Афина Актипис – Клетка-предатель. Откуда взялся рак и почему его так трудно вылечить (страница 25)
Гены-привратники, находящиеся на стыке между «одноклеточными» и «многоклеточными», – самые молодые с эволюционной точки зрения. Они позволяют крупным и долгоживущим формам жизни – вроде людей или слонов – уравновешивать и согласовывать противоречивые потребности в клеточной свободе и клеточном контроле на протяжении всей своей жизни. Эти гены помогают организмам управлять непрерывно меняющимися силами, которые в противном случае свалили бы их с натянутого каната.
О дьяволах и собаках
Мешать развиваться раку внутри себя организму приходится на протяжении всей жизни. Между тем это не единственная связанная с раком задача, с которой он сталкивается. С самого зарождения многоклеточной жизни организмам приходилось бороться как с потенциальным развитием рака изнутри, так и с его возможным вторжением снаружи.
МНОГИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА О ТРАНСМИССИВНЫХ ВИДАХ РАКА ПОЯВИЛИСЬ СОВСЕМ НЕДАВНО, – ГДЕ-ТО ЗА ПОСЛЕДНИЕ ДЕСЯТЬ ЛЕТ, – ОДНАКО ЗАРАЗНЫЙ РАК ТАК ЖЕ СТАР, КАК И САМА МНОГОКЛЕТОЧНАЯ ЖИЗНЬ.
То, что мы теперь называем заразным, или трансмиссивным, раком, было огромной проблемой для самых первых форм многоклеточной жизни. Первые многоклеточные организмы, по сути, представляли собой собрание клеток, которые сотрудничали между собой, чтобы выживать и размножаться целой группой, а не как отдельные клетки. В начале эволюции многоклеточной жизни некоторые клетки специализировались на вторжении в эти клеточные сообщества с целью недобросовестного использования их ресурсов, вместо того чтобы самим создавать и поддерживать свои собственные клеточные структуры. Одни клетки предназначались для внедрения в зародышевую линию[12], чтобы эксплуатировать все многоклеточное сообщество в интересах собственного размножения – такой процесс еще называют паразитизмом зародышевой линии. Другие клетки специализировались на проникновении в тканевые ниши стволовых клеток, чтобы использовать эту систему обновления организма для производства собственных копий – такой процесс называют паразитизмом стволовых клеток. Для своей жизнеспособности первым многоклеточным организмам пришлось выработать различные способы защиты от таких незваных гостей. Одной из самых важных адаптаций для защиты от клеток-паразитов стала иммунная система.
Риск вторжения клеток-паразитов стал одним из первых примеров давления отбора в эволюции первых иммунных систем. С самого зарождения многоклеточной жизни иммунные системы организмов не переставали формироваться, становясь все сложнее. Наша иммунная система включает как врожденный иммунитет, который отвечает за быструю и более общую реакцию на угрозы со стороны различных клеток, включая так называемых естественных киллеров, и приобретенный иммунитет, отвечающий за долгосрочную реакцию на конкретные угрозы за счет соматической эволюции, о которой мы уже говорили в предыдущей главе. Кроме того, частью иммунной системы является и кожа, которая помогает защищать нас от внешних угроз.
Когда в иммунной системе возникает проблема – будь то нарушение кожного барьера, захват системы репликации иммунных клеток или вывод из строя способности иммунных клеток идентифицировать угрозы – это увеличивает риск успешного перехода раковых клеток из одного организма в другой.
Около 10 тысяч лет назад один предок аляскинского маламута – красивой ездовой собаки с подшерстком, защищающей ее от холода, – дал начало новому и крайне необычному виду псовых. Этот новый вид, скорее всего, появился попросту в результате спаривания между самцом и самкой, однако он была совершенно не похож на своих прародителей. На самом деле он вообще не был похож на собаку. Это был одноклеточный вид собак, который жил в виде паразита – раковой опухоли, передающейся половым путем[13].
Этот странный вид называют трансмиссивной венерической опухолью собак (ТВОС). Она считается видом псовых, хотя у нее и нет виляющего хвоста, висячих ушей или дружелюбных глаз – она представляет собой лишь неприглядную массу клеток, растущих на половых органах заразившихся ею собак. Эта болезнь распространилась через половой контакт, обнюхивание и лизание среди собак на всех континентах, за исключением Антарктиды (этому, скорее всего, способствовало передвижение человеческой популяции). Некоторые ученые полагают, что ТВОС была настолько успешной, что могла даже привести к вымиранию первых собак в Северной Америке. Своим появлением и успехом этот заразный рак собак обязан особенностям поведения вида-носителя – в частности, сексуального. После спаривания собаки остаются «сцепленными» вместе из-за расширения пениса в половых путях самки. Когда собаки пытаются разъединиться, возможно повреждение области гениталий, что приводит к нарушению первой линии защиты иммунной системы – кожи. Эти раны могут создавать условия, более благоприятные для роста клеток трансмиссивного рака. Как мы уже видели в предыдущих главах, в процессе заживления раны ткани более терпимо относятся к пролиферации и миграции клеток.
Таким образом, раковые клетки – в данном случае клетки трансмиссивного рака – могут остаться незамеченными иммунной системой, начать размножаться внутри раны и даже воспользоваться факторами роста, выделяющимися в ходе процесса ее заживления.
Все раковые клетки у всех собак с ТВОС произошли от одной-единственной собаки, жившей порядка 10 тысяч лет назад. Таким образом, это самая старая известная линия соматических клеток (на порядки старше самой старой линии соматических клеток, культивированных человеком, – линии
Все помнят всеядного, непредсказуемого и очень кусачего мультипликационного персонажа из команды кролика Багз-Баннни: тасманского дьявола, или, сокращенно, Таза. Этот дикий и сумасбродный персонаж может прогрызть что угодно, создавая разрушительное торнадо из зубов и когтей в момент повышенного возбуждения. Настоящие тасманские дьяволы не особо похожи на Таза, однако кое с чем мультипликаторы попали в самую точку. Тасманские дьяволы – плотоядные животные, причем самые крупные плотоядные сумчатые из ныне живущих, и их склонность кусать друг друга способствовала распространению смертельного трансмиссивного рака, из-за которого тасманский дьявол угодил в список исчезающих животных.
В 1996 году ученые стали замечать странную лицевую опухоль у тасманских дьяволов в северо-восточной части острова Тасмания, расположенного у юго-восточного побережья Австралии. Эта опухоль, прозванная лицевой опухолью тасманского дьявола (ЛОТД), разрастается вокруг рта и на других участках морды (рис. 5.5), и, когда животные проявляют агрессию, частички опухоли могут отслоиться и заразить их соперников через раны. Как и в случае с трансмиссивным раком у собак, клетки опухоли разрастаются в ранах, полученных в результате этих жестоких социальных взаимодействий (этот процесс также очень напоминает то, что происходит при хирургической аллотрансплантации: ткани одного человека пересаживают другому, где они могут прижиться. Подобно пересаженным органам или участкам кожи, раковые клетки ЛОТД могут расти и процветать в организме нового носителя).
Рисунок 5.5. Тасманские дьяволы подвержены лицевой опухоли, которая передается во время агрессивных стычек между особями. Во время драки тасманские дьяволы часто кусают друг друга за морду, в результате чего раковые клетки с одной особи могут попасть в рану другой. При попадании этих клеток в свежую рану с высоким уровнем факторов роста и сигналов воспаления они зачастую разрастаются у нового носителя, подобно аллотрансплантату. Известно также, что трансмиссивные виды рака встречаются у собак и моллюсков. У людей они бывают крайне редко.
Лицевая опухоль тасманского дьявола – смертельное заболевание, и ее широкое распространение поставило популяцию тасманских дьяволов под серьезную угрозу. ЛОТД обычно убивает своего носителя за 6–12 месяцев, однако за это время зараженной особи выпадает множество возможностей передать опухоль сородичам, так как драки и укусы являются важной частью многих аспектов социального поведения тасманского дьявола – от агрессивного спаривания до соперничества между самцами.
В моменты спаривания и стычек между животными раковые клетки могут отслаиваться и приземляться на открытые раны. Нарушение кожного барьера создает благоприятные условия для проникновения раковых клеток, после чего воспаление и активная клеточная пролиферация, являющиеся нормальными элементами процесса заживления раны, создают среду, которая особенно способствует разрастанию опухоли.