Перейти к содержимому
Prof. Dr. Mustafa Özdoğan · Врач-онколог

Два удара: Кнудсон, ретинобластома и арифметика наследственного рака, 1971

Два удара: Кнудсон, ретинобластома и арифметика наследственного рака, 1971
В этой статье

Два удара: Кнудсон, ретинобластома и арифметика наследственного рака, 1971

Период: 1953-1990 (от многостадийных теорий к статье апреля 1971 года, а оттуда к гену)
Место: Хьюстон, Техас (место работы Кнудсона в 1971 году)

Вчера нация создала деньги и организацию для рака (день 150). В тот же год, в апреле, врач занялся другим: он посчитал. Почему детская опухоль глаза у одних детей появляется в одном глазу, а у других в обоих? Его ответ уместился на четырёх страницах. В день 148, после семей Ли-Фраумени, я сказал, что в ближайшие дни мы вернёмся к идее двух ударов. Сегодня я держу это слово.

— СРЕДИ ИСТОРИЙ БОЛЕЗНИ —

Врач, стопка историй болезни

Ретинобластома — детская опухоль сетчатки, слоя на задней стенке глаза. По сводке NCI для врачей, она составляет около 3 процентов раков у детей младше 15 лет, а две трети случаев распознаются до 2 лет. У одних детей опухоль появляется в обоих глазах, часто в нескольких очагах и очень рано. У других в одном глазу, в одном очаге, позже. В некоторых семьях болезнь прослеживается из поколения в поколение.

Альфред Кнудсон родился в Лос-Анджелесе в 1922 году; по странице премии Киото, он получил медицинское образование в Колумбийском университете (1947) и докторскую степень по биохимии и генетике в Калтехе (1956). В 1969 году он стал профессором Техасского университета в Хьюстоне. По ретроспективе Чернова 2021 года, в 1971 году ему было 49 лет, и он изучал наследственные болезни обмена веществ; он просматривал истории болезни, уходившие на годы назад. Биографическая заметка Крочё сообщает, что записи принадлежали детям с ретинобластомой в M.D. Anderson. По Чернову, анализ сделан без компьютера: подбор кривых и статистика Пуассона, в статье на четыре страницы, с одним автором и одним рисунком.

Идея родилась не в пустоте. Чернов называет Нордлинга (1953) и Эшли (1969) в связи с теорией множественных мутаций при раке; многостадийная теория Армитиджа и Долла 1954 года принадлежит к той же линии. В заголовке обзора Эшли от июня 1969 года уже стоит «two hit»: на возрастных кривых рака желудка он доказывает, что многостадийная модель подходит лучше двухстадийной. Так что выражение «два удара» принадлежит не одному Кнудсону. Его вклад в том, что абстрактную возрастную кривую он связал со счётными наблюдениями одной человеческой болезни и ввёл наследственность.

Апрель 1971

Четыре страницы: две мутации

Статья вышла в Proceedings of the National Academy of Sciences, том 68, выпуск 4, страницы 820-823 (записи PubMed и SciSpace). По резюме, Кнудсон изучил 48 случаев ретинобластомы и опубликованные отчёты. Концептуальное резюме: ретинобластома — рак, возникающий из двух мутационных событий; при наследственной форме первая мутация приходит через половую клетку, вторая возникает в клетке тела; при ненаследственной форме обе возникают в клетках тела.

Числовая часть такова: если предположить, что второе событие даёт в среднем около трёх опухолей на носителя первой мутации, распределение Пуассона объясняет в одной рамке носителей, у которых опухоль не развивается никогда, тех, у кого опухоль в одном или в обоих глазах, и несколько опухолей в одном глазу. То же среднее позволяет оценивать и скорости мутаций; резюме сообщает, что скорости первой мутации в половой линии и в клетках тела и второй в клетках тела оказались примерно равными. По Чернову, Кнудсон вывел из семейных случаев, что затронутый ген ведёт себя рецессивно.

Как читать два удара

У каждого гена две копии. Ребёнок с наследственной ретинобластомой несёт первый «удар» с рождения, в каждой клетке тела. В сетчатке миллионы клеток, и достаточно, чтобы в одной из них была повреждена и вторая копия. Много клеток — много шансов: опухоль появляется рано, в нескольких очагах, часто в обоих глазах. Ребёнок без наследственной формы должен получить два отдельных удара в одной и той же клетке. Это редкое совпадение; опухоль одна, поздняя и в одном глазу. Два лица одной болезни, одинаковое число событий.

Небольшой расчёт делает это наглядным. В распределении Пуассона с ожидаемыми тремя опухолями вероятность не увидеть ни одной равна e-3, то есть около 5 процентов. Это моя собственная арифметика, предсказание модели, а не измерение из статьи. По странице премии Киото, Кнудсон предложил в 1973 году, что два удара приходятся на две копии одного рецессивного гена, а в 1982 году — название «антионкоген». Сегодня такие гены называют генами-супрессорами опухолей.

— ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СЛЕДЫ —

От гипотезы к гену

Через несколько лет другое имя смотрело в похожем направлении. В статье PNAS от 1 декабря 1973 года Комингс предположил, что опухоли возникают, когда повреждены оба члена пары регуляторных генов, а при аутосомно-доминантных наследственных опухолях, как ретинобластома, один дефектный регуляторный ген приходит из половой линии, а другой добавляется позже. Были ли они независимы и кто первым выдвинул идею двух копий одного гена, мои источники не говорят; я этого не утверждаю.

Часть доказательств пришла от хромосом. По названиям в списке литературы обзора в Nature, в 1976 году два отдельных сообщения связали делецию в длинном плече хромосомы 13 с ретинобластомой (Кнудсон и соавт.; Франке и Кунг). В 1983 году Уэбстер Кавени с коллегами показал в Nature, что рецессивные аллели проявляются хромосомными механизмами; по Чернову, потеря полиморфных сайтов рестрикции в ретинобластомах поддержала идею повреждённого аллеля RB и потерянного партнёра. В 1986 году Френд, Бернардс, Роджель, Вайнберг, Рапапорт, Альберт и Дрийя сообщили в Nature, том 323 (643-646), о фрагменте ДНК из локуса RB на 13q14; этот участок часто делетирован при ретинобластомах и остеосаркомах, транскрипт не был найден. В 1987 году Ли с коллегами клонировал и секвенировал ген (Чернов). С тех пор, как Кнудсон описал его, прошло пятнадцать лет. Мутация p53 в половой линии, найденная Малкиным с коллегами в 1990 году в семьях Ли-Фраумени (день 148), стала вторым большим примером той же логики. Страница премии Киото добавляет, что гипотеза привела к открытию других генов-супрессоров, таких как WT1 и BRCA1.

Пределы и цена

Первый предел: двенадцать лет гипотеза оставалась статистическим выводом, 48 случаев, два события и модель. То, что она оказалась верной, этого не стирает. Второй предел: «два» — не потолок. По Чернову, два удара запускают опухоль, но не завершают её; нужны и третьи удары. Некоторые гены могут действовать даже при потере одной копии (гаплонедостаточность; показана на мыши для p27, и это нельзя считать находкой у человека). RB1 иногда выключается метилированием промотора без изменения последовательности ДНК. Так что два удара — принцип и отправная точка, а не чертёж каждого рака.

Цена ложится на детей с наследственной формой. По сводке NCI, наследственная форма составляет 25-30 процентов ретинобластом, ненаследственная 70-75 процентов; все пациенты с двусторонним поражением и около 15 процентов с односторонним считаются наследственными. Около 25 процентов наследственных вариантов RB1 приходят от поражённого родителя, около 75 процентов возникают заново. Значит, отсутствие семейного анамнеза не исключает риск. Резюме Френда и соавт. отмечает также, что носители находятся в группе высокого риска вторых опухолей, особенно остеосаркомы. Генетический тест, обследование семьи и наблюдение приносят собственную нагрузку.

Что осталось
  • Идея, что наследственный и ненаследственный рак — два конца одного пути
  • Риск, рецессивный на уровне клетки, но выглядящий доминантным в семье
  • Понятие гена-супрессора опухоли и программа его поиска
Что отпало или ослабло
  • Схема «ровно два удара, не больше и не меньше»
  • Название «антионкоген» (его заменил ген-супрессор опухоли)
Нордлинг: теория множественных мутаций (1953)Армитидж и Долл: многостадийная теория (1954)Эшли: обзор «two hit» (июн 1969)Кнудсон, PNAS: ретинобластома (апр 1971)Комингс: общая теория канцерогенеза (1 дек 1973)Сообщения о делеции 13q (1976)Кавенее и др.: проявление рецессивных аллелей (1983)Френд и др.: фрагмент ДНК локуса RB (окт 1986)Ли и др.: RB клонирован и секвенирован (1987)Малкин и др.: герминальный p53 (1990)19501960197019801990даты, известные только по году, нарисованы в середине года; ось: год

От многостадийной теории к RB1: 1953-1990. Ось идёт от 1950 до 1991 года. Зелёные метки — даты, в которых согласны несколько источников; синие метки показывают даты, опирающиеся на один источник или лишь на запись в списке литературы. В этой статье источники не расходятся в датах, поэтому янтарная метка не использовалась. Даты, известные только по году, нарисованы в середине года.

— ПЕРСПЕКТИВА ТУРЦИИ —

Стамбульская серия

Я не провожу прямой турецкой связи с моделью Кнудсона; я лишь пересказываю клиническую картину. Работа Джебеджи, Тунджера и Кебуди, опубликованная в 2020 году в Journal of Ophthalmology (Стамбульский университет, Стамбульский медицинский факультет, офтальмология, и Институт онкологии, детская гематология-онкология), рассмотрела из 298 последовательных пациентов с ретинобластомой за 1992-2017 годы 18 в возрасте 5 лет и старше (6 процентов). Медианный возраст при диагнозе был 9 лет (5-18); у 8 пациентов (44,4 процента) первичный диагноз был неверным; 16 выполнена энуклеация; при медианном наблюдении 97 месяцев выживаемость составила 100 процентов, доля сохранённых глаз 11,2 процента. Авторы напоминают и о том, что в странах с ограниченными ресурсами большинство пациентов обращается на поздней стадии.

Резюме работы не упоминает тест на RB1. Мой вывод таков: клиническое соответствие двух ударов — правило «опухоль в обоих глазах или в раннем возрасте, возможно наследственная, наблюдайте семью». Это правило работает лишь при ранней диагностике и доступе к генетическому консультированию. Как это работает в Турции, по этим источникам я сказать не могу.

— ХРОНОЛОГИЯ —

С 1953 года до сегодняшнего дня

1953
Нордлинг. Теория множественных мутаций при раке (по упоминанию Чернова).
1954
Армитидж и Долл. Возрастное распределение и многостадийная теория.
июн 1969
Эшли. Обзор с «two hit» в заголовке, British Journal of Cancer.
1969
Семьи Ли-Фраумени. Первые описания (день 148).
апр 1971
Кнудсон. PNAS 68(4):820-823; 48 случаев, две мутации.
1 дек 1973
Комингс. «A general theory of carcinogenesis», PNAS 70(12):3324-3328.
1976
Делеция 13q. Два отдельных сообщения (по названиям в списке литературы Nature).
1983
Кавени и соавт. Проявление рецессивных аллелей хромосомными механизмами, Nature.
окт 1986
Френд и соавт. Фрагмент ДНК из локуса RB, Nature 323:643-646.
1987
Ли и соавт. Ген RB клонирован и секвенирован.
1990
Малкин и соавт. p53 половой линии в семьях Ли-Фраумени (день 148).
1998 и 2004
Премии. Премия Альберта Ласкера за клинические исследования (1998) и премия Киото (2004).
СЕГОДНЯ — ДЕНЬ 151
Два удара. Расчёт на четырёх страницах построил арифметику наследственного рака и открыл путь к поиску генов-супрессоров опухолей.
— ЗАМЕТКИ ПО ПРОВЕРКЕ ФАКТОВ —

Что проверено и что остаётся неопределённым

  • Выходные данные: PNAS 68(4):820-823, апрель 1971; согласуются на страницах PubMed и SciSpace. Полный текст статьи открыть не удалось; содержание взято из резюме и из ретроспективы Чернова.
  • 48 случаев: по резюме PubMed и SciSpace, «48 случаев и опубликованные отчёты». Что записи принадлежали M.D. Anderson, говорит только биографическая заметка Крочё; Чернов и страница Киото этого не упоминают. Проценты со слайда лекции (доля наследственных 35-45 процентов) я не использовал, потому что они не сходятся с 48 случаями; доля наследственных взята у NCI.
  • «Три опухоли» и скорости мутаций: из резюме; по тексту статьи не проверено.
  • e-3 ≈ 5 процентов: мой расчёт и предсказание модели; реальную пенетрантность я не проверял.
  • Термин «two hit»: резюме 1971 года говорит «два мутационных события». В заголовке Эшли 1969 года есть «two hit». Кто первым применил термин к модели Кнудсона, найти не удалось.
  • Две копии одного гена: по странице Киото Кнудсон предложил это в 1973 году; статья Комингса датирована 1 декабря 1973 года. Что было раньше, установить не удалось; выходные данные обзора Кнудсона 1973 года я не читал.
  • Армитидж-Долл (1954), Нордлинг (1953): только по Чернову и по списку литературы одного обзора; статьи я не читал. Сколько стадий предполагали Армитидж и Долл, я не писал.
  • Сообщения о делеции 1976 года: только названия в списке литературы обзора Nature; содержание не читалось.
  • Кавени 1983: выходные данные по DOI (10.1038/305779a0); содержание по Чернову. Ли 1987: только по Чернову; выходных данных нет.
  • Френд 1986: список авторов, том и страницы со страницы библиографии Висконсинского университета; дата публикации 16-22 октября 1986 года.
  • Жизнь Кнудсона: рождение в 1922 году и премии со страницы Киото. Что его жизнь оборвалась в 2016 году, следует из записи о некрологе в Nature от августа 2016 года; точный день не проверен.
  • Пределы: третьи удары, гаплонедостаточность и эпигенетическое выключение по Чернову. Находка на мыши (p27) не обобщалась на человека.
  • Турция: авторы и центр со страницы PMC, цифры из резюме. Работа не касается ни Кнудсона, ни теста на RB1.
  • Вчерашний блок: проверены статья 1971 года, идея «двух ударов» и её связь с днём 148.
Завтра — день 152

Сосуд, который зовёт опухоль: Джуда Фолкман и ангиогенез, 1971

Сегодня мы смотрели на происхождение опухоли, на её ген. Завтра, в тот же год, вопрос хирурга о том, чем питается опухоль: не может ли растущая опухоль звать к себе новые сосуды? Я проверю идею Джуды Фолкмана 1971 года, первые реакции на неё и путь к лекарству.

Заметка автора: Больше всего я старался при написании отделить сделанное Кнудсоном от выражения «два удара», не приписывая ему само выражение. Им пользовались и до него; доля Кнудсона в том, что он связал его со счётной болезнью, с наследственностью и в итоге с геном. Гипотеза, двенадцать лет остававшаяся без доказательства, а затем превратившаяся в ген, — одна из нитей «самоисправления науки» в этой серии.

Источники и дополнительное чтение

  1. Knudson AG Jr. Mutation and cancer: statistical study of retinoblastoma. Proc Natl Acad Sci U S A 1971;68(4):820-823. doi:10.1073/pnas.68.4.820 (прочитано по резюме PubMed и SciSpace; полный текст открыть не удалось).
  2. Chernoff J. The two-hit theory hits 50. Mol Biol Cell 2021;32(22):rt1. doi:10.1091/mbc.E21-08-0407 (прочитано с помощью инструмента-резюме).
  3. Ashley DJB. The two "hit" and multiple "hit" theories of carcinogenesis. Br J Cancer 1969, с. 313-328. doi:10.1038/bjc.1969.41 (прочитано с помощью инструмента-резюме).
  4. Armitage P, Doll R. The age distribution of cancer and a multi-stage theory of carcinogenesis. Br J Cancer 1954 (видна только запись; содержание не читалось).
  5. Comings DE. A general theory of carcinogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A 1973;70(12):3324-3328. doi:10.1073/pnas.70.12.3324 (прочитано с помощью инструмента-резюме).
  6. Cavenee WK, et al. Expression of recessive alleles by chromosomal mechanisms in retinoblastoma. Nature 1983;305:779. doi:10.1038/305779a0 (только запись).
  7. Friend SH, Bernards R, Rogelj S, Weinberg RA, Rapaport JM, Albert DM, Dryja TP. A human DNA segment with properties of the gene that predisposes to retinoblastoma and osteosarcoma. Nature 1986;323(6089):643-646 (прочитано на уровне резюме).
  8. Kyoto Prize Foundation. 2004 Kyoto Prize Laureates: Alfred George Knudson Jr. kyotoprize.org (прочитано с помощью инструмента-резюме).
  9. Croce CM. Биографическая заметка об Альфреде Кнудсоне, 2018. amphilsoc.org (прочитано с помощью инструмента-резюме).
  10. National Cancer Institute. Retinoblastoma Treatment (PDQ), версия для специалистов. cancer.gov (прочитаны первые 100 000 знаков).
  11. Cebeci Z, Tuncer S, Kebudi R. Clinical features and long-term follow-up of patients with retinoblastoma in Turkish children older than 5 years of age. J Ophthalmol 2020;2020:8148013. doi:10.1155/2020/8148013.
  12. Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner; 2010 (общий контекст; соответствующая часть для этой статьи заново не перечитывалась).

Эта статья является днём 151 серии «365 дней истории рака» и представляет гипотезу двух ударов Кнудсона как историческое прочтение. Это историко-популярное содержание, а не диагноз и не рекомендация по лечению. По вопросам лечения и генетического консультирования обратитесь к своему врачу. Источники проверены; детали, опирающиеся только на один вторичный источник, только на резюме или на нечитаемый текст, отмечены в заметках по проверке фактов.

ИИ DROZDOGAN

Разберём эту статью вместе

Задавайте вопросы о статье и читайте ответы вместе с опубликованными материалами нашего сайта.

ИИ DROZDOGAN

Ассистент Drozdogan

Два удара: Кнудсон, ретинобластома и арифметика наследственного рака, 1971

Задавайте вопросы о статье и читайте ответы вместе с опубликованными материалами нашего сайта.

Информация о чате и конфиденциальности

На вопросы отвечает ассистент Drozdogan. Уполномоченные администраторы сайта могут проверять беседу для контроля качества. Не сообщайте личные данные.

Для подготовки ответов используется инфраструктура OpenAI. Вопросы и ответы обрабатываются этим сервисом; записи бесед хранятся на нашем сайте. Не сообщайте идентификационные, контактные данные или личные сведения о здоровье.

0 / 1000

Только общая информация, без личного диагноза или назначения лечения.

Статьи по теме

Другие статьи, посвящённые этой теме.

Будьте в курсе

Получайте новые статьи и научные новости по электронной почте.

Google Analytics работает на общедоступных страницах независимо от этого окна и может использовать аналитические cookie. Ваш выбор здесь управляет только внешними сервисами.

Политика файлов cookie