Онкологія Експериментальна

Визначення і загальна характеристика

ОНКОЛО́ГІЯ ЕКСПЕРИМЕНТА́ЛЬНА — фундаментальна медико-біологічна наука, що вивчає природу злоякісних новоутворень в умовах експериментальних модельних систем in vitro та in vivo. Є основою теор. і практич. онкології. З’ясовує причини виникнення та механізми розвитку різних пухлин та лейкозу, їх молекулярно-генет., епігенет., біол. властивості, імуноцитохім. та цитоморфол. зміни, що виникають при переродженні нормал. клітин у злоякісні, займається створенням експерим. моделей злоякіс. новоутворень для відбору протипухлин. хіміо- і біопрепаратів, вивченням онкогенності різних продуктів і матеріалів та розробленням нових методів скринінгу, діагностики, лікування і профілактики пухлин. хвороби. Проблема злоякіс. росту — заг.-біол. проблема, що зумовлено поширенням пухлин у людей, тварин і рослин, зв’язком виникнення з факторами середовища, і головне — з глибин. порушеннями кардинал. біол. процесів росту, розмноження, диференціювання та запрограмов. загибелі клітин.

У структурі О. е. найбільш актуал. наук. напрямами є: вивчення причин виникнення пухлин різного походження і лейкозу та їх епідеміології; з’ясування клітин. і молекуляр. механізмів контролю проліферації та перетворення нормал. клітин у ракові (канцерогенез) чи лейкозні (лейкозогенез); визначення механізмів взаємодії організму і пухлини та факторів протипухлин. резистентності на різних рівнях організації живих систем, що дають уявлення про патогенез пухлин. хвороби; пошук засобів стримування пухлин. росту, нових протипухлин. засобів для елімінації злоякіс. клітин з організму; виявлення факторів канцероген. небезпеки середовища та розроблення методів профілактики пухлин. Осн. класичні модел. системи О. е.: спонтан. канцерогенез; індукцій. канцерогенез (хімічний, фізичний, біологічний); трансплантація пухлин на тварин; експлантація — вирощування пухлин і клітин у культурал. середовищі; молекулярно-генет. моделі онкогенезу.

О. е., що вивчає причини та механізми виникнення злоякіс. новоутворень, — відносно молода галузь науки. Перші спроби пояснити їх належать італ. анатому Дж. Морганьї, шотланд. хірургу Дж. Гунтеру та ін. Особливого розвитку онкол. дослідж. набули в епоху Романтизму, а також з появою можливостей мікроскопіч. вивчення відмінностей нормал. і злоякіс. клітини. У 2-й пол. 19 ст. стрімко накопичувалися знання про особливості виникнення, розвитку і будови злоякіс. новоутворень. Нім. вчений Р. Вір­хов сформулював першу теорію онкогенезу, стверджуючи, що стимул пухлин. росту закладений у самій клітині, рос. лікар М. Івановський дослідив взаємозв’язок пухлини і організму та роль сполуч. тканини у пухлин. процесі.

Особливого прогресу О. е. набула у 1870-х рр. завдяки рос. вченим М. Руднєву і М. Новинському, які 1876 вперше здійснили успішне перещеплення клітин злоякіс. пухлин собак від хворої тварини до здорової; згодом ін. дослідники почали проводити перещеплення у мишей та щурів, започаткувавши метод гомол. трансплантації пухлин. Також існує метод гетеротрансплантації — перещеплення від одного виду тварин до іншого, чи від людини тваринам. Для покращення перещеплення використовують спец. умови. Одержані перещеплювані штами пухлин можна підтримувати необмежено, якщо змінювати господаря-носія. Більшість транс­плантац. штамів пухлин, що використовують в О. е., названі на честь своїх авторів: аденокарцинома Ерліха (1905), саркома Крокера (1914), карцинома легені Льюіс (1951), лімфолейкоз L1210 (1948); у щурів: саркома Єнсена (1907), карцинома Броуна–Пірса (1921); карцинома Ґерена (1934), лімфосаркома Плісса (1958), лейкоз Турзо–Швеця (1980).

Успіхи О. е. знач. мірою пов’язані з виведенням в 20 ст. інбред. ліній лаборатор. тварин (К. Літтл, США), які відрізняються генет. і біол. однорідністю. В О. е. широко використовують високорак., високолейкозні та низькорак. лінії мишей A, С3Н, BALB/с; C57BL, СС57, CBА, DBA, AKR, а також ін­бредні лінії щурів August, Wistаr, Sprague-Dowley, Fischer і мор. свинок.

1908 данські вчені В. Еллерманн і О. Банґ вперше експериментально довели можливість перещеплення лейкозу не тільки клітинами, а й безклітин. фільтратом, а 1911 амер. патолог Ф. Раус (Нобелівська премія, 1966) виявив вірус саркоми у курей, що сприяло встановленню вірус. походження пухлин. Розроблені методи трансплантації пухлин на тваринах дозволили у десятки разів прискорити вивчення перебігу пухлин. процесу.

Важливе значення у з’ясуванні ролі вірусів в етіології пухлин та лейкозу мали дослідж. О. Тимо­фєєвського, який довів можливість вірус. малігнізації клітин і нормалізації їх властивостей у культурі клітин.

Рос. патологоанатом Ф. Романов мікрохім. методом вперше вия­вив мікротільця з підвищеним вмістом заліза у пухлин. клітинах, започаткувавши сучасні імунохім. методи діагностики в онкології. У розвитку О. е. в 20 ст. велику роль відіграли прогресивні ідеї та новатор. дослідж. укр. вчених. 1914 В. Коренчевський встановив роль гормонів у виникненні пухлин, а також досліджував вплив різних подразників на цей процес. В. Підвисоцький ще 1890 почав експерим. вивчення екзоген. факторів виникнення пухлин. процесу, відкрив явище аутолізу та аутофагії пухлин. клітин, заклав основи вірус. походження злоякіс. новоутворень і принципів їх хіміотерапії. Він створив наук. школу, серед її представників — Д. Заболотний, І. Савченко, Ф. Полянський, В. Стефанський, О. Богомолець. Творцем вчення про реактивність організму та фізіол. систему сполуч. тканини став О. Богомолець, який також встановив роль її недостатності в розвитку пухлин. процесу та шляхи поліпшення протирак. терапії (1924), запропонував антиретикулярну цитотоксичну сироватку, розвивав ідею пухлин. природи лейкозу, створив школу патофізіологів-онкологів. Р. Кавецький — видат. вчений у галузі теор. онкології. 1931 започаткував оригін. наук. напрями вивчення патогенезу пухлин, механізмів канцерогенезу й антиканцерогенезу, обґрунтував пріоритетну концепцію про шляхи взає­мозв’язків організму та пухлин. О. Кронтовський, який 1924 очолив відділ експерим. біології та медицини Київ. рентґенів. інституту (нині Раку Національний інститут), досліджував пухлинні клітини у культурах тканин і механізми виникнення злоякіс. клітин.

Революцій. досягненням 2-ї пол. 20 ст. стало відкриття вірус. онкогенів, що допомогло Л. Зільберу започаткувати вірусно-генет. теорію походження пухлин та змінило погляди на видову специфічність онкоген. вірусів. М. Мазуренко досліджував можливість активації онкоген. вірусів неонкоген. вірусом вісповакцини, виділив вірус лейкозу мишей, який названий його ім’ям (1957).

На поч. 20 ст. одержано хімічно чисті канцерогени, що широко застосовують в О. е. для індукції різних пухлин — поліциклічні ароматичні вуглеводні (3, 4-бензантрацен, 20-метилхолантрен, бензпірен — індикатор забруднення дов­кілля), ароматичні аміни й аміди, хім. фарбники, N-нітрозосполуки, гетероциклічні ароматичні вуглеводні тощо.

В Україні О. Тимофєєвський 1920 здійснив злоякісну трансформацію під впливом хім. канцерогенів у культурі тканин та обґрунтував теорію хім. канцерогенезу. 1937 Н. Юдіна індукувала експерим. лейкоз у мишей і курей, О. Смирнова-Замкова описала мультицентричність виникнення пухлин індуков. дибензантраценом. 1940 І. Шевченко провів дослідж. передрак. змін під впливом різних канцероген. сполук і профілактики пухлин.

У 1970-і рр. знач. вклад у вивчення хім. канцерогенезу зробили представники наук. школи Р. Кавецького. Створена на базі Інституту проблем онкології АН УРСР (Київ, нині Експериментальної патології, онкології і радіобіології Інститут ім. Р. Кавецького НАНУ) школа онкологів-експериментаторів стала центром фундам. дослідж. світ. рівня в галузі О. е. Провідні наук. напрями очолили учні Р. Кавецького. Осн. увагу дослідників сконцентровано на найбільш актуал. проблемах онкології: клітинні та молекулярні механізми канцерогенезу, взаємовідносини організму і пухлини, протипухлинна терапія. З’ясовують заг. ланцюги змін при хім., вірус. та радіац. канцеро- і лейкозогенезі. 1971 А. Фролов довів, що вірус грипу А2 може викликати у мишей появу пухлин легені і стимулювати хім. канцерогенез. Створ. новий пріоритет. напрям — біофізика раку (Є. Сидорик) і вперше одержано дані про молекулярні переносники електронів систем мембран при канцерогенезі та антиканцерогенезі, з’ясовано механізми порушення окислювал. вільнорадикал. процесів у пухлинах. Виконано пріоритетні дослідж. з вивчення молекуляр. механізмів лейкозогенезу (З. Бутенко), з’ясовано фіз.-хім. і біол. властивості нуклеїн. кислот при лейкозі. Вперше виявлено лейкозогенну дію РНК та її вплив на ДНК. Започатковано пріоритет. напрям — стовбурові клітини і пухлин. ріст, доведено їх роль у виникненні лейкозу. Виявлені структурні геномні порушення в клітинах дозволили впровадити методи молекуляр. діагностики лейкозу. За допомогою імунобіотехнології одержано нові моноклонал. антитіла до антигенів клітин крові, що поряд з широким спектром цитохім. реакцій знаходять широке практичне застосування в диференц. діагностиці лейкозу та злоякіс. лімфом (Д. Глузман). Широке використання електрон. мікроскопії у вивченні канцерогенезу та дії радіації (В. Пінчук) дозволило описати морфол. та ультраструктурні закономірності гепатоканцерогенезу та з’ясувати роль пошкодження ендоплазматич. ретикулуму. Доведено, шо поліаміни, в якості низькомолекуляр. орган. полікатіонів, активно включаються в ендогенну регуляцію метаболіч. процесів і при канцерогенезі. Встановлено роль трансформуючих факторів росту і онкогенів у канцерогенезі (А. Бикоріз). Експерим. вивчення реактивності організму, неспецифіч. механізмів протипухлин. резистентності дозволило виявити ключові ланки ініціації метастатич. процесів і розробити підходи до антиметастатич. терапії (К. Балицький). Вперше встановлено протипухлинну дію інтерферону при хім. канцерогенезі (А. Воронцова). Ідентифіковані зміни рівня синтезу ключових гормонів та їх відмінності за умов онто- та онкогенезу (В. Вінницький). Знач. розвитку набув один із найперспективніших напрямів в онкології — імунологія злоякіс. росту, доведено важливу роль гуморал. і клітин. механізмів у протипухлин. захисті та вивченні взаємодії лімфоцита з пухлин. клітиною (Ю. Уманський). З’ясовано роль інтерлейкінів в онкогенезі і біології пухлин. клітини (Н. Бережна). Ідентифіковано фермент зворот. транскриптази лейкемоген. вірусу мієлобластозу птахів (В. Кавсан, А. Риндич). Здійснено оригін. дослідж. ролі інфекц. вірусів як коканцерогенів у механізмі канцерогенезу (В. Струк, З. Савцова). Дослідженнями механізмів генет. інформації від РНК до ДНК закладено основи молекулярної онкогенетики (С. Гершензон). Цитогенет. дослідж. сприяли вивченню біології ракової клітини, застосуванню їх для діагностики передпухлин. і пухлин. процесів та створенню уявлення про цитол. реактивність в організмі носія пухлини (К. Ганіна). Встановлено молекулярно-біол. фактори порушень копійності і втрати гетерозиготності генів з онкоген. і супресор. функціями та досліджено роль інфікування вірусом папіломи людини в модуляції агресивності пухлин. процесу (Л. Бучинська). З’ясовано роль мікрооточення пухлин. вогнища в прогресії пухлин. хвороби (С. Осинсь­кий). Визначено ключові ланки й обґрунтовано молекулярно-генет. та епігенет. механізми формування резистентності до медикаментоз. терапії, запропоновано векторну систему вибірковості накопичення магнітокеров. цитостатиків, ідентифіковано пухлино-асоційов. мікроРНК як позапухлинні маркери моніторингу перебігу пухлин. процесу та чутливості злоякіс. клітин до засобів терапії (В. Чехун). Досліджено вплив біол. дії лазер. випромінювання, обґрунтовано застосування фотобіології і фотомодуляції для пригнічення пухлин. росту та підвищення неспецифіч. резистентності організму (М. Гамалія).

В Україні першими наук. установами з розроблення проблем О. е. стали онкол. і радіол. інститути в Києві та Харкові. Нині потуж. академ. центром О. е. є Інститут експерим. патології, онкології і радіобіології НАНУ (засн. 1960). На його базі створ. Клітин. банк ліній з тканин людини і тварин — найбільшу в Україні офіц. колекцію клітин. матеріалів, пухлин. штамів, гібридом, що має статус нац. надбання. Окремі питання О. е. розробляють у Молекулярної біології і генетики Інституті НАНУ, Біохімії Інституті ім. О. Палладіна НАНУ, Мікробіології і вірусології Інституті ім. Д. Заболотного НАНУ (усі — Київ) та ін.

Питання етіології і патогенезу злоякіс. пухлин були програмними уже на 1-му Всесоюз. з’їзді патологів (Київ, 1927), 1-му Всесоюз. з’їзді онкологів (Харків, 1931), 1-му з’їзді онкологів УРСР (Київ, 1938), 2-му з’їзді онкологів країн СНД за участі представників США, Європи й Азії (Київ, 2000), що засвідчило про знач. розвиток О. е. в Україні. Проблеми експерим. і клін. онкології почали висвітлювати 1928 у ж. «Во­просы онкологии», від 1979 в Києві видають ж. «Experimental oncology». Сучас. стан розвитку О. е. в Україні знач. мірою відповідає наук. напрямам в світі і полягає в з’ясу­ванні молекуляр. основ злоякіс. росту та механізмів взаємодії організму і пухлини, вияві генет. факторів схильності до розвитку пухлин, пошуку найбільш інформатив. біомаркерів росту та метастазування злоякіс. новоутворень для створення нового покоління методів ранньої діагностики і лікування пухлин та лейкозу.

Завантажити статтю