О происхождении и лечении рака (СССР, История, 1961 год)

Академик И. Л. Кнунянц
Oб этой болезни говорят и пишут очень часто. Казалось бы, на фоне достижении современной медицины, успешно расправляющейся с самыми страшными в прошлом болезнями, борьба с раком не двигается с мертвой точки. Более того, кажется, что заболевание раком сейчас встречается чаще, чем пятьдесят лет назад. Па самом деле больных раком вряд ли больше, чем прежде, просто улучшение диагностики позволяет распознать эту болезнь в самых скрытых случаях.
Но интерес к проблеме рака понятен: как любое заболевание, она волнует всех людей.
Первая задача — найти возбудителя рака и причины, вызывающие заболевание. Сегодня решением этой задачи заняты не только врачи-онкологи и ученые-биологи: в наступление па рак включились и химики. Они ищут причины возникновения злокачественных опухолей и пути их уничтожения на молекулярном уровне, вторгаясь в святая святых живой клетки — нуклеиновые кислоты.
Наука — это прежде всего творчество, а творчество — прежде всего смелость. Теория начинается с гипотезы: чтобы доказать, нужно предположить. И ученые ищут, предполагают, доказывают.
Недавно в одном из выступлений руководитель работы в Институте элементоорганических соединений Академии, паук СССР академик Иван Людвигович Кнунянц рассказал о взглядах современной химической науки на происхождение и лечение рака.
Наукой накоплены многочисленные факты, которые позволяют сделать более или менее обоснованные предположения о причинах ракового заболевания. Сейчас можно считать установленным, что рак, как и некоторые другие заболевания, вызывается вирусом. Болезнетворное действие вируса заключается в том, что он с большой скоростью размножается в организме и приводит его к гибели. Учеными было экспериментально показано, что вирус представляет собой длинную молекулу рибонуклеиновой кислоты (РНК) — основного носителя наследственности вируса,— заключенную в белковый цилиндр (а).
Ученым удалось лишить вирус белковой защиты и ввести одну «обнаженную» РНК в организм (б). Оказалось, что вирус не только не погиб, но и заставил организм хозяина в огромном количестве производить введенный вирус и защищать РНК; для этого он построил характерный только для него белок (в). Так была экспериментально показана способность нуклеиновой кислоты синтезировать белок — носитель жизни.
Обычно в биологической клетке встречаются два вида нуклеиновых кислот: уже упоминавшаяся рибонуклеиновая кислота (РНК) и так называемая дезокси-рибонуклеиновая кислота (ДНК); она несколько сложнее не только по названию, но и по строению молекулы. Эти сложные и очень важные соединения располагаются в разных частях клетки: ДНК в ядре, а РНК в клеточной жидкости—цитоплазме. С химической точки зрения нуклеиновые кислоты не только вируса, но и всех живых организмов— это биологический! полимер, скрученный определенным образом в пространстве и построенный из фосфорной кислоты, соединенной с вещест-, вами типа Сахаров и с так называемыми пуриновыми и пиримидиновыми основаниями.
Из чего же различные нуклеиновые кислоты синтезируют в организме огромное многообразие белков? Оказывается, только из 20 различных аминокислот. Аминокислоты соединяются в длинные цепи, и разное чередование основных «кирпичиков» — аминокислот — обеспечивает различие в строении молекул белка.
Титаническая работа по синтезу различных видов белка — «дело рук» ДНК и РНК, причем их функции различны. ДНК только определяет форму и свойства РНК, а она уже должна отбирать соответствующие аминокислоты и обеспечивать строгую закономерность их соединения в молекуле белка. РНК действует как «штамп», выпуская определенную продукцию. Иными словами, белковая молекула получается как бы отлитой на модели РНК.
Сложнейший процесс синтеза белка проходит через следующие стадии. Сначала в необходимом порядке аминокислоты подходят к поверхности РНК. Затем они соединяются в длинную цепочку — молекулу. И, наконец, эта молекула покидает место своего рождения, освобождая РНК для нового синтеза. Причем штамп РНК позволяет каждому ее участку принимать аминокислоты только одного вида.
Для нормальной деятельности белка главное — правильное чередование аминокислот. К чему приводит малейшее изменение в порядке их соединения, показано на примере растения табака. Его тяжелое заболевание — так называемая табачная мозаика — вызывается попавшим в растение вирусом. При этом организм растения производит вирус и его белок, отличающийся от нормального белка (а) только тем, что из 160 последовательно соединенных аминокислот поменялись местами первая и третья (б).
Все же ряд фактов вирусная теория объяснить затрудняется. Чем, например, объяснить то, что раком чаще болеют пожилые люди? Ведь если дело в вирусе, почему же он ждет иногда 50—60 лет, а только потом принимается за свою губительную работу?
Не «сидит» ли причина в самом организме? И вот тут на сцену выступает генетическая теория происхождения рака. Она говорит, что если по какой-нибудь причине ДНК клеток изменится и будет давать неверную информацию на синтез белка, то в организме будет производиться измененный, совершенно чуждый ему белок. Это и будет раковое заболевание.
В последнее время предложена новая теория происхождения рака, объединяющая как вирусную, так и генетическую точки зрения. Выдвинувшие эту теорию ученые считают, что пока еще неизвестный нам вирус рака не только существует, но и почти всегда «живет» в организме, ничем не выдавая своего присутствия. Такое сосуществование в биологии носит название симбиоза.
Лишь в какой-то определенный момент вирус дает о себе знать. Это случается во время деления ДНК. Одна из особенностей ДНК—ее двухтяжность, то есть ее существование в виде двух идеально подогнанных друг к другу половин. Молекула ДНК похожа на закрытый замок-молнию, в котором выступы одной половины входят во впадины другой. В момент деления «молния» раскрывается, затем каждая половинка пристраивает к себе абсолютно подобную вторую половину — ДНК удваивается, закрывая «замок».
Во время этого деления вирус может пристраиваться к одной из разделившихся половин, и тогда в организме появится одна, пока только одна, совершенно чуждая этому организму молекула ДНК. В дальнейшем она не только производит себе подобные молекулы, но и принимает участие, как и все молекулы ДНК, в синтезе белка. Но, изменившись после присоединения вируса, она дает уже измененную информацию на синтез РНК. Искаженная РНК «послушно» выпускает новую продукцию, новый белок, который совершенно чужд для организма хозяина. По мере увеличения количества клеток с изменившейся ДНК стремительно увеличивается и количество чужого белка — появляется злокачественная опухоль.
На ранних стадиях образования опухоли лучше всего помогает хирургическое вмешательство. Но не во всех случаях болезнь можно лечить такими радикальными средствами; нужно использовать для этой цели и лекарства.
Но как лечить болезнь, вызванную изменением наследственных клеток? Как заставить их перестать размножаться и вырабатывать чуждый для организма белок?
Нужно добиться такого изменения раковой клетки, при котором она или ее ближайшее поколение были бы нежизнеспособны. Этого, в частности, можно достичь обработкой клетки различными химическими веществами.
Механизм такой «химической атаки» следующий. На свободные группы, имеющиеся на поверхности РНК, действуют веществом, способным эти группы изменить. При этом происходит известная реакция замещения, и новое вещество оказывается присоединенным к РНК.
На этом принципе основано действие ряда лекарственных средств: допана, эмбихина, хлорамбуцила, сарколизина и других, содержащих в своей молекуле активные замещающие группы.
Но эти лекарства очень плохо отличают «больные» молекулы РНК от «здоровых», так как и у тех и у других есть свободные группы, одинаково охотно вступающие в реакцию. Нужно найти дополнительную возможность подобраться именно к «больным» молекулам, а ее могут дать лишь особенности их строения.
Вспомним, как происходит синтез белка: аминокислоты в определенном порядке присоединяются к молекуле РНК, объединяются в цепь и отходят в виде молекулы белка; при этом порядок временного присоединения аминокислот определяется РНК. А могут ли присоединиться к этой РНК не свободные, а две или три соединенные между собой аминокислоты? Очевидно, могут, если порядок их соединения будет соответствовать штампу какой-нибудь части данной РНК.
Синтезируя огромное количество коротких цепочек из двух, трех и более аминокислот, вооруженных действующей группой, испытывая их на подопытных животных, химикам удается находить точный порядок сцепления аминокислот в короткой цепочке, соответствующий штампу «больной» молекулы РНК. Штамп здоровой молекулы РНК «не подходит» такой короткой цепочке, и, следовательно, она способна присоединяться только к «больной» РНК.
Вот таким путем, синтезируя короткие цепи из аминокислот и вооружая их действующей группой, идут сейчас химики-органики. Их посланцы — цепочки разных аминокислот — сами ищут больную РНК и присоединяются к ней в заданном месте, навсегда лишая возможности создавать белок, то есть в конечном счете злокачественную опухоль.
Видимо, на этом пути ученых ожидает успешный синтез лекарств, которые смогут полностью победить рак.
Сокращенное изложение доклада И. Л. Кнунянца подготовил инженер Е. Чечик.
Источник: nkj.ru
Дата публикации: 07.1961