home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 111290 / 1112300.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-08-28  |  7.1 KB  |  137 lines

  1.                                                                                 SCIENCE, Page 97Cracking Cancer's Code
  2.  
  3.  
  4. Researchers are learning how genes start tumors -- or stop them
  5.  
  6. By J. MADELEINE NASH
  7.  
  8.  
  9.     Just 10 days earlier, the laboratory cultures had all
  10. contained the same number of microscopic cancer cells. Now even
  11. an untutored eye could tell the difference. Globs of wildly
  12. dividing cell colonies filled half the flasks, while in the
  13. others the cells refused to multiply. Reason: a research team,
  14. led by Johns Hopkins University oncologist Bert Vogelstein, had
  15. endowed the quiescent cells with a protective device that the
  16. dividing ones lacked, in this case a normal copy of a gene that
  17. acts as a circuit breaker, shutting down growth. The scientists
  18. had found a way, at least in theory, to stop a tumor after it
  19. gets started.
  20.  
  21.     This discovery is so striking that even cautious scientists
  22. are finding it difficult to rein in their excitement. It is
  23. among the latest in a chain of discoveries that have rapidly
  24. confirmed what for a long time scientists only suspected:
  25. mutations in specific genes are the underlying cause of cancer.
  26. As knowledge about these genes expands, so too does the
  27. likelihood researchers will devise new treatments that may one
  28. day target cancer cells as selectively as antibiotics attack
  29. bacteria. "Cancer cells," says gene mapper David Housman of
  30. M.I.T., "are too damn close to normal cells, and that's been
  31. the basic problem in attacking this disease. Finally, we are
  32. beginning to learn what makes cancer cells different."
  33.  
  34.     A decade ago, scientists puzzling over cancer cells
  35. resembled 18th century Egyptologists in their struggle to
  36. decipher ancient hieroglyphics. Now they have assembled a
  37. biological Rosetta stone that has enabled them to lay out in
  38. sharp detail the changes that cause a cell to go from normal to
  39. malignant. "The cancer cell used to be a black box," says Dr.
  40. Vincent T. DeVita Jr., physician in chief of New York City's
  41. Memorial Sloan-Kettering Cancer Center. "But the lid of the
  42. black box has been opened, and we can see the wheels turning
  43. inside." The "wheels" are genes that regulate growth. Some,
  44. called oncogenes, activate the process of cell division; others,
  45. known as tumor-suppressor genes, or anti-oncogenes, turn the
  46. process off. In their normal form, both kinds of genes, working
  47. together, enable the body to perform the critical function of
  48. replacing dead or defective cells. But slight alterations in the
  49. genetic material, whether inherited or caused by environmental
  50. insult, can provoke the rampant cell division that leads to
  51. cancer.
  52.  
  53.     The first oncogene known to exist inside animal and human
  54. cells was discovered in 1976 by Drs. J. Michael Bishop and
  55. Harold Varmus of the University of California at San Francisco.
  56. Since then, scientists have found more than 50, some of which
  57. appear to be more important than others in human cancers.
  58. Mutations in the RAS oncogene, for instance, are believed to
  59. play a role in a majority of pancreatic and colon cancers, and
  60. some lung cancers as well. Mutations in other oncogenes have
  61. been linked to leukemia and the most lethal forms of breast and
  62. ovarian cancer.
  63.  
  64.     But oncogenes are just one piece in this genetic jigsaw
  65. puzzle. In 1986 scientists, including molecular biologist Robert
  66. Weinberg of M.I.T., identified the first human tumor-suppressor
  67. gene, dubbed the RB gene because, if it ceases to function, the
  68. result is retinoblastoma, a rare childhood eye cancer. Problems
  69. with the RB gene have since been tied to cancers of the lung,
  70. breast and bladder. "What was initially thought to be involved
  71. in one obscure tumor," observes Weinberg, "is a player in
  72. commonly occurring cancers as well."
  73.  
  74.     Now that they recognize the importance of the genes, medical
  75. researchers are faced with the mind-bending task of figuring out
  76. how they work, singly and in tandem. "A damaged oncogene is like
  77. having the accelerator pedal stuck to the floor," notes Johns
  78. Hopkins' Vogelstein. "A damaged tumor-suppressor gene is like
  79. losing the brakes." Increasingly, scientists think cumulative
  80. damage to both sorts of genes must occur before full-blown
  81. cancer results. Cells strongly resist malignant transformation,
  82. which is the reason most cancers require 20 or more years to
  83. develop. According to Vogelstein, colon cells must accumulate
  84. damage in at least one oncogene and three tumor-suppressor genes
  85. before becoming truly malignant. The earliest of these mutations
  86. gives rise to a benign polyp; subsequent changes cause this
  87. polyp to expand in size and become more and more irregular in
  88. shape. At least one of the cells that make up the polyp then
  89. undergoes an additional genetic break that transforms the tissue
  90. into the progenitor of an aggressive tumor.
  91.  
  92.     For many of the most common forms of malignancy, including
  93. colon cancer, the crucial damage is believed to occur in the
  94. so-called p53 gene, the same tumor suppressor that prevented
  95. cells from growing out of control in the Johns Hopkins
  96. laboratory cultures. Like others of its ilk, this gene appears
  97. to act as a master switch that regulates many important
  98. activities, including the receipt of chemical messages
  99. originating outside the cell. Thus, speculates M.I.T.'s
  100. Weinberg, cells with defective tumor-suppressor genes may no
  101. longer heed growth-control signals sent by surrounding cells.
  102. The first hard evidence that p53 may play a key role in human
  103. cancer came from Vogelstein's group at Johns Hopkins, which last
  104. year identified a mutant form of the gene in colon-cancer cells.
  105. Since then, mutant p53 has shown up in breast- , lung-, brain-
  106. and bladder-cancer cells. Many researchers believe p53, because
  107. it is so ubiquitous, offers an unusually promising platform from
  108. which to launch a major assault on cancer. For instance, drugs
  109. that mimic the action of a normal p53 gene could conceivably
  110. cause cancers to revert to a premalignant phase. One day,
  111. albeit in the very distant future, it may even be possible for
  112. molecular surgeons to replace faulty p53 genes.
  113.  
  114.     In the meantime, tests that detect mutations in this
  115. critical gene could be an invaluable diagnostic tool. At a
  116. meeting of top cancer-gene researchers at M.I.T. last September,
  117. Vogelstein created quite a stir when he noted, almost in
  118. passing, that his laboratory had detected cells with abnormal
  119. p53 genes in the urine of patients with advanced bladder cancer.
  120. A similar scan might pick up such cells in the stools of
  121. patients with colon cancer, the cause of more than 60,000
  122. deaths in the U.S. each year.
  123.  
  124.     At first, these tests would be used to guide physicians in
  125. selecting therapies. In fact, screening for oncogenes is
  126. beginning to help clinicians identify a few particularly
  127. aggressive forms of cancer and tailor treatments accordingly.
  128. Eventually, scientists may be able to fashion tests sensitive
  129. enough to detect the presence of abnormal genes in undiagnosed
  130. patients well before the cancer has embarked on its Shermanesque
  131. march through the body. Such tests would no doubt be lifesavers:
  132. if caught early enough, many cancers can be cured by surgery
  133. alone.
  134.  
  135. 
  136.  
  137.