В 2000 году D. Hanahan, R. Weinberg на основе молекулярно-генетических данных сформулировали признаки, отличающие опухолевые клетки от их нормальных предшественников. По мнению авторов, все или почти все опухоли характеризуются несколькими неотъемлемыми чертами.
К их числу относится самодостаточность в отношении сигналов пролиферации, связанная с аутопродукцией факторов роста, соответствующих рецепторов или других компонентов сигнального промитотического каскада. Нормальной клетке для запуска пролиферации необходим сигнал, доставляемый эндокринной системой (гормоны), паракринными механизмами (тканевые факторы роста) или через синаптические окончания нейронов. Трансформированная клетка сама продуцирует подобные сигналы вне зависимости от потребностей организма, что обеспечивает перманентную пролиферацию клеток опухолевого клона.
Опухолевые клетки характеризуются отсутствием чувствительности к сигналам, сдерживающим процесс пролиферации, обусловленным инактивацией супрессорных (антимитотических) белков. Подобная нечувствительность к супрессорным воздействиям возможна в результате утраты соответствующих мембранных рецепторов или других компонентов сигнальных каскадов, участвующих в проведении экстрацеллюлярного сигнала к клеточному ядру.
Другим свойством опухолевых клеток является замедление процессов программируемой клеточной гибели, опосредованное дисбалансом биохимической регуляции процессов апоптоза, т.е. эти клетки, в отличие от нормальных, утратили способность к самоэлиминации, что позволяет сохранять жизнеспособность при наличии повреждений ДНК и ассоциированных с гиперпролиферацией стрессовых условий существования.
Опухолевые клетки имеют неограниченный репликативный потенциал, сопряженный с реактивацией экспрессии фермента теломеразы, и, как следствие, отсутствие физиологического укорачивания теломер. Этот фермент является одной из перспективных молекулярных мишеней для противоопухолевой терапии.
Трансформированный клон характеризуется стимуляцией процессов ангиогенеза в опухоли, которая обусловлена экспрессией ангиогенных факторов и направлена на удовлетворение повышенных потребностей быстро делящихся неопластических клеток в оксигенации. Формирование сосудистой сети опухоли происходит в результате активных, управляемых трансформированными клетками биологических процессов. Разработка антиангиогенных препаратов также считается одним из перспективных направлений в онкологии.
Ключевым компонентом злокачественной трансформации является способность к инвазии и метастазированию, ассоциированная с продукцией опухолью гистолитических ферментов (протеаз), а также факторов, угнетающих локальный иммунитет.
Геномная нестабильность, опосредованная инактивацией систем репарации ДНК и нарушениями в молекулярном контроле клеточного цикла, обеспечивает ускоренное накопление мутаций в трансформированной клетке. Эта особенность проводит к чрезвычайной биологической пластичности новообразований, которые быстро приспосабливаются к изменяющимся условиям метаболизма и различным лечебным воздействиям. Геномная нестабильность, по-видимому, является основным свойством опухолевых клеток, обеспечивающим «терапевтическое окно» при назначении цитостатических препаратов. Противоопухолевый эффект химиотерапии и радиации связан с индукцией повреждений ДНК, которые проявляются в процессе клеточного деления, опухолевые клетки обладают большей чувствительностью к ДНК - повреждающим факторам, так как их способность к репарации химических изменений структуры нуклеиновых кислот снижена по сравнению с нормальными клетками.
Злокачественный клон характеризуется перестройкой стромальных компонентов, создающих более благоприятные условия для его эволюции. Стромальные компоненты опухолей отличаются от таковых в нормальных тканях, так, в литературе приводятся данные о наличии соматических мутаций в фибробластах, инфильтрирующих эпителиальные новообразования, отличных от таковых в опухолевых клетках и необходимых для жизнедеятельности опухоли (Имянитов Е.Н., 2010). Независимость малигнизированных клеток эпителия от пролиферативных сигналов может обеспечиваться не только аутокринной стимуляцией, но и секрецией факторов роста фибробластами, окружающими опухоль. Трансформированные эпителиальные клетки секретируют биологически активные вещества, регулирующие адаптацию стромальных элементов к потребностям опухолевого роста.
Weinberg R.A. в 2008г. описал феномен эпителиально-мезенхимального перевоплощения (ЭМП) трансформированных клеток (Epithelial Mesenchimal Transition, EMT). Под ЭМП подразумевается феномен (обратимого) приобретения эпителиальными клетками некоторых свойств мезенхимальных клеток, проявляющийся в экспрессии соединительнотканных молекулярных маркеров, утрате черт эпителиальной дифференцировки, приобретении способности к миграции. ЭМП рассматривается как компонент опухолевой прогрессии, обеспечивающий инвазию и метастазирование злокачественного клона.
Ранее новообразования рассматривались как относительно гомогенные структуры, состоящие из равноправных клеток и, если в некоторых неоплазмах имела место гетерогенность, ее считали следствием нестабильности опухолевого генома. В настоящее время появились работы, доказывающие существование иерархии опухолевых клеток, что позволяет рассматривать новообразование как своеобразный «орган». Весьма вероятно, что многим типам малигнизаций присуще существование стволовых клеток. Стволовые клетки в отличие от «дифференцированных» клеток опухоли, представляют небольшую часть опухолевой массы (<1%). Эти клетки не только способны к неограниченному самовоспроизведению, но и отличаются по фенотипическим характеристикам от основной клеточной популяции новообразования, что должно учитываться в стратегии поиска противоопухолевых препаратов, так как основными мишенями для последних являются преобладающие, «дифференцированные» клетки трансформированной ткани (Gupta P.B., 2009).
Единичные опухолевые клетки могут существовать в организме на протяжении многих лет после проведенных оперативного вмешательства и цитостатической терапии. Факторы, ассоциированные с прогрессией этих «дремлющих» клонов в клинически распознаваемые рецидивы заболевания, неизвестны. Возможность длительного бессимптомного существования злокачественных клеточных пулов в организме объясняет особенности опухолевого роста, наблюдаемые в практической онкологии и подтверждает отношение к опухоли не как к изолированному, абсолютно автономному патологическому процессу, а как к компоненту сложной и взаимосвязанной системы биологических взаимодействий с организмом хозяина (Demicheli R., 2008).