Сиддхартха Мукерджи – Царь всех болезней. Биография рака (страница 89)

Роули исследовала клеточный материал от все новых и новых пациентов с ХМЛ и неизменно обнаруживала ту же транслокацию. О хромосомных аномалиях внутри раковых клеток было известно еще со времен фон Ганземана и Бовери. Но результаты Роули позволяли сделать гораздо более глубокий вывод. Рак был не беспорядочным, а организованным хромосомным хаосом: той или иной разновидности рака были присущи специфические мутации, причем одни и те же у разных людей.

При хромосомных транслокациях в результате слияния частей генов с разных хромосом могут образовываться новые, химерные, гены: скажем, когда “головная” часть одного гена с 9-й хромосомы стыкуется с “хвостовой” частью другого гена с 13-й. Роули предположила, что характерная для ХМЛ транслокация как раз и порождает такую химеру. Она не знала, что это за гибридное чудовище и какие функции оно выполняет, однако ей удалось выявить в раковых клетках человека новое, уникальное генетическое нарушение – позднее идентифицированное как химерный онкоген, – проявляющее себя хромосомной аберрацией.

В начале 1970-х в Хьюстоне генетик Альфред Кнудсон, прошедший научную подготовку в Калтехе, применил совершенно иной метод выявления раковых генов у людей. Роули обнаружила такой ген, изучая физическую структуру хромосом злокачественных клеток. Кнудсон же сосредоточился на генных функциях. Гены кодируют и переносят от поколения к поколению те или иные признаки. Кнудсон рассудил так: если рак вызывают гены, то можно выявлять закономерности в наследовании рака – так же, как Мендель пришел к самой идее существования дискретных единиц наследственности, изучая наследование окраски цветков и высоты гороха.

В 1969 году Кнудсон устроился в Онкологический центр Андерсона при Техасском университете[848]. Его привлекала основанная там Фрайрайхом и ныне преуспевающая детская клиника. Кнудсону требовался “модельный” рак – передающаяся в поколениях злокачественная опухоль, закономерности наследования которой помогли бы объяснить работу генов, вызывающих рак. И самым естественным выбором здесь была ретинобластома – редкая разновидность глазного рака. Еще де Гувеа в Бразилии описал поразительную склонность этой опухоли преследовать одну и ту же семью на протяжении нескольких поколений.

Ретинобластома – крайне трагичный вариант рака, и не только потому, что не щадит детей: она разрушает один из важнейших для них органов. Иногда болезнь диагностируют, когда ребенок замечает, что мир вокруг mycкнеет и размывается. Иногда ее находят случайно, по детским фотографиям: глаз в момент вспышки устрашающе светится, как у кошки от автомобильных фар, обнажая таящуюся за хрусталиком опухоль. Если ее не лечить, она распространяется дальше, поражая глазной нерв, а затем и мозг. Лечение же предполагает главным образом высокодозное облучение опухоли гамма-радиацией или удаление глаза.

Ретинобластома бывает наследственной – “семейная” форма – и спорадической, случайной. Де Гувеа описал наследственный вариант. В таких случаях помимо самих детей ретинобластома встречается у их отцов, матерей, родных и двоюродных братьев и сестер, в других поколениях родственников. Чаще всего, как и в описании де Гувеа, “семейные” опухоли поражают оба глаза. Но ретинобластома развивается и у детей, в чьих семьях никогда не фиксировали ничего подобного. Вот такая спорадическая опухоль всегда затрагивает только один глаз.

Паттерн наследования ретинобластомы заинтриговал Кнудсона. Он решил проверить, нельзя ли матанализом выявить разницу в развитии спорадической и наследственной форм рака. Для этого Кнудсон провел простейшее исследование: разделил больных детей на две группы в зависимости от формы ретинобластомы и стал изучать их истории болезни. На основе медицинских записей он составил таблицы возраста, в котором проявилось заболевание, а потом построил по ним графики. Оказалось, что темпы развития рака в этих двух группах разнились. Наследственная ретинобластома атаковала рано, диагноз обычно ставился уже в возрасте двух – шести месяцев. Спорадическая же чаще проявлялась в два – четыре года.

Почему одно и то же заболевание у разных детей развивается с разной скоростью? С помощью несложных уравнений из физики и теории вероятности Кнудсон смоделировал развитие рака в двух группах и обнаружил, что данные укладываются в простую закономерность: детям с наследственной ретинобластомой для развития рака хватало одного генетического изменения, а детям со спорадической формой требовались два.

Но как это различие объяснить? Кнудсон предложил простой и красивый ответ. “Два, – говорил он, – любимое число генетиков”[849]. Каждая нормальная соматическая клетка человека несет по две копии каждой хромосомы, а следовательно, и по две копии каждого гена. В каждой такой клетке есть две нормальные копии так называемого гена ретинобластомы – RB. Кнудсон предположил, что для развития спорадической формы болезни мутации должны инактивировать обе копии RB. Неудивительно, что спорадические опухоли возникают в более позднем возрасте, ведь в одной и той же клетке должны независимо произойти минимум две мутации.

В случае наследственной ретинобластомы дети уже рождаются с дефектной копией RB, поэтому требуется лишь одно генетическое изменение, чтобы клетка это почувствовала и начала неуемно делиться. Таким образом, дети с семейной ретинобластомой изначально предрасположены к болезни, и рак у них развивается быстрее, что и наблюдал Кнудсон в статистических таблицах. Из своих исследований канцерогенеза он вывел гипотезу двойного удара[850]. Чтобы спровоцировать патологическое деление и тем самым вызвать рак, соответствующим генам требуются две мутации – двойной удар.

Гипотеза двойного удара прекрасно объясняла закономерности наследования ретинобластомы, но, казалось, противоречила изначальному пониманию молекулярных механизмов рака. Как мы помним, чтобы вызвать бесконтрольное деление клетки, гену src хватало одной мутантной копии. Почему же тогда RB требовались две?

Ответ крылся в функциях этих генов. Продукт src активирует процесс клеточного деления. Мутация в этом гене, как показали Рэй Эриксон и Хидэсабуро Ханафуса, создает белок, неспособный уняться, – гиперактивную, пашущую на износ киназу, которая провоцирует бесконечное деление. Продукт гена Кнудсона, RB, в норме, напротив, подавляет клеточное деление. Лишь полное выведение гена из строя – мутационным ударом по обеим копиям – разрешает бесконтрольное размножение клеток. Таким образом, RB представляет собой ген – супрессор опухолей, функциональную противоположность src, то есть онкоген, как назвал его Кнудсон. Сам генетик пояснял:

По всей видимости, в возникновении детского рака ключевую роль играют гены двух классов. Первые, онкогены, влияют посредством повышенной, аномальной активности. <…> Вторые же, антионкогены [или супрессоры опухолей], в онкогенезе рецессивны: рак возникает лишь тогда, когда обе нормальные копии удалены или изменены. Некоторые люди несут одну такую мутацию в зародышевой линии[851], а потому крайне подвержены опухолям: для их возникновения требуется лишь одна соматическая мутация. Некоторые дети, хотя и не несут в зародышевой линии такой мутации, могут заболеть раком в результате двух соматических мутаций[852].

Поразительно, что столь хитроумная и изящная гипотеза выросла из одних лишь статистических изысканий. Кнудсон не знал молекулярного воплощения вычисленных им антионкогенов, не смотрел на саму раковую клетку, пытаясь “увидеть” эти гены, не провел ни единого биологического эксперимента, чтобы изловить RB. Подобно Менделю, он имел дело с генами как статистическими сущностями. По словам Кнудсона, он судил о них “как судят о ветре по раскачиванию деревьев”.

В конце 1970-х Вармус, Бишоп и Кнудсон начали описывать основные молекулярные нарушения раковых клеток, учитывая координированную работу онкогенов и антионкогенов. Вызывающие рак гены, предположил Кнудсон, бывают двух сортов. “Позитивные” – типа src — это активированные мутациями версии нормальных клеточных генов. В нормальной клетке такие гены способствуют делению, но только тогда, когда она получает соответствующий сигнал. В мутантной же форме такие гены приходят в состояние постоянной гиперактивности[853], что влечет за собой бесконтрольное клеточное деление. Активированный протоонкоген, пользуясь сравнением Бишопа[854], подобен заевшей педали газа в машине. Клетка с такой неполадкой во весь опор несется вниз по пути деления, не в силах прекратить митозы.

“Негативные” гены – вроде RB, – напротив, подавляют клеточное деление. В нормальных клетках эти антионкогены (опухолевые супрессоры) служат тормозами размножения, запрещая деление, пока клетка не получит нужный сигнал. В раковых клетках эти тормоза выведены из строя мутациями, а если у клетки нет тормозов, она не реагирует на стоп-сигналы, регулирующие путь в митоз, и тоже бесконтрольно делится.

Активированные протоонкогены или инактивированные опухолевые супрессоры (заевшая педаль газа или неисправный тормоз) оказались основными молекулярными аномалиями раковых клеток. Бишоп, Кнудсон и Вармус не знали, много ли нужно подобных дефектов, чтобы спровоцировать рак у людей, однако предположили, что требуется их сочетание.