Здоровье по Дарвину: Почему мы болеем и как это связано с эволюцией - Джереми Тейлор

Врачи не могут дать ему четкий ответ на вопрос: «Сколько мне осталось?» Анализируя их уклончивые ответы, Питер приходит к выводу, что это может быть от одного дня до десяти лет. «Я хотел бы избавиться от этой опухоли, чтобы мне больше не пришлось принимать эту чертову кучу таблеток. Я хочу быть здоровым и сильным, как раньше, много ходить пешком, играть в гольф. Но врачи не говорят мне, возможно ли это, – они сами этого не знают».

Между тем в операционной Адденбрукского госпиталя врачи приступили к удалению опухоли из головного мозга Брайана Фернли. За несколько часов до операции Брайану сделали инъекцию 5-аминолевулиновой кислоты, сокращенно 5-АЛК. Раковые клетки с их ускоренным метаболизмом активно абсорбируют это вещество и под ультрафиолетовыми лучами начинают светиться ярко-розовым светом, что помогает хирургам отличить злокачественную опухоль и мертвую некротизированную ткань от здоровых тканей мозга. Но Колину Уоттсу флуоресценция помогала делать и кое-что еще – четко видеть границы опухоли и выборочно вырезать крошечные образцы злокачественной ткани из разных ее частей по мере того, как он аккуратно продвигался вглубь головного мозга. В течение часа Уоттс вырезал шесть таких образцов и отправил их в лабораторию геномики рака для анализа. В конце концов, он вырезал остатки раковой опухоли, полностью очистив от них мозговую ткань.

Многие люди ошибочно полагают, что раковая опухоль – это гомогенное скопление злокачественных клеток, подверженных неконтролируемому росту и делению. Но Уоттс и его коллеги знают, что главной причиной высокой агрессивности глиобластомы и трудности ее эффективного лечения является ее значительная гетерогенность. Опухоль – не единый монолитный блок из одинаковых аномальных клеток, она состоит из множества субпопуляций клеток с разными геномами, разными типами мутаций и разными паттернами генной активности. Однако до настоящего времени эта гетерогенность оставалась практически неизученной по той причине, что стандартная процедура биопсии предполагает изъятие у каждого пациента всего одного образца. Этого явно недостаточно для того, чтобы изучить всю генетическую вариабельность, которая может присутствовать в разных участках опухоли и проявляться на разных стадиях ее развития, и идентифицировать весь набор представленных мутаций. Вот почему кембриджские исследователи воспользовались тем обстоятельством, что хирургическое удаление глиобластомы осуществляется частями, чтобы взять образцы тканей из разных участков опухоли и исследовать каждый из них в мельчайших деталях.

В последние двадцать лет эволюционная биология начала активно проникать в область онкологических исследований. Ученые, изучающие эволюцию рака, рассматривают это заболевание как миниатюрную экосистему, состоящую из мириад генетически изменчивых клеточных организмов, или клонов, распределенных по всему пространству опухолевого образования. Эти клоны борются друг с другом за выживание точно так же, как животные или растения конкурируют друг с другом в обычном мире, где климат, доступность питания и другие факторы создают давление отбора, обуславливающее дифференциальное выживание, и, таким образом, стимулируют эволюцию. Раковые клетки соперничают за пищу и кислород и имеют дифференциальную устойчивость к воздействию нашей иммунной системы и токсичной химиотерапии. В результате выживают самые жизнеспособные клоны, которые и становятся доминирующим «видом» в опухолевой экосистеме. Такая генетическая гетерогенность обуславливает агрессивность опухоли, и чем более гетерогенна опухоль – чем выше генетическая вариабельность среди ее раковых клонов, – тем труднее ее уничтожить. Результаты исследований глиобластомы, ведущихся в Кембридже с позиций эволюционного подхода, перекликаются с результатами исследований всех типов рака, проводимых в лабораториях по всему миру, и позволяют нам приблизиться к ответу на такие животрепещущие вопросы, как: «Почему вообще возникает рак?», «Как рак превращается из относительно безвредного доброкачественного образования в агрессивную злокачественную опухоль?», «Почему опухоль распространяется, или метастазирует, из первичного очага в другие органы и ткани (и почему клетки из некоторых первичных очагов предпочитают для метастазирования определенные органы)?», «Почему метастазы всегда фатальны для пациента?». Давая ответы на эти вопросы, эволюционная медицина уже начинает предлагать и новые подходы к лечению рака.

Мы все являемся мутантами, утверждает Мел Гривз из Центра эволюции рака в Институте онкологических исследований в Великобритании. Если вам больше сорока лет, внимательно посмотрите на свою кожу. Почти наверняка вы увидите на ней массу родинок и пигментных пятен, которые по-научному называются невусами. Хотя большинство из них совершенно безвредны, говорит Гривз, генетический анализ непременно обнаружит во многих из них патологические мутации в типичном онкогене под названием BRAF, который может запускать неконтролируемый рост клеток. Или возьмите образец кожи у любого человека пожилого возраста, усеянный печеночными («старческими») пятнами, и вы найдете там сотни клеточных клонов, содержащих инактивирующие мутации в важнейшем гене p53, который называют «шефом клеточной полиции». Когда этот ген работает нормально, он обеспечивает восстановление поврежденных клеток и заставляет умирать те клетки, которые не подлежат ремонту. Но когда он отключен, он перестает выполнять свою полицейскую функцию и бессилен предотвратить развитие рака. «Если тщательно просканировать тело любого человека, держу пари, вы найдете массу поводов для тревоги, – говорит Гривз. – Лично я никогда бы не согласился на такое сканирование! Это значит, что рак есть у всех людей? Да!»

Если, не дай бог, я внезапно скончаюсь в тот день, когда вы читаете эту главу, и дотошный патологоанатом решит вскрыть мою простату, он почти наверняка обнаружит в ней участки предраковых изменений ткани – так называемый начальный неинвазивный рак или рак in situ, – хотя это и не было причиной моей смерти. Очаги предракового поражения вполне могут быть обнаружены в моей щитовидной железе, легких, почках, толстой кишке и поджелудочной железе. В Дании аутопсическое исследование женщин в возрастной группе с повышенным риском развития рака молочной железы (которые умерли от заболеваний, не связанных с раком) показало, что 39 процентов из них имели начальный неинвазивный рак, который протекал абсолютно бессимптомно. Даже у детей – несмотря на то, что в возрасте от одного года до пятнадцати лет риск развития клинической формы рака является очень низким и составляет примерно 1 на 800, – исследователи обнаружили, что 1 процент новорожденных имеет бессимптомные предраковые мутации, способные дать начало развитию острого лимфобластного лейкоза. Если добавить к этому частоту обнаружения мутаций, ассоциируемых с нейробластомой и раком почек, то окажется, что у каждого пятого новорожденного скрытое предраковое состояние, говорит Гривз.

В какой-то степени, рак – это лотерея. Например, наши эпителиальные клетки и костный мозг производят 1011 клеток в день. Такие высокие темпы деления клеток означают, что даже при низкой частоте мутаций неизбежно происходит их накопление. Ситуация усугубляется современным образом жизни, для которого характерны любовь к солнечным ваннам, потребление чрезмерного количества красного мяса, злоупотребление алкоголем и курением. У женщин ткани груди и яичников подвергаются хроническому воздействию высоких уровней женских половых гормонов из-за отсутствия ранней и регулярной беременности и длительных периодов кормления грудью. Эти культурные тенденции значительно увеличивают имманентные риски, проистекающие из многочисленных погрешностей нашего дизайна, или эволюционных компромиссов, как, например, это происходит в случае комбинации светлой кожи, которой эволюция наделила жителей северных широт, и навязчивой идеи получить красивый загар. Современное увеличение продолжительности жизни также расширяет временной интервал для таких генетических аварий. «На фоне подобного мутагенного беспредела, – замечает Гривз, – настоящим чудом является то, что мы способны дожить до девяноста лет с риском развития рака "всего" один к трем». То, что заболеваемость раком не поднимается выше этого порога, вероятно, связано с тем фактом, что большинство мутаций являются либо нейтральными, либо нефункциональными; это мутации-«пассажиры», а не мутации-«водители», вызывающие развитие опухоли. Даже те мутации, которые затрагивают онкогены или антионкогены, могут приводить к тому, что рак начинает развиваться не в «той» ткани или не в «то» время, чтобы клоны девиантных клеток могли начать свою экспансию. Иногда такие мутации способны немедленно предупредить об опасности другие гены, которые уничтожают мутировавшие клетки; иногда требуют дополнительных мутаций в других генах, без которых не может начаться прогрессия рака.