Учёные выдвинули новую гипотезу возникновения рака
Каждый год более восемь миллионов человек умирают от рака по всему миру. Сотни различных исследований направлены на то, чтобы найти эффективный способ борьбы с разными видами злокачественных опухолей. До сих пор считалось, что онкологические заболевания развиваются из-за генетических мутаций, возникающих либо в результате генетической предрасположенности, либо как следствие образа жизни и воздействия окружающей среды. Тот факт, что для большинства видов рака вероятность развития болезни резко возрастает с возрастом, объяснялся большим количеством мутаций, накапливающимся со временем, в одной клетке. Предположительно, когда число мутаций достигает 5-6, возникает онкологическое заболевание.
Группа шотландских учёных из Университета Данди, Университета Хериота-Ватта, Эдинбургского университета совместно со своими французскими коллегами из Института Кюри выдвинули гипотезу, что возрастное снижение функции иммунной системы в большей мере влияет на развитие рака, чем множественные мутации. Чтобы подтвердить своё предположение, учёные провели большое эпидемиологическое исследование.
Следуя своей гипотезе о том, что в процессе старения иммунной системы возрастают риски развития не только рака, но и других заболеваний, команда шотландских и французских учёных проанализировала данные 2 миллионов онкологических больных в возрасте от 18 до 70 лет.
Затем они разработали математическое уравнение, отражающее предположительную взаимосвязь снижения функции иммунной системы и увеличения количества онкологических заболеваний, и сравнили результаты с возрастными профилями 100 различных видов рака.
Полученная модель оказалась более точной и в большей степени совпала с данными о заболеваемости раком, чем гипотеза множественных мутаций. Кроме того, нашлось объяснение тому факту, что мужчины заболевают раком чаще, чем женщины, который теория о множественных мутациях с трудом могла объяснить. Поскольку функция иммунной системы у женщин снижается медленнее, риск заболеть раком у пожилых мужчин значительно выше.
«Мы не оспариваем тот факт, что генетические мутации вызывают рак, но задаёмся вопросом, могут ли только мутации объяснить увеличение роста заболеваемости раком с возрастом, если старение вызывает также другие глубокие изменения в организме», - утверждает один из авторов исследования Теа Ньюман, профессор биофизики и системной биологии Университета Данди.
Основной причиной старения иммунной системы является снижение функции тимуса - вилочковой железы. Именно она производит Т-клетки, которые защищают организм, убивая дисфункциональные и чужеродные клетки.
Начиная с определённого возраста, функция вилочковой железы снижается как у женщин, так и у мужчин. Каждые 16 лет тимус уменьшается в размерах почти в два раза, количество Т-лимфоцитов, таким образом, также сокращается. Исследования показывают большую взаимосвязь между уменьшением количества Т-клеток и увеличением риска развития некоторых видов рака.
«Т-клетки постоянно ищут раковые клетки в организме человека, чтобы уничтожить их. Если иммунная система слаба и не может найти и ликвидировать их достаточно быстро, то раковые клетки могут образовать опухоль. С возрастом риск развития рака будет возрастать, так как тимус всё время уменьшается и производит всё меньше Т-лимфоцитов», - объясняет доктор Сэм Палмер. «В нашем исследовании мы смоделировали борьбу Т-лимфоцитов с раковыми клетками, которую раковые клетки выигрывают, когда их число в организме достигает определённого уровня. Затем этот уровень был приведён в соответствие с возрастом, пропорциональным уменьшению количества Т-клеток. Эта несложная схема может объяснить большую часть данных о заболеваемости раком».
Доктор Лука Альберганте из Института Кюри добавила: «Увеличение заболеваемости раком с возрастом происходит медленнее у женщин, хотя мы наивно полагаем, что оно будет одинаковым для обоих полов. Однако вилочковая железа у женщин уменьшается медленнее, поэтому мы смогли предсказать дифференцированную заболеваемость раком в зависимости от пола, что ещё раз подтверждает, что наша модель более точна, чем общепринятая модель генетических мутаций».
Исследователи проверили свою модель, проанализировав данные Национальной программы по эпидемиологии и наблюдению за раком (SEER) в США. Результаты показали, что многие виды рака, по-видимому, действительно очень сильно связаны с ослаблением иммунной системы, в то время как другие связаны как со снижением иммунной системы, так и с множественными мутациями.
Профессор Клэр Блэкберн из Университета Эдинбурга, эксперт в области биологии тимуса, считает, что результаты данного исследования чрезвычайно важны и показывают необходимость более серьёзно относиться к функции иммунной системы в исследованиях рака.
«Нам следует также сосредоточиться на том, как сохранять функцию вилочковой железы. Возможно, путём трансплантации или контролируемой регенерации тимуса нам удастся увеличить количество производимых Т-клеток. Конечно, также необходимо понять, какие у таких процедур могут быть последствия, и как свести к минимуму нежелательные побочные эффекты».
Практически все исследования в области онкологии нацелены на то, чтобы найти способ вылечить рак путём уничтожения патологической мутации. Если гипотеза шотландских и французских учёных подтвердится, то основные принципы лечения и профилактики онкологических заболеваний могут быть пересмотрены.
Появившаяся сравнительно недавно иммунотерапия считается очень эффективным и перспективным методом в лечении онкологических заболеваний, так как не все возможности иммунной системы по борьбе с раком по тем или иным причинам используются организмом. Поэтому такой вид терапии направлен на стимулирование работы защитных механизмов организма.
Если в иммунной системе происходит сбой, то Т-лимфоциты не успевают уничтожать раковые клетки, которые, к тому же, могут с помощью особых белков «маскироваться» под здоровые и мешать защитным клеткам организма себя обнаружить. Кроме того, недавние исследования обнаружили, что злокачественные новообразования выключают защитную систему в организме человека – воздействие на молекулу PD-1 в Т-лимфоцитах вызывает гибель иммунных клеток.
Иммуноонкологические препараты с одной стороны не позволяет раку разрушать PD-1 молекулы, с другой стороны мешают раковым клеткам вводить в заблуждение иммунную систему. Как следствие - Т-лимфоциты не разрушаются, лучше ищут раковые клетки и своевременно уничтожают их.
По сравнению с химиотерапией, лучевой терапией и таргетной терапией иммунотерапия более эффективна и вызывает меньше нежелательных последствий, так как не затрагивает здоровые клетки.
К тому же такой вид терапии подходит для борьбы с разными видами рака. Так, один из зарегистрированных на сегодняшний день препаратов предназначен для лечения шести различных видов рака, в том числе и для трудно поддающихся лечению (рак почки, меланома, немелкоклеточный рак лёгких).
На данный момент связь онкологических заболеваний и работы иммунной системы активно исследуется, ведётся разработка иммуноонкологических препаратов, которые могут стать универсальным методом лечения рака.