Сиддхартха Мукерджи – Царь всех болезней. Биография рака (страница 93)

Таким образом, в начале 1990-х открытия в области биологии рака преодолели разрыв между куриными опухолями Рауса и истинно человеческим раком. Однако ревнители чистоты жанра продолжали выражать недовольство. Призрак Роберта Коха все еще преследовал генетическую теорию рака. Кох постулировал, что признать того или иного агента причиной болезни можно только при соблюдении трех условий: он присутствует в больном организме; его можно выделить из больного организма; он воспроизводит ту же болезнь у вторичного хозяина при перенесении из больного организма. Онкогены удовлетворяли двум первым критериям: их находили в раковых клетках и выделяли оттуда же. Однако никто еще не показал, что “ген рака” сам по себе способен вызвать настоящую опухоль у животного.

В середине 1980-х серия интересных экспериментов позволила онкогенетикам зафиксировать выполнение последнего условия Коха. В 1984 году биологи, работавшие со стволовыми клетками, изобрели методику, позволявшую вводить чужеродные гены в мышиный эмбрион на самых ранних стадиях развития и выращивать из такого модифицированного эмбриона взрослую мышь. Таким образом, появилась возможность получать трансгенных мышей с одним или несколькими целенаправленно и перманентно измененными генами, и онкогенетики за нее ухватились. В числе первых генов, модифицированных в таких мышах, оказался и c-myc, онкоген, обнаруженный в клетках лимфомы.

Используя технологию мышиного трансгенеза, группа Филипа Ледера из Гарварда хитроумно изменила у мышей c-myc, заставив его избыточно экспрессироваться не во всем организме, а только в молочной железе[879]. (Ген myc нельзя перманентно активировать во всех клетках, иначе эмбрион превратится в шар из беспрестанно делящихся клеток, а потом погибнет, подчиняясь непонятному пока механизму. Изучить гиперэкспрессию myc в живой мыши можно было, лишь ограничив его активацию пределами отдельной ткани. А раз лаборатория Ледера изучала рак молочной железы, то он и выбрал именно эту ткань.) Ледер образно назвал полученных им животных онкомышами и в 1988 году запатентовал их[880]. Так мыши стали первым запатентованным животным в истории.

Ледер ожидал, что все его поголовье трансгенных мышей выкосит рак, однако, к его удивлению, у онкомышей и рак оказался мышиным. Несмотря на закрепление в хромосомах агрессивного онкогена, у подопытных животных возникали лишь небольшие односторонние злокачественные опухоли, да и то уже ближе к концу жизни. Что еще удивительнее, у мышей рак возникал только после беременности. Напрашивалось предположение, что для полной трансформации клеток молочной железы помимо наследственных факторов требовались еще и располагающие средовые, такие как гормоны. “Активного гена myc, похоже, еще недостаточно для развития этих опухолей, – писал Ледер. – Будь его достаточно, мы ожидали бы однотипного двустороннего образования опухолевых масс в [молочных] железах у всех пяти животных с раком. Однако наши результаты наводят на мысль хотя бы о двух дополнительных условиях. Одно из них, вероятно, последующее трансформирующее событие. <…> Второе – связанный с беременностью гормональный фон, что пока еще только предполагается на основании этих первых исследований”[881].

Для исследования роли других онкогенов и средовых факторов Ледер создал вторую линию онкомышей, у которых в хромосомах клеток молочной железы работали два активированных протоонкогена, ras и myc[882]. В считаные месяцы у грызунов развились множественные опухоли молочной железы. Так удалось частично преодолеть гормональное условие. Однако у мышей по-прежнему возникали лишь отдельные отчетливо различимые клоны раковых клеток. У каждой особи мощнейшие онкогены – активированные ras и myc – получали миллионы клеток молочной железы, однако настоящие опухоли давала лишь пара дюжин.

И все же это были знаковые, эпохальные эксперименты: у животных научились искусственно вызывать рак. “Генетика рака, – вспоминал биолог Клифф Табин, – преодолела очередной рубеж. Теперь она имела дело не только с генами, путями и модельными очагами деления в лабораторной культуре, а с настоящими опухолями, растущими в теле животного” [883]. Давние придирки Пейтона Рауса – будто никто никогда не сумел вызвать рак в живом организме, изменив клеточные гены, – наконец-то утратили смысл.

Характерные черты рака

Я не хочу достичь бессмертия своими творениями.

Я хочу достичь бессмертия, не умирая.

Шныряя по клеткам вивария Гарвардской медицинской школы, онкомышь Филипа Ледера носила на своих маленьких лапках огромное научное значение. В ее тельце воплотилась зрелость онкогенетики: ученые создали настоящую, “живую” опухоль – уже не абстрактный очаг роста в чашке Петри – целенаправленными манипуляциями с генами ras и myc в организме животного. Однако эксперимент Ледера поднимал дальнейшие вопросы по генетике рака. Рак – это не простая “шишка”, масса опухолевых клеток в теле. Эта болезнь перемещается, развивается, вторгается в новые органы, разрушает другие ткани и сопротивляется лекарствам. Активация даже двух сильнодействующих протоонкогенов не сумела воспроизвести во всех клетках полный набор опухолевых черт. Достижения генетики, без сомнения, осветили многие аспекты происхождения рака, однако не меньше еще предстояло понять.

Если двух онкогенов не хватало для создания полной картины рака, то сколько же тогда активированных протоонкогенов и инактивированных опухолевых супрессоров было необходимо? Что нужно было сделать с геномом, чтобы превратить нормальную клетку в опухолевую? В случае с человеческим раком на эти вопросы невозможно ответить экспериментально. В конце концов, нельзя же намеренно “создавать” рак у людей, чтобы отслеживать активацию и инактивацию генов. Однако ответы можно искать с помощью ретроспективного подхода. В 1988 году клиницист Берт Фогельштейн из балтиморской Медицинской школы Джонса Хопкинса задался целью определить количество генетических изменений, необходимое для злокачественной трансформации у человека. Вопрос этот в том или ином варианте занимал Фогельштейна уже почти 20 лет.

Фогельштейна вдохновили наблюдения, сделанные Георгиосом Папаниколау и Оскаром Ауэрбахом в 1950-х. И тот, и другой, работая с разными видами рака, обратили внимание на то, что рак не возникает на ровном месте, непосредственно из нормальной клетки. Как правило, к своему появлению на свет он подбирается медленно, преодолевая дискретные переходные стадии между полностью нормальной и откровенно злокачественной клеткой. Еще за десятилетия до достижения раком шейки матки его неистовой, инвазивной фазы в тканях можно заметить характерные скопления предраковых клеток, делающих первые шаги в зловещем марше к раку. (Мазок Папаниколау как раз и преследует цель выявить и ликвидировать эти предраковые изменения, пока патология не стала злокачественной.) Точно так же и Ауэрбах отмечал, что в легких курильщиков предраковые клетки появляются задолго до самих опухолей. Рак толстой кишки тоже претерпевает в своем развитии серию постепенных изменений от неинвазивной доброкачественной аденомы до высокоинвазивной карциномы.

Фогельштейн решил исследовать этот процесс как раз на примере рака толстой кишки. Он собирал коллекцию образцов измененных тканей от пациентов с разными стадиями болезни. Выбрав комплекс из четырех связанных с раком генов человека[885] – как онкогенов, так и онкосупрессоров, – он оценивал их активацию или инактивацию на каждой клинической стадии.

Зная о гетерогенности любого рака, можно было бы наивно предположить, что у каждого пациента выявится собственная последовательность генетических изменений и уникальный набор мутантных генов. Фогельштейн обнаружил в образцах рака толстой кишки поразительно устойчивые закономерности: у множества пациентов переходы между одними и теми же стадиями болезни сопровождались одинаковыми изменениями генома. В раковых клетках гены активировались или инактивировались отнюдь не случайным образом. Переход от предраковых состояний к злокачественному инвазивному недугу в точности коррелировал со стереотипной последовательностью активаций и инактиваций генов.

В 1988 году Фогельштейн писал в New England Journal of Medicine: “Параллельно с клинической прогрессией опухоли у больных накапливаются четыре молекулярных изменения. <…> В самом начале неопластического процесса одна из кишечных клеток, видимо, начинает обгонять соседок в интенсивности деления и создает маленькое доброкачественное новообразование. Во время размножения [этих] клеток часто мутирует ген ras. И наконец, потерю генов – супрессоров опухолей <…> можно ассоциировать с перерождением аденомы в типичную карциному”[886].

Поскольку в 1988 году Фогельштейн сознательно выбирал четыре гена, активность которых проверял в образцах, он не мог подсчитать общее количество генов, необходимых для абсолютного торжества злокачественности. (Технологий, позволяющих провести подобный анализ, ему пришлось бы дожидаться 20 лет.) Тем не менее он показал постепенность генетического перехода от стадии к стадии. Папаниколау и Ауэрбах описали патологические изменения, сопровождающие развитие рака, как многоступенчатый процесс неуклонного продвижения от первичных доброкачественных нарушений к инвазивному раку. Фогельштейн, в свою очередь, продемонстрировал, что генетическое развитие рака идет по тому же многоступенчатому сценарию.