Но почему же для некоторых онкогенных вирусов, например вируса Рауса, чувствительными оказались и взрослые животные? Может быть, в этом случае специфических белков в опухолевых клетках не образуется?
Нет, такие белки и в этом случае образуются, но, возможно, сила иммунного ответа по многим причинам недостаточна, чтобы подавить рост опухолевых клеток.
Итак, для вирусных опухолей получилась довольно стройная картина. Клетки их содержат новый антиген, отсутствующий в нормальных клетках, который хотя и не является частью вируса, но, по-видимому, обусловлен им. За это предположение говорит специфичность данного антигена к образующему опухоль вирусу.
Ну, а как же опухоли, вызванные канцерогенными веществами? Может быть, они также содержат антигены, характерные для вирусных опухолей?
Надо сказать, что при изложении фактов об антигенах вирусных опухолей мы несколько забежали вперед. История учения о таких антигенах, или, как сейчас принято говорить, о специфических опухолевых антигенах, такова. Около 15 лет назад, когда факты, касающиеся маскировки и исчезновения вирусов полиомы Шоупа, были еще не известны, Л. А. Зильбер высказал следующее предположение: если опухоль вызывается вирусом и он содержится в ее ткани, то, так как никакими известными вирусологическими методами этот вирус выделить не удается, нельзя ли его обнаружить каким-либо иммунологическим методом? Ведь вирус — чужеродный организму белок, и, значит, к нему должны вырабатываться защитные антитела. Так нельзя ли по этим антителам судить о присутствии вируса в ткани опухоли? Но как определить эти антитела, как их обнаружить?
Много методов использовали Л. А. Зильбер и его сотрудники для того, чтобы выявить такие антитела, но безрезультатно. Значит, в опухолях нет белков, отличных от белков организма, в котором растет опухоль?
Однако оказалось, что все дело в методе. И Л. А. Зильбер и его сотрудники нашли его.
Уже довольно давно было известно, что если морской свинке ввести под кожу или в вену какой-либо другой белок (куриный, крысиный, человеческий и т. д.), то она перенесет это без какой-либо заметной реакции. Но если этой же свинке 2—3 недели спустя снова ввести в вену такой же белок, то через 2—3 минуты наступит шок: свинка начнет чихать, почесываться, затем появятся судороги, от которых она может погибнуть. Это явление повышенной чувствительности, вызванное предварительным введением белка, носит название анафилаксии.
Реакция анафилаксии очень чувствительна и высокоспецифична: она наступает только в том случае, если в организм вторично вводится тот же белок. При этом для возникновения анафилаксии при первом введении достаточно ввести одну стомиллионную долю грамма белка.
Каков механизм анафилаксии? Предполагают, что в организме в ответ на первое введение белка образуются к нему антитела, которые и соединяются с белком при повторном введении. Это соединение происходит на поверхности клеток кровеносных сосудов, а образовавшийся комплекс антиген (белок) — антитело вызывает выделение такими клетками определенных веществ, которые и ведут к спазму сосудов животного.
Видоизменим описанную реакцию анафилаксии: введем свинке сначала не один, а два антигена, например куриный и мышиный. Спустя две недели введем ей еще куриный белок. Наступит реакция. Если животное выживает, то повторные введения куриного белка никакого эффекта не дадут. Свинка, как это принято говорить, будет десенсибилизирована к куриному белку (первое введение свинке какого-либо белка создает состояние повышенной чувствительности организма к этому белку — состояние сенсибилизации). Но если затем мы этой же свинке введем мышиный белок, вновь наступит реакция.
Этот метод — реакция анафилаксии с десенсибилизацией — и был разработан и применен Л. А. Зильбером и его сотрудниками для обнаружения в опухолях чужеродных для организма белков.
Свинку сенсибилизировали (первое введение) опухолевой тканью, например раком желудка, и десенсибилизировали тканью нормального желудка. Свинка реагировала на это, так как в опухолевой ткани содержится очень много нормальных белков. Такую десенсибилизацию проводили до тех пор, пока свинка не переставала реагировать на введение ткани нормального желудка. И вот тогда-то ей вводили ткань рака желудка. Наблюдалась четкая реакция!
Это означало, что в ткани опухоли содержатся белки, не имеющиеся в нормальной ткани, из которой эта опухоль произошла. Кажется, как просто и элегантно! Но прошли годы, прежде чем удалось сделать этот метод таким простым.
Надо сказать, что до этого никому достоверно не удавалось показать отличие опухолевой ткани от нормальной.
Было показано, что белки, отличные от белков нормальных тканей, имеются во всех опухолях любых органов человека и животных. Особенно четкие результаты были получены, когда для опытов брали не все белки, извлеченные из опухоли, а лишь определенные их группы.
Итак, в опухолях были найдены белки, присущие только опухолевой ткани — специфические опухолевые антигены, которые отсутствовали в тканях здоровых органов. Эти специфические антигены были обнаружены в опухолях и человека, и животных, вызванных и вирусами, и канцерогенными веществами, а также в спонтанных опухолях.
Но что же представляют собой найденные белки? Вирус? А если это какой-то другой белок, например образующийся при размножении вируса в клетке? Можно также предположить, что канцерогенные вещества изменяют белок здорового организма. Б. И. Збарский (СССР) давно уже высказал предположение, что канцерогенные вещества нарушают синтез белка, и представил доказательства того, что в опухолях есть особый раковый белок — туморпротеин. Экспериментальные доказательства, того, что канцерогенные вещества могут соединяться с белками организма, были представлены многими учеными, в частности американскими исследователями Миллерами.
Как же решить, что представляет собой специфический антиген? В. А. Артамонова в лаборатории Л. А. Зильбера начала изучать этот вопрос на заведомо вирусной опухоли — папилломе кроликов Шоупа. Оказалось, что если из опухоли удалить весь вирус, то специфический антиген ее — раковый белок — остается. Подобные данные в той же лаборатории получил А. И. Гусев, изучая саркому Рауса. Он также доказал, что специфический раковый антиген саркомы не связан с вирусом.
Таким образом было выяснено, что специфический раковый антиген — это клеточный белок, который образуется в клетке при превращении ее из нормальной в опухолевую. Далее было показано, что вирусные опухоли животного одного вида, вызванные определенным вирусом, содержат сходный специфический антиген, вне зависимости от локализации опухоли. Опухоли, вызванные разными вирусами, содержат отличающиеся друг от друга специфические антигены.
В результате этих исследований в экспериментальной онкологии возникло новое направление — целая школа, которая изучала специфические антигены опухолей. И надо сказать, что советская школа — первооткрыватель этого направления — продолжает занимать ведущее положение. В изучение этой проблемы интенсивно включились американские, шведские и французские ученые.
Было показано, что и опухоли, вызванные канцерогенными веществами, содержат специфические антигены, отличные от антигенов нормальных тканей. Правда, надо сказать, что при изучении канцерогенных опухолей зависимости антигена от вызвавшего опухоль агента не было выявлено, как при вирусных опухолях.
Итак, обнаружение специфических опухолевых антигенов не позволило решить проблему возникновения опухоли. Однако впервые было установлено, что опухолевые белки отличаются от белков нормальных тканей, то есть что опухолевая клетка чужеродна организму. Если это так, то нельзя ли вызвать в организме усиление иммунной реакции на опухоль, создать искусственно противоопухолевый иммунитет? Очень точные опыты, проведенные учеными в разных странах, показали, что получить иммунитет против опухоли возможно, однако он оказывается хотя и достоверным, но очень слабым. Причина заключалась в том, что специфический антиген находится в опухоли в очень низкой концентрации. Отсюда ясно, что, для того чтобы можно было получить у организма иммунитет против опухоли, нужны большие количества специфического антигена. Советские ученые Г. И. Абелев и В. С. Цветков разработали такой метод, и это явилось значительным шагом вперед.
Данные о получении иммунитета к опухолям у животных, как мы уже говорили, довольно многочисленны. В медицинской литературе описано несколько достоверных случаев полного рассасывания опухолей и у человека, которые нельзя связать с применявшимся лечением. Возможно, оно обусловлено возникновением и деятельностью иммунных антител. Бэшфорд (США) считает, что спонтанное рассасывание злокачественных опухолей человека встречается в одном случае из 100 тысяч. Попытки же получить искусственный активный иммунитет к опухоли были предприняты еще русским ученым А. М. Безредкой в начале века.
Подобные опыты проводились и впоследствии в разных странах. И хотя, в некоторых случаях были удачи, подлинные успехи невозможны без точного знания теории вопроса. И есть много данных за то, что исследования специфических антигенов опухоли позволят пролить свет на многие вопросы этой очень важной проблемы.
Таким образом, исследования, посвященные антигенам опухолей, не дали исследователям точного ответа на вопрос о возникновении раковой болезни. Но все же со времени первых шагов вирусной теории рака многое изменилось. Теперь уже никто не сомневается, что вирусы могут вызывать опухоли. Сейчас речь идет о том, не являются ли опухоли, вызванные канцерогенами, также вирусными?
В наши дни вирусная теория рака стала ведущей в онкологии. Это хорошо видно по работе VIII Всемирного противоракового конгресса, проходившего в Москве в 1962 году.
На конгрессе большое внимание было уделено роли вирусов в возникновении опухолей. Этой проблеме посвятил свою лекцию Л. А. Зильбер. Были сделаны доклады о роли вирусов в возникновении и развитии опухолей. Популярность вирусной теории опухолей все возрастает.
Все факты, которые мы до сих пор приводили, касались главным образом подопытных животных. Об опухолях человека ученые не располагают в настоящее время материалом, равноценным полученному в опытах на животных.
Первое, что нам известно, — возникновение подавляющего большинства опухолей человека нельзя связать с каким-либо фактором внешней среды (химическим, физическим или вирусным), за исключением так называемых профессиональных опухолей. Это опухоли трубочистов и рентгенологов, некоторые опухоли мочевого пузыря у рабочих, подолгу работавших на анилиновых предприятиях и т. д.
В борьбе с такими опухолями санитарная гигиена добилась очень хороших результатов, главным образом за счет профилактики.
Существуют также доброкачественные опухоли человека (бородавки, папилломы), вирусная этиология которых уже установлена.
Вот, пожалуй, и все, чем мы сейчас располагаем. Мы говорили уже о трудностях, которые встают перед исследователем причин опухолей у человека. Было предпринято очень много попыток выделить из злокачественных опухолей человека вирусные агенты. Большинство этих опытов было неудачно. Так, многие ученые пытались найти вирусы в лейкозах человека — по аналогии с лейкозами мышей, вирусная природа которых установлена.
В нашей стране немало опытов, и во многих случаях удачных, провел В. М. Бергольц. Ему удалось вызвать у мышей лейкозы материалами лейкемических тканей людей. Но как доказать, что возникшая у мышей лейкемия не вызвана активацией мышиного же вируса? К сожалению, ученые не имеют в своих руках метода, который позволил бы ответить на этот вопрос.
Мы уже говорили об открытии Биттнером фактора молока, вызывающего опухоли молочных желез мышей. Большое количество вирусных частиц у мышей с такими опухолями или у здоровых мышей «высокораковых» линий было обнаружено в молоке. Американские исследователи Гросс, Мак-Карти и Гесслер изучили вопрос присутствия вирусоподобных частиц в молоке женщин, в семьях которых были случаи рака груди. В пробах молока таких женщин были обнаружены вирусоподобные частицы. Однако подобные же частицы нашли в пробах молока женщин, в семьях которых в двух предшествующих поколениях злокачественных заболеваний не было.
У нас в стране вопросом о присутствии в опухолях человека вирусоподобных частиц много занимались А. Д. Тимофеевский и его сотрудники, Методом электронной микроскопии они обнаружили такие частицы во многих опухолях. Но какова биологическая роль таких частиц? Что это — вирусы, вызвавшие опухоль, или вирусы-«пассажиры», или компоненты клетки, сходные с вирусами? Точного ответа на этот вопрос пока нет.
Таким образом, природа обнаруженных частиц осталась пока неизвестной.
Ученым известны вирусные опухоли животных, которые заразны, или, как говорят, контагиозны (передаются при контакте). Таковы, лейкозы птиц, саркома Рауса, аденоматоз овец. При некоторых вирусных опухолях вирус обнаруживается в слюне, фекалиях. Папиллома и фиброма кроликов могут быть перенесены насекомыми.
В некоторых районах тропической Африки у детей в возрасте 3—6 лет встречается своеобразная злокачественная опухоль лимфатических узлов — лимфома Баркита. Район распространения этой опухоли соответствует районам (распространения некоторых кровососущих насекомых. Когда рукопись этой статьи уже была сдана в печать, английский ученый Эпштейн бесклеточным экстрактом лимфомы Баркита получил опухоли у обезьян.
Однако раковые заболевания человека не контагиозны, не заразны. Случаи заражения раком людей, соприкасающихся с раковыми больными, неизвестны. Заболеваемость раком врачей и другого медицинского персонала, работающего в онкологических больницах и диспансерах, не выше, чем работников других профессий.
Значит ли это, что опухоли человека не вирусного происхождения? Нет. Ведь рак молочных желез мышей, заведомо вирусное заболевание, тоже не заразен, как не заразно воспаление легких, заведомо инфекционное заболевание. Наконец, в опухолях человека может быть слишком мало вируса или он может отсутствовать, как в полиомных опухолях хомячков.
Некоторые вирусные опухоли животных передаются от матери плоду во время утробной жизни (например, некоторые лейкозы мышей).
Для человека таких данных нет. По-прежнему природа опухолей человека продолжает быть загадкой. Подавляющее большинство их нельзя связать с какими-либо внешними факторами, иначе говоря, они спонтанны.
Однако громадное большинство так называемых спонтанных опухолей животных оказалось вирусного происхождения.
Проблема возникновения рака, причинность раковой болезни таит в себе очень много загадок. Еще многое неясно, еще гипотезы преобладают над фактами, еще много трудностей, ошибок, разочарований ждет ученых, посвятивших свой труд, свою жизнь этой проблеме. Но с каждым годом все ширится и углубляется фронт работ, привлекаются все более новые и совершенные методы, в биологию приходят десятки ученых других специальностей — физиков, химиков, математиков, и хочется верить, что разгадка этой проблемы будет делом рук и мозга нынешнего поколения людей.