Vähiuuringud muudavad meie arusaama bioloogiast
Tartu Ülikooli rakubioloogia professoril Toivo Maimetsal ilmus ajakirjas „Frontiers in Cell and Developmental Biology“ ülevaateartikkel enda 40-aastasest kogemusest vähirakkude uurimisel.
Artiklis pealkirjaga „Vähiuuringud ja bioloogia põhisuunad“ vaatleb ta vähiuuringuid bioloogiliste teooriate kontekstis ning jõuab järeldusele, et vähi teke on rohkem arengubioloogiline teema kui geneetiliste mutatsioonide tulem.
Vähiuurungute ajaloost
Vähiuuringutega on viimastel sajanditel väga aktiivselt tegeletud. 1971. aastal allkirjastas USA toonane president Richard Nixon vähivastase võitlemise seaduse, millega loodeti teadusuuringuid toetades saavutada vähi seljatamiseks ja paremaks raviks läbimurre kümne aastaga. Muuseas prevaleeris siis ka arvamus, et enamasti on kasvaja viiruslikku päritolu. Viimane arusaam lükati küll juba samas kümnendis ümber, kuid läbimurret vähiravis otsitakse siiani. Üha selgemaks saab, et vähiprobleem on kompleksne.
Esimest korda kirjeldati vähki kui surmavat ja ravimatut haigust juba 3000 aastat eKr. Vähiuuringud on arenenud koos või kõrvuti bioloogia üldiste suundumustega, kuid vajadusel on nad bioloogia üldiseid suundumisi ka muutnud. Vähk on niivõrd laiaulatuslik meditsiiniline ja majanduslik probleem, et kui selle ravis mingit edasiminekut ei saavutata või kui uued peale tulevad teadusuuringud kummutavad senised arusaamad, muudetakse ka paradigmat.
Vähiuuringutes on pikalt lähtutud kahest peamisest lähenemisest: rakkude somaatiliste mutatsioonide teooriast (Somatic Mutation Theory (SMT)) ja kudede organisatsiooni teooriast (Tissue Organization Field Theory (TOFT)). SMT järgi saab vähk alguse geneetilisest mutatsioonist rakus, mis paneb raku kontrollimatult jagunema ning kehas laiali kanduma. TOFT peab seevastu vähi tekke põhjuseks korratuste esinemist rakkude kõrval ka kudede moodustamisel ning rakkude ja kudede vahelist kommunikatsiooni. Viimastel kümnenditel on uuringutes toetutud peamiselt just rakkude somaatiliste muutuste teooriale, mis aga läbimurret kaasa toonud ei ole. Maimetsa kinnitusel on selge, et kasvajate tekke mõistmiseks ei piisa vaid uuringutest DNA või rakkude tasemel.
Tagasipöördumine arengubioloogia juurde
Teadlased on aastakümnete jooksul eeldanud, et mõned mutatsioonid rakkudes võivad vallandada kasvaja, kusjuures mõned mutatsioonid käituvad juhtivate vallandajatena, kuid teised seda ei tee, s.t neil ei ole seost kasvaja kujunemisega (piltlikult öeldes on nad selles protsessis kaasareisijad). Kas mutatsioon rakus saab vähi tekkel otsustavaks või mitte, see sõltub lisaks ka teiste geenide aktiivsusest, keskkonnast ja antud koe rakkude tegevusest.
Maimets leiab, et vähki esile kutsuvate geenide ehk vallandajate kontseptsioon ei pruugi olla paikapidav, kuna vähiga võib ühte või teist moodi seostada enamikke geene meie kehas. Geenide käitumist vähki põhjustavate onkogeenidena või siis hoopis vähirakke alla suruvate vähitapjageenidena mõjutab rakus oleva vea kõrval võib-olla hoopis rohkem see, mis toimub kudede moodustamisel.
Nii pöördub artikli autor tagasi arengubioloogia juurde, kus vähki selgitatakse kui rakulise diferentseerumise ja kudedevahelise kommunikatsiooni häiret juba 19. sajandi viimasel veerandil. Teadlased Julius Conheim ja Francesco Durante arvasid, et kasvaja teke võib saada alguse mitte normaalsetest täiskasvanud rakkudest vaid rakkude moodustamise protsessi „embrüonaalsetest jääkidest”, mis kehasse maha jäävad ja vohama hakkavad. Kuna need rakud ei jagune normaalselt, jäävad nad sarnaseks vähediferentseerunud embrüonaalsele koele.
21. sajandil on need mõtted taas vaatluse all. Arengubioloog John Beard kirjeldas aastal 2008, kui sarnased on omavahel varajase staadiumi embrüo ja pahaloomulise kasvaja areng. Trofoblasti rakud, üks kahest esimesest selgelt arenevast rakutüübist väga varajases embrüo staadiumis rakkude jagunemise protsessis 4-5 päeva vanusel embrüol, sarnanevad paljuski invasiivsetele kasvajarakkudele: nad tungivad kiiresti läbi emaka seina, paljunevad väga ruttu, seovad ennast veresoonte külge ja suruvad maha ema immunsüsteemi, et tagada loote areng. Täpselt samad protsessid leiavad kehas aset metastaatiliste ehk siirdeid andvate kasvajate korral. Beard’i arvates on agressiivsete kasvajate taga valesse kohta sattunud trofoblasti rakud.
Vähi kompleksne mõistmine
Seos tüvirakkude ja kasvajarakkude vahel on kindlasti olemas. Tüvirakud on rakud, mida iseloomustab laiaulatuslik vohamise võime ning millest arenevad edasi spetsialiseerunud rakutüübid. Eelmise sajandi viimasel veerandil tõestati, et sobivas keskkonnas võivad normaalsed tüvirakud areneda kasvajaks, kuid tõestati ka vastupidine – normaalses terves keskkonnas suudab organism kasvajaraku arengu peatada ning haigust ei arene.
Minu töö peamine järeldus on, et vähk ei ole lihtsalt vigase või vigaste geenide haigus, vaid kõrgematel bioloogilise organisatsiooni tasanditel tekkinud korratuste tulem. Kasvaja tekkimise taga on keeruline mehhanism rakkude/kudede diferentseerumise ja nendevahelise kommunikatsiooni häiretest.
Kasvaja moodustamisel on ühteviisi määrav nii viga ühes geenis (mutantne geen) kui geenide koostöös esile tulevad vead, lisaks keskkond ja koes olevate rakkude tegevus. Vähi kujunemine on kompleksne mitmeastmeline protsess, kus mängivad rolli mitmed onkogeenid ehk geenid, mis soodustavad ja kontrollivad rakkude jagunemist, kuid võivad põhjustada ka kasvajaliste rakkude vohamise.
Vähihaiguse mõistmiseks on vaja Maimetsa kinnitusel süüvida lisaks geneetikale ka arengubioloogiasse ja epigeneetikasse ehk genoomi muutusi kõrvale jättes sellesse, kuidas keskkond, elustiil ja läbielatud kogemused mõjutavad geenide tööd geneetilist koodi muutmata.
Järgmine läbimurre
Maimetsa sõnul on vähivastases võitluses oodata läbimurret sealt, kus geneetikud, epigeneetikud ja arengubioloogid jõud ühendavad. Uued tehnoloogiad, mis kudesid paremini ja realistlikumalt kuvada suudavad, võivad ulatada siin teadlastele ka abikäe, et tuvastada seal väga varajased muudatused. Maimets on kindel, et paradigma muutus vähiuuringutes tuleb: kitsalt mutantsete geenide otsimise fookuselt lülitutakse ümber laiemale kudede tehnoloogilisele vaatlusele.
Toivo Maimets on Tartu Ülikooli rakubioloogia professor, kes kaitses oma doktoritöö Tartu Ülikoolis 1991. aastal inimese onkovalgu p53 uuringute alal. Oma uurimistöös on ta keskendunud just p53 uurimisele, hiljem ka embrüonaalsete tüvirakkude teemale. Aastatel 2006-2007 tegeles ta embrüonaalsete tüvirakkude potentsiaali uurimisega Newcastle'i Ülikoolis Suurbritannias.
Päisefotol neerukasvaja rakud, mis tapavad aastas üle maailma 150 000 inimest (David McCarthy/SPL).
Loe veel sarnaseid uudiseid
