Създаване на представата за онкогените

От 1981г.

До края на 1976 година в съзнанието на немалко учени все още не може да се създаде ясна представа относно естеството на клетъчните онкогени. Тя се изгражда в годините 1981-1984 и е резултат на съвкупност от едновременни открития: показващи, че едни и същи гени участват в "спонтанния" рак и този причинен от химически агенти или вируси; и доказващи ролята на кодираните от тези онкогени белтъци за нормалния клетъчен растеж.

Важна роля изиграва един нов експериментален подход, създаден от американците Робърт Уайнбърг и Джефри Купър, описан като "трансфекционни експерименти". Тези опити естествено произтичат от детайлно проведена научна работа с РНК- и ДНК-онкогенните вируси. В началото те са замислени така, че само да дадат отговор на въпроса: възможно ли е след включване на вируси в генома под формата на провируси те да бъдат възстановени (чрез изолиране и разделяне на геномната ДНК) като заразени?

ДНК на трансформираните от вирусите клетки са накъсани от рестрикционни ензими и фрагментите добавени към нормални нетрансформирани клетки в присъствие на калций, което им позволява да навлязат в клетките и да се включат в генома. След така "трансформираните" клетки се появяват голям брой "островчета" от трансформирани клетки, което потвърждава предположението, че "провирусът" запазва трансформиращите си свойства.

Често се задава въпросът дали е възможно със същия подход да се трансформират нормални клетки с ДНК-екстракт от трансформирани с химични агенти клетки или с ДНК от спонтанни човешки тумори. Още през 1973 година Греъм и Ван дер Ерб създават метод за трансфекция на клетките с екзогенна ДНК, а едва през 1979 година този метод става използваем благодарение на котрансфекция с гени за подбор.

През същата година Уайнбърг и Купър осъществяват експериментите си по "трансфекция". В тях онкогенът позволява положителен подбор: трансформираните клетки се развиват по-бързо и лесно и могат да бъдат открити и изолирани от културите.

Научни исторически медицински трудове показват, че химични агенти, които причиняват рак, след промяна се превръщат в мутагенни. Това навежда на мисълта, че клетъчната трансформация от химични агенти води до мутации на един или, вероятно, на повече нормални гени. В дългия спор между опонентите и привържениците на генния произход на рака тези опити накланят везните към тази идея.

Получените от Дж. Купър и Р. Уайнбърг резултати са много ясни: възможно е, изхождайки от значително количество химически трансформирани клетки или от тумори, да се получат части от ДНК, които след трансформация могат да трансформират ин витро фибробласти в нормални клетки. Самият екстракт на ДНК от нормални клетки не е трансформиращ фактор. Новите методи на генното инженерство позволяват доста бързо да се изолират и характеризират  тези трансформиращи ДНК.

Съвсем неочаквано тези изменени последователности се оказват идентични на някои клетъчни онкогени, характеризирани по хомологията им с трансформиращите гени на ретровирусите (онкогените ras). След по-малко от година е охарактеризирана модификацията, направила трансформираща ДНК, извлечена от рак на пикочния мехур.

Тази модификация, която има сериозни последствия за клетъчната физиология, е резултат на много незначителна промяна в кодиращата част на един ген ras: смяната на един нуклеотид води до заместване на двадесетата аминокиселина на белтъка с друга аминокиселина.

През 1984 за пръв път година е определена последователността на белтъка, наречен G-протеин. Този белтъчен клас играе основна роля в пренасянето на информация от външноклетъчни рецептори към вътрешността на клетката. Тези белтъци се оказват хомоложни на онкогените ras.
Създаването на тази функционална част от представата за онкогените е подкрепена от откритието, че структурата на клетъчните онкогени е много запазена в хода на еволюцията: през 1983 г. в дрождите са открити гени, частично хомоложни във функционално и структурно отношение на гените ras.

Друг етап, водещ до приемането на представата за онкогените, хипотетично изказан от французина Франсоа Кюзен и британеца Робърт Камен. Впоследствие той е осъществен от Робърт Уайнбърг и сътрудниците му. Те доказват необходимостта от взаимодействие между различните онкогени за предизвикване на рак. Откритието, че са нужни множество мутации в различни онкогени, за да се появи рак, позволява на медиците по-лесно да възприемат новия модел.