Значительная часть онкогенных вирусов принадлежит к семейству ретровирусов , геном которых представлен одноцепочечной РНК . После проникновения вируса в клетку на матрице вирусной РНК при участии обратной транскриптазы образуется двухцепочечная ДНК — провирус, который встраивается в ДНК клетки-хозяина.

Изредка встроенный провирус затем освобождается, захватывая смежный участок клеточной ДНК клетки-хозяина. Если такой участок содержит ген, стимулирующий пролиферацию клетки, то ретровирус приобретает трансформирующие свойства.

К числу вирусов, ответственных за возникновение опухолей человека следует отнести вирусы прямого действия — вирусы папиллом , которые являются этиологическим фактором опухолей шейки матки и содержат собственные трансформирующие гены, два типа ДНК- содержащих вирусов — вирус гепатита В , ассоциированный с опухолями печени , и два герпес-вируса — Эпстайна-Барр , ассоциированные с раком носоглотки и лимфомой Беркитта, а на фоне иммунодефицита обусловливает развитие лимфом, и вирус герпеса типа 8 , связанный с саркомой Капоши. Известно, что Т-лимфотропный вирус человека (HTLV) индуцирует Т-клеточный лейкоз у взрослых. Вирусы гепатита B (HBV) и вирусы гепатита С (HCV) способствуют развитию карциномы печени, они относится к числу вирусов непрямого действия, поскольку не содержит в своем составе онкогена, а онкогенный потенциал проявляет путем активации клеточных генов, участвующих в процессах пролиферации.

Высокоонкогенные ретровирусы получили свое название благодаря способности трансформировать культивируемые клетки в течение нескольких дней и индуцировать опухоли у инфецированных животных с коротким латентным периодом в течение 2-3 недель. За злокачественную трансформацию отвечают входящие в состав вирусного генома онкогенные последовательности. Помимо высокоонкогенных ретровирусов, практически не встречающихся в природных популяциях, существует группа низкоонкогенных ретровирусов. Причем большинство вирус-индуцированных опухолей животных в природе возникают под действием данных вирусов. Свое название низкоонкогенные ретровирусы получили благодаря ряду принципиальных отличий от высокоонкогенных вирусов. Они не несут трансформирующих генов, не вызывают злокачественной трансформации при размножении клеток в культуре и способны индуцировать опухоли у части инфецированных животных лишь после длительного латентного периода от 4 до 12 месяцев.

Механизм онкогенного действия низкоонкогенных ретровирусов также существенно отличается от действия высокоонкогенных ретровирусов. В данном случае злокачественная трансформация является следствием так называемого инсерционного мутагенеза. При этом если встройка провирусной ДНК происходит внутри или вблизи клеточного протоонкогена, она превращает его в онкоген.

Поскольку известно, что инсерция ретровирусов происходит нелокусоспецифично, т.е. в любые точки клеточного генома, то очевидно, такое попадание в локус c-onc должно быть редким событием. Эта редкая и единственная трансформированная клетка, имея селективные преимущества перед нормальными клетками, должна образовать опухоль клонального происхождения только после достаточно длительного периода размножения, что и наблюдается в действительности.

Преобразованные клетки изменены по форме и теряют способность к «контактному торможению» так что вместо роста одним слоем, они растут скоплениями, одна над другой, формируя «микроопухоли». Участки трансформации могут быть легко выявлены и используются при исследовании онкогенных вирусов, таких как вирус саркомы Рауса.

Около четверти из приблизительно 600 вирусов животных обладают онкогеным потенциалом. Вирусы, связанные с раковыми образованиями людей описаны в. Среди онкогенных вирусов есть и РНК- и ДНК-содержащие. Ретровирусы ответственны за естественно возникающую лейкемию и саркому у нескольких видов животных. Среди ДНК-содержащих вирусов, некоторые герпесвирусы вызывают злокачественные опухоли у их естественных хозяев.

Обнаружение вирусов в целом ряде злокачественных опухолей, позволило Л.А. Зильберу в 1945 году сформулировать теорию вирусной природы рака. Основным постулатом этой теории является утверждение о том, что геном клетки может нарушаться вследствие активации ингегрированной в него ДНК вируса.

Согласно вирусной теории рака, геном опухолеродного вируса интегрируется в геном нормальной клетки, что вызывает её бесконтрольное деление. Геном вируса, встроенного в ДНК клеток хозяина был назван провирусом. В 70-е годы 20-го столетия в некоторых РНК-содержащих вирусах были обнаружены гены, необходимые для превращения нормальной клетки в опухолевую. Эти гены были названы онкогенами или трансформирующими генами вирусов - v-onc. В дальнейшем копии или аналоги вирусных онкогенов были найдены в геномах нормальных клеток человека и животных, а также была экспериментально доказана способность онкогенов клеток теплокровных встраиваться в геном вируса. В настоящее время большинство онкогенов идентифицировано, установлена их химическая структура, локализация в хромосомах, а также выявлены белки - продукты активности этих генов.

Прямая роль вирусов в возникновении злокачественных и доброкачественных опухолей человека доказана пока лишь в единичных случаях и концепция о едином механизме канцерогенеза, связанным с провирусами, не нашла своего подтверждения. В настоящее время вирусная теория канцерогенеза рассматривается как частный случай, а общим механизмом в возникновении опухолей считается преобразование собственных клеточных генов (протоонкогенов) в онкогены путем их активации. Следует отметить, что даже в случаях доказанной вирусной природы опухоли нет оснований подозревать заразность заболевания. Вирусы, которые считаются причиной возникновения некоторых форм рака животных и человека не передаются контактным путем.

Наиболее часто используемыми ретровирусными векторами являюти векторы на основе ретровирусов мыши типа С (вирус лейкемии мыши) Такие векторные системы состоят из двух компонентов: векторнов конструкции и линии клеток-упаковщиц.

В векторной конструкции (провирусная ДНК) гены, кодируюрущие структурные белки ретровируса (gag, pol, env),замешают другими интересующими генами (генами в- галактозидазы и устойчивости к неомицину). Источником структурных белков является клеточная линия, содержащая интегрированный в геном провирус.

Данный провирус модифицируют таким образом, что у него отсутствует сигнал узнавания ш, необходимый для упаковки вирусной РНК. Таким образом, транскрибируемая вирусная РНК не может быть упакована в вирусные частицы.

РНК векторной конструкции, наоборот, содержит сигнал узнавания ш и поэтому может быть упакована в рибонуклеопротеидный комплекс. Таким образом, происходит формирование инфекционных вирусных частиц, содержащих информацию ретровирусного вектора и переносящих ее в инфицируемые клетки. Однако такие вирусные частицы не способны к образованию новых вирусов, так как в инфицируемой клеточной линии отсутствует генетическая информация о структурных белках, необходимых для формирования вирусных частиц.

Необходимыми составными частями векторной конструкции являются 5" и 3" LTR, а так же сигнал упаковки, расположенный "вниз по течению" от 5" UTR. Экспрессия трансгена направляется промотором и энхансером 5" UTR или альтернативными вирусными или клеточными промотерами (например, вирус саркомы Рауса, тирозин, б-казеин). Впервые присутствие вирусной ДНК в клетках взрослых мышей установлено в 1974 году. Ретровирусные векторы могут служить альтернативой для эффективного транспорта генов у сельскохозяйственных животных. Инфекция зигот или предимплантационных эмбрионов в большинстве случаев приводит к получению трансгенных животных-мозаиков. Объяснением этому служить то, что интеграция происходит только в том случае, если клетка вступает в митоз после предварительной репликации ДНК. Все потомки, родившиеся из инфицированных ооцитов, были трансгенными {табл. 1). Не смотря на ограниченное число полученных трансгенных животных, были доказаны передача трансгена по наследству и экспрессия рекомбинантного продукта.

Преимуществом использования ретровирусных векторов для получения трансгенных животных является то, что до 100% обработанных эмбрионов могут быть успешно инфицированы ретровирусами.

Недостатком применения ретровирусных векторов является их ограниченная емкость (размер вставки не должен превышать 8 тысяч п. н. Кроме того, в результате сплайсинга из ретровирусов вырезаются интроннные последовательности, которые как и другие дистальные или проксимальные последовательности играют важную роль в эффективной экспрессии генов у трансгенноых животных. К недостаткам использования ретровирусных векторов следует так же отнести подавление экспрессии трансгенов in vivo вследствие инактивации вирусных промоторов в клетках, например, посредством а- и у-интерферонов, действующих на вирусные LTR. Однако данная проблема может быть решена посредством включения в ретровирусную конструкцию внутренних промоторов или использованием нового поколения ретровирусов, содержащих модифицированные участки контроля экспрессии, такие как внутренний рибосомный сайт (IRES) и тетрациклиновая регуляторная система.