WIRUS POLYOMA
W trakcie badań nad działaniem ,,swego" wirusa białaczki na myszy rasy C3H Ludwik Gross spostrzegł, że u niektórych myszy prócz białaczki powstawały guzy w śliniankach przyusznych. Stwierdził też, że czynnik wywołujący powstawanie tych guzów odznaczał się mniejszą wrażliwością na wysoką temperaturę niż wirus białaczki. Sarah Stewart ze swymi współpracownikami zaczęła hodować fragmenty tych guzów na pożywce zawierającej komórki nerek małp (pożywki te są używane do hodowli wirusa polio dla sporządzania szczepionek). Wyciągi bezkomórkowe z tych hodowli, prowadzonych w inkubatorze o temperaturze krwi, były wstrzykiwane nowo narodzonym myszkom. Powstałe pod ich wpływem guzy zawierały tylko komórki mięsaka ślinianki przyusznej, ale komórki i innych rodzajów nowotworów łącznie z komórkami nadnercza i sutka. Bernice Eddy i wsp. stwierdzili, u chomików guzy wywołane tym wirusem rozwijają się Cze łatwiej, podobnie jak u królików, szczurów, świnek morskich, a nawet u fretek, powodu swego wielostronnego działania wirus ten został nazwany wirusem polyoma. Różni się on znacznie od wirusów laczki zarówno swymi fizycznymi, jak i chemicznymi właściwościami.
Transformacja komórek:
Jedną z ciekawych właściwości wirusa polyoma, jest to, że niektórych okolicznościach w hodowlach niszczy komórki gospodarza i w ten sposób uwalnia wielką ilość wirusów, podczas gdy u zwierzęcia (in vivo) wywołuje postanie guzów, czyli przyczynia się raczej do przemiany komórek prawidłowych w złośliwe niż do ich śmierci. Można również uzyskać przekształcenie komórek w hodowli, sposób, w jaki ta przemiana odbywa się, stanowi obecnie przedmiot wielu badań. Ogólna opinia byłaby prawdopodobnie zgodna co do tego, że genetycznie czynna część wirusa (DNA) łączy się w ten czy inny sposób z aktywną częścią (DNA) samej komórki. Jednym z następstw takiego wzajemnego oddziaływania jest nabycie charakteru złośliwego, bowiem przeszczepienie tych komórek na młode zwierzęta tej samej rasy prowadzi do powstawania nowotworu złośliwego.
Istnieje co najmniej jeszcze jedno ważne następstwo tej przemiany. Nowa rasa komórek, czyli komórki potomne, utrwalają swe nowe właściwości, wytwarzają antygeny nie istniejące w komórkach macierzystych, które pierwotnie uległy przemianie. Antygeny te powstały w związku z nowymi „danymi genetycznymi", wniesionymi do komórek przez wirusy, które zawierają przecież również swe antygeny różniące się od antygenów komórek. Nie pełnią te antygeny, jak się wydaje, żadnej specjalnej funkcji, nie są enzymami przeznaczonymi do rozmnażania wirusa, ponieważ wirusy zawierające DNA na ogół nie rozmnażają się w komórkach tych nowotworów, do których powstania się przyczyniły.
Rakotwórcze wirusy zawierające DNA stanowią interesującą grupę. Gdy zaczęto hodować wirusy „polio" w kulturach komórek nerkowych małp w celu sporządzania szczepionek, poświęcono wiele uwagi badaniom prawidłowych nerek małpich, aby ustalić, jakie małpie wirusy w nich się znajdują. Oczywiście istniało niebezpieczeństwo, że te wirusy mogą pój niej znaleźć się w szczepionce. Jednym z wirusów, który istotnie tam znalazł się, został nazwany małpim wirusem 40.Wirus ten, który — rzecz jasna — został usunięty ze szczepionki, wydaje się wegetować w symbiozie z komórkami mai pewnej rasy, ale zabija komórki zwierząt innych ras, a co ważniejsze, przekształca normalne komórki chomika w komórki złośliwe i przekształca nawet komórki zarodków ludzkich w hodowlach. Podobnie jak w wirusie polyoma, tak i w wirusie SV 40 materiałem zakażającym jest DNA.
Pewien rakotwórczy wirus, wykryty u Naczelnych, pozwoli wejrzeć głębiej w zagadnienie wirus a nowotwory człowiek chociaż udowodniono jedynie, że wywołuje on nowotwór u niższych gatunków zwierząt. Jednak mogliśmy zbliżyć się jeszcze bardziej do tego zagadnienia. W tym rok bowiem John Trentin i jego współpracownicy z Housto w Teksasie opisali nowotwór powstający u chomików, który jako noworodkom zaszczepiono wirusy ludzkiego pochodzenia — adenowirusy 12 i 18. Te adenowirusy — tak nazwane ponieważ wyosobniono je z ludzkiej tkanki adenoidalnej — wywołują tylko niewielkie zaburzenia chorobowe w narządzie oddychania, jak chrypka czy lekkie przeziębienie.
Poznano dotychczas więcej niż 30 różnego rodzaju adenowirusów u człowieka, a małpy, kurczęta, krowy i świnie mają jeszcze inne wirusy, ale nie wszystkie one wywołują nowo-| twory u chomika, a żaden z nich nie został posądzony o wywoływanie nowotworów u człowieka.
Krzyżowanie wirusów:
Wirus SV 40 i niektóre adenowirusy uczestniczą w interesującym procesie krzyżowania (hybrydyzacji), który nazwałem fenomenem „konia trojańskiego". W pewnych warunkach współkultywowania DNA SV 40 może być wchłonięty do zewnętrznej otoczki adenowirusa. Powstały w ten sposób mieszaniec ma wygląd adenowirusa i w tej postaci może przeniknąć do takich komórek, do których wirus SV 40 nie zdołałby się przedostać. We wnętrzu komórki rakotwórczy DNA wirusa SV 40 zostaje uwolniony z poważnymi następstwami. Nie wyjaśniono dotychczas, jak daleko sięga to zjawisko, czy
np. stosunkowo nieszkodliwy wirus grypy może przyłączyć cząstkę materiału genetycznego z wirusa rakotwórczego, gdy się z nim zetknie. Być może „skrzyżowane" wirusy grypy mają jakiś udział w wywoływaniu raka płuc w połączeniu z dymem papierosowym, który niewątpliwie gra najważniejszą rolą w tym procesie.
Inne rakotwórcze wirusy wydają się „wadliwe" w różnym stopniu. Niektóre wirusy mięsaka Rousa potrzebują cząstek materiału genetycznego od pokrewnych wirusów (które wywołują białaczkę u kurcząt), zanim staną się zdolne podwoić swą masę w komórce. Wydaje się, że wirus mięsaka mysiego, odkryty przed kilku laty przez Jennifer Harvey z London Hospital, ma również podobne defekty. Może on się rozmnażać, gdy przemieniona komórka ulega podziałowi, ale wykazuje mniejszą zdolność do złośliwego przekształcenia komórek hodowanych na sztucznej pożywce, jeżeli jednocześnie nie jest w nich obecny pokrewny wirus białaczki mysiej.
Te osobliwości w zachowaniu się wirusów są same przez się fascynujące i zachęcają do rozważań nad pochodzeniem wirusów rakotwórczych. Niektórzy badacze przypuszczają, że większość komórek prawidłowych ma w swym genomie cząstkę „złośliwego DNA", podobną do zabezpieczonego lontu bomby. Gdy dołącza się działanie promieni X lub chemicznych związków rakotwórczych czy wreszcie jakaś dodatkowa cząstka DNA lub RNA od innego wirusa, lont zostaje zapalony.
Wirusy aepidemiologia nowotworów ludzkich:
Hipoteza głosząca, że białaczka u człowieka ma związek z wirusami powinna być dostatecznie elastyczna. Z jednej strony powinna dopuszczać możliwość dziedziczenia choroby w tym sensie, w jakim mówimy o dziedziczeniu RNA wirusów nowotworu mysiego. Z drugiej, hipoteza powinna uznawać możliwość, że jakkolwiek wirus może być odpowiedzialny za przemianę komórki normalnej w złośliwą to jednak proces chorobowy może być wyzwolony przez inne czynniki, np. przez rakotwórcze związki chemiczne lub fizyczne.
Prowadzone są obecnie energiczne badania dotyczące epidemiologii białaczki u ludzi. Pojawiło się wiele doniesień o „wybuchu" tej choroby u dzieci, który nastąpił w krótkim czasie w małych miejscowościach. Nasunęło to myśl, że chodzi tu o szerzenie się choroby podobnej do epidemii.
Tkanka białaczkowa u myszy i ptactwa zawiera wirus chorobotwórczy, który można nie tylko zobaczyć w mikroskopu elektronowym, ale również odwirować, zagęścić i badać metodami wirusologicznymi. Wydaje się, że u człowieka nie należy oczekiwać analogicznej sytuacji. Niektórzy badacz! utrzymują, że oglądali podobne do wirusa cząsteczki znajdujące się w komórkach lub w moczu osób chorych na białaczkę; inni spostrzegali mykoplazmę, a G. Negroni z Funł duszu Imperialnego dla Badań nad Nowotworami wyosobnił taką mykoplazmę ze szpiku osób chorych na białaczkę. W pewnej fazie swego rozwoju jest ona przesączalna (zachowuje siej jak wirus), a osoby chorujące na białaczkę mają w surowicy! krwi przeciwciała, które ją zobojętniają.
Epidemiolodzy powinni więc uwzględniać w planowaniu] swych badań zarówno odkrycia wirusologów dotyczące nowo! tworów zwierząt, jak i drogi przenoszenia się białaczki myszy] i ptaków. Nie powinni oni, rzecz jasna, zakładać, że jakiś swoisty czynnik rakotwórczy szerzy się w jakiejś „zbiorowości! przypadków", lecz powinni w miarę możliwości śledzić każdw zdolny do przenoszenia się czynnik chorobotwórczy i wszystkie te czynniki, ponieważ każdy z osobna i wszystkie razem] stać się mogą właściwym bodźcem do wybuchu choroby.
Należy przyznać, że poszukiwania czynnika etiologicznego1 innej postaci nowotworu, chłoniaka Burkitta, występującego u dzieci w Afryce, który — jak się wydaje — wykazuje skłonność do „epidemiczności", były do niedawna prowadzone według konwencjonalnych wzorców.
Od czasów założenia pierwszych angielskich misji lekarskich w Ugandzie pojawiły się doniesienia o dzieciach murzyńskich chorujących na szybko rosnące złośliwe guzy szczęk. Denis Burkitt pierwszy zauważył w 1958 r., że guzom szczęk towarzyszą niekiedy guzy nerek, nadnerczy, wątroby, ślinianek i jajników. Wraz z poznaniem nowej klinicznej jednostki chorobowej poznano również histologiczny obraz guza. Davies ustalił, że jest to chłoniak. W ciągu następnych kilku lat Burkitt prowadził badania nad geograficznym szerzeniem się choroby i określeniem wieku pacjentów, w którym wystąpiły u nich pierwsze objawy choroby. Wkrótce okazało się, że choroba nie objawia się u dzieci poniżej 2 roku życia, ani u osób dorosłych. Szczyt zapadalności przypada na okres między 6 a 9 rokiem życia (29—34%).
Jednak w pewnej populacji z Rwandy i Burundi, szczególnie wrażliwej na tę chorobę, 26% chorych miało więcej niż 33 lata życia. Co więcej, rozmieszczenie geograficzne przypadków tej choroby z uwzględnieniem wzniesienia ponad poziom morza badanych miejscowości, temperatury powietrza i ilość opadów deszczowych, okazało się bardzo podobne do rozmieszczenia chorób przenoszonych przez owady, jak żółta febra i zimnica. Rozpoczęły się wówczas poszukiwania swoistego wirusa, który mógł się rozsiewać i przenosić chorobę.
Źródło wirusów może być pochodzenia zarówno ludzkiego, jak i zwierzęcego, ponieważ niektórzy nosiciele wirusów owadów nie mają swoistości gatunkowej.
W tkankach chłoniaka Burkitta znaleziono wiele rozmaitych wirusów bądź za pomocą mikroskopu elektronowego, bądź drogą bezpośredniego wyosobniania, bądź wreszcie obydwoma sposobami. Do tych wirusów należą: wirus krowianki, opryszczki pospolitej, reowirus 3 i podobny do wirusa opryszczki, który pierwsi wykryli Epstein i Barr i z tego powodu jest znany pod nazwą EB-wirus. Dalldorf i Bergamini wyosobnili w Nairobi z guzów Burkitta niektóre mykoplazmy.
Przypuszczano słusznie, że guz Burkitta może występować i w innych krajach, mających zbliżone do krajów afrykańskich warunki geograficzne. Istotnie wkrótce pojawiły się doniesienia o przypadkach guza Burkitta w Nowej Gwinei i Brazylii. Obecnie nie ulega już wątpliwości, że „prawdziwy" guz Burkitta występuje również poza wymienionymi krajami tropikalnymi. Należy życzyć sobie, aby epidemiolodzy zajęli się dokładniej implikacjami wynikającymi z hipotezy o pierwotnym owadopochodnym wirusie.
Wirusa EB wykryto do raz pierwszy w komórkach stałej hodowli komórek limfoblastopodobnych pochodzących z guza Burkitta. Nie ulega obecnie wątpliwości, że większość spostrzeganych w Ameryce i Nowej Gwinei guzów Burkitta, które mogą być hodowane w postaci listewek komórkowych, zawiera także tego wirusa. Ponadto znaleziono go w komórkach innego chłoniaka oraz w hodowlach, pochodzących z komórek
limfatycznych pozornie zdrowych osób w USA. Jednak na; bardziej intrygującego odkrycia dokonali Henie, Henie i Diet z Filadelfii. Znaleźli oni wirusa EB skojarzonego z mononuklelozą zakaźną i połączenie to zostało potwierdzone badaniami serologicznymi. Mamy więc do czynienia z wirusem, zdolny do przenoszenia się drogą kontaktu z komórki na komórkę! podobnie jak to czynią inne wirusy opryszczki. Znajdowani go też w połączeniu z komórkami limfoblastycznymi z linij komórkowych guzów Burkitta i chłoniaków, mononukleoz] zakaźnej i w normalnej tkance limfatycznej człowieka.
Inny wirus „kandydat" — reowirus — jest szeroko rozpowszechniony wśród ludzi i zwierząt, przy czym szerzeni odbywa się zwykle przez odchody. Parker i wsp. z Australii utrzymywali, że wśród myszy wirus jest przenoszony przej komary, a w pracowni Stanleya w Perth ustalono, że chłoniaki mysie są wywoływane przez ten wirus.
Jednak dokładne wyjaśnienie znaczenia zarówno wirusa EB, jak i reowirusa nie jest jeszcze możliwe, bowiem nie mai my bezpośrednich dowodów, że wirusy te są przenoszone! i nie wykryto dotychczas ani ludzkiego, ani zwierzęcego źródła ich pochodzenia. Istnieją oczywiście inne sposoby przenoszenia wirusów niż rozsiew bezpośredni i są one zapewne wyzyskane raczej w przypadkach choroby Burkitta występujących poza tropikalnymi strefami Afryki, Nowej Gwinei i Brazylii. Jest więc możliwe, że guz Burkitta zastępuje jakby I w tych strefach białaczkę dziecięcą, wskazywano bowiem, żel białaczka występuje w Afryce rzadziej niż w Europie i w Stanach Zjednoczonych. Nowe dane ze szpitala w Mulago pozwalają sądzić, że białaczka dziecięca mogła być dotychczas] nie dostrzeżona u dzieci ugandzkich. Rozważając inną możliwość powstawania guza Burkitta, kierujemy się koncepcją, przedstawioną przy omawianiu białaczki, tj. że reowirus lub wirus EB mogą zapoczątkować zasadniczą przemianę komórki, lecz że bodźcem powodującym rozwój choroby mogą być w krajach tropikalnych wirusy przenoszone przez owady albo pasożyty (podobnie jak w zimnicy). Jest więc jasne, że badaniom epidemiologicznym w tych krajach będzie przypadać nadal wielkie znaczenie.
Istnieją dowody, że komórki guza Burkitta zawierają takie
antygeny, przeciwko którym chory jest zdolny sam wytworzyć przeciwciała. Przypuszcza się, że „odrzucanie" immunologiczne posiada również pewien udział w pomyślnych wynikach uzyskiwanych w chemioterapii tej choroby, rzadko cofającej się samoistnie. Jeśli nawet widoczne klinicznie guzy cofały się, to stanowiły one niejako szczyt góry lodowej; zatem liczne klinicznie nieuchwytne guzy mogły w ten sposób zanikać całkowicie w afrykańskich warunkach. Guzy mogą więc rozwijać się w Afryce u osób niewydolnych pod względem immunologicznym wskutek przeniesionej przez owady choroby, natomiast powstają znacznie rzadziej i w odmienny sposób w innych częściach świata.
Można obecnie przyjąć z dużym prawdopodobieństwem, że pewną rolę w nieprawidłowym rozmnażaniu się komórek lim-fatycznych ma wirus EB. Znaczne rozprzestrzenienie tego wirusa i poziome szerzenie się (w mononukleozie zakaźnej) mogą mieć znaczenie dla powstawania guzów pochodzenia limfatycznego. Jednakże byłoby trudno zrozumieć epidemiologię białaczki czy chłoniaka Burkitta, gdyby się chciało przypisać wywołanie tych chorób tylko jednemu wirusowi. Należy brać pod uwagę większą liczbę czynników środowiskowych, wrodzonych lub nabytych, wewnątrzczy zewnątrz pochodnych, fizycznych czy chemicznych.
Dr Robert Baldwin rozważy w następnym rozdziale mechanizmy działania środków rakotwórczych oraz immunologiczne następstwa działania nowo powołanych antygenów wywołanych przez wirusy i czynniki rakotwórcze, ja zaś postaram się pomóc mu w przygotowaniu do tego przedstawiając krótko ciąg historyczny poglądów, dotyczących różnicy między komórkami prawidłowymi a ich złośliwymi odpowiednikami.
Biochemia nowotworów:
Pierwszą i pod każdym względem najbardziej popularną była teoria, którą ogłosił Otto Warburg w swym dziele „Metabolizm nowotworów". Warburg zwrócił uwagę na zmiany zachodzące w komórkach nowotworowych w obrębie systemu enzymów glikolizujących i oddechowych, które odróżniają te komórki od komórek prawidłowych (lub co najmniej od większości komórek prawidłowych). Te zmiany oraz i ich powstawanie uważał za najważniejsze i kluczowe. Farber zwrócił uwagę, że Warburg badał z konieczności nowotwory pierwotne różnych typów, z których większość znajdowała się pod względem biologicznym w stanie zaawansowanym, czyli w późnym okresie rozwoju, jak by to określił Leslie Foulds.
Wkrótce zostały opracowane, o czym już wspominaliśmy, skuteczne metody przeszczepiania nowotworów u zwierząt. W ten sposób można było uzyskać więcej jednorodnego materiału i coraz trudniej było utrzymać w mocy pierwotne poglądy i uogólnienia Warburga. Na początku nasuwały się trudności w powiązaniu jakiejkolwiek pojedynczej zmiany w komórce lub kolejności takich zmian z mechanizmem złośliwienia komórki, chociaż stwierdzono istnienie różnic ilościowych w stężeniu różnych składników komórki. Wnikliwe badania wykazały, że w komórkach niektórych nowotworów powstał ubytek enzymów i białka w porównaniu z komórkami prawidłowymi. Wspomnieliśmy także, że niektóre nowotwory uzyskały — jak się wydawało — nowe antygeny o nieokreślonym dotychczas przeznaczeniu.
Nowotwory — jak wiadomo — nie są jednakowe pod względem swych właściwości. Morris oraz inni badacze prowadzili bardzo intensywne badania nad biochemią raka wątroby u szczurów, nazwanego przez nich „minimum deviation hepatomas", czyli rakiem wątroby o najmniejszych odchyleniach. W terminologii Fouldsa takie nowotwory wydają się znacznie mniej „zaawansowane" niż wszelkie inne, które były badane w podobny sposób. Są one w swych biochemicznych właściwościach bardzo podobne do prawidłowych komórek wątroby.
Nie byłoby rzeczą rozsądną porównywać między sobą mechanizmy wywoływania nowotworów za pomocą wirusów, za pomocą związków chemicznych lub promieniowania jonizującego. Jedynym zadowalającym uogólnieniem odpowiadającym w jednakowym stopniu spostrzeżeniom klinicznym i danym uzyskanym z doświadczeń na zwierzętach jest zrozumienie, że przemiana, podczas której komórki prawidłowe przekształcają się w złośliwe, nie jest wydarzeniem jednorazowym, lecz procesem wielookresowym. Czas, w jakim dokonują się kolejne stadia przemiany, nie jest bynajmniej jednakowy we wszystkich przypadkach. Wirusy mogą przeobrazić całkowicie prawidłową komórkę w ciągu kilku godzin, natomiast hormony i promienie jonizujące potrzebują wielu miesięcy, a nawet kilku lat na dokonanie takiej przemiany.