5.1. Общая характеристика онкогенных вирусов

Идея вирусной этиологии опухо­ лей возникла вскоре после открытия этих своеобразных инфекционных агентов Д. И. Ивановским и М. Бейеринком. Парадоксально, что одним из первых эту идею в 1903 г. выдвинул А. Боррель, основываясь на способности неонкогенного вируса оспы кур вызы­ вать продуктивную воспалительную реакцию у зараженных птиц. Позже были выявлены настоящие опухолеродные вирусы — вирус эритробластоза кур и вирус саркомы Рауса, сыг­ равший особую роль в изучении ви­ русного канцерогенеза. К середине столетия было обнаружено значитель­ ное число вирусов — возбудителей опухолей человека и животных. Среди них были вирусы доброкачественных опухолей (папилломы человека, па­ пилломы кролика, фибромы и миксомы кролика, контагиозного моллюска человека), а также сарком и лейкозов кур, вирусы рака молочной железы мышей и рака почки лягушки. Не­ смотря на очевидные эксперименталь­ ные успехи, роль вирусов в этиологии реальных злокачественных опухолей практически игнорировалась научным и особенно медицинским сообщест­ вом. Так, вирус саркомы кур либо от­ казывались признавать вирусом, либо считали, что саркома Рауса не настоя­ щая опухоль. Лейкозы долгое время не признавались опухолевыми заболе­ ваниями. Вирус рака молочной желе­ зы мышей, передающийся с молоком, обозначали как "фактор молока". Если же вирусная этиология опухоли при­ знавалась, считалось, что это случай­

ность, природный курьез. Такому скептическому отношению способст­ вовала несовершенная техника виру­ сологических исследований, а также тот непреложный факт, что опухоле­ вые болезни незаразны.

В 1951 г. Л. Гросс, заражая новоро­ жденных животных, открыл вирус лимфоидного лейкоза мышей, поло­ жив начало выявлению вирусов, вы­ зывающих лейкозы у различных мле­ копитающих. В этот период в онкови­ русологию приходит ряд выдающихся исследователей, известных своими ра­ ботами по инфекционным вирусам, и много талантливой молодежи. Возни­ кает идея, что все опухолевые заболе­ вания вызываются вирусами. Откры­ тия в этой области пошли сплошным потоком. В 50—60-е годы XX в. были открыты вирусы сарком мышей, крыс, кошек, обезьян, различных лей­ козов мышей, кошек, обезьян, круп­ ного рогатого скота. Обнаружение ви­ русов, высокоонкогенных для лабора­ торных животных, — вируса полиомы мышей и вируса SV40 обезьян, наряду с известным ранее вирусом саркомы Рауса, дало в руки исследователей за­ мечательные модели для изучения ви­ русного канцерогенеза. Интерес к опухолеродным вирусам значительно возрос, когда стало ясно, что сущест­ вует реальная возможность заражения человека известными опухолеродными вирусами животных. Отечествен­ ными исследователями (Л. Зильбер, Г. Свет-Молдавский и др.) было по­ казано, что считавшийся ранее видоспецифическим вирус саркомы Рауса способен вызывать опухоли не только у кур, но и у млекопитающих. В полиомиелитной вакцине, изготовляв-

шейся в культуре клеток почки мака- ки-резус, был обнаружен опухолеродный вирус SV40, и стало ясно, что миллионы детей получили этот вирус

впроцессе вакцинации. Много волне­ ний вызвало обнаружение опухолеродной активности у "обычных" аде­ новирусов, широко распространенных

впопуляции человека. Эти истории окончились благополучно (ни SV40, ни аденовирусы не имеют отношения к этиологии естественных опухолей человека и животных), но явились важным стимулом для развития онко­ вирусологических исследований.

Еще в 1946 г. Л. А. Зильбер пред­ положил, что онкогенные вирусы мо­ гут вызывать генетические изменения клеток, но отсутствовать в опухолевой ткани в инфекционной форме. Позже он назвал свою идею этиологии опу­ холей вирусогенетической теорией. Он и другие исследователи (R. Dulbecco, A. Lwoff) предположили, что в опухолевых клетках имеет место инте­ грация вирусного генома в геном клетки. Такую форму инфекционного процесса Л. А. Зильбер обозначал как интеграционную инфекцию, ранее из­ вестную только для лизогенных фагов.

В 60-е годы XX в. было экспери­ ментально показано, что генетиче­ ский материал опухолеродных виру­ сов действительно физически и функ­ ционально объединяется (интегриру­ ется) с клеточным геномом.

Самым существенным достижени­ ем онковирусологических исследова­ ний этого периода явилось открытие эндогенных ретровирусов — вирусов, генетический материал которых явля­ ется составной частью генома всех клеток организма у всех особей дан­ ного вида. Поскольку большинство известных ретровирусов обладает опухолеродными свойствами, стало ка­ заться, что нормальные клетки как бы "заминированы" вирусным онкогенным фактором, который должен быть первичен по отношению к другим пусковым факторам, вызывающим канцерогенез (химические канцероге­ ны, радиация). Это выглядело как

полное торжество унитарной гипотезы вирусной этиологии опухолей ("все опухоли вызываются вирусами"). Не­ смотря на кажущуюся очевидность, эта идеология была вскоре пересмот­ рена благодаря дальнейшим успехам онковирусологии.

Следующий этап онковирусологии (70—80-е годы XX в.) ознаменовался значительным прорывом в понимании механизма вирусного канцерогенеза. В геноме ДНК- и РНК-содержащих вирусов были найдены специальные гены — онкогены, белковый продукт которых отвечает за превращение нормальной клетки в опухолевую. Вскоре стало ясно, что онкогены рет­ ровирусов имеют клеточное происхо­ ждение: они возникают в результате захвата вирусом регуляторных клеточ­ ных генов, которые в составе вирус­ ного генома превращаются в онкоге­ ны. Отсюда следовал вывод о возмож­ ности превращения нормальных кле­ точных генов (протоонкогенов) в он­ когены в результате спонтанных или индуцированных мутаций без участия вируса. Такие клеточные онкогены, не входящие в состав вирусного гено­ ма, были обнаружены в опухолях че­ ловека и животных невирусной при­ роды. Было также показано, что эндо­ генные ретровирусы не содержат в своем геноме онкогенов и, как прави­ ло, не имеют отношения к развитию опухолей в естественных условиях.

Важным успехом в генетике опухо­ лей явилось открытие клеточных ге- нов-супрессоров, подавляющих опу­ холевое перерождение нормальной клетки. Инактивция генов-супрессо- ров и появление в клетке функциони­ рующего онкогена можно рассматри­ вать как основной механизм превра­ щения нормальной клетки в опухоле­ вую. Опухолеродные вирусы в этом случае должны рассматриваться как частный конкретный фактор внесения в клетку онкогенов и инактивации ге- нов-супрессоров, т. е. одним из воз­ можных этиологических факторов канцерогенеза наряду со спонтанным и индуцированным мутагенезом, вы-

званным различными канцерогенны­ ми факторами, такими как химиче­ ские канцерогены и радиация. Таким образом, развитие онковирусологии привело к отмене представления о всеобщей роли вирусов в этиологии опухолевых болезней. Онковирусоло­ гия, однако, оказав огромную услугу онкологии и молекулярной генетике рака, не потеряла своего значения.

Опухоли могут иметь как вирусную, так и невирусную этиологию. Роль ви­ русов в этиологии определенных опу­ холевых заболеваний животных давно уже не вызывает сомнения. Их значе­ ние как возбудителей опухолей неоди­ наково у разных видов животных. Так, у некоторых короткоживущих видов (куры, мыши) большинство опухолей вызывается вирусами. Повидимому, у человека и приматов до­ минируют опухоли невирусной этио­ логии. Задачей современной онкови­ русологии, наряду с продолжением исследований по механизму вирусно­ го канцерогенеза, является установле­ ние вирусной этиологии той или иной конкретной опухолевой болезни чело­ века и сельскохозяйственных живот­ ных, разработка методов ее специфи­ ческой диагностики и профилактики, выяснение путей распространения возбудителя в естественных условиях. В 80—90-е годы XX в. появились важ­ ные данные о роли вирусов в этиоло­ гии определенной формы лейкоза че­ ловека (Т-клеточный лейкоз взрос­ лых) и при такой распространенной опухолевой патологии, как рак шейки матки. Стала очевидной роль вирусов гепатита В и С в возникновении рака печени у человека. Получены эффек­ тивные вакцины против вируса гепа­ тита В, способные снизить частоту за­ болеваемости раком печени. Разраба­ тываются вакцины против опухолевых заболеваний сельскохозяйственных животных. Однако успехи в профилак­ тике вирусиндуцированных опухоле­ вых болезней человека и сельскохозяй­ ственных животных еще невелики и должны являться предметом дальней­ ших исследований онковирусологии.

В настоящей главе рассматривают­ ся данные о природе онкогенных ви­ русов и механизме вирусиндуцированного превращения нормальной клетки в опухолевую.

5.7.7. Онкогенность вирусов

К онкогенным (опухолеродным) вирусам относятся вирусы, способные вызывать опухоли у животных в есте­ ственных или лабораторных условиях. В табл. 5.1 и 5.2 приведены сводные данные об основных группах онкоген­ ных вирусов. Большинство семейств ДНК-содержащих вирусов (кроме парво- и иридовирусов) имеет онко­ генных представителей. Многочис­ ленные представители подсемейства

Oncovirinae семейства Retroviridae так­ же обладают онкогенными свойства­ ми. Вирусы способны вызывать доб­ рокачественные (папилломы, фибро­ мы) и злокачественные (саркомы, рак) опухоли, а также лейкозы. Неко­ торые вирусы очень специфичны и способны вызвать опухоль только у своего естественного хозяина (напри­ мер, вирусы папиллом, большинство вирусов лейкозов), другие — не толь­ ко у своего хозяина, но и у других близких или отдаленных видов живот­ ных. Например, вирус саркомы Рауса кур в эксперименте может стать при­ чиной опухоли не только у кур, но и у других видов птиц, а также у различ­ ных млекопитающих (мышдй, хомяч­ ков, крыс). Третья группа онкогенных вирусов способна вызывать опухоли у лабораторных животных в экспери­ менте, но не вызывает опухолей у сво­ его естественного хозяина. Так, виру­ сом обезьян SV40 обусловлены опухо­ ли у сирийских хомячков в экспери­ менте, но не у приматов в естествен­ ных или в лабораторных условиях. К этой же группе относятся онкогенные аденовирусы человека и животных, которые эффективно дают начало опухоли у сирийских хомячков, но не у собственных природных хозяев.

Опухолеродные вирусы различают­ ся по гистогенезу индуцируемых ими

опухолей. Большинство из них отли­ чаются высокой специфичностью и индуцируют опухоли строго опреде­ ленного гистогенеза. Это в первую очередь относится к вирусам, вызы­ вающим лейкозы и лимфомы. Суще­ ствуют вирусы, вызывающие только лимфобластозы, только эритробластозы или только миелобластозы. Герпесвирус Эпштейна—Барр человека явля­ ется причиной лимфомы, состоящей из В-лимфоцитов, герпесвирус обезь­ ян саймири — только Т-клеточной лимфомы, как и вирус Т-клеточного лейкоза человека. Другие вирусы ма­ лоспецифичны в отношении первич­ ных клеток, из которых возникают

индуцируемые ими опухоли. Напри­ мер, вирус саркомы Рауса, а также ви­ рус полиомы мышей вызывают в экс­ перименте опухоли разного гистогене­ за (саркомы, рак, нейроглиомы и др.).

Для своего роста в организме пер­ вично трансформированная вирусом клетка должна преодолевать сопро­ тивление его иммунной системы. Наиболее восприимчивы к вирусному канцерогенезу новорожденные живот­ ные с незрелой иммунной системой, которым вирус вводится парентераль­ но и в достаточно высокой дозе. Од­ ной из лучших моделей для выявле­ ния онкогенности вирусов служат но­ ворожденные сирийские хомячки.

вирусиндуцированнои опухоли состо­ ит в следующем: 1) вирион опухолеродного вируса проникает в клетку, его генетический материал взаимодей­ ствует с ней без цитоцидного эффек­ та; 2) нормальная клетка превращает­ ся (трансформируется) в опухолевую, способную бесконтрольно размно­ жаться в организме; 3) первично трансформированная клетка размно­ жается и дает начало опухолевому клону, который в случае своей злока­ чественности приводит животное к гибели.

Вирусиндуцированные опухоли могут быть моноили поликлональными. Если опухоль возникает из од­ ной первично трансформированной клетки, все ее потомки представляют собой один клеточный клон (моноклональная опухоль). Если вирус раз­ множается в опухолевых клетках и во­ влекает в процесс новые клетки, обра­ зуется поликлональная опухоль, со­ стоящая из большого числа клеточных клонов.

5.1.2.Трансформирующая

активность вирусов в культуре клеток

Некоторые вирусы способны вы­ зывать неопластическую трансформа­ цию клеток in vitro. Трансформирую­ щий эффект зависит от вида вируса, вида клеток и условий культивирова­ ния.

Трансформированные клетки от­ личаются от нормальных по своему социальному поведению и биохими­ ческим свойствам. Социальное пове­ дение клеток — это их взаимоотноше­ ния с субстратом, на котором они растут (стекло, пластик), и между со­ бой. Нормальные клетки начинают делиться только после прикрепления к субстрату и распластывания на нем. Трансформированные клетки обычно не распластываются на субстрате и со­ единяются с ним лишь отростками. В отличие от нормальных клеток они способны делиться без всякого кон­ такта с твердым субстратом, например

усиливается активный транспорт саха­ ров, анаэробный гликолиз, изменяет­ ся состав поверхностных гликопротеидов и липидов; клетки приобрета­ ют повышенную агглютинабельность фитогемагглютининами.

Важнейшим свойством трансфор­ мированных клеток является их бес­ смертие (иммортализация). Нормаль­ ные клетки способны лишь к ограни­ ченному числу делений, характерному для данного вида (предел Хейфлика). Для клеток человека этот предел со­ ставляет около 50 делений, после чего клетки прекращают делиться и поги­ бают. Трансформированные клетки способны делиться неограниченно долго. Без этого свойства они не мог­ ли бы формировать опухоль. Иногда трансформация выражается в приоб­ ретении клетками способности к не­ ограниченному росту без изменения

не проявляют такие признаки злока­ чественности, как инвазивный рост и метастазирование.

Вирусы, способные вызывать не­ опластическую трансформацию кле­ ток in vitro, далеко не всегда способ­ ны индуцировать опухоли. Так, боль­ шинство изученных аденовирусов способны трансформировать фибробласты в культуре клеток. В то же вре­ мя лишь немногие из них вызывают опухоли при введении новорожден­ ным сирийским хомячкам. Причина такого расхождения сейчас понятна: клетки, трансформированные неонкогенными аденовирусами, отлича­ ются высокой иммуногенностью и способны начинать опухолевый рост только после введения сингенным животным в очень большой дозе (106 и более клеток на животное). В то же время не удается наблюдать транс-

формацию клеток в культуре некото­ рыми заведомо онкогенными вируса­ ми. Так, например, вирусы лимфоидных лейкозов животных обычно не трансформируют лимфоциты в куль­ туре клеток.

Хотя понятия "трансформирован­ ная" и "опухолевая" клетки не строго идентичны, ключевой механизм трансформирующей и опухолеродной активности вируса один и тот же.

Опухолевая клетка — это клетка, трансформированная вирусом in vivo, стойко изменившая свое социальное поведение в организме. Ее потомство проходит соответствующий отбор на способность преодолевать противо­ опухолевую защиту и приобретать но­ вые свойства (например, метастазирование), которые могут не зависеть от вируса, вызвавшего появление исход­ ной опухолевой клетки.

5.1.3. Особенности взаимодействия онкогенных вирусов с клетками, трансформированными ими in vitro или in vivo

В клетках, подвергающихся вирус­ ной трансформации, инфекционный процесс всегда носит нецитоцидный характер. Это естественно, так как трансформированная клетка должна оставаться жизнеспособной. Если онкогенный вирус по своей природе цитоциден (паповавирусы, аденовирусы, герпесвирусы), инфекция клетки должна носить абортивный характер без образования вирионов. Нецитоцидные онкогенные вирусы (ретровирусы, опухолеродные поксвирусы) мо­ гут полностью созревать в трансфор­ мируемых ими клетках.

Клетки, трансформированные ви­ русом, всегда содержат его генетиче­ ский материал. В таких клетках функ­ ционирует по крайней мере часть ви­ русных генов, т. е. эти гены транскри­ бируются (при этом образуется вирусспецифическая и Р Н К ) и транслиру­ ются (при этом образуются вирусспецифические белки). Существуют раз­

ные уровни экспрессии вирусного гене­ тического материала в трансформи­ рованных (опухолевых) клетках.

•Вирусный геном полностью экспрессирован. При этом все или большинство трансформирован­ ных клеток продуцируют инфек­ ционный вирус. Эта ситуация характерна для ретровирусных и поксвирусных опухолей, возни­ кающая у естественных хозяев этих вирусов в природных усло­ виях или в эксперименте. Так, при вирусиндуцированных лимфоидных лейкозах или саркоме Рауса кур опухолевые клетки продуцируют инфекционный вирус.

•Вирусный геном экспрессирован частично, трансформиро­ ванные клетки не продуцируют инфекционный вирус, в них имеет место абортивная инфек­ ция. Эта ситуация очень типич­ на для вирусного канцерогенеза, индуцированного папова-, адено- и герпесвирусами, а также ретровирусами у неприродных хозяев. В отдельных клетках мо­ жет происходить экспрессия всего вирусного генома, такие клетки продуцируют полный ви­ рус. Такое явление носит назва­ ние индукции вируса, которая по­ добна индукции лизогенного бактериофага.

Индукция может носить спонтан­ ный характер или же возникать при определенных воздействиях, напри­ мер при слиянии опухолевых клеток с нормальными, способными поддер­ живать репродукцию инфекционного вируса. Так, клетки некоторых крыси­ ных опухолей, вызванных вирусом саркомы Рауса и не содержащих ин­ фекционного вируса, начинают про­ дуцировать последний после совмест­ ного культивирования опухолевых клеток с нормальными куриными фибробластами (J. Svoboda). Клетки, способные продуцировать вирус в ре­ зультате индукции, называются виро-

генными. Это явление подобно лизогении у бактерий.

• Полной экспрессии вирусного генома не происходит ни при ка­ ких условиях (невирогенные клетки). В клетках либо имеет место частичная экспрессия полного вирусного генома, либо клетки содержат лишь часть по­ следнего (это характерно, на­ пример, для аденовирусного канцерогенеза). О присутствии вирусного генетического мате­ риала и о его экспрессии можно судить только с помощью серо­ логических (обнаружение вирусспецифических антигенов) или молекулярно-биологических ме­ тодов исследования. С помощью последних (молекулярная гиб­ ридизация, полимеразная цеп­ ная реакция) можно выявлять непосредственно полный или дефектный вирусный геном или продукты его транскрипции (иРНК) .

Таким образом, по способности про­ дуцировать инфекционный вирус транс­ формированные (опухолевые) клетки мо­ гут быть вируспродуцирующими, вирогенными или невирогенными.

Генетический материал вируса должен быть стабильно закреплен в трансформированных клетках. Клет­ ка, зараженная онкогенным вирусом, может стойко трансформироваться при условии, что вирусный геном бу­ дет постоянно сохраняться в ней. Су­ ществует три способа стабильного за­ крепления (персистенции) вирусного ге­ нома в клетке: 1) физическая интегра­ ция вирусного и клеточного генома, при которой вирусный геном в ре­ зультате рекомбинации внедряется в геном клетки и становится его частью; 2) вирусный геном существует в фор­ ме свободного генетического элемен­ та, реплицирующегося в клеточном ядре в количестве десятков и сотен копий (такие генетические элементы называются эписомами); 3) нецитоцидный опухолеродный вирус размно­

жается в трансформируемых клетках, созревает, и инфекционные вирионы переходят в дочерние клетки, поддер­ живая стабильную продуктивную ин­ фекцию. Возможно также сочетание этих механизмов.

Физическая интеграция вирусного генома (или ДНК-провируса в случае ретровирусов) с клеточным геномом характерна для папова-, адено-, ретровирусного и, по-видимому, герпесвирусного канцерогенеза. При репли­ кации клеточной Д Н К и делении кле­ ток такой интегрированный вирусный геном попадает во все дочерние клет­ ки вместе с клеточным геномом.

Эписомный механизм характерен для некоторых герпес- и папилломавирусов. Большое число копий сво­ бодного вирусного генома в клеточ­ ных ядрах, вероятно, сочетается с ин­ теграцией немногих копий с клеточ­ ным геномом.

Третий механизм характерен для опухолеродных поксвирусов, напри­ мер для вируса фибромы Шопа.

Геном большинства известных онкогенных вирусов содержит специаль­ ные гены — онкогены (см. раздел 3.1), которые экспрессируются в трансфор­ мированных клетках. Открытие онко­ генов, экспрессия которых необходи­ ма (но не всегда достаточна) для не­ опластической трансформации клет­ ки, явилось крупнейшим достижени­ ем онковирусологии.

Первый онкоген был обнаружен в геноме вируса Рауса и обозначен как v-src. Позже онкогены были найдены и у многих других опухолеродных ви­ русов, способных трансформировать клетки в культуре, — у папова-, аде­ но- и ретровирусов.

Сейчас известно свыше 30 вирус­ ных онкогенов. Их продукты разнооб­ разны как по молекулярному весу, так

ипо функции. Среди них имеются тирозиновые протеинкиназы (фермен­ ты, фосфорилирующие клеточные белки по гидроксилу тирозина), бел­ ки, связывающие гуанозинтрифосфат, факторы роста, факторы трансляции,

ибелки с неизвестными функциями.

Доказано, что онкогены ретрови­ русов происходят из клеточных генов (протоонкогенов) в результате их слу­ чайного включения в вирусный ге­ ном; они не нужны этим вирусам для их существования (подробнее см. раз­ дел 5.1.10). Онкогены ДНК-содержа- щих вирусов также, по-видимому, происходят из клеточных генов, имеющих отношение к регуляции клеточного деления и превратившихся в настоящие вирусные гены в процес­ се эволюции.

Продукты онкогенов могут отли­ чаться по степени тканевой и видовой специфичности. Так, некоторые виру­ сы способны трансформировать клет­ ки крови, вызывая определенные ти­ пы лейкозов, но не трансформируют фибробласты. Продукты онкогенов паповавирусов и вируса саркомы Рау­ са обладают меньшей специфично­ стью и способны трансформировать фибробласты, эпителиальные клетки и в меньшей степени клетки крови. Клетки грызунов более чувствительны к трансформации папова-, адено- и ретровирусами, чем клетки человека. Природа клеточных факторов, влияю­ щих на процесс трансформации кле­ ток вирусами, изучена недостаточно.

Среди клеточных генов, играющих особую роль в канцерогенезе, включая вирусный, необходимо отметить так называемые гены-супрессоры (см. раздел 3.2). Это гены, продукты кото­ рых участвуют в негативном контроле клеточного деления и тем самым пре­ пятствуют опухолевой трансформации клеток. Сейчас известно около десят­ ка таких генов. Наиболее изучены ге­ ны белка р53 и Rb (ген ретинобластомы). Если эти гены нормально функ­ ционируют в клетке, последняя очень устойчива к различным факторам, вы­ зывающим опухолевую трансформа­ цию. В большинстве спонтанных опу­ холей человека гены-супрессоры либо отсутствуют в результате делении со­ ответствующей области генома, либо не функционируют из-за повреждения их регуляторных элементов, либо в результате мутации экспрессируют

17*

функционально неполноценный бе­ лок. Обычно в диплоидном геноме опухолевой клетки комбинируются разные типы повреждений генов-су- прессоров (например, делеция соот­ ветствующей области генома в одной хромосоме и мутация гена-супрессора в другой). При врожденной делеции Rb-гена резко возрастает частота воз­ никновения ретинобластомы и неко­ торых других опухолей.

Как же онкогенные вирусы справ­ ляются с генами-супрессорами? Было показано, что продукты онкогенов па­ пова-, адено- и герпесвирусов могут связывать р53 и Rb-протеин и вызы­ вать их функциональную инактива­ цию. Иначе говоря, выключение ге- нов-супрессоров достигается не гене­ тическими (делеции, мутации), а эпи­ генетическими механизмами.

Молекулярные механизмы превра­ щения нормальной клетки в опухоле­ вую под влиянием продуктов онкоге­ нов еще недостаточно изучены.

Возможен вирусный канцерогенез без участия вирусных онкогенов. Не­ которые опухолеродные вирусы, зако­ номерно вызывающие опухоли в экс­ перименте и в естественных условиях (например, вирусы лимфоидного лей­ коза кур, мышей, кошек, коров, обезьян, человека), не содержат в ге­ номе каких-либо генов, которые мож­ но идентифицировать как онкогены. Механизм их онкогенного действия обсуждается в разделе 5.1.10.

Трансформированные вирусом клетки обычно содержат вирусспецифические белки и антигены. Если в трансформированных клетках проис­ ходит экспрессия полного вирусного генома, в них будут обнаруживаться все структурные (вирионные) и не­ структурные белки и вирионы данно­ го онкогенного вируса. Эта ситуация типична для онкогенных покс- и рет­ ровирусов, способных вызывать про­ дуктивную инфекцию клетки без ее гибели. Для остальных вирусов харак­ терно образование лишь части вирусспецифических белков без формиро­ вания инфекционного вируса, т. е.

259

отношение между заболеванием и ин­ фекцией может составлять доли про­ цента (например, на 500 инфициро­ ванных вирусом полиомиелита один случай паралитического заболевания).

В 80—90-х годах XX в. накопились данные об онкогенных инфекциях че­ ловека, ведущих к возникновению не только доброкачественных, но и зло­ качественных опухолей: 1) папилломавирусные инфекции ведут к разви­ тию доброкачественных опухолей ко­ жи и слизистых (папилломы, конди­ ломы), а также злокачественных опу­ холей (рака) аногенитальной области, кожи и других органов; 2) инфекция, вызываемая вирусом гепатита В, ведет к хроническим гепатитам и является главной причиной рака печени; 3) ви­ рус гепатита С, который не может считаться окогенным, приводит к ин­ фекции, ведущей к хроническому ге­ патиту и гепатоме; 4) вирус Т-клеточ- ного лейкоза взрослых вызывает ин­ фекцию, иногда заканчивающуюся развитием лейкоза; 5) ВИЧ является причиной смертельного СПИДа, на фоне которого развиваются злокачест­ венные опухоли (в первую очередь лейкозы и саркома Капоши); 6) герпесвирус Эпштейна—Барр вызывает инфекцию, распространенную во всем мире и ведущую у части зараженных людей к неопухолевому заболеванию — инфекционному мононуклеозу; одна­ ко в определенных районах Африки и Юго-Восточной Азии эта инфекция способствует развитию злокачествен­ ной лимфомы Беркитта, назофарингеального рака и может рассматриваться как онкогенная инфекция; 7) герпесвирус саркомы Капоши приводит к инфекции, которая у людей с подав­ ленным клеточным иммунитетом мо­ жет спровоцировать развитие множе­ ственных опухолевых узлов в коже; 8) вирус контагиозного моллюска вы­ зывает инфекцию, ведущую к появле­ нию специфических доброкачествен­ ных кожных опухолей.

По основным закономерностям распространения онкогенные инфек­ ции принципиально не отличаются от

обычных неонкогенных инфекций. Подходы к их диагностике и профи­ лактике также не имеют «акой-либо онкологической специфики. Необхо­ димо отметить, что основным инфек­ ционным источником при онкоген­ ных инфекциях являются здоровые вирусоносители, а не больные, стра­ дающие опухолевыми заболеваниями

опухоли не содержат вирус в инфек­ ционной форме, способный заразить здоровых людей в результате контакта с онкологическим больным и передать им опухолевое заболевание, поэтому существование онкогенных инфекций не отменяет формулу — "больные зло­ качественными опухолями не заразны".

5.1.5. Полиома- и папилломавирусы (papovaviridae)

В эту группу входят вирусы, вирионы которых имеют икосаэдрический капсид диаметром 45—55 нм, постро­ енный из 72 капсомеров, не имеют липидной оболочки и содержат двунитевую кольцевую Д Н К длиной от 5 до 8 кб. В группу входят два семейства: 1) полиомавирусы (Polyomaviridae): вирус полиомы мышей, вакуолизирующий вирус обезьян SV40, вирусы, выделенные от человека — ВК и JC, и некоторые другие с диа­ метром вириона около 45 нм, разме­ ром генома 5 кб; 2) папилломавирусы (Papillomaviridae): вирусы папиллом человека, кролика, быка и других жи­ вотных с диаметром вириона около 55 нм и размером генома 8 кб.

Вирионы этих вирусов построены только из белка и Д Н К . Капсид ви­ риона состоит из двух или трех бел­ ков, внутри вириона обнаруживаются клеточные гистоны, связанные с ви­ русной Д Н К и образующие мини-хро­ мосому. Такие мини-хромосомы по­ добны по структуре клеточным хро­ мосомам и характерны только для ви­ русов, но не для других ДНК - сод ержащих вирусов. Вирионы устойчивы к нагреванию до 50 °С.

5.1.5.1. Полиомавирусы

Для прлиомавирусов характерна способность вызывать разные типы инфекции клетки: 1) острую продук­ тивную, заканчивающуюся образова­ нием инфекционных вирионов (около 10 000 вирионов на клетку) и гибелью клетки; 2) острую абортивную, при которой не происходит репликации вирусной Д Н К , образуются только ранние неструктурные белки, клетка не гибнет и освобождается от вирус­ ного генома; 3) хроническую абортив­ ную, при которой вирусная Д Н К за­ крепляется в клетке путем физиче­ ской интеграции с клеточным гено­ мом, экспрессируются только ранние гены вируса, значительная часть таких клеток подвергается неопластической трансформации.

Вирусы SV40, JC, ВК хорошо раз­ множаются в культуре клеток почки зеленой мартышки, вызывая цитопатический эффект. SV40 провоцирует характерную вакуолизацию цитоплаз­ мы (отсюда "вакуолизирующий" ви­ рус). Вирус полиомы размножается в культуре клеток мыши. В чувствитель­ ных клеточных культурах эти вирусы образуют бляшки под агаровым по­ крытием, что используется для их тит­ рования. Все полиомавирусы четко различаются между собой в реакции нейтрализации.

В культуре клеток хомячка, крысы, быка и многих других животных по­ лиомавирусы не размножаются, но вызывают в части клеток абортивную инфекцию, которая может завершить­ ся неопластической трансформацией.

Вирус полиомы в эксперименталь­ ных условиях приводит к образова­ нию разнообразных опухолей (сарко­ мы, аденокарциномы, фибромы, эндотелиомы и др.) у мышей, хомячков, крыс, морских свинок, кроликов, но не у приматов. SV40, JC, ВК вызыва­ ют саркомы у сирийских хомячков на месте введения. Обязательным усло­ вием опухолеобразования являются парентеральный путь введения, высо­ кая доза вируса (> 104 БОЕ) и имму­

нологическая незрелость животных. Наиболее чувствительны к опухолеродному действию новорожденные сирийские хомячки; их чувствитель­ ность снижается по дням и практиче­ ски исчезает к двухнедельному воз­ расту. Если заразить новорожденных хомячков большой дозой SV40, опухо­ ли появятся у всех животных через 4— 9 мес. Интересно, что если таким за­ раженным животным повторно ввести большую дозу того же вируса в воз­ расте 1—2 мес, опухоли не развивают­ ся (см. главу 3). Обе инокуляции ви­ руса вызывают в зараженных клетках образование СТОА, но у новорожден­ ных животных иммунологическая ре­ акция на этот антиген ослаблена, а у более взрослых животных вирус вызы­ вает специфический противоопухоле­ вый иммунитет и останавливает раз­ витие опухолевого роста на ранней стадии канцерогенеза. Помимо СТОА, локализованных в клеточной мембра­ не, в опухолевых, зараженных и трансформированных in vitro клетках выявляются Т-антигены, локализо­ ванные в ядре.

Названные выше условия опухолеродного действия полиомавирусов объясняют, почему эти вирусы, высокоонкогенные в эксперименте, не играют никакой роли в естественном канцерогенезе у своих хозяев (мы­ шей, макак резусов), среди которых они распространены. Широкое при­ менение полиомиелитных вакцин, изготовлявшихся в 50-е годы XX в. в культуре почки макаки резуса и со­ державших инфекционный вирус SV40 (в то время неизвестный), при­ вело к массовому инфицированию детей, в том числе новорожденных, но вирус в человеческой популяции не закрепился и, по-видимому, не вызвал каких-либо вредных послед­ ствий у привитых. С начала 60-х го­ дов вакцина изготовляется в клетках почки зеленой мартышки и полно­ стью свободна от SV40.

При продуктивной инфекции ге­ ном полиомавируса проникает в ядро, и там происходит его транскрипция.

риона.

Аденовирусы широко распростра­ нены среди людей и животных, явля­ ясь возбудителями респираторных, ки­ шечных и глазных заболеваний. В свя­ зи с этим громкой сенсацией стало от­ крытие онкогенности некоторых аде­ новирусов человека в 1962 г. Д. Трентиным в опытах на хомячках. По он­ когенности для этих животных адено­ вирусы человека можно разделить на три группы: 1) высокоонкогенные аденовирусы (группа А) — типы 12, 18, 31; 2) низкоонкогенные аденови­

аденовирусов животных (млекопитаю­ щих и птиц) также описаны высоко-, низко- и неонкогенные варианты. Ус­ ловия проявления онкогенности аде­ новирусов сходны с таковыми для по­ лиомавирусов: 1) парентеральный путь введения; 2) высокая доза; 3) им­ мунологическая незрелость животных. Наиболее чувствительны к онкоген-

месте введения у 100 % хомячков че­ рез 4—8 нед после инокуляции высо­ ких доз вируса (105—107 БОЕ). Мини­ мальная онкогенная доза вируса 103— 104 БОЕ. Низкоонкогенные аденови­ русы вызывают опухоли лишь у части животных через 6—9 мес после иноку­ ляции. Высокоонкогенные аденовиру­ сы способны индуцировать опухоли у мышей и крыс, но не у приматов.

Есть основания считать, что адено­ вирусы, подобно полиомавирусам, не играют существенной роли в этиоло­ гии опухолей у своих естественных хозяев, в том числе у человека: попыт­ ки обнаружить аденовирусные Д Н К и Т-антигены в каких-либо опухолях че­ ловека неизменно дают отрицатель­ ные результаты.

Подобно полиомавирусам, адено­

ках два типа инфекции — острую про­ дуктивную с образованием инфекци­ онных вирионов и гибелью клеток и абортивную, при которой клетки не гибнут, а инфекционные вирионы не образуются. Как и у полиомавирусов, абортивная инфекция является обяза­ тельным условием неопластической трансформации клеток аденовируса­ ми. Продуктивную аденовирусную инфекцию можно наблюдать в эпите­ лиальных клеточных культурах соот­ ветствующих видов животных или че­ ловека. Особенно чувствительны в культуре клетки почки соответствую­ щих животных. Клетки гетерологических видов животных обычно не под­ вергаются продуктивной инфекции. В таких клетках аденовирусы провоци­ руют абортивную инфекцию, при ко­ торой экспрессируются только ранние гены.

Практически все изученные адено­ вирусы, в том числе неонкогенные, обладают способностью вызывать не­ опластическую трансформацию кле­ ток в культуре. Так, высокоонкоген­ ные аденовирус человека, тип 12, и аденовирус обезьян SA7 (С8) транс­ формируют эмбриональные фибробласты и клетки почки хомячка, крысы и мыши. Неонкогенные аденовирусы человека (типы 1, 2, 5, 6, 8, 9, 10, 13 и многие другие) способны трансфор­ мировать клетки почки и эмбриональ­ ные фибробласты крыс и хомячков. Клетки, трансформированные адено­ вирусами in vitro, становятся переви­ ваемыми и растут в виде опухолей на месте введения сингенным животным. Клетки, трансформированные высокоонкогенными аденовирусами, при­ виваются при использовании сущест­ венно меньших доз, чем клетки, трансформированные неонкогенными аденовирусами, т. е. обладают большей туморогенностью.

В трансформированных аденовиру­ сами клетках всегда присутствует ви­ русная Д Н К в интегрированном со­ стоянии. Как правило, присутствует только часть вирусного генома, но

всегда в таких клетках выявляется часть генома, локализованная на его левом конце (около 10 % генома), где находятся вирусные онкогены.

Роль аденовирусных онкогенов выполняют два ранних вирусных ге­ на — Е1А и Е1В. Онкоген Е1А коди­ рует два белка (32 К и 26 К), Е1В ко­

иРНК, транскрибируемые с этих ге­ нов. Серологическими методами, ис­ пользуя сыворотки животных — но­ сителей аденовирусных опухолей, можно выявить Т-антигены как в за­ раженных, так и трансформирован­ ных клетках. Антигены локализованы в клеточном ядре и представляют со­ бой смесь вышеназванных белков. В трансформированных и опухолевых клетках обнаруживаются также СТОА, природа которых неясна. Т- антигены и СТОА различных адено­ вирусов млекопитающих имеют близкие антигенные свойства.

Для полной аденовирусной транс­ формации необходимы функции обо­ их онкогенов. Онкоген Е1А отвечает за иммортализацию клеток. Транс­ формированные им клетки способны неограниченно перевиваться, но не растут в полужидкой агарозе и не туморогенны. Биологическая функция продуктов гена Е1А заключается в ак­ тивации экспрессии других ранних аденовирусных генов Е1В, Е2, ЕЗ и Е4. Повреждение гена Е1А делает ви­ рус неспособным не только трансфор­ мировать клетки, но и размножаться.

Онкоген Е1В не способен вызвать стойкую трансформацию первичных неиммортализованных клеток. В соче­ тании с Е1А он необходим для полной трансформации, при которой клетки меняют свою морфологию, образуют очаги роста на клеточном монослое и в полужидкой агарозе, приобретают туморогенность. Ведущая роль в трансформации клеток онкогеном Е1В принадлежит белку 19К. Недавно появились данные о том, что в адено­ вирусном геноме есть еще один онко­

ген, локализованный в области Е4 (на правом конце генома).

Изучение аденовирусных онкоге­ нов позволило установить механизм различий между онкогенными и неонкогенными аденовирусами. С помо­ щью методов генетической инжене­ рии были сконструированы плазмиды, содержащие ген Е1А неонкогенного аденовируса типа 5, и ген Е1В высокоонкогенного аденовируса типа 12 (Е1А5/Е1В12) и наоборот (Е1А12/ Е1В5). Обе плазмиды с одинаковой эффективностью вызывали трансфор­ мацию клеток. Клетки, трансформи­ рованные конструкцией Е1А5/Е1В12, отличались низкой туморогенностью, характерной для клеток, трансформи­ рованных аденовирусом типа 5. В них нормально синтезировались белки главного комплекса гистосовместимости класса I. Клетки, трансформиро­ ванные конструкцией Е1А12/Е1В5, обладали высокой туморогенностью, и в них был подавлен синтез тяжелой цепи главного комплекса гистосовместимости, как это характерно для кле­ ток, трансформированных аденовиру­ сом типа 12. Таким образом, различия между окогенными и неонкогенными аденовирусами определяются особен­ ностями их Е1А-генов. Показано, что белок Е1А 32 К высокоонкогенных аденовирусов подавляет синтез пол­ ноценного комплекса гистосовместимости класса I в зараженных и транс­ формированных клетках и тем самым снижает их иммуногенность и иммуночувствительность. Аналогичный бе­ лок неонкогенных аденовирусов та­ кой функцией не обладает, и транс­ формированные этими вирусами клетки остаются иммуногенными и иммуночувствительными, а поэтому неспособными к эффективному росту in vivo.

Хотя аденовирусы не являются ре­ альной причиной опухолей человека в естественных условиях, изучение экс­ периментального аденовирусного кан­ церогенеза вносит существенный вклад в понимание механизма неопла­ стической трансформации клетки.

5.1.7. Онкогенные герпесвирусы

Для вирусов семейства герпесвирусов (Herpesvirinae) характерны вирио­ ны диаметром около 200 нм, имею­ щие липидную оболочку, икосаэдрический капсид (около 100 нм в диа­ метре, построен из 162 капсомеров) и центральный кор, содержащий нуклеопротеиды. Вирион содержит свы­ ше 20 структурных белков и одну мо­ лекулу двуспиральной ДНК, размер которой у разных герпесвирусов варь­ ирует от 130 до 230 кб. Репликация Д Н К происходит в ядре, белки синте­ зируются в цитоплазме, капсид и кор вириона формируются в ядре и вклю­ чаются в оболочку путем почкования на ядерной мембране.

Семейство герпесвирусов делится на три подсемейства — альфа-гер- песвирусы (Alfaherpesvirinae), бетагерпесвирусы (Betaherpesvirinae) и гамма-герпесвирусы (Gammaherpesvirinae). К альфа-герпесвирусам относят­ ся вирус простого герпеса, вирус вет­ рянки и опоясывающего лишая, вирус псевдобешенства. К бета-герпесвиру- сам относятся цитомегаловирусы. Гамма-герпесвирусы — вирусы, ассо­ циированные с лимфоцитами и пред­ ставляющие наибольший интерес для онкологии как возбудители естествен­ ных опухолей человека и животных.

Способность вызывать опухоли в контролируемом эксперименте и в ес­ тественных условиях доказана для следующих герпесвирусов: 1) ВЭБ че­ ловека (раздел 5.5) и подобного ему вируса павианов; 2) вируса саркомы Капоши — герпесвирус человека типа 8 (раздел 5.6) ; 3) вируса болезни Ма­ река кур; 4) близких герпесвирусов беличьих (саймири) и паукообразных (этелес) обезьян; 5) герпесвируса аме­ риканских кроликов; 6) герпесвируса лягушек.

ВЭБ является возбудителем ин­ фекционного мононуклеоза — забо­ левания, распространенного по всему миру, а также, по-видимому, важной составной частью в этиологии лим-

фомы Беркитта (В-клеточная лимфо - ма) у африканцев и назофарингеального рака у китайцев в Юго-Восточ­ ной Азии. Герпесвирус человека типа 8 был идентифицирован как возбуди­ тель множественной пигментирован­ ной саркомы кожи (Капоши). Гер­ песвирусы беличьих и паукообразных обезьян вызывают Т-клеточные лимфомы у многих видов низших прима­ тов, но, возможно, не являются при­ чиной опухолевых заболеваний у своих естественных хозяев. Герпесви­ рус лягушек, вероятно, является воз­ будителем рака почки у этих жи­ вотных.

Данные о возможном онкогенном потенциале альфа- и бета-герпесвиру- сов немногочисленны. Описана спо­ собность определенных фрагментов Д Н К этих вирусов вызывать транс­ формацию в культуре клеток. В гено­ ме вируса герпеса типа 1 обнаружена область между 30 и 40 единицами кар­ ты генома, а в геноме вируса герпеса типа 2 — между 40 и 62 единицами, которые способны индуцировать трансформацию эмбриональных фибробластов сирийского хомячка. Осо­ бенностью этой трансформации было отсутствие стойкой интеграции вве­ денной в клетку вирусной Д Н К . Ме­ ханизм такой трансформации, воз­ можно, принципиально отличается от механизма трансформации клеток папова- и аденовирусами. Альфа- и бе- та-герпесвирусы не обладают онкогенностью в экспериментах на живот­ ных. Их роль в естественном канцеро­ генезе не установлена. Предполага­ лось возможное участие вируса про­ стого герпеса типа 2 в возникновении рака шейки матки, однако доказатель­ ства носят косвенный характер и не убедительны.

5.1.8. Онкогенные поксвирусы

В семейство поксвирусов (Poxviridae) входят вирусы с большими вирионами кирпичеобразной формы (200 х 300 нм) и большим геномом,

представленным двухцепочечной Д Н К с запаянными концами размером 180—250 кб. Геном кодирует более 100 белков; вирионы содержат более 30 структурных белков. Репликация Д Н К и формирование вириона происходят в цитоплазме. Самые известные пред­ ставители семейства поксвирусов — возбудитель натуральной оспы и ви­ рус осповакцины.

Поксвирусы не вызывают злокаче­ ственных опухолей ни в естественных условиях, ни в эксперименте, но ряд их способен вызывать доброкачест­ венные опухоли у человека и живот­ ных: вирусы миксомы и фибромы кроликов, фибромы зайцев и белок. Вирус миксомы провоцирует мелкие слизистые опухоли в таком количест­ ве, что зараженное животное гибнет. Этот вирус может быть причиной большого экономического ущерба в кролиководческих хозяйствах. Он, ве­ роятно, контролирует численность кроликов в природе. Вирусы фибром вызывают у своих естественных хозяев доброкачественные опухоли с корот­ ким инкубационным периодом ( 1 — 2 нед).

Описаны также два поксвируса обезьян — вирус Яба и танапоксвирус, вызывающие кожные доброкачествен­ ные опухоли — гистиоцитомы у при­ матов. При случайной инокуляции в лаборатории было показано, что вирус Яба может вызвать опухолевый рост у человека. Описаны случаи заражения детей в Заире танапоксвирусом обезьян с образованием типичных кожных опухолевых поражений. Ви­ рус, по-видимому, передавался чле­ нистоногими.

Доброкачественное опухолевое кожное заболевание человека — кон­ тагиозный моллюск — также вызыва­ ется специфическим поксвирусом, патогенным только для людей. Это заболевание встречается по всему свету, но особенно распространено на островах Тихого океана (Фиджи, Папуа — Новая Гвинея, Соломоновы острова), где обнаруживается у 5 % населения. Единичные или множест­

венные безболезненные кожные опу­ холи размером 1 — 10 мм имеют жем­ чужный оттенок и располагаются по всему телу, кроме ладоней и подошв ног. Вирус не удается культивировать in vitro.

Онкогенные поксвирусы размно­ жаются в трансформированных ими клетках, опухоли заразны для других особей. Передача инфекции происхо­ дит контактным путем или через чле­ нистоногих.

Вирус фибромы кроликов широко используется для изучения молеку­ лярной биологии поксвирусов и ви­ русного канцерогенеза. В последнее время достигнут значительный про­ гресс в изучении вируса контагиозно­ го моллюска: была определена полная нуклеотидная последовательность его генома, что позволяет понять его ге­ нетические особенности.

Другие представители поксвирусов (ортопокс-, авипоксвирусы) способны вызывать пролиферацию эпителия благодаря экспрессии вирусного фак­ тора роста эпителия, обнаруженного у них. Такая пролиферация помогает вирусу эффективнее размножаться. Показано, что Д Н К этих цитоплазматических вирусов проникает в ядра за­ раженных клеток и может фрагмен­ тарно встраиваться в клеточный ге­ ном. Однако такая Д Н К не экспрессируется в составе генома клеток, так как поксвирусные промоторы, ини­ циирующие транскрипцию вирусных генов, специфичны и не распознают­ ся клеточными РНК-полимеразами. Специальные опыты не позволили выявить онкогенность типичного представителя ортопоксвирусов — ви­ руса осповакцины для эксперимен­ тальных животных.

5.1.9. Онкогенные гепаднавирусы

Эти ДНК-содержащие вирусы име­ ют вирионы диаметром около 40 нм, обладают липидсодержащей оболоч­ кой и нуклеокапсидом около 20 нм в диаметре. Геном представлен неболь-

шой циркулярной двухцепочечной Д Н К (3 кб) с протяженной однонитевой областью. Вирион состоит из двух главных и нескольких минорных бел­

происходит в ядре гепатоцитов. Там же формируются нуклеокапсиды. Бел­ ки оболочки локализуются в цито­ плазме, накапливаются в большом ко­ личестве и образуют частицы диамет­ ром 22 нм, выявляемые в крови боль­ ных и вирусоносителей.

Гепаднавирусы являются возбуди­ телями гепатита человека (гепатит В) и животных (см. раздел 5.4) и вызыва­ ют гепатомы у своих хозяев в естест­ венных условиях. Это показано по крайней мере для трех гепаднавирусов — вируса гепатита В человека, ви­ руса гепатита лесного сурка и вируса гепатита пекинских уток.

5.1.10. Ретровирусы (Retroviridae)

Для ретровирусов характерны сле­ дующие признаки: 1) вирионы диа­ метром 80—130 нм с характерной морфологией сердцевины — кора — и липопротеидной оболочкой с отрост­ ками; 2) наличие обратной транскриптазы (РНК-зависимой ДНК - по - лимеразы в вирионе; 3) РНК-геном; 4) репликация через стадию Д Н К - провируса; 5) интеграция ДНК - про - вируса с клеточным геномом, транс­ крипция провируса клеточной Р Н К - полимеразой II, формирование ви­ риона путем почкования на клеточной мембране.

Семейство делится на 7 родов (см. табл. 5.2): 1) альфаретровирусы; 2) бетаретровирусы; 3) гаммаретровирусы; 4) дельтаретровирусы; 5) эпсилонретровирусы; 6) лентивирусы (Lentivirinae); 7) "пенящие" и синцитиальные вирусы (Spumavirinae). Онкоген­ ные представители есть только среди первых 5 родов (группа онковирусов). Самый важный представитель лентивирусов — вирус иммунодефицита че­ ловека — не является онкогенным, но

вызываемый им синдром (СПИД) по­ вышает вероятность онкологических заболеваний (саркома Капоши, лей­ козы). "Пенящие" и синцитиальные вирусы человека и животных не свя­ заны с какой-либо патологией, в том числе онкологической.

Вирионы онковирусов содержат 60—70 % белка, 30—40 % липидов, 2- 3 % углеводов, 1 % Р Н К и имеют пла­ вучую плотность 1,16—1,18 г/см3. На их инфекционность влияют раствори­ тели, детергенты, повышенная темпе­ ратура (при 37 "С половина активно­ сти исчезает за 2—3 ч, при 50 °С пол­ ная инактивация происходит за 15—30 мин). В состав вириона входят не­ сколько белков: 1) два белка вирусной оболочки, из которых построены от­ ростки вириона; 2) четыре внутренних белка, в том числе главный внутрен­ ний белок вириона с мол. массой 24 — 36 кДа, из которого построена икосаэдрическая капсула кора; 3) ферменты (обратная транскриптаза, протеаза).

Геном онковирусного вириона со­ стоит из двух идентичных однонитчатых линейных молекул Р Н К (5—10 тыс. оснований), связанных в ком­ плекс водородными связями при уча­ стии двух молекул клеточной тРНК . При нагревании комплекс распадает­ ся на составные части. По своей структуре вирусная Р Н К подобна кле­ точной: она содержит метилирован­ ный гуанозинтрифосфат (кэп) на 5'-конце и полиадениловую последо­ вательность на З'-конце. Геном онко­ вирусов обязательно содержит три ге­ на: 1) gag — кодирует внутренние структурные белки вириона; 2) pol — кодирует ферменты, входящие в со­ став вириона; 3) env — кодирует белки оболочки. По концам генома имеются прямые повторы нуклеотидов и две регуляторные области — U5 на 5'- и U3 на З'-концах.

Репродукцию онковирусов анали­ зируют, используя клеточные культу­ ры. Адсорбция и проникновение ви­ руса в клетку осуществляются за счет взаимодействия отростков вирионной

оболочки со специфическими для ка­ ждого вируса рецепторами. Если клет­ ки заражены каким-либо онковиру­ сом и продуцируют его главный оболочечный гликопротеид, этот белок захватывает соответствующие клеточ­ ные рецепторы, и такой же или близ­ кий онковирус, использующий этот же рецептор, не может проникнуть в такие клетки. Этот феномен называет­ ся специфической интерференцией он­ ковирусов. Способность проникать в клетки того или иного вида животных является важным классификацион­ ным критерием для онковирусов. Так, вирусы типа С мышей делят на три группы: 1) экотропные (проникают только в клетки мыши); 2) ксенотропные (продуцируются клетками неко­ торых линий мышей, но проникают в клетки других видов, включая челове­ ка); 3) амфотропные (проникают в клетки как мышей, так и других мле­ копитающих).

В процессе проникновения в клет­ ку кор вириона освобождается от обо­ лочки и в нем происходит синтез ДНК-провируса на матрице вирионной РНК с помощью вирусной обрат­ ной транскриптазы (схема 5.1). Син­ тез ДНК происходит таким образом, что в ней содержится вся нуклеотидная последовательность вирусной РНК (кроме кэпа и поли-А), а на кон­ цах провируса возникают длинные концевые повторы (LTR). Провирусная Д Н К может существовать в ли­ нейной и кольцевой формах. По-ви­ димому, только последняя способна интегрироваться с клеточным гено­ мом. В этом процессе принимает уча­ стие вирусспецифический фермент интеграза, который делает разрыв в клеточной Д Н К (точка разрыва неспе­ цифична), разрывает вирусную Д Н К между двумя LTR и сближает места разрывов. В результате происходит встройка вирусной Д Н К в клеточную, по концам встроенного провируса на­ ходятся LTR, которые содержат регуляторные области, необходимые для транскрипции вирусных генов (про­ мотор, энхансер, терминатор транс­

крипции и сигнал полиаденилирования).

Транскрипция ДНК-провируса осуществляется клеточной РНКполимеразой II, ответственной за синтез клеточных иРНК . Первичный транс­ крипт идентичен вирионной РНК . Он кодирует синтез белков генов gag и pol. Специальная РНК, кодирующая белки гена env, образуется из первич­ ных транскриптов путем сплайсинга. Синтезируются полные белковые про­ дукты генов gag, pol и env в виде поли­ протеиновых предшественников, ко­ торые затем разрезаются на отдельные белки. Белковый продукт гена env гликозилируется до разрезания; после протеолитического разрезания его части остаются связанными S—S-свя- зями.

Формируется вирион путем почко­ вания на клеточной мембране. В мо­ мент почкования кор формирующего­ ся вириона выглядит на срезах как электронно-оптически пустое кольцо (вирион типа А). Такие вирионы со­ держат нерасщепленный полипротеин gag. После отделения от клетки про­ исходит внеклеточное дозревание ви­ риона (ситуация, уникальная среди вирусов!): полипротеин разрезается на 4 белка и формируется электроннооптически плотный кор, характерный для вирионов типа С. У бетаретровирусов формирование незрелого кора имеет место не под мембраной в мо­ мент формирования почки, как у ви­ русов типа С, а заранее, в цитоплазме. Готовый кор соединяется с мембра­ ной, привлекает в это место белки оболочки, после чего вирион образу­ ется почкованием и дозревает вне клетки, приобретая морфологию ви­ риона типа В или D.

Клетки, зараженные онковируса­ ми, обычно хронически продуцируют вирус без цитолиза. Иногда за счет действия оболочечных белков в зара­ женных клетках происходит симпластообразование — возникают гигант­ ские многоядерные клетки.

Антигенные свойства онковирусов важны для их классификации и иден-

тификации. Наиболее хорошо изуче­ ны антигенные характеристики глав­ ного внутреннего белка (ГВБ). Этот белок несет 4 вида антигенных детер­ минант: 1) типоспецифические, ха­ рактерные для данного вируса; 2) группоспецифические, общие для группы вирусов, имеющих одного и того же хозяина; 3) межвидовые, об­ щие для нескольких групп вирусов; 4) межродовые, общие для онковирусов, относящихся к разным родам. Так,

там, но все они имеют общие груп­ поспецифические детерминанты, наи­ более выраженные в ГВБ. По указан­ ным детерминантам эти вирусы отли­ чаются от сходных вирусов других млекопитающих — гаммаретровирусов крыс, хомячков, кошек, свиней, обезьян, но имеют общие с ними межвидовые детерминанты. По этим детерминантам гаммаретровирусы млекопитающих отличаются от виру­ сов лейкоза-саркомы птиц, вируса бычьего лейкоза, бетаретровирусов, но имеют общую с ними конформационную межродовую антигенную де­ терминанту. Принцип наличия 3—4 видов антигенных детерминант в той или иной степени применим ко всем остальным вирионным белкам. Для выявления антигенных детерминант в онковирусных белках используют ра­ диоиммунологический и иммуноэнзимный методы.

5.1.10.1.Экзогенные

иэндогенные ретровирусы

При изучении ретровирусов было открыто удивительное явление, не ха­ рактерное для любых других групп ви­ русов многоклеточных: некоторые ретровирусы способны существовать в форме ДНК-провируса, который на­ ходится в геноме всех клеток организ­ ма и передается вертикально генети­ ческим путем, подобно обычным кле­

точным генам. Такие ретровирусы на­ зывают эндогенными. Один и тот же эндогенный вирус присутствует прак­ тически у всех особей данного вида. Феномен эндогенных ретровирусов характерен только для альфа-, бета- и гаммаретровирусов и был впервые по­ казан для вируса рака молочных желез (П. Бентвельцен) и вирусов типа С мышей (R. Huebner, G. J. Todaro).

ДНК-провирус эндогенного вируса может содержать все гены, необходи­ мые для формирования инфекцион­ ных вирионов (полный провирус) или может иметь генетические дефекты (дефектный провирус). Если дефект не затрагивает ген gag, а только env и/ или pol, могут формироваться дефект­ ные вирионы.

Предполагается, что эндогенные ви­ русы возникают из обычных экзоген­ ных ретровирусов в результате зараже­ ния последними зародышевых клеток. Если присутствие эндогенного вируса в геноме всех клеток организма полез­ но хозяину, он приобретает селектив­ ное преимущество и становится родо­ начальником популяции, все особи которой содержат данный вирус. В чем заключается это преимущество, далеко не всегда ясно. В случае эндо­ генного вируса кур показано, что он уменьшает вероятность гибели живот­ ных от экзогенной ретровирусной ин­ фекции. Возникновение нового эндо­ генного ретровируса — сравнительно редкое эволюционное событие в исто­ рии данного вида. Эндогенные виру­ сы обнаружены у многих видов мле­ копитающих и птиц (мышь, крыса, кошка, свинья, приматы, включая че­ ловека, куры и другие птицы), а также у дрозофилы. У человека обнаружены дефектные эндогенные провирусы (см. разделы 5.9 и 5.10). По-видимо­ му, эндогенные ретровирусы имеются

увсех многоклеточных животных.

Впроцессе эволюции животного мира должны были сложиться защит­ ные механизмы, ограничивающие не­ контролируемое размножение собст­ венного эндогенного вируса. И дейст­ вительно, некоторые эндогенные ви-

русы вообще не могут проникать в клетки своего вида (ксенотропные ви­ русы) или плохо размножаются в клетках данной особи и гораздо лучше в клетках других особей данного вида (экотропные вирусы). Описаны также амфотропные вирусы, объединяющие свойства тех и других.

Вследствие своих особенностей эн­ догенные вирусы ограничены одним видом животного и эволюционируют вместе с ним. Накопление мутаций в вирусном геноме приводит к сущест­ вованию в клетке дефектных провирусов, частично или полностью неспо­ собных осуществлять вирусспецифические функции, поэтому эндогенные вирусы лишь изредка существуют в форме полного провируса. Чаще кле­ точный геном служит "кладбищем" внедрившихся, но не сохранивших свою функциональную активность ретровирусных генов. Действительно, около 0,3 % (!) Д Н К мышиных клеток имеет ретровирусное происхождение.

Значение эндогенных ретровирусов

впатологии неясно. Показано, что

они могут играть этиологическую роль при лимфоидном лейкозе и раке молочных желез у мышей некоторых линий. Возможна их роль в аутоим­ мунных процессах. Их значение для опухолевой патологии человека и неинбредных животных сомнительно.

5.1.10.2. Ретровирусы — возбудители опухолевых заболеваний

Твердо доказана роль экзогенных ретровирусов в этиологии лейкозов кур, мышей, кошек, обезьян, крупно­ го рогатого скота, а также при Т-кле- точном лейкозе взрослых у человека.

Экзогенные вирусы кур относятся к 4 подгруппам — А, В, С, D, которые различаются по главным гликопротеидам оболочки. Эти вирусы, осо­ бенно подгруппа А, являются возбу­ дителями лимфоидного лейкоза кур. Они очень широко распространены в птицеводческих хозяйствах и причи­ няют им серьезный ущерб. Лимфоид-

ный лейкоз кур имеет длительный (несколько месяцев) латентный пери­ од и возникает лишь у небольшой части зараженных птиц. Среди ретровирусов птиц имеются также высоко­ онкогенные возбудители, вызываю­ щие опухоли через 3—20 дней после заражения практически у 100 % жи­ вотных. Это вирус саркомы Рауса и другие вирусы сарком, вирус рака почки, миелобластоза, эритробластоза и миелоцитоматоза. Вирусы сарком способны вызывать очаги опухолевого роста на хорионалантоисной оболочке куриного эмбриона.

Наряду с ретровирусами птиц ви­ русы мышей относятся к числу наибо­ лее изученных. Известно много вари­ антов вирусов лейкоза мышей, кото­ рые вызывают лимфоидный лейкоз (вирусы лейкоза Гросса, Молони, Мазуренко и др.). Среди ретровирусов мышей много высокоонкогенных представителей. Это несколько вари­ антов вируса саркомы мышей (Моло­ ни, Харви, Кирстен, Газдар и др.), а также возбудители острого лейкоза с коротким инкубационным периодом (1—2 нед) — вирусы эритробластоза Раушера и Френд, вирус лимфоидного лейкоза Абельсона и др. Сходная си­ туация наблюдается с ретровирусами кошек. Известны несколько вариан­ тов вирусов лимфоидного лейкоза с длинным латентным периодом и не­ сколько вариантов высокоонкогенных вирусов сарком кошек. У обезьян (гиббонов) обнаружен вирус лимфо­ идного лейкоза, а также высокоонкогенный вирус саркомы шерстистых обезьян.

Геномы вирусов лимфоидного лей­ коза содержат три обычных ретрови­ русных гена (gag, pol, env). Геномы высокоонкогенных вирусов содержат онкогены, наличие которых объясняет патогенность этих вирусов. Онкогены встроены в вирусный геном так, что повреждают один вирусный ген или более.

Известно лишь одно исключение — недефектный вирус саркомы Рауса, у которого приобретение онкогенов не

повредило другие клеточные гены. Онкоген может локализоваться в лю­ бой части генома. Общим принципом является сохранность концов вирионной РНК, приводящая к наличию правильно организованных LTR в ДНК-провирусе и сохранению сигна­ лов, необходимых для транскрипции, трансляции и упаковки образующейся вирусной Р Н К в вирионы. Популяция любого высокоонкогенного ретровируса, содержащего онкогены, состоит из двух типов вирионов: 1) дефектные вирионы, геном которых содержит онкоген, замещающий вирусные ге­ ны; 2) вирус-помощник, который со­ держит нормальный ретровирусный геном (вирус лимфоидного лейкоза). Для размножения такого ретровируса необходима смешанная инфекция клетки обоими типами вирионов. Ви­ рус-помощник предоставляет продук­ ты вирусных генов, необходимые для упаковки дефектного генома в вири­ он. Из популяции высокоонкогенного вируса можно выделить вирус-помощ­ ник и получить его популяцию, сво­ бодную от дефектных высокоонкоген­ ных вирионов. Выделить в чистом ви­ де последние из смешанной популя­ ции вирусологическими методами не­ возможно. Чистую популяцию де­ фектных вирионов можно, однако, получить с использованием методов генетической инженерии.

Особое место среди ретровирусов занимает вирус рака молочной железы (ВРМЖ) мышей — один из немногих ретровирусов, вызывающих не лейко­ зы и саркомы, а эпителиальные опу­ холи. Известны эндогенные и экзо­ генные варианты этого вируса, отли­ чающиеся по онкогенности. Эндоген­ ный ВРМЖ встречается у всех мышей и является низкоонкогенным. Экзо­ генные вирусы обнаружены у некото­ рых линий мышей (СЗН, A, GR), ко­ торые являются высокораковыми: у 100 % самок, имевших беременность, возникает рак молочных желез. Вирус распространяется с молоком, а также генетическим путем. В геноме этого вируса не обнаружены онкогены. Ме-

ханизм его опухолеродного действия неясен. Ведется поиск аналогичного вируса у человека.

(ВТЛЧ): ВТЛЧ-1 и ВТЛЧ-2 (см. раз­ дел 5.7) и вирус бычьего лейкоза, вы­ зывающий лимфоцитоз и В-клеточ- ный лейкоз у крупного рогатого скота. Вирусы этой группы не имеют онко­ гена клеточного происхождения, по­ добно другим ретровирусам, способ­ ным трансформировать клетки. В до­ полнение к обычным ретровирусным генам (gag, pol, env) эти вирусы имеют 4-й ген X, белок которого резко сти­ мулирует транскрипцию ДНК-прови­ руса этих агентов. Возможно, с функ­ цией этого белка (рХ) связана актива­ ция определенных клеточных генов.

Хотя высокоонкогенные вирусы животных выделены из спонтанных опухолей и лейкозов, они встречаются крайне редко, так как неспособны со­ храняться в естественных условиях из-за своей высокой патогенности. Такие вирусы изредка возникают из низкоонкогенных возбудителей лим­ фоидного лейкоза, которые в резуль­ тате рекомбинационных событий за­ хватывают из клетки нормальные ге­ ны, имеющие отношение к регуляции клеточного деления. В составе вирус­ ного генома такие гены экспрессируются под контролем сильных вирус­ ных промоторов и не подчиняются клеточным регуляторным механиз­ мам. Их нерегулируемая экспрессия ведет к неопластической трансформа­ ции клетки. При пассажах через орга­ низм чувствительных животных в ла­ боратории отбираются наиболее онко­ генные варианты вируса с соответст­ вующими мутационными изменения­ ми в захваченном клеточном гене, ко­ торый превращается в вирусный он­ коген v-onc.

Высокоонкогенные ретровирусы, не имея большого практического зна­ чения как возбудители опухолей в природе, являются незаменимыми мо­ делями для изучения механизма кан-