В концептуальном смысле лекарство – это любое вещество, способное в нужном ключе влиять на физиологию животных. Лекарства могут быть простыми молекулами (например, соль и вода при определенных условиях служат сильнодействующими фармакологическими агентами) или сложными – природными веществами (пенициллин) или искусственно синтезированными (аметоптерин). Одними из самых сложных лекарств считаются белки – молекулы, синтезируемые клетками и способные влиять на всевозможные физиологические механизмы. Инсулин, вырабатываемый клетками поджелудочной железы, регулирует уровень сахара в крови и используется для контроля диабета. Гормон роста, производимый клетками гипофиза, стимулирует рост, ускоряя метаболизм в клетках мышц и костей.
До учреждения компании Genentech производство лекарственных белков – веществ с признанным терапевтическим потенциалом – было делом чрезвычайно сложным. К примеру, внутренности коров и свиней перемалывали в жидкую кашицу, из которой потом экстрагировали ничтожные количества нужного белка. Так, килограмм инсулина добывали из восьми тонн перемолотой поджелудочной железы. Гормон роста, которым лечили карликовость, выделяли из гипофизов умерших людей. В единичные порции препаратов для лечения недостаточности свертывающей системы превращались литры человеческой крови.
Технологии, основанные на получении рекомбинантной ДНК, позволили Genentech производить человеческие белки de novo: не выделять их из чьих-то органов, а встраивать человеческий ген, например, в геном бактерии и использовать ее быстро размножающиеся клетки как биореактор для наработки огромных количеств продукта того гена. Это была действительно революционная технология. В 1982 году компания выпустила первый рекомбинантный человеческий инсулин[926], в 1984-м начала производство факторов свертывания крови для борьбы с кровотечениями у больных гемофилией, а в 1985-м создала рекомбинантный вариант человеческого гормона роста – и все путем переноса человеческих генов в клетки микроорганизмов или животных.
Правда, к концу 1980-х, после столь поразительного стартового рывка, компания исчерпала список известных препаратов, которые позволяла бы массово производить эта технология. Первые победы Genentech стали результатом процесса, а не продукта: компания открыла радикально новый способ производить старые лекарства. И вот теперь ее ученые взялись за изобретение совершенно новых препаратов: им требовалось сменить стратегию, найти новые терапевтические мишени – клеточные белки, которые играют критическую роль в физиологии того или иного заболевания и, в свою очередь, могут включаться или выключаться рекомбинантными белками.
В рамках программы поиска мишеней немецкий ученый Аксель Ульрих из Genentech переоткрыл онкоген Вайнберга, HERi/neu, белок которого торчит наружу из клеточной мембраны[927]. Однако компания не знала, что с этим геном делать. Лекарства, которые она успешно производила, компенсировали при той или иной болезни дефицит важного белка: инсулина при диабете, факторов свертывания при гемофилии, гормона роста при карликовости. С онкогеном же картина была ровно противоположной: его сигнализация, наоборот, зашкаливала. Genentech умела производить недостающие белки в бактериальных клетках, а теперь ей предстояло научиться инактивировать бесчинствующий белок в клетках человека.
Летом 1986 года, пока в Genentech размышляли над способами инактивации онкогенов, Ульрих провел семинар в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе[928]. Энергичный и колоритный, облаченный в строгий темный костюм, он был блистательным оратором. Ульрих сразил слушателей наповал захватывающей историей выделения HER2 и неожиданным сходством этого открытия с результатами группы Вайнберга. Однако он оставил аудиторию в недоумении относительно главного: Genentech — компания по производству лекарств, так где же тут лекарства?
В тот день Ульриха слушал и Деннис Сламон, онколог из Калифорнийского университета[929]. Он родился в семье шахтера из Аппалачей, окончил медицинскую школу Чикагского университета, а в Лос-Анджелесе проходил онкологическую практику. В нем странным образом сочетались мягкость и упорство – недаром один журналист окрестил его “бархатной кувалдой”. В самом начале академической карьеры Сламон проникся, по его выражению, “убийственной решимостью” одолеть рак, однако дальше решимости дело толком не продвинулось. В Чикаго он провел серию изящных исследований лимфотропного вируса HTLV-1, единственного ретровируса с подтвержденной способностью изредка вызывать рак у людей[930]. Сламон знал, что, убивая вирус, с раком не покончишь. Он искал способ убивать онкоген.
Выслушав рассказ о HER2, Сламон тут же интуитивно связал все воедино. Ульрих нашел онкоген, Genentech искала лекарство – но им не хватало промежуточного звена. От лекарства без болезни мало проку: нужно было найти рак, при котором гиперактивен именно ген HER2. Сламон располагал коллекцией раковых тканей, которые можно было проверить на активность HER2. Такой же увлеченный скопидом, как Тадеуш Дрыя, он собирал и хранил в гигантском морозильнике образцы опухолей, удаленных в клиниках при Калифорнийском университете. Сламон нащупал вариант сотрудничества[931]: если Ульрих пришлет из своей лаборатории зонды nHER2, он попытается выявить в своей коллекции клетки с повышенной активностью этого гена – так удастся преодолеть разрыв между онкогеном и реальным человеческим раком.
Ульрих согласился и вскоре прислал Сламону зонды к HER2. Через несколько месяцев Сламон сообщил Ульриху, что обнаружил совершенно четкую закономерность, хотя до конца не может ее понять[932]. Раковые клетки, у которых развивается постоянная зависимость от активности какого-то гена, способны его амплифицировать, то есть создавать в хромосоме его множественные копии. Этот феномен, напоминающий поведение наркомана, который подпитывает свою зависимость увеличением дозы, называется амплификацией онкогена. Сламон обнаружил, что HER2 сильно амплифицирован в образцах рака молочной железы, однако не во всех. По картине после специфического окрашивания[933] опухоли молочной железы делились на два типа – Нег2-положительные (с завышенным количеством белка Нег2, то есть с амплифицированным геном) и Нег2-отрицательные (с обычным числом копий гена).
Озадаченный таким разделением, Сламон поручил своему ассистенту проверить, различались ли эти типы опухолей поведением. Поиски выявили еще одну удивительную закономерность: опухоли груди с амплификацией гена Ульриха, как правило, развивались агрессивнее, активнее метастазировали и приводили к смерти. Иными словами, амплификация HER2 служила маркером рака с худшим прогнозом.
Данные Сламона запустили цепную реакцию в лаборатории Ульриха. Связь между HER2 и определенной разновидностью рака – агрессивного рака молочной железы – побуждала к проведению важного эксперимента. Что произойдет, если как-то заглушить сигналы HER2? Не окажется ли рак “зависимым” от амплификации этого гена? Если да, то удастся ли, блокировав его продукт связыванием со специфическим препаратом, остановить размножение раковых клеток? Ульрих кружил вокруг той самой идеи “эксперимента на полдня”, о котором забыли Вайнберг с Падхи.
Ульрих знал, где искать препарат, отключающий сигнализацию HER2. К середине 1980-х Genentech превратилась в полное подобие университета – с разными научными отделами, подгруппами, собственными конференциями, лекциями и даже газонами, где исследователи в обрезанных джинсах перебрасывались тарелками-фрисби. Однажды Ульрих заглянул в иммунологический отдел компании и поинтересовался, не возьмется ли кто разработать препарат, который связывался бы с белком Нег2 и по возможности инактивировал его.
Таким препаратом, по задумке Ульриха, должно было стать антитело – сложный белок, исключительно прочно и избирательно связывающийся со своей мишенью. Антитела можно считать природными “волшебными пулями”: они вырабатываются иммунной системой организма, “прилипают” только к подходящим молекулам на бактериях и вирусах и способствуют их уничтожению. В середине 1970-х два иммунолога из Кембриджского университета, Сезар Мильштейн и Жорж Кёлер, изобрели способ производить огромные количества того или иного антитела с помощью гибридной иммунной клетки, физически слитой с раковой: первая, как полагается, секретировала антитело, а вторая, специалист по бесконтрольному размножению, ставила дело на поток[934]. В этом открытии мгновенно усмотрели потенциальную возможность лечить рак. Однако чтобы использовать антитела в лечебных целях, надо было определить мишени, характерные только для раковых клеток, а это оказалось крайне нелегко. И вот теперь Ульрих верил, что ему это наконец удалось. HER2, амплифицированный и активничающий в части опухолей молочной железы, но почти незаметный в нормальных тканях, очень уж походил на мишень, которой всем так недоставало.
Тем временем Сламон в Калифорнийском университете провел еще один важнейший эксперимент с Нег2-положительными раковыми опухолями. Он пересадил их клетки мышам, вызвав рост рыхлых метастазирующих новообразований, воспроизводящих агрессивное заболевание у людей. В 1988 году иммунологи Genentech создали мышиное антитело, связывающее и инактивирующее белок Нег2. Ульрих послал Сламону первые ампулы с антителом, и тот приступил к серии ключевых экспериментов. Когда он обработал этим препаратом культуру растущих в чашке Петри клеток рака молочной железы с гиперактивным HER2, клетки перестали делиться, а потом умерли. Сламон ввел антитело живым мышам с опухолями – и опухоли исчезли. Это был тот самый идеальный результат, на который надеялись Сламон и Ульрих: подавление сигнализации Нег2 сработало на животной модели.
