Модели опухолей у мышей

"Модель – это ложь, которая помогает увидеть правду"
Говард Скиппер, американский онколог

О том, что животных можно использовать в качестве моделей для изучения различных воздействий, ученые догадались достаточно давно. Еще в Древней Греции Аристотель проводил эксперименты на живых животных. Позднее Авицена тестировал новые хирургические процедуры на животных, прежде чем выполнить их у пациентов.

В наше время в онкологии животные модели используются с различной целью:

изучение эффективности и безопасности лекарственных препаратов, которые предполагается внедрить в клиническую практику - доклинические исследования;
дальнейшая интерпретация результатов клинических исследований - пост-клинические исследования;
скрининг в поисках новых лекарств;
изучение биологии опухоли;
изучение механизмов противоопухолевого лечения: взаимодействие препарата с мишенью.

Чтобы получить представление о роли экспериментальных исследований на животных в развитии онкологии, обратимся к двум историческим примерам.

Пример 1

В 1954 году в США был принят законопроект, поручавший Национальному институт онкологии разработать программу по целенаправленному и эффективному поиску лекарств для химиотерапии. За десять лет на миллионе мышей было протестировано около 83 тысяч синтетических веществ, 115 тысяч продуктов ферментации и свыше 17тысяч веществ растительного происхождения. В итоге, в распоряжении врачей для лечения детей с острым лимфобластным лейкозом было 4 препарата - метотрексат, преднизон, 6-меркаптопурин и винкристин. Все они использовались, но по отдельности. Лечение лейкемии у детей продолжало оставаться паллиативным.

На этой модели Скиппер впервые описал два важных наблюдения:

Химиотерапия в каждый момент убивает определенный процент от общего числа клеток, вне зависимости от того, сколько их в организме.
Так, если взять мышь, у которой сто тысяч лейкозных клеток, и применить вещество, убивающее за один раз девяносто девять процентов этих клеток, то каждый новый прием будет убивать ровно эту долю, а в результате после каждого раза таких клеток будет оставаться все меньше и меньше: сто тысяч, тысяча, десять – и, наконец, после четвертого цикла упадет до нуля.
При комбинированном применении противоопухолевые лекарства работают синергически, усиливая действие друг друга.
При использовании нескольких препаратов и нескольких повторных циклов химиотерапии с малыми промежутками между ними Скипперу удавалось на своей мышиной модели добиться полного исцеления от лейкемии.

Было решено испробовать схему, сочетающую в себе четыре лекарства: винкристин, аметоптерин, меркаптопурин и преднизон. Эта схема получила сокращенное название по первым буквам каждого лекарства: ВАМП.

В первом же небольшом исследовании у 14 из 16 пациентов была достигнута полная ремиссия, а отдаленная безрецидивная выживаемость отмечена у трех из них.

Позже концепцию сочетания противоопухолевых препаратов и их курсового введения, выработанную на экспериментальной модели, применили для поздних стадий лимфомы Ходжкина. Было решено взять четыре препарата – метотрексат (позже замененный на более сильнодействующее средство – прокарбазин), винкристин, азотистый иприт (или мустарген) и преднизон. Получился не менее токсичный, чем ВАМП, коктейль с аббревиатурой МОМП (МОПП – с прокарбазином), а курс лечения был увеличен с 2,5 мес. до 6.

Более половины испытуемых выздоровели окончательно и бесповоротно. Для поздних стадий лимфомы Ходжкина подобный ответ на лечение и количество ремиссий был беспрецедентен. Успехи комбинированной химиотерапии разительным образом изменили прогнозы пациентов с ранее неизлечимыми III и даже IV стадиями лимфомы Ходжкина. И изначально это стало возможным благодаря модели лейкемии Л1210 у мышей.

Пример 2

Еще один яркий пример использования животных моделей в онкологии – это создание анти Her2-препаратов. В 1982 в лаборатории Роберта Вайнберга выделили очередной онкоген из крысиной опухоли под названием нейробластома. Ген окрестили neu в честь типа рака, из которого этот ген был получен. От многих других открытых в то же время онкогенов его отличало то, что он не прятался в глубине клетки, а проходил через мембрану, причем так, что большой фрагмент его торчал наружу, доступный любому лекарству, т.е. это была идеальная мишень. Но эксперимент по связыванию этой мишени имеющимися в лаборатории антителами не был проведен.

Теперь от истории вернемся к предмету разговора – моделям опухолей. Классическими объектами экспериментальной онкологии являются млекопитающие, прежде всего мыши и крысы, которые хорошо адаптируются к условиям жизни в неволе и дают многочисленное потомство. Нет ни одной проблемы онкологии, которую не исследовали бы с использованием этих грызунов.

У животных встречаются спонтанные опухоли (особенно это относится к опухолям молочной железы); подобные модели довольно близки по своей картине к клинической ситуации.

Ограничение - невозможно набрать в конкретный срок требуемое количество животных с опухолями схожих размеров и этапов развития, чтобы провести эксперимент.

Химически индуцированные опухоли.

Например, бензпиреновые опухоли индуцируются введением мышам однократно подкожно бензпирена в масляном растворе. Это приводит к равномерному развитию подкожных фибросарком у всех животных в месте инъекции в течение 4-5 недель после введения.

Ограничения: эффекты канцерогена на поведение самой опухоли, риск для других животных и персонала.

Генетически созданные мышиные модели (genetically engineered mouse models – GEMM).

Такие модели позволяют достаточно точно моделировать спорадические человеческие опухоли за счет контролируемого изменения генома мышей, что обеспечивает развитие конкретной опухоли с определенными свойствами в заданной локализации. Так, создаются линии животных, которые целенаправленно лишены определенного гена, или, напротив, имеют встроенный дополнительный ген.

Ярким примером трансгенных мышей является линия мышей с повышенной экспрессией онкогена HER2. У этих животных в возрасте от 2 месяцев появляются опухоли молочных желез (HER2/neu-положительных).

Ограничения: несмотря на гистологическое и генетическое сходство со злокачественными новообразованиями у человека, для большинства GEMM характерно асинхронное развитие опухолей в организме-хозяине. Такие модели, как правило, гетерогенны с точки зрения частоты развития опухолей, времени задержки в развитии опухолей и характеристик роста.

Перевиваемые опухоли – это самая многочисленная подгруппа.

Здесь можно выделить два принципиально разных способа перевивки.
Первый, когда фрагмент мышиной/крысиной опухоли в последующем перевивается животному той же линии.
Во втором случае животным (обязательно иммунодефицитным) вводится культура опухолевых клеток человека. Такие модели получили название ксенографтных.

Усовершенствованным и наиболее перспективным вариантом стандартной ксенографтной модели является модель, для создания которой используются фрагменты опухолей, полученные непосредственно от пациентов, т.е. осуществляется прямой перенос опухолевого материала, взятого у пациента, в организм животного с иммунодефицитом без предварительного культивирования опухолевых клеток (patient-derived xenografts – PDX). Подобные PDX-модели продемонстрировали способность точно предсказывать положительный клинический ответ на лечение у 90% пациентов, и резистентность к проводимой терапии у 97% больных. Цифры, близкие к этим были получены в целом ряде исследований.

Ограничения использования данной модели обусловлены техническими особенностями ее создания, для которого необходим доступ к опухолевой ткани определенного качества непосредственно после ее получения от пациента, а также определенной материально-технической базы лаборатории, позволяющей проводить соответствующую обработку полученного материала и поддерживать опухоль через серию пассажей в организме-хозяине.

GEMM и PDX-модели, несмотря на свои недостатки, сегодня рассматриваются как наиболее ценные и перспективные с точки зрения тестирования вновь создаваемых противоопухолевых препаратов.

Г.С. Киреева, кандидат биологических наук,
научный сотрудник научной лаборатории канцерогенеза и старения
Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н.Н. Петрова.

Яркие достижения современной иммунотерапии опухолей с использованием модуляторов иммунного синапса в очередной раз демонстрирует, что иммунная система - важнейший элемент стратегии противоопухолевого лечения.

Исторически противоопухолевые лекарства в доклинических исследованиях изучались на сингенных мышиных моделях, которые не имеют иммунной системы человека или у иммунодефицитных мышей, которые позволяют приживлять ксенотрансплантаты опухолей человека.

Ксенотрансплантаты человека широко используются для непосредственного тестирования цитотоксических препаратов.

Химиотерапия и более современные противоопухолевые препараты, которые нацелены на мутированные или сверхэкспрессированные опухолевые белки, являются подходящими веществами для тестирования на ксенотрансплантатах человека.

Легкость, с которой можно провести генетическую манипуляцию с клетками ex vivo до ксенотрансплантации делает человеческие ксенотрансплантаты великолепной доклинической моделью для скрининга цитотоксических препаратов. Однако необходимость работать с, по меньшей мере, частично иммунодефицитными мышами ограничивает исследование с помощью блокаторов контрольных точек.

Недостатками же сингенных мышиных моделей в дополнение к отсутствию человеческих мишеней является быстрый рост опухолей мыши, что препятствует развитию хронической воспалительной среды, характерной для опухолей человека. В канцерогенезе у человека иммунологические ингибирующие пути, связанные с воспалением, такие как ось PD-1 / PD-L1, вносят существенный вклад в ремоделирование микросреды опухоли. Кроме того, опухоли мыши обычно не отражают генетическую сложность опухолей человека и имеют более низкую мутационную нагрузку.

Модели животных с функционирующей иммунной системой человека необходимы, чтобы более точно повторить сложность микроокружения опухоли человека. Такие модели являются неотъемлемой частью лучшего прогнозирования реакции опухоли как на иммуномодулирующие средства, так и непосредственно на противоопухолевую терапию. В этой связи разработка гуманизированных моделей является многообещающей новой стратегией, которая предлагает возможность тестирования способности блокаторов контрольных точек и их комбинации с другими противоопухолевыми препаратами.

Генетически конструируемые мышиные модели (GEMM)

Современные технологии позволяют создавать мышей с необходимыми свойствами с большой точностью. Можно направить экспрессию интересующего гена во всей ткани (например, через клеточно-специфическую трансгенную экспрессию) или весь организм (например, целенаправленные мутации зародышевой линии). Кроме того, имеется возможность контролировать время, продолжительность и тканевое отделение экспрессии генов или их инактивацию.

Несколько исследовательских групп могут точно модифицировать онкогены и гены супрессоры опухолей непосредственно в соматических клетках взрослых мышей, что значительно улучшает свойства этой модели.

Такие модели также лучше имитируют рак человека по сравнению с стандартными GEMM, поскольку опухоли обычно возникают из-за меньшего количества клеток в контексте нормальной стромы. Одним из важных недостатков этих моделей является низкая мутационная нагрузка, поскольку опухоли развиваются из 1-2 мутированных онкогенных трансгенов, хотя в них могут быть сконструированы суррогатные опухолевые антигены.

Трансгенная экспрессия обычно приводит к сверхфизиологическим уровням, так что экспрессия белка часто превышает частоту встречаемости у пациентов. Кроме того, случайная интеграция трансгена может приводить к неожиданным фенотипам и повышенной изменчивости в представлении и количестве опухоли. Кроме того, GEMM занимает много времени и имеет высокую стоимость.

Примечательно, что появление технологии CRISPR / Cas9, а вместе с ней и способность выполнять комплексное редактирование генов с относительной легкостью и скоростью, ожидается, что они улучшат большинство этих недостатков и значительно повысят ценность GEMM.

В целом, GEMM предоставляет единственную возможность оценить доставку блокаторов контрольных точек, терапевтический ответ и экспрессию биомаркера в присутствии компетентной иммунной системы.

Вставка человеческих генов мышам (Human knock in mice, KI)

Одним из преимуществ моделей GEMM является возможность введения более чем одного трансгена или гена KI для молекул контрольных точек человека в мышиной системе. Таким образом, модели KI позволяют исследователям изучать лекарства, которые распознают исключительно человеческую версию молекулы контрольной точки.

Когда молекула контрольной точки человека не реагирует перекрестно с ее соответствующим мышиным аналогом, тогда и рецептор должен быть геном KI. В связи с этим, KI-мыши дают возможность изучения блокаторов контрольных точек, ориентированных на клиническое применение у людей в контексте полностью функциональной иммунной системы.

Возможно, самым важным преимуществом этой модели является возможность оценивать аутоиммунные или провоспалительные побочные эффекты, связанные с потенциальными терапевтическими человеческими антителами. Одним из наглядных примеров этого является человеческий ген CTLA-4 гена KI, разработанный Lute KD et al. В этой модели после лечения мышей CTLA-4 KI с mAb против hCTLA-4 у мышей развились аутоиммунные эффекты, наблюдаемые у пациентов, получавших mAb против CTLA-4.

Гуманизированные мыши. Новые модели животных для изучения блокаторов контрольных точек

Конечно, мышиные модели могут использоваться для изучения противоопухолевого иммунитета, потому что иммунная система мыши остается неповрежденной. Однако присущие различия между иммунной системой человека и мыши и отсутствие человеческих мишеней в мыши ограничивают исследования противоопухолевых эффектов иммунотерапии.

На протяжении многих лет самым большим ограничением для гуманизации иммунной системы мышей было отсутствие мышиных моделей, которые позволяют приживлять неопухолевые ткани. В 1983 году Босма и др. сообщили о спонтанной аутосомно-рецессивной мутации в гене протеинкиназы, активируемого ДНК каталитического полипептида (prkdc), которая серьезно ухудшает лим-фопоэз, имитируя клинический фенотип тяжелого общего иммунодефицита человека (SCID), что в последствии привело к появлению названия мыши SCID.

Отсутствие как Т, так и В клеток у prkdc-мутированных мышей позволило успешно трансплантировать им человеческие гемопоэтические стволовые клетки (HSCs), мононуклеарные клетки периферической крови (РВМС) и ткани плода. В 1980 году Makino et al описал не страдающих ожирением диабетических мышей (NOD), которые характеризуются нарушением врожденного иммунитета. Скрещивание SCID и NOD линий приводило к появлению мышей с дефектами как врожденного, так и адаптивного иммунитета. Мышь NOD / SCID служила моделью выбора для приживления функциональных человеческих клеток в течение последних двух десятилетий.

Позднее были разработаны другие линии с использованием генной инженерии, чтобы индуцировать мутации у рекомбинационно-активирующего гена 1 (Rag1) и локуса Rag2, которые препятствуют развитию зрелых Т- и В-клеток. Вероятно, самым значительным улучшением иммунодефицитных мышей в эпоху генетического инженера было развитие гомозиготных мышей для целенаправленной мутации в гене у-цепи рецептора интерлейкина-2 (IL-2ry).

Отсутствие IL-2ry полностью предотвращает развитие NK-клеток; NK-клетки являются первичной врожденной клеточной популяцией, опосредующей приживление и отторжение тканей. Комбинируя ген IL-2rynull с мышами, несущими Rag 1 или 2null (Rag 1 или 2null IL-2rynull, названные BRG-мышами) или мутацией prkdc (NOD / SCID IL-2rynull, названные NSG-мышами), приводит к еще более глубоким иммунологическим дефектам, улучшающиим приживление опухолевых и неопухолевых тканей.

РВМС, HSC или экспланты опухолей человека могут быть привиты иммунодефицитным мышам последнего поколения для создания гуманизированных моделей животных, где может быть изучена взаимосвязь между опухолью человека и иммунными клетками человека.

Одним из простых и экономичных методов для создания гуманизированных мышей является прививание человеческих РВМС тяжело иммунодефицитным мышам. Прививание человеческих PBMC позволяет изучать человеческие опухолевые ксенотрансплантаты из клеточных линий или эксплантаты опухолей в условиях аутологичного или гетерологичного иммунологического окружения. Использование РВМС позволяет избежать необходимости использования сложных методов выделения клеток и приводит к стабильному переносу популяций активированных Т-клеток.

Ранние работы с такими моделями (так называемые иммунные аватары) продемонстрировали осуществимость и применимость этого подхода. Иммунные аватары использовались для скрининга и идентификации анти-человеческих клонов CTLA-4 mAbs с способностью активировать человеческие РВМС у ксенотрансплантативных мышей SCID.

Кроме того, Fisher et al. тестировали противоопухолевую эффективность PF-05082566 (полностью человеческого антитела против 4-1BB IgG2) у мышей NSG, несущих ксенотрансплантат клеточной линии рака предстательной железы человека (PC3), которым выполняли переносили трансплантацию PBMC человека внутрибрюшинно. PF-05082566 испытывает не обладает кросс-реактивности с 4-1BB грызунов, что делает невозможным тестирование в сингенных мышиных моделях. В модели иммунного аватара было показано замедление опухолевого роста у мышей, получавших анти-4-1BB mAb.

M.F. Sanmamed и др. также показали контроль на опухолевых моделях иммунных аваторов с использованием мышей BRG: рост ксенотрансплантата рака толстой кишки у человека был значительно медленнее, чем у мышей, которым выполнили трансплантацию человеческих РВМС и обработали урелюмабом (полностью человеческий анти-4-1ВВ mAb) или ниволумабом (полностью человеческий анти-PD-1 IgG4 mAb). Более того, те же результаты были получены с использованием эксплантата рака желудка человека и аутологичных РВМС.

Этот вывод свидетельствует о том, что xGvHD в моделях иммунных аватаров является зависимым от человеческих CD4+ Т-клеток. Кроме того, в этих моделях культуры Т-клеток, полученных из опухоль-инфильтрирующих лимфоцитов, могут быть использованы для усиления противоопухолевой реактивности и потенциально смягчения ксенореактивности.

Более сложным методом для ксенотрансплантации человеческих иммунных клеток у иммунодефицитной мыши является трансплантация CD34+ кроветворных стволовых клеток и клеток-предшественников (HSPCs). Гемато-лимфоидные гуманизированные мыши представляют собой одну из самых привлекательных моделей животных для изучения блокаторов контрольных точек и других методов лечения, нацеленных на иммунные клетки. Потенциал повторения человеческих опухоле-иммунных взаимодействий в полной, развитой человеком системе отличает их от других моделей.

Еще одним направлением являются ксенотрансплантация опухоли, полученной от пациента (patient-derived xenotransplants, PDX). Модели PDX представляют собой наилучшие доступные модели для точного воспроизведения архитектуры и сложности человеческого опухолевого микроокружения. Однако эти модели не могут повторить динамику инфильтрации иммунной популяции, поскольку человеческие опухоль-инфильтрирующие лимфоциты (TIL) не выдерживают пассажей между различными организмами мыши.

Одним из вариантов традиционной модели PDX является иммуно-PDX (iPDX), которая отличается прежде всего тем, что эксперименты проводят на первом пассаже до замены опухолевой стромы человека на мышиную строму. В этой модели человеческие TIL все еще активный элемент опухолевого микроокружения и могут быть мишенями для mAb, которые системно вводятся мышам.

Гуманизированные модели животных - единственная модель, которая позволяет нам изучать in vivo взаимодействия между иммунной системой человека и опухолями. Однако уникальные особенности взаимодействия между человеческой опухолью и иммунной системой человека могут ограничивать значимость и трансляционную ценность этих моделей.

В этом контексте инновационные уникальные системы ex vivo предоставляют еще одну привлекательную альтернативу. Прежде всего в этом классе моделей представляют собой 3D-органоиды и 3D-культуры эксплантатов опухолей человека.

Эти системы предлагают "более чистые" экспериментальные условия, свободные от мышиных клеток, и обладают сопоставимой архитектурой и сложностью для человеческого опухолевого микрооркужения. Органоиды представляют собой трехмерные организованные кластеры эпителиальных и мезенхимальных клеток, растущих в культуре из эмбриональной или плюрипотентной стволовой клетки. Эти системы сочетают точную многоуровневую дифференциацию и физиологию in vivo-систем с легкой манипуляцией in vitro с трансформированными клеточными линиями.

С другой стороны, человеческие экспланты могут быть получены непосредственно при хирургических вмешательствах или биопсии у больных злокачественными опухолями и выращены in vitro в течение короткого периода времени. В краткосрочных условиях кусочки опухолевой ткани могут поддерживать многие свойства in vivo, включая трехмерный рост, поддержание организации тканей и ее структуры и взаимодействия опухолевых иммунных клеток.

В сочетании с точными и чувствительными методами анализа эти системы могли бы облегчить наше понимание механизма действия и биологии блокаторов контрольных точек иммунитета. Новые технологические платформы, которые обеспечивают анализ единичных клеток, такие как drop-seq или CyTOF, могут быть полезными инструментами для изучения эффектов воздействия на контрольные точки иммунитета, а также множество сигнальных молекул на опухолевых, эндотелиальных или других стромальных клетках.

При применении канцерогена через 74 дня после воздействия ПАФ появление опухолей у подопытных и контрольных крыс было почти одинаковым во все сроки наблюдения. Также не выявлено статистически значимых различий в выходе опухолей у крыс, подвергнутых действию канцерогена через 130 дней после применения ПАФ по сравнению с контрольными животными [Волегов А. П., 1975, 1980 (1)].

В опытах с применением канцерогена на фоне хронической реакции на ПАФ в случае, если последний вводили на специфически измененном иммунном фоне, также не получено достоверных изменений противоопухолевой резистентности.

Результаты опытов на мышах линии С57Вl/6, подвергнутых действию канцерогена в хроническом периоде реакции на ПАФ представлены в таблице ниже.

Образование опухолей у мышей линии С57В1/6 под воздействием канцерогена в хроническом периода реакции на ПАФ

Группа животных	Число животных с опухолями в различные дни наблюдения
Группа животных	110-й	125-й	141-й	166-й
Контрольные	5 из 20 (0,25±0,10)	7 из 20 (0,35±0,11)	16 из 19 (0,84±0,09)	12 из 13 (0,92±0,08)
Подопытные	0 из 18 -	1 из 14 (0,07+0,07)	3 из 12 (0,25±0,13)	3 из 10 (0,30±0,15)

Примечание. С увеличением сроков наблюдения количество животных уменьшается в связи с выходом их из эксперимента по разным причинам.

Из таблицы выше видно, что образование опухолей было существенно меньшим у подопытных мышей по сравнению с контрольными во все сроки наблюдения после применения канцерогена. Этот факт, видимо, связан с большими возможностями мышей данной линии осуществлять как гуморальные, так и тимусзависимые иммунные реакции клеточного типа [Волегов А. П., 1971 ( III ), 1978; Ковальчук Л. В., 1976].

Мыши линии С57Вl/6 относительно малорезистентны к действию эндогенных и экзогенных химических канцерогенов [обзор Харьковской Н. А., Хрусталева С. А., 1985]. О том же свидетельствуют и наши исследования [Волегов А. И., 1978]. Крысы также генетически низкорезистентны к химическим канцерогенам (циклическим углеводородам).

Однако, как показывают результаты экспериментов, по крайней мере в некоторых случаях наследственная предрасположенность организма к химическому канцерогенезу может быть существенно уменьшена путем его иммунной перестройки, обусловленной бактериальными АГ.

Результаты исследований по изучению изменений противоопухолевой резистентности животных одного вида, но с различными наследственными особенностями (мыши линии BALB /c, С3Н/Не, С57Вl/6 и беспородные), в ранние сроки после воздействия ПАФ (в острый период реакции) были описаны в разделе выше.

Здесь представлены данные, полученные при аналогичных условиях в опытах на крысах и морских свинках.

Несмотря на то что опухоль как болезнь известна давно, ее долго не удавалось воссоздать экспериментально. Вот почему воспроизведение этого патологического процесса в эксперименте в начале XX в. стало значительным научным достижением. Экспериментальные модели опухоли позволяют изучать этиологию и патогенез опухолевого процесса, разрабатывать новые методы его профилактики и лечения.

Методами экспериментального моделирования являются индукция, эксплантация и трансплантация опухоли.

Индукция опухоли осуществляется с помощью различных факторов.

Индукция опухоли химическими веществами. В 1775 г. хирург лондонского госпиталя П. Потт описал профессиональную злокачественную болезнь — рак кожи мошонки у трубочистов. Однако, несмотря на очевидную связь рака трубочистов с загрязнением кожи сажей и смолой, попытки воссоздать такую опухоль в эксперименте длительное время были неудачными. В 1915 г. японские ученые Ишикава и Ямагива впервые смогли вызвать развитие опухоли у животных. В течение 6 мес. они смазывали кожу кроликов каменноугольной смолой, и лишь после этого у животных развился рак кожи. Позднее были выделены канцерогенные вещества в чистом виде, установлена канцерогенность веществ, принадлежащих к различным классам химических соединений.

Индукция опухоли вирусами. В 1908 г. Эллерман и Банг впервые смоделировали лейкоз кур с помощью бесклеточного фильтрата из лейкозных лейкоцитов. Его получают, фильтруя экстракт измельченной опухолевой ткани сквозь фарфоровые фильтры, которые не пропускают клетки; в фильтрат проходят только вирусы, имеющие молекулярное строение и сравнительно меньшие размеры. В 1910 г. Раус, используя бесклеточный фильтрат, выделенный из саркомы курицы, вызвал развитие саркомы у здоровых кур. Так впервые были получены доказательства вирусной этиологии лейкоза и опухолей.

Однако на протяжении следующих десятилетий вызвать рак у взрослых млекопитающих с помощью бесклеточного фильтрата не удавалось. Исключение составила папиллома Шоупа. Только в 1950 г. Л. Гросс после многих неудачных попыток спровоцировать лейкоз у взрослых мышей впервые ввел бесклеточный фильтрат из лейкозных клеток крови новорожденным мышам и вызвал у них лейкоз. Таким образом, были получены прямые доказательства вирусной этиологии опухоли у млекопитающих, а 40 лет неудачных попыток после открытия Рауса объясняются сопротивляемостью организма взрослых млекопитающих к вирусам. Однако Шоуп выявил у диких кроликов бородавчатые разрастания на коже (папилломы), которые удалось перепривить взрослым животным с помощью бесклеточного фильтрата.

Существуют линии мышей высокораковые (с высокой заболеваемостью раком молочной железы) и низкораковые. Однако если у самки высокораковой линии забрать новорожденных мышат с первого кормления и отдать их на вскармливание самке низкораковой линии, то частота заболеваемости раком у первых резко снизится. И наоборот, при вскармливании самкой высокораковой линии мышат от самок низкораковой линии частота возникновения опухолей у вторых значительно повышается. Битгнер в 1936 г. доказал, что в молоке высокораковых мышей есть фактор молока, который обусловливает у потомства рак молочной железы. После открытия Л. Г росса было установлено, что фактор молока Биттнера — это опухолеобразующий вирус. Стало понятным, что новорожденные мышата заражаются данным вирусом с молоком матери.

Индукция опухоли физическими факторами. Опухоль удается воссоздать с помощью ионизирующего излучения, в том числе и рентгеновского, радиоактивных изотопов, а также ультрафиолетового излучения.

Эксплантация опухоли — выращивание опухоли в культуре ткани вне организма. Этот метод успешно применял А.Д. Тимофеевский. Культура ткани, взятая непосредственно из опухоли животных или человека, называется первичной. Кроме того, в лабораториях имеется большое количество постоянно пассируемых штаммов опухолевых клеток, свойства которых хорошо изучены, что дает возможность проводить опыты на одинаковом материале. Культура тканей позволяет индуцировать опухоль вне организма химическими онкогенами и онкогенными вирусами. Этот метод является особо ценным потому, что можно изучать индукцию опухолей и опухолеобразующих вирусов на тканях организма человека. Пассируемые или индуцированные в культуре ткани опухолевые клетки после подсаживания здоровым животным растут в их организме и образуют злокачественную опухоль.

Трансплантация опухоли. Впервые М.А. Новинский в 1876 г. успешно трансплантировал опухоль взрослой собаки щенкам. Фактически этим опытом было положено начало экспериментальной онкологии. Метод трансплантации широко используется и в настоящее время. Существуют штаммы пассируемых опухолей с хорошо изученными свойствами: асцитная карцинома Эрлиха у мышей, саркома кур Рауса, саркома Йенсена у крыс, карцинома Брауна—Пирса у кроликов и т. п. Аллогенная трансплантация опухоли, т. е. пересаживание опухоли неинбредным животным того же вида, проходит успешно, в то время как такая же трансплантация нормальных тканей без иммунодепрессии не удается. Причинами удачных пересадок аллогенных опухолей являются антигенное упрощение опухолей по мере их малигнизации, маскировка антигенов в опухолях, а также их иммуно-депрессивное действие. Введение небольшого количества опухолевых клеток (400 000) обусловливает угнетение иммунной системы и рост опухоли (вспомним, что в 1 мл крови содержится 5 млн эритроцитов). Одна инъекция еще меньшего количества опухолевых клеток может привести к иммунизации и дальнейшему отторжению трансплантированной опухоли.

Читайте также: