Мальчик, который не переставал расти… и другие истории про гены и людей

Сколько ошибок остаются неисправленными? Ну, в среднем у вас от 40 до 80 мутаций ДНК в каждой клетке вашего организма, которые вы не унаследовали ни от кого из родителей^{14}, но которые передадутся вашим детям. Большинство из них возникло в сперме отца. Производство спермы — процесс скоростной, высокопроизводительный и не требующий особой квалификации, в отличие от штучного изготовления яйцеклетки.

Влияют ли на что-то эти изменения в ДНК? Зависит от того, где произошла ошибка. Она может иметь существенные последствия, как мы узнаем позже. Но чаще всего мутации происходят в тех местах, где они ни на что особо не влияют: в промежутках между генами или в таких местах, где замена Ц на Т или А на Г принципиальной роли не играет.

Так как же обстоит дело с отведенными вашему организму 10 квадрлн клеточных делений? Насколько точно копируется ДНК? Оказывается, как показали недавние исследования, в среднем происходит примерно одна ошибка на клеточное деление^{15}. Да, вы прочитали правильно — чуть ли не при каждом делении клетки что-то идет не так и геном копируется неточно. Ваш геном разрушается ежедневно, ежеминутно. В некотором — достаточно буквальном — смысле у вас нет «вашего генома» — у вас есть триллионы слегка различающихся версий того генома, которым вы обладали на момент зачатия. Практически невозможно найти две клетки, в точности совпадающие по составу генов.

Если у нас имеются 3 млрд нуклеотидов ДНК и при их копировании могут произойти 10 квадрлн ошибок, следовательно, едва ли не каждая из возможных простых генетических мутаций непременно произойдет много раз в течение жизни одного человека. Тьма шансов, что «гены-тормоза» сломаются и перестанут работать или что «гены-акселераторы» заклинит во включенном положении. А то и возникнет совершенно новый «акселератор», как в случае с филадельфийской хромосомой.

Вы удивитесь, как мы вообще еще живы; как при этом можно прожить, не заболев раком, от зачатия до рождения, а тем более от детства до зрелых лет?

Оказывается, на этот вопрос существует два различных ответа. Во-первых, что самое главное, перерождение здоровой клетки в раковую не происходит в одночасье и (как правило) не случается из-за одной-единственной генетической ошибки. Существуют системы резервного копирования, так что обычно одной ошибки недостаточно, чтобы вызвать рак: нужно, чтобы к ней добавились новые и чтобы все это, разумеется, произошло в одной и той же клетке. Довольно трудно определить, сколько именно ошибок для этого понадобится, поскольку одна из особенностей раковых клеток состоит в том, что их ДНК зачастую копируется небрежно и это само по себе приводит к ошибкам. Некоторые из них — не факторы перерождения клетки в раковую, а следствия хаоса, который возникает в результате такого перерождения. А значит, наряду с мутациями, которые «рулят», есть и «пассажиры»[24] — не источники проблемы, а ее попутчики, и при изучении ДНК раковых клеток не всегда ясно, кто есть кто[25].

Получив возможность секвенировать весь геном опухоли и сравнить его со здоровой тканью, мы начинаем представлять картину того, как проходит путь от добропорядочной функциональной клетки до общественно опасного элемента. Оказывается, что ошибок, по-видимому, нужно для этого не так уж много — нередко — всего шесть-семь, а при некоторых типах рака и меньше — всего одна-две. Но помните, что требуется именно такая удачная (т. е. неудачная) комбинация ошибок. В нашем организме полно «недораковых» клеток, которые ведут себя тихо и совершенно нас не беспокоят.

Насколько велика угроза? Если у вас слабые нервы, возможно, вам захочется пропустить следующий сюжет.

В 2015 г. группа ученых из Великобритании приступила к выяснению вопроса, насколько все плохо (хотя они вряд ли формулировали задачу таким образом). Четыре пациента, делавшие пластическую операцию по подтяжке век, отдали на исследование обрезки кожи. Под микроскопом образцы кожи выглядели совершенно нормально. Упомянутые исследователи взяли эти обрезки, отщипнули от них 234 крошечных пробы и прочли генетическую последовательность каждой из них. Они рассматривали только 74 гена, достоверно связанных с развитием рака, и искали в них изменения, которые можно с достаточным основанием счесть потенциальными раковыми факторами.

Не знаю, что они ожидали найти, но обнаружили они нечто ужасающее^{16}. Вот иллюстрация из статьи[26].

На этой картинке представлен 1 кв. см кожи. Каждый кружочек — это область, заполненная клетками с мутациями, потенциально способными вызывать рак. Каждый кружочек появился из одной клетки, которая размножалась, пока ее дочерние клетки не заполнили обозначенное пространство. Перекрывающиеся кружочки обозначают, что в клетках имеется больше одной мутации, вызывающей рак. Пять ключевых генов или комбинаций генов обозначены разными цветами, а остальные 67 генов — неокрашенными кружочками.