Вопрос о причинах возникновения злокачественных опухолей действительно не прост. Рак — это сложное и многофакторное заболевание. В этой главе мы постараемся обозначить контуры современных научных представлений о его природе.
«Рак без причины не возникает, вы сами виноваты, что заболели!» — такое часто слышат в свой адрес люди, у которых обнаружили злокачественную опухоль. Ответственность курильщика за развитие рака легких отрицать трудно, но ведь жертвами болезни часто становятся и люди без вредных привычек. Понимание механизмов злокачественного перерождения клеток может освободить больных и их близких от непосильного и непродуктивного чувства вины и напомнить здоровым, что от несчастного случая, к сожалению, не застрахован никто.
Болезнь генома
В 1928 году английский врач Фредерик Гриффит ввел здоровым лабораторным мышам смесь двух разновидностей бактерий, вызывающих воспаление легких, — шероховатой и гладкой. Из предыдущих опытов уже было известно, что для животных опасна только первая форма пневмококка, та, в которой клетка микроба окружена защитной капсулой, выглядевшей под микроскопом словно неровная шероховатая поверхность. Капсула защищала бактерию от распознавания и уничтожения иммунной системой мыши. Бактерии второй разновидности такой защитой не обладали, организм здорового животного с легкостью расправлялся с ними, и болезнь не развивалась. Этот признак — наличие или отсутствие оболочки — передавался в каждой группе бактерий из поколения в поколение, то есть являлся наследственным.
В ходе эксперимента, который позднее вошел в учебники, бактерии шероховатого типа убивали нагреванием и добавляли к живым гладким бактериям. По отдельности ни убитые шероховатые пневмококки, ни живые гладкие бактерии никак не влияли на состояние здоровья мышей. Однако после введения смеси из живых гладких и убитых шероховатых бактерий у животных развивалась пневмония. При этом в крови больных мышей обнаруживались живые шероховатые бактерии. Из этих наблюдений Гриффит сделал вывод, что какой-то компонент убитых шероховатых клеток превратил неболезнетворные бактерии (гладкие) в болезнетворные (шероховатые). Так впервые напрямую было продемонстрировано, что наследственность имеет материальную природу и материальный носитель, способный сохранять свои свойства (по крайней мере, некоторое время) и после смерти организма.
В 1944 году, после усовершенствования лабораторных методов, другие ученые — Эвери, Маклеод и Маккарти — в аналогичном эксперименте сумели выделить таинственный «трансформирующий агент» и выяснить его химическую природу. Носителем генетической информации оказалась молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Это открытие положило начало новой науке — молекулярной биологии.
С той поры слова «генетический код», «мутации», «наследственность» успели прочно обосноваться в повседневном словаре современного человека и заголовках «желтой прессы» (что можно считать высшей формой популярности и признания). Хотя лишь немногие специалисты в деталях понимают сложную молекулярную машинерию жизни, общее представление о том, что в основе существования любого организма лежит уникальная последовательность ДНК (геном), смогло в итоге стать частью массовой научной культуры наряду с утверждениями «Земля вращается вокруг Солнца», «Растения выделяют кислород» и «В начале всего был Большой взрыв».
Основная задача молекулярной биологии от момента зарождения и до сегодняшнего дня — выявление связи между последовательностью ДНК в организме и его биологическими свойствами. Или, как это любят формулировать сами ученые, между генотипом (например, «геном зеленых глаз») и фенотипом (собственно зеленоглазостью). На этом пути биологам удалось добиться впечатляющих успехов, однако до полной расшифровки фундаментального «кода жизни» все еще очень далеко. Напротив, как в старинной притче про философа Анаксимена, чем шире круг наших знаний, тем больше он соприкасается с незнанием и порождает все больше новых вопросов.
Через 50 с лишним лет после Гриффита — в 1981 году — ученые повторили его опыт, но уже не с бактериями, а со злокачественной опухолью. ДНК из опухолевых клеток осторожно извлекли и перенесли в здоровые клетки мыши, после чего те превратились (трансформировались) в раковые. Так была выявлена генетическая природа онкологических заболеваний. Не то чтобы в этом кто-то сомневался — данных о связи генов и болезни к тому времени накопили предостаточно, но прямое доказательство было необходимо, чтобы двигаться дальше, не испытывая сомнений.
Если молекулярную биологию интересуют прежде всего закономерности устройства здоровой клетки, то молекулярная онкология пытается разобраться в том, как нарушения в тех или иных генах приводят к злокачественному перерождению и каким образом мы можем исправить эти ошибки.
ФАКТ: раковая клетка отличается от нормальной своим геномом.
Зачем клетке гены?
Если верить социологическим опросам, то многие люди до сих пор убеждены, что гены присутствуют только в генетически модифицированных (ГМО) организмах и продуктах, а в «обычных» — нет… Поэтому, прежде чем перейти к волнующей теме генетических нарушений в опухоли, давайте вспомним, как устроена живая клетка в человеческом организме и зачем ей нужны гены.
Клетка — элементарная единица живой материи (оставим споры о вирусах специалистам). В качестве минимального «атома жизни» она обладает, в той или иной степени, всеми признаками живой материи — растет, размножается (делится), обменивается веществом и энергией с окружающей средой и приспосабливается к ее изменениям. Существуют два основных типа клеток — «безъядерные» (прокариотические), например бактерии, и «ядерные» (эукариотические) — некоторые одноклеточные и все многоклеточные организмы. Нас, в контексте разговора о раке, будет интересовать главным образом второй — эукариотический — тип.
Одноклеточный организм похож на простейшее сельское домохозяйство Средневековья, которое обеспечивало себя буквально всем — от одежды и обуви до пропитания, а в обмен с «внешними» вступало только в случае крайней необходимости. (Например, крестьяне продавали часть припасов на городских рынках, чтобы на вырученные деньги купить у кузнецов железные инструменты, необходимые в хозяйстве.) Многоклеточному организму в качестве аналогии соответствует, скорее, современный индустриальный город. В мегаполисе у каждого жителя своя специальность, и водитель автобуса может не знать, как печется хлеб, а доктор — иметь весьма отдаленное представление об успехах современной астрономии. Такие же разные профессии бывают у клеток, и так же, как в человеческом обществе, процесс приобретения ими этих навыков называется «специализацией», или «дифференциацией». В теле человека насчитывается около 200 различных клеточных типов, и каждый выполняет свою функцию — эритроциты переносят кислород, клетки печени обеззараживают опасные вещества, нейроны проводят электрические импульсы.
