Онкологія Експериментальна

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. Зʼясовує 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, звʼязком 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; зʼясува­н­ня 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 взаємозвʼязок 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 повʼязані 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 зʼясуван­ні 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 взає­мозвʼязків 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 імʼям (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. Зʼясовують 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, зʼясовано механізми поруше­н­ня окислювал. вільнорадикал. процесів у пухлинах. Виконано пріоритетні дослідж. з ви­вче­н­ня молекуляр. механізмів лейкозогенезу (З. Бутенко), зʼясовано 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 зʼясувати 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). Зʼясовано 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). Зʼясовано 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. зʼ­їзді патологів (Київ, 1927), 1-му Всесоюз. зʼ­їзді онкологів (Харків, 1931), 1-му зʼ­їзді онкологів УРСР (Київ, 1938), 2-му зʼ­їзді 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 зʼясу­ван­ні 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