مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
ویروس ها قادرند تا موجب بروز انواع مختلفی از بیماری های انسانی شوند. این بیماری ها از هاری گرفته تا آبله و سرماخوردگی معمولی می باشند. اکثر این عوامل عفونت زا، بواسطه ی قابلیت شان در تکثیر چندگانه در داخل سلول های میزبان، آسیب رسان هستند. این کار موجب مرگ سلول میزبان می شود و موجب می شود تا ذرات ویروسی حاصله از ویروس اولیه، سایر سلول های اطراف سلول میزبان را نیز آلوده کند. اثرات سایتوپاتیک (cytopathic (cell-killing) effects) یا کشتن سلول ها بوسیله ی ویروس ها، به همراه قابلیت گسترش سریع در بافت، این عوامل را قادر می سازد تا خرابی های زیادی به بار آورند.
اما خصوصیات خاص چرخه تکثیر ویروس ممکن است خروجی های دیگری داشته باشد. به جای کشتن سلول های آلوده، برخی ویروس ها ممکن است به طور عکس عمل کنند و موجب شوند تا میزبان آنها رشد بیشتری داشته باشد. در حقیقت، موجب تکثیر کنترل نشده ی سلول میزبان می شوند. اگر این مورد اتفاق افتد، یک چنین ویروس هایی، اغلب، ویروس های توموری یا ویروس های ایجاد کننده ی تومور، نامیده می شوند.
با شروع دهه ی 1970، تومورهای ویروسی، به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفتند زیرا این ویروس ها، مستعد ایجاد بسیاری از سرطان های انسانی هستند. این مفهوم بر اساس شواهدی که در طی این دهه بدست آمد، به طور کلی، رد شد. این مسئله در واقع نشان داده شد که سرطان های القا شده بوسیله ی ویروس، تنها بخش اندکی از سرطان های انسانی را موجب می شوند. با وجود این، این رویه از تحقیقات برای بیولوژیست های سرطان، بسیار حیاتی می باشد. در واقع، مطالعه ی ویروس های توموری مختلف، روند کلیدی در باز شدن رموز سرطان های انسانی، ایفا می کند. یکی از این رازها، این مسئله بود که اکثر سرطان ها، ارتباطی با عفونت های ویروسی ندارند.
همانگونه که خواهیم دید، تحقیقات انجام شده بر روی ویروس های توموری، دارای تاریخچه ای بیش از یک قرن می باشد. این عوامل عفونی در دهه ی اول قرن بیستم کشف شدند و سپس از مراجع علمی کنار گذاشته شد. نیم قرن بعد، علاقه های در زمینه ی این مسئله، دوباره ظهور کرد و در دهه ی 1970، تحقیقات بر روی ویروس های سرطانی، به اوج رسید.
قدرت ایجاد سرطان ویروس های سرطانی، ممکن است موجب شود تا بسیاری از محققین، در مورد نحوه ی ایجاد این بیماری، سوال بپرسند. بیشتر این ویروس ها، دارای ژنوم های ساده ای هستند که تنها شامل چند ژن است. البته اکثر این ویروس ها قابلیت از بین بردن سلول آلوده را دارند. یک چنین رفتاری، نشاندهنده ی این است که ویروس های تومور، ژن های قوی ایجاد می کنند که موجب ایجاد مزاحمت برای رویه ی رفتاری سلول میزبان می شوند.
با مطالعه ی ویروس های توموری و مکانیزم های مربوط به عمل آنها، محققین کل طرز فکر خود در مورد تحقیق های سرطانی را تغییر دادند. سرطان به یک بیماری ژن ها، تبدیل شد و بنابراین، شرایط برای آنالیز این بیماری با بواسطه ی ابزارهای بیولوژی مولکولی و ژنتیک، بوجود آمد. وقتی این داستان شروع شد، هیچ کسی پیش بینی نمی کرد که ویروس های توموری بتوانند یک روز مطالعه های مربوط به پاتولوژی سرطان های سلولی را تغییر دهد.
سرطان همچنین به عنوان یک بیماری عفونی در نظر گرفته شد. در اوایل سال 1876، یک محقق روسی، انتقال یک تومور از یک سگ، به سگ دیگر را گزارش داد. تکه های از بافت تومور از سگ اول، به سگ دوم انتقال یافت و در نتیجه، یک تومور در سگ دوم، ایجاد شد. این موفقیت، در بسیاری از حیوانات دیگر، مانند موش صحرایی و موش آزمایشگاهی نیز صدق کرد.
اهمیت این تجربه های اولیه بحث انگیز می باشد. برخی از محققین، این مسئله را به عنوان اثباتی برای این مورد در نظر گرفتند که سرطان، یک بیماری قابل انتقال یا مسری می باشد. سایر محققین، این تجربه ی انتقال را در نظر نگرفتند.
در سال 1908، دو محقق در کپن هاگن گزارش دادند که عصاره گیری از عوامل پالایش از سلول های لوسمی مرغ، و انتقال آن به سایر پرندگان، موجب بروز بیماری در پرندگان سالم می شود. این دو دانمارکی، دنبال کشف خود را نگرفتند و این کشف، بوسیله ی پیتون روؤس گزارش شد. این فرد در انستیتوی راک فلر نیویورک کار می کرد و توانست اصول مربوط به ویروس شناسی تومور را پیدا کند (شکل 1).
در سال 1909، روؤس مطالعه ی خود بر روی ساکرومی (تومور بدخیم بافت همبند) را شروع کرد. این تومور در ماهیچه ی پستان یک مرغ ایجاد شده بود. در تجربه ی اول، روؤس موفق شد تا تومور را بوسیله ی انتقال بخش های کوچک تومور به سایر پرندگان، انتقال دهد. بعداً با متنوع کردن آزمایشات، او یک قطعه از بافت بدخیم همبند را فیلتر کرد و سوسپانسیونی از قطعات سلولی تهیه کرد (شکل 2). وقتی او ماده ی فیلتر شده ی نهایی را به پرندگان جوان انتقال داد، آنها نیز مبتلا به تومورهایی شدند. این تومورها، بعضاً در زمانی چند هفته ای، ایجاد شدند. او در نتیجه فهمید که این تومورها، می توانند همچنین هموژن شوند و به عنوان عوامل عفونت زا، مورد استفاده قرار گیرد.
این انتقال تومور بدخیم بافت همبند از یک حیوان به حیوان دیگر، منجر به تعدادی از نتایج شد که اگر چه امروزه برای ما، یک مسئله ی واضح است، در آن زمان، هنوز ناشناخته بود. عوامل سرطان زا، صرفنظر از ماهیت شان، به طور واضح، کوچک هستند زیرا این مواد به آسانی از فیلتر عبور می کنند. از این رو، این عوامل ویروس هستند. این ویروس می تواند موجب بروز ساکرومی در مرغ هایی شود که این ماده به آنها تزریق شده است. یک چنین عوامل عفونت زایی، موجب بروز تومورهای پیش بینی نشده در حیوان یا انسان می شود. علاوه بر قابلیت آنها برای ایجاد سرطان، این عوامل که ویروس ساکرومی روؤس (RSV) نامیده می شوند، قادر بودند تا در داخل بافت مرغ، تکثیر شوند و ویروس های اضافی می توانستند از بافت تومور آلوده بازیابی شده و سپس تزریق شوند.
در سال 1911، روؤس نتایج کار خود را منتشر کرد. یک محقق دیگر نیز ظهور ویروس قابل انتقال تومورهای خرگوشی را گزارش داد که در واقع، میکسومس (myxomas) نامیده شدند. بعد از آن، روؤس و همکارانش، دو ویروس مرغی کشف کردند و یکی دیگر از ویروس های ساکرومی مرغی نیز در ژاپن، گزارش شد. سپس، به مدت 2 دهه، کار علمی قابل توجهی در این زمینه، انجام نشد، تا زمانی که سایر ویروس های توموری دیگر نیز کشف شدند. طبیعت مولکولی ویروس ها و روش هایی که بوسیله ی آنها سلول ها تکثیر می شوند، تا نیم قرن بعد از اولین کار تحقیقاتی روؤس، به عنوان یک راز، مطرح بود.
هنوز هم یافته های او در مورد ویروس سارکومی این اعتقاد را تقویت می کند که تمام بیماری های انسانی، بوسیله ی عوامل عفونی ایجاد می شود. از نظر افراد معتقد به این دیدگاه، سرطان می تواند به لیست بلندبالایی از بیماری ها مانند وبا، سل، هاری، و سپسیس اضافه شود که در واقع بواسطه ی عوامل میکروبی خاص، ایجاد می شوند. در سال 1913، Dane Johannes Grib Fibiger گزارش داد که سرطان های معده در موش صحرایی، می تواند بوسیله ی کرم های اسپیرپترایی ردیابی شود که در داخل شکم آنها وجود دارد. کار او که منجر به دریافت جایزه ی نوبل سال 1926 شد، تأیید کننده ی ایده ی ارائه شده بوسیله ی روؤس بود. این ایده در واقع این است که سرطان، یک مثال دیگر از بیماری عفونی است (شکل 3).
یک سال بعد از دریافت جایزه ی نوبل 1926، او در گذشت و کار تحقیقاتی او، از بین رفت. تومورهای معده که او توصیف می کرد، اصلا تومور نبودند. در حقیقت، آنها مخاط های متاپلاستیک معده بودند که نتیجه ای از کمبود شدید ویتامین در این خرگوش ها بوده است. این خرگوش ها در بخش تصفیه خانه ی شکر زندگی می کردند و تنها نیشکر می خوردند. جایزه ی نوبل او به یک شرمساری برای جامعه ی محققین، تبدیل شد که او در آن کار می کرد،. آنها شبیه به بچه ای بودند که تک و تنها در حمام رها شده بود.
علاقه در زمینه ی منشأ اصلی سرطان، در واقع به سمت بررسی عوامل شیمیایی مؤثر بر سرطان، سوق یافت. مواد شیمیایی خاصی در اوایل قرن بیستم، کشف شدند که به طور واضح، سرطان زا تشخیص داده شدند. مطالعه بر روی ویروس سارکومی و سایر ویروس های توموری در طی دهه های بعدی، به کندی پیشرفت کرد.
این کشف انجام شد که ویروس سارکومی روؤس به سلول های بافت انتقال می یابد
تولید مجدد در تحقیقات ویروس سارکومی، به طور گسترده در انستیتوی تکنولوژی کالیفرنیا، شروع شد. این به نظر می رسد که RSV این سلول ها را آلوده می کند و آنها را مجبور می کند تا یک جریان ثابت از ذرات ویروس ایجاد شده از ویروس اولیه را در طی چند روز، هفته یا سال، تولید کنند(شکل 4). برخلاف آن، بیشتر ویروس های دیگر، به سلول های میزبان وارد می شوند، تکثیر می شوند و به سرعت، میزبان سلول میزبان خود را می کشند. تکثیر ذرات متولد شده، که از سلول های مرده ایجاد می شوند، می توانند موجب ایجاد عفونت در سایر سلول ها شوند. این سیکل، ادامه می یابد.
از این مهم تر، سلول های آلوده شده با RSV در این محیط ها، خصوصیت های زیادی را دارا می باشند که مربوط به سلول های سرطانی است. بنابراین، خوشه های سلولی بعد از آلودگی، ظاهر می شود. زیر میکروسکوپ، این سلول ها به طور قابل توجهی، مشابه با سلول هایی هستند از سارکومی مرغ ایزوله شده اند. همچنین دارای ویژگی هایی است که مشابه با مورفولوژی سلول های سرطانی است (شکل 5). آنها همچنین موجب تسریع در سوخت و ساز سلول هایی می شود که از تومورها، جدا شده اند. این بررسی ها بوسیله ی روبین، هاوارد تمین و سایرین رهبری شد (شکل 6) و منجر به این نتیجه شد که فرایند تغییر سلولی (تبدیل سلول نرمال به سلول توموری)، می تواند با در یک پتری انجام شود.
این مشاهده های ساده به صورت اساسی موجب تغیری در تحقیقات سرطان در قرن بیستم شد. علت این مسئله، این است که آنها به طور واضح نشان دادند که تشکیل سرطان، می تواند در سطح سلول های منفرد، مورد بررسی قرار گیرد. این کار می تواند به خوبی و در زیر میکروسکوپ، انجام شود. این بینش پیشنهاد می دهد که احتمال دیگر، این است که کل بیولوژی پیچیده ی مربوط به تومور، می تواند روزی، با استفاده از مطالعه ی سلول های تغییر شکل یافته ای فهمیده شود که موجب بروز تومور می شود. بنابراین، افزایش در تعداد بیولوژیست ها، موجب شده است تا سرطان، به عنوان یک بیماری نقص عملکرد سلول ها، تلقی گردد.
کارهایTemin و Rubin به زودی، بوسیله ی سایرین دنبال شد و از این مدل تجربی برای یادگیری برخی از اصول اساسی در مورد تغییر سلول ها، استفاده شد. آنها علاقه مند بودند تا در مورد سلول های آلوده شده با RSV، اطلاع کسب کنند. وقتی این سلول ها، با سلول های آلوده نشده ی مجاور مقایسه می شود، چگونه این سلول ها، تکثیر می شوند؟ دو محقق، بعد از قرارگیری این سلول ها در کنار محلولی از ذرات ویروس، یک لایه از آگار در بالای لایه ی سلولی، قرار داده اند و بدین صورت، از خارج شدن ویروس ها جلوگیری کردند. از این رو، هر تغییر در رفتار سلول نتیجه ی مستقیمی از آلوده شدن اولیه ی با ذرات ویروس بوده است.
مسئله ای که بوسیله ی Temin و Rubin بیان شده است، تفاوت های قابل توجه در رفتار سلول های نرمال نسبت به سلول های تغییر شکل یافته را نشان می دهد. وقتی ابتدا، این ماده در داخل یک پتری قرار داده می شوند، سلول های نرمال جزیره هایی تشکیل می دهد که در عمق ظرف قرار می گیرند. سپس این سلول ها تکثیرمی شوندو فضای عمق پتری را پر می کنند. بدین وسیله، یک بخش کشت شده ی همریز (confluent cultures) تشکیل می دهد. وقتی این سلول ها به هم برخورد می کنند، به هر حال، این سلول های نرمال، تکثیر می شوند و منجر به ایجاد یک ضخامت سلولی منفرد می شوند که اغلب مونولایه ی سلولی نامیده می شود (شکل 7).
توقف رشد این سلول های نرمال بعد از تشکیل مونولایه های همریز، نتیجه ای از فرایند است که ممانعت تماسی (contact inhibition)، ممانعت دانسیته ای (density inhibition) و یا ممانعت توپو (topoinhibition) نامیده می شود. تا حدی، دانسیته ی سلولی بالا در تضاد با تبدیل کننده هایی است که داخل محل ایجاد شده بوسیله ی RSV وجود دارد. مورد آخر به طور واضح دارای ممانعت دانسیته ای کاهش یافته ای است و در نتیجه، تکثیر آن ادامه می یابد. در اینجا، لایه های متوالی بر روی هم تشکیل می شود و چندلایه های سلولی تشکیل می شوند بنابراین، اغلب با چشم رویت می شوند.
تحت شرایط عملی خاص، این نشان داده شده است که تمام سلول های داخل یک بخش مشخص، از یک سلول اولیه تکثیر شده اند که آلوده شده است. این آلودگی، به دلیل وجود ذرات RSV ایجاد می شود. امروزه، ما یک چنین سلول هایی را کلونی سلولی می نامیم.
رفتار این بخش از این بخش، حمایت می کند که مشابهتی میان انتقال سلولی و ایجاد آلودگی به دلیل RSV وجود دارد. در اینجا، ممکن است تمام سلول های داخل توده ی تومور انسانی، از یک کلونی تشکیل شده باشند و بنابراین، فرزندان یک سلول اولیه هستند که متحمل تغییر شده اند. بنابراین، برنامه ی تکثیر آنها به گونه ای است که منجر به تشکیل میلیون ها یا میلیاردها سلول شده است. همانگونه که گفته شد، آنالیزهای ژنتیکی جزئی تر، در مورد سلول های توموری نیازمند بررسی این مسئله به شیوه ای قطعی است.
کار Temin و Rubin این مسئله را نشان داده است که فرزندان سلول آلوده شده ی اولیه، کپی کاری ژنوم RSV را ادامه می دهند اما شواهد در مورد این مسئله، اندک است. سوال واقعی این است که: آیا حالت انتقال یافته از سلول های نسل بعدی، در واقع به برخی از اثرات پیوسته ی ایجاد شده بوسیله ی ژنوم های RSV وابسته است؟
یک بررسی انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا، نشان داد که این مسئله، موضوع روشنی نیست. یک جهش ایجاد شده از RSV قادر است تا سلول های مرغ در دمای 37 درجه ی سانتیگراد، رشد کنند اما این رشد در دمای 41 درجه ی سانتیگراد، انجام نمی شود. جهش زاهای حساس به حرارت (t_s) مانند این، به عنوان پروتئین های معیوب جزئی، شناخته می شوند. این مسئله موجب حفظ ساختار نرمال آنها و عملکرد آنها در یک دما و عدم عملکرد مناسب آنها در دمای دیگر می شود.
بعد از اینکه فیبروبلاست جنین جوجه با جهش t_s مربوط به RSV آلوده شود، این سلول ها، در صورتی انتقال می یابد که آنها در دمای پایین تر برابر با 37 درجه ی سانتیگراد، کشت شود. در حقیقت، این سلول ها می توانند برای نسل های سلولی متعددی، تکثیر شود و مانند سلول های سرطانی، رشد و تکثیر پیدا کند. این سلول ها، از خود ویژگی های تبدیل شونده، نشان می دهند (شکل 7B). اما هفته ها بعد، اگر دمای این محیط کشت آلوده، به 41 درجه ی سانتگراد برسد، این سلول ها، شکل انتقالی خود را از دست می دهند و سریعاً به الگوهای رشد و شکلی در می آیند که انگار هیچگاه آلوده به RSV نبودند (شکل 8).
تجربه ی بدست آمده در دانشگاه کالیفرنیا، منجر به نتایج مهمی شده است. از آنجایی که سلول ها که از یک سلول آلوده به ts RSV، ایجاد می شوند، دارای رشد حساس به دما هستند، این واضح است که کپی های ژنومی ویروس آلوده در این سلول ها و برای هفته ها بعد از عفونت اولیه، مقاومت هستند. این کپی ها از ژنوم RSV در سلول های نسل بعد، برخی پروتئین حساس به دما تولید می کنند. از این مهم تر، نحوه ی عملکرد پیوسته ی این پروتئین نیازمند این است که فنوتیپ های رشد انتقال یافته ی مربوط به سلول های آلوده به RSV، حفظ گردد.
این کار نشان می دهد که انتقال سلولی، حداقل آنهایی که بوسیله ی RSV تحریک شده اند، دارای حالت بزن و فرار کن، ندارد. در زبان ویروسشناسان تومور، ژن ایجاد کننده ی تحول ویروسی، نیازمند حفظ ژنوتیپ های سلول های آلوده می باشد.
ویروس های حاوی مولکول DNA همچنین قادر به ایجاد سرطان هستند
RSV تنها یکی از گروه های متفاوت ویروس ها هستند که قادر به تحریک تومورها در حیوانات آلوده است. در سال 1960، 4 گروه دیگر از ویروس های توموری، بوسیله ی بیولوژیست های سرطان، مورد بررسی قرار گرفتند. یکی از آنها، ویروس توموری است که یک قرن بعد از کارهای اولیه ی روؤس، کشف شد. این ویروس، که به عنوان ضایعات خوش خیم تشخیص داده شده اند، یکی برخی اوقات، به صورت یک تومور واقعی ایجاد می شود.
در اواخر دهه ی 1950، این واضح شد که ویروس شوپی به سختی از RSV ساخته شده است. ذرات ویروس پاپیلومای، ژنوم های DNA را حمل می کنند، در حالی که ذرات RSV حامل مولکول های RNA هستند. ذرات ویروس شوپی در یک پوشش پروتئنی، پوشیده شده اند در حالی که RSV دارای پوشش غشایی لیپیدی در بخش خارجی است. چند دهه بعد از آن، بیش از 100 نوع ویروس پاپیلومای انسانی (HPV) کشف شد که تماماً مرتبط با ویروس شوپی است (شکل 9).
در دهه ی 1950، ویروس های توموری مختلفی از جنس DNA ایزوله شدند (جدول 1). ویروس پولیوما که بر اساس قابلیت آن در ایجاد انواع مختلف تومور در موش، نامگذاری شده است، در سال 1953 کشف شد. ویروس پولیوما در اصل به عنوان یک آلودگی برای واکسن فلج اطفال تلقی می شود که در میانه و اواخر دهه ی 1950 آماده شد (شکل 10A).
بررسی زیرکانه ی ویروس ها، آشکار ساخته است که ذرات SV40 اغلب در محیط کشت مخفی می شوند و سلول های سینومولوس کلیه ی میمون، برای پخش پولی ویروس در طی آماده سازی واکسن استفاده می شود. در حقیقت، حضور SV40 در اصل در این محیط های کشت، قطعی نشده است. به هر حال، وقتی سلول های کلیه ی میمون سبز آفریقایی (AGMK) مورد استفاده قرار می گیرد، SV40 به خودی خود موجب اثر سایتوپاتیک متمایزی می شود. این مسئله در واقع با تعداد قابل توجه از واکولس در سیتوپلاسم سلول آلوده، همراه است (شکل 10B). طی یک روز بعد از اینکه واکولس در سلول آلوده به SV40، تشکیل می شود، این سلول، فرو می پاشد و ده ها هزار ذره ی ویروسی، ایجاد می کند.
این سیکل لایتیک مربوط به SV40 به طور قابل توجهی با رفتار آن در سلول های بدست آمده از موش آزمایشگاهی، موش صحرایی یا جنین همستر (hamster embryos) متفاوت است. SV40 قادر به تکتثیر در سلول های این جوندگان، نیست. بنابراین، این حیوان ها، به عنوان میزبان های غیر مجاز، تلقی می شوند. اما در برخی موارد، در یک سلول از بین هزاران سلول موجود در جمعیت سلولی آلوده شده، یک رشد انتقالی ایجاد می شود که بر اساس آن، بسیاری از ویژگی های مربوط به سلول های انتقال یافته ی RSV، به اشتراک گذاشته می شود. در این حالت، یک سلول که متحمل تغییر مورفولوژیکی و کاهش در میزان تراکم شده است، ایجاد می شود. بر اساس این مسئله، SV40 به عنوان یک ویروس توموری، طبقه بندی شد.
بر اساس برخی از تخمین های بدست آمده، میان یک سوم و دو سوم از واکسن های فلج اطفال، واکسن های خوراکی سابین زنده و غیر فعال سازی شده، واکسن سالک تزریقی که در بین سال های 1955 تا 1963 تزریق شده اند، ویروس SV40 به عنوان آلودگی وجود داشته است و بین 10 تا 20 میلیون نفر بواسطه ی تزریق واکسن، تحت تأثیر این ویروس بوده اند. در سال 1960، این مسئله به گوش رسید که آیا این آلودگی، می تواند منجر به بروز سرطان در افرادی شود که از واکسن آلوده استفاده کرده اند؟ آنالیزهای اپیدمیولوژیک انجام شده در طی 4 دهه، نشاندهنده ی ریسک پایین بروز سرطان در بین افرادی بود که واکسن دریافت کردند.
ویروس پاپیلومای شوپی، پولیوما ویروس موش، و SV40 با همدیگر، به عنوان ویروس پولیومای مربوط به ویروس تومور DNA طبقه بندی می شوند. در طی دهه ی 1960، این مشخص شد که ژنوم پاپو ویروس ها، تماماً از مولکول های دوگانه ی DNA استاندارد تشکیل شده اند (شکل 11). این مسئله موجب ایجاد سهولت در زمینه ی مطالعه ی ژنوم های ویروسی شده است زیرا روش های متعددی وجود دارد که بوسیله ی آنها، امکان جداسازی این مولکول های DNA کوچک، مقدور می شود.
گروه ویروس های DNA با کشف آدنوویروس انسانی گسترش بیشتری پیدا کرد. این ویروس، موجب بروز عفونت های تنفسی فوقانی در انسان ها می شود و توانایی ایجاد تومور در همستر آلوده را دارا می باشد. در اینجا، رفتار مشابه با رفتار SV40 مشاهده شده است. این دو ویروس می توانند به طور آزادنه، در سلول میزبان خود، تکثیر کند و بنابراین، به عنوان ویروس های مجاز، در نظر گرفته می شوند. در طی سیکل های لایتیک منتج شده این ویروس، سلول های میزبان مجاز به سرعت سلول را کشته و ذرات ویروس، منتشر می شوند. اما وقتی این ویروس ها در سلول های غیر مجاز، وارد شوند، نمی توانند تکثیر کنند و به جای آن، کنار گذاشته می شوند.
سایر اعضای گروه ویروس های تومور DNA، اعضای مربوط به گروه ویروس هرپس (herpesvirus) هستند. یک ویروس هرپس مربوط به میمون های Saimiri موجب لنفوم سریع و کشنده می شود. این مسئله زمانی رخ می دهد که این ماده از گونه های دیگر، به میمون ها، تزریق شود. عضو دیگر از خانواده ی ویروس هرپس، ویروس Epstein–Barr (EBV) است. این ویروس یک نقش اساسی در لنفوم بورکیت در کودکان آفریقای آفریقای استوایی و گینه نو و سرطان نازوفارنکس در جنوب شرقی آسیا شده است. در نهایت، حداقل دو عضو از گروه پوکسی ویروس که شامل ویروس اسمال پوکس می باشد، تومورزاست: ویروس فیبروما شوپی و ویروس میمونی یابا، موجب ایجاد ضایعات پوستی در خرگوش ها و میمون های رزوس می شود. قدرت تومورزایی این ویروس ها، که دارای ژنوم های بسیار بزرگی است، در این دوران، کمتر مورد بررسی قرار گرفته است.
محققین فهمیده اند که ذرات آدنوویروس و تب خال ویروسی شامل مولکول های DNA استاندارد دو گانه (dsDNA) می باشد. این مولکول ها، شبیه به ژنوم RSV است و حامل اطلاعاتی است که برای تکثیر ویروسی و تبدیل القا شده بوسیله ی ویروس در سلول ها، مورد نیاز است. در مقایسه با ویروس پاپووا، ویروس هرپسی دارای ژنومی با اندازه ی بزرگ است (جدول 1). این مورد، پیشنهاد می دهد که آنها حامل تعداد بزرگی از ژنوم ها می باشد. در انتها، این ژنوم دارای اندازه ی کوچکی از ژنوم های ویروس پاپوواست که هدف بسیاری از مطالعات بوده است.
بیشتر گروه های کوچک از ژن ها در ژنوم ویروس پاپووا ظاهراً نیازمند برنامه ای برای تکثیر ویروسی هستند که در این میان، باید برخی از ژن ها، پروتئین های خاصی تولید کنند تا بدین وسیله پوشش کپسیدی از ذرات ویروسی، تشکیل گردد. این مسئله بر این دلالت دارد که ویروس پاپووا می تواند تنها یک تعداد کوچک از ژن های خود را درگیر فرایند تغییر سلولی کند.
این تشخیص، موجب می شود تا چشم اندازی در مورد ساده سازی مسئله ی سرطان بوجود آید. این کار با کاهش در میزان ژن های مسئول سرطان، انجام می شود. بدون یک چنین ساده سازی هایی، متخصصین بیولوژی سرطانی، مجبور هستند تا ژن های ایجاد کننده ی سرطان را مورد مطالعه قرار دهند ژنوم های سلولی به طور واضح آرایه های ژنی متعددی را شامل می شوند. این آرایه ها، بیش از صدهزار ژن را در خود جای داده اند. با این کار، قابلیت آنالیز ژنوم های یک چنین ژن هایی، یک جنبه ی دوردست می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
اما خصوصیات خاص چرخه تکثیر ویروس ممکن است خروجی های دیگری داشته باشد. به جای کشتن سلول های آلوده، برخی ویروس ها ممکن است به طور عکس عمل کنند و موجب شوند تا میزبان آنها رشد بیشتری داشته باشد. در حقیقت، موجب تکثیر کنترل نشده ی سلول میزبان می شوند. اگر این مورد اتفاق افتد، یک چنین ویروس هایی، اغلب، ویروس های توموری یا ویروس های ایجاد کننده ی تومور، نامیده می شوند.
با شروع دهه ی 1970، تومورهای ویروسی، به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفتند زیرا این ویروس ها، مستعد ایجاد بسیاری از سرطان های انسانی هستند. این مفهوم بر اساس شواهدی که در طی این دهه بدست آمد، به طور کلی، رد شد. این مسئله در واقع نشان داده شد که سرطان های القا شده بوسیله ی ویروس، تنها بخش اندکی از سرطان های انسانی را موجب می شوند. با وجود این، این رویه از تحقیقات برای بیولوژیست های سرطان، بسیار حیاتی می باشد. در واقع، مطالعه ی ویروس های توموری مختلف، روند کلیدی در باز شدن رموز سرطان های انسانی، ایفا می کند. یکی از این رازها، این مسئله بود که اکثر سرطان ها، ارتباطی با عفونت های ویروسی ندارند.
همانگونه که خواهیم دید، تحقیقات انجام شده بر روی ویروس های توموری، دارای تاریخچه ای بیش از یک قرن می باشد. این عوامل عفونی در دهه ی اول قرن بیستم کشف شدند و سپس از مراجع علمی کنار گذاشته شد. نیم قرن بعد، علاقه های در زمینه ی این مسئله، دوباره ظهور کرد و در دهه ی 1970، تحقیقات بر روی ویروس های سرطانی، به اوج رسید.
قدرت ایجاد سرطان ویروس های سرطانی، ممکن است موجب شود تا بسیاری از محققین، در مورد نحوه ی ایجاد این بیماری، سوال بپرسند. بیشتر این ویروس ها، دارای ژنوم های ساده ای هستند که تنها شامل چند ژن است. البته اکثر این ویروس ها قابلیت از بین بردن سلول آلوده را دارند. یک چنین رفتاری، نشاندهنده ی این است که ویروس های تومور، ژن های قوی ایجاد می کنند که موجب ایجاد مزاحمت برای رویه ی رفتاری سلول میزبان می شوند.
با مطالعه ی ویروس های توموری و مکانیزم های مربوط به عمل آنها، محققین کل طرز فکر خود در مورد تحقیق های سرطانی را تغییر دادند. سرطان به یک بیماری ژن ها، تبدیل شد و بنابراین، شرایط برای آنالیز این بیماری با بواسطه ی ابزارهای بیولوژی مولکولی و ژنتیک، بوجود آمد. وقتی این داستان شروع شد، هیچ کسی پیش بینی نمی کرد که ویروس های توموری بتوانند یک روز مطالعه های مربوط به پاتولوژی سرطان های سلولی را تغییر دهد.
پیتون روؤس یک ویروس سارکوم مرغی را کشف کرد
در دو دهه ی آخر قرن نوزدهم، تحقیق انجام شده بوسیله ی Louis Pasteur و Robert Koch، عوامل عفونی را که مسئول ایجاد اسهال خونی، وبا، هاری، و تعدادی از بیماری های دیگر هستند، بررسی نکردند. به به پایان رسیدن قرن، این عوامل در دو گروه متمایز، طبقه بندی شدند. این مسئله به رفتار آنها بعد از فیلتراسیون، وابسته است. راه حل های ارائه شده برای جلوگیری از رشد این عوامل عفونی، با توجه به باکتری ها، در نظر گرفته شده است. سایر عوامل، که می توانند از فیلتر عبور کنند، به عنوان ویروس، طبقه بندی شدند. بر اساس این معیار، عوامل مربوط به هاری، بیماری پا و دهان، و آبله به عنوان ویروس، طبقه بندی شدند.سرطان همچنین به عنوان یک بیماری عفونی در نظر گرفته شد. در اوایل سال 1876، یک محقق روسی، انتقال یک تومور از یک سگ، به سگ دیگر را گزارش داد. تکه های از بافت تومور از سگ اول، به سگ دوم انتقال یافت و در نتیجه، یک تومور در سگ دوم، ایجاد شد. این موفقیت، در بسیاری از حیوانات دیگر، مانند موش صحرایی و موش آزمایشگاهی نیز صدق کرد.
اهمیت این تجربه های اولیه بحث انگیز می باشد. برخی از محققین، این مسئله را به عنوان اثباتی برای این مورد در نظر گرفتند که سرطان، یک بیماری قابل انتقال یا مسری می باشد. سایر محققین، این تجربه ی انتقال را در نظر نگرفتند.
در سال 1908، دو محقق در کپن هاگن گزارش دادند که عصاره گیری از عوامل پالایش از سلول های لوسمی مرغ، و انتقال آن به سایر پرندگان، موجب بروز بیماری در پرندگان سالم می شود. این دو دانمارکی، دنبال کشف خود را نگرفتند و این کشف، بوسیله ی پیتون روؤس گزارش شد. این فرد در انستیتوی راک فلر نیویورک کار می کرد و توانست اصول مربوط به ویروس شناسی تومور را پیدا کند (شکل 1).
در سال 1911، روؤس نتایج کار خود را منتشر کرد. یک محقق دیگر نیز ظهور ویروس قابل انتقال تومورهای خرگوشی را گزارش داد که در واقع، میکسومس (myxomas) نامیده شدند. بعد از آن، روؤس و همکارانش، دو ویروس مرغی کشف کردند و یکی دیگر از ویروس های ساکرومی مرغی نیز در ژاپن، گزارش شد. سپس، به مدت 2 دهه، کار علمی قابل توجهی در این زمینه، انجام نشد، تا زمانی که سایر ویروس های توموری دیگر نیز کشف شدند. طبیعت مولکولی ویروس ها و روش هایی که بوسیله ی آنها سلول ها تکثیر می شوند، تا نیم قرن بعد از اولین کار تحقیقاتی روؤس، به عنوان یک راز، مطرح بود.
هنوز هم یافته های او در مورد ویروس سارکومی این اعتقاد را تقویت می کند که تمام بیماری های انسانی، بوسیله ی عوامل عفونی ایجاد می شود. از نظر افراد معتقد به این دیدگاه، سرطان می تواند به لیست بلندبالایی از بیماری ها مانند وبا، سل، هاری، و سپسیس اضافه شود که در واقع بواسطه ی عوامل میکروبی خاص، ایجاد می شوند. در سال 1913، Dane Johannes Grib Fibiger گزارش داد که سرطان های معده در موش صحرایی، می تواند بوسیله ی کرم های اسپیرپترایی ردیابی شود که در داخل شکم آنها وجود دارد. کار او که منجر به دریافت جایزه ی نوبل سال 1926 شد، تأیید کننده ی ایده ی ارائه شده بوسیله ی روؤس بود. این ایده در واقع این است که سرطان، یک مثال دیگر از بیماری عفونی است (شکل 3).
علاقه در زمینه ی منشأ اصلی سرطان، در واقع به سمت بررسی عوامل شیمیایی مؤثر بر سرطان، سوق یافت. مواد شیمیایی خاصی در اوایل قرن بیستم، کشف شدند که به طور واضح، سرطان زا تشخیص داده شدند. مطالعه بر روی ویروس سارکومی و سایر ویروس های توموری در طی دهه های بعدی، به کندی پیشرفت کرد.
این کشف انجام شد که ویروس سارکومی روؤس به سلول های بافت انتقال می یابد
تولید مجدد در تحقیقات ویروس سارکومی، به طور گسترده در انستیتوی تکنولوژی کالیفرنیا، شروع شد. این به نظر می رسد که RSV این سلول ها را آلوده می کند و آنها را مجبور می کند تا یک جریان ثابت از ذرات ویروس ایجاد شده از ویروس اولیه را در طی چند روز، هفته یا سال، تولید کنند(شکل 4). برخلاف آن، بیشتر ویروس های دیگر، به سلول های میزبان وارد می شوند، تکثیر می شوند و به سرعت، میزبان سلول میزبان خود را می کشند. تکثیر ذرات متولد شده، که از سلول های مرده ایجاد می شوند، می توانند موجب ایجاد عفونت در سایر سلول ها شوند. این سیکل، ادامه می یابد.
کارهایTemin و Rubin به زودی، بوسیله ی سایرین دنبال شد و از این مدل تجربی برای یادگیری برخی از اصول اساسی در مورد تغییر سلول ها، استفاده شد. آنها علاقه مند بودند تا در مورد سلول های آلوده شده با RSV، اطلاع کسب کنند. وقتی این سلول ها، با سلول های آلوده نشده ی مجاور مقایسه می شود، چگونه این سلول ها، تکثیر می شوند؟ دو محقق، بعد از قرارگیری این سلول ها در کنار محلولی از ذرات ویروس، یک لایه از آگار در بالای لایه ی سلولی، قرار داده اند و بدین صورت، از خارج شدن ویروس ها جلوگیری کردند. از این رو، هر تغییر در رفتار سلول نتیجه ی مستقیمی از آلوده شدن اولیه ی با ذرات ویروس بوده است.
تحت شرایط عملی خاص، این نشان داده شده است که تمام سلول های داخل یک بخش مشخص، از یک سلول اولیه تکثیر شده اند که آلوده شده است. این آلودگی، به دلیل وجود ذرات RSV ایجاد می شود. امروزه، ما یک چنین سلول هایی را کلونی سلولی می نامیم.
رفتار این بخش از این بخش، حمایت می کند که مشابهتی میان انتقال سلولی و ایجاد آلودگی به دلیل RSV وجود دارد. در اینجا، ممکن است تمام سلول های داخل توده ی تومور انسانی، از یک کلونی تشکیل شده باشند و بنابراین، فرزندان یک سلول اولیه هستند که متحمل تغییر شده اند. بنابراین، برنامه ی تکثیر آنها به گونه ای است که منجر به تشکیل میلیون ها یا میلیاردها سلول شده است. همانگونه که گفته شد، آنالیزهای ژنتیکی جزئی تر، در مورد سلول های توموری نیازمند بررسی این مسئله به شیوه ای قطعی است.
حضور پیوسته ی RSV برای حفظ انتقال، ضروری است
رفتار این سلول ها در داخل یک بخش القا شده با RSV نشاندهنده ی این است که فنوتیپ های انتقالی، از بخش آلوده ی اولیه انتقال می یایند. این کار در سلول های انتقال یافته ی مرغ انجام می شود. در مورد این انتقال، یک سری از سوالات دیگر، مطرح است: آیا ذرات RSV سلول اولیه را آلوده می کنند و به آن انتقال می یابند ؟ و یا بعدها، بر روی رفتار تمام سلول های منجر شده از آن، اثر می گذارد؟ آیا این مسئله این اطمینان را حاصل می کند که آنها همچنین انتقال یافته اند؟ یا به عنوان یک راه دیگر، آیا RSV به یک شیوه ی بزن و فرار کن عمل می کند؟ با توجه به این سناریوی دوم، سلول اولیه می تواند تا حدی فنوتیپ رشد سرطانی را به فرزندانش، انتقال دهد، بدون آنکه RSV وجود داشته باشد؟کار Temin و Rubin این مسئله را نشان داده است که فرزندان سلول آلوده شده ی اولیه، کپی کاری ژنوم RSV را ادامه می دهند اما شواهد در مورد این مسئله، اندک است. سوال واقعی این است که: آیا حالت انتقال یافته از سلول های نسل بعدی، در واقع به برخی از اثرات پیوسته ی ایجاد شده بوسیله ی ژنوم های RSV وابسته است؟
یک بررسی انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا، نشان داد که این مسئله، موضوع روشنی نیست. یک جهش ایجاد شده از RSV قادر است تا سلول های مرغ در دمای 37 درجه ی سانتیگراد، رشد کنند اما این رشد در دمای 41 درجه ی سانتیگراد، انجام نمی شود. جهش زاهای حساس به حرارت (t_s) مانند این، به عنوان پروتئین های معیوب جزئی، شناخته می شوند. این مسئله موجب حفظ ساختار نرمال آنها و عملکرد آنها در یک دما و عدم عملکرد مناسب آنها در دمای دیگر می شود.
بعد از اینکه فیبروبلاست جنین جوجه با جهش t_s مربوط به RSV آلوده شود، این سلول ها، در صورتی انتقال می یابد که آنها در دمای پایین تر برابر با 37 درجه ی سانتیگراد، کشت شود. در حقیقت، این سلول ها می توانند برای نسل های سلولی متعددی، تکثیر شود و مانند سلول های سرطانی، رشد و تکثیر پیدا کند. این سلول ها، از خود ویژگی های تبدیل شونده، نشان می دهند (شکل 7B). اما هفته ها بعد، اگر دمای این محیط کشت آلوده، به 41 درجه ی سانتگراد برسد، این سلول ها، شکل انتقالی خود را از دست می دهند و سریعاً به الگوهای رشد و شکلی در می آیند که انگار هیچگاه آلوده به RSV نبودند (شکل 8).
این کار نشان می دهد که انتقال سلولی، حداقل آنهایی که بوسیله ی RSV تحریک شده اند، دارای حالت بزن و فرار کن، ندارد. در زبان ویروسشناسان تومور، ژن ایجاد کننده ی تحول ویروسی، نیازمند حفظ ژنوتیپ های سلول های آلوده می باشد.
ویروس های حاوی مولکول DNA همچنین قادر به ایجاد سرطان هستند
RSV تنها یکی از گروه های متفاوت ویروس ها هستند که قادر به تحریک تومورها در حیوانات آلوده است. در سال 1960، 4 گروه دیگر از ویروس های توموری، بوسیله ی بیولوژیست های سرطان، مورد بررسی قرار گرفتند. یکی از آنها، ویروس توموری است که یک قرن بعد از کارهای اولیه ی روؤس، کشف شد. این ویروس، که به عنوان ضایعات خوش خیم تشخیص داده شده اند، یکی برخی اوقات، به صورت یک تومور واقعی ایجاد می شود.
در اواخر دهه ی 1950، این واضح شد که ویروس شوپی به سختی از RSV ساخته شده است. ذرات ویروس پاپیلومای، ژنوم های DNA را حمل می کنند، در حالی که ذرات RSV حامل مولکول های RNA هستند. ذرات ویروس شوپی در یک پوشش پروتئنی، پوشیده شده اند در حالی که RSV دارای پوشش غشایی لیپیدی در بخش خارجی است. چند دهه بعد از آن، بیش از 100 نوع ویروس پاپیلومای انسانی (HPV) کشف شد که تماماً مرتبط با ویروس شوپی است (شکل 9).
بر اساس برخی از تخمین های بدست آمده، میان یک سوم و دو سوم از واکسن های فلج اطفال، واکسن های خوراکی سابین زنده و غیر فعال سازی شده، واکسن سالک تزریقی که در بین سال های 1955 تا 1963 تزریق شده اند، ویروس SV40 به عنوان آلودگی وجود داشته است و بین 10 تا 20 میلیون نفر بواسطه ی تزریق واکسن، تحت تأثیر این ویروس بوده اند. در سال 1960، این مسئله به گوش رسید که آیا این آلودگی، می تواند منجر به بروز سرطان در افرادی شود که از واکسن آلوده استفاده کرده اند؟ آنالیزهای اپیدمیولوژیک انجام شده در طی 4 دهه، نشاندهنده ی ریسک پایین بروز سرطان در بین افرادی بود که واکسن دریافت کردند.
ویروس پاپیلومای شوپی، پولیوما ویروس موش، و SV40 با همدیگر، به عنوان ویروس پولیومای مربوط به ویروس تومور DNA طبقه بندی می شوند. در طی دهه ی 1960، این مشخص شد که ژنوم پاپو ویروس ها، تماماً از مولکول های دوگانه ی DNA استاندارد تشکیل شده اند (شکل 11). این مسئله موجب ایجاد سهولت در زمینه ی مطالعه ی ژنوم های ویروسی شده است زیرا روش های متعددی وجود دارد که بوسیله ی آنها، امکان جداسازی این مولکول های DNA کوچک، مقدور می شود.
سایر اعضای گروه ویروس های تومور DNA، اعضای مربوط به گروه ویروس هرپس (herpesvirus) هستند. یک ویروس هرپس مربوط به میمون های Saimiri موجب لنفوم سریع و کشنده می شود. این مسئله زمانی رخ می دهد که این ماده از گونه های دیگر، به میمون ها، تزریق شود. عضو دیگر از خانواده ی ویروس هرپس، ویروس Epstein–Barr (EBV) است. این ویروس یک نقش اساسی در لنفوم بورکیت در کودکان آفریقای آفریقای استوایی و گینه نو و سرطان نازوفارنکس در جنوب شرقی آسیا شده است. در نهایت، حداقل دو عضو از گروه پوکسی ویروس که شامل ویروس اسمال پوکس می باشد، تومورزاست: ویروس فیبروما شوپی و ویروس میمونی یابا، موجب ایجاد ضایعات پوستی در خرگوش ها و میمون های رزوس می شود. قدرت تومورزایی این ویروس ها، که دارای ژنوم های بسیار بزرگی است، در این دوران، کمتر مورد بررسی قرار گرفته است.
محققین فهمیده اند که ذرات آدنوویروس و تب خال ویروسی شامل مولکول های DNA استاندارد دو گانه (dsDNA) می باشد. این مولکول ها، شبیه به ژنوم RSV است و حامل اطلاعاتی است که برای تکثیر ویروسی و تبدیل القا شده بوسیله ی ویروس در سلول ها، مورد نیاز است. در مقایسه با ویروس پاپووا، ویروس هرپسی دارای ژنومی با اندازه ی بزرگ است (جدول 1). این مورد، پیشنهاد می دهد که آنها حامل تعداد بزرگی از ژنوم ها می باشد. در انتها، این ژنوم دارای اندازه ی کوچکی از ژنوم های ویروس پاپوواست که هدف بسیاری از مطالعات بوده است.
بیشتر گروه های کوچک از ژن ها در ژنوم ویروس پاپووا ظاهراً نیازمند برنامه ای برای تکثیر ویروسی هستند که در این میان، باید برخی از ژن ها، پروتئین های خاصی تولید کنند تا بدین وسیله پوشش کپسیدی از ذرات ویروسی، تشکیل گردد. این مسئله بر این دلالت دارد که ویروس پاپووا می تواند تنها یک تعداد کوچک از ژن های خود را درگیر فرایند تغییر سلولی کند.
این تشخیص، موجب می شود تا چشم اندازی در مورد ساده سازی مسئله ی سرطان بوجود آید. این کار با کاهش در میزان ژن های مسئول سرطان، انجام می شود. بدون یک چنین ساده سازی هایی، متخصصین بیولوژی سرطانی، مجبور هستند تا ژن های ایجاد کننده ی سرطان را مورد مطالعه قرار دهند ژنوم های سلولی به طور واضح آرایه های ژنی متعددی را شامل می شوند. این آرایه ها، بیش از صدهزار ژن را در خود جای داده اند. با این کار، قابلیت آنالیز ژنوم های یک چنین ژن هایی، یک جنبه ی دوردست می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
/ج
