Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Язык моего собеседника точен и техничен, он грамматически идеально строит фразы, а каждое слово воспринимается слушателем как глубоко и тщательно продуманное. Родившись в семье евреев, бежавших из нацистской Германии, молодой Боб Вайнберг начал свою академическую карьеру, изучая медицину в Массачусетском технологическом институте. Обнаружив вскоре, что врачам иногда приходится выхаживать пациентов ночи напролет, он быстро поменял специальность, переключившись на молекулярную биологию. Его интерес подогревался взрывом открытий, сделанных в середине 1960-х, а также стремительным появлением новых инструментов и методов, раскрывающих секреты генетического кода и молекулярных механизмов жизни[21].

Так называемая «центральная догма» биологии, утвердившаяся за десять лет до этого, сводилась к следующему: ДНК содержит гены, которые копируются в родственную молекулу, называемую РНК, а затем их последовательность «считывается» специальным аппаратом внутри клетки, запуская синтез белков. Тем не менее биологические основы рака в то время по-прежнему оставались загадкой. Хотя к тому моменту было понятно, что к развитию рака приводят генетические изменения внутри клеток (вспомним о теории соматических мутаций, которая упоминалась ранее), неясным оставался вопрос о том, каким образом это оборачивается потерей контроля над жизнедеятельностью клетки. Копаясь в опухолевых вирусах, канцерогенных химикалиях, странных хромосомных аномалиях в раковых клетках, ученые изо всех сил старались понять, как собрать внешне разрозненные элементы этого пазла наблюдений воедино, выстроив сколько-нибудь целостную картину.

Первый ключ к пониманию того, как может выглядеть вся картина, предоставили вызывающие рак вирусы – горстка генов, покрытых белковой оболочкой. Несмотря на то что прошло почти 60 лет с тех пор, как Пейтон Роус впервые выявил названный его именем вирус саркомы у бедных цыплят, раскрыть принципы его работы ученым удалось лишь после 1970 года.

Сравнивая две модификации вируса, одна из которых заставляла клетки курицы бесконтрольно делиться, а вторая не могла этого делать, американские молекулярные биологи Питер Дюсберг из Калифорнийского университета в Беркли и Питер Фогт из Вашингтонского университета в Сиэтле обнаружили, что это различие обусловлено изменением всего лишь одного гена. Они маркировали этот ген v-Src (произносится как «сарк»), где v означает вирусное происхождение, а Src – саркому. Эти вирусные «гены рака» быстро назвали онкогенами – от греческого слова onkos, которым обозначается опухоль. Соответственно, наука о раке стала называться онкологией[22].

Обнаружение гена v-Src идеально вписывалось в вирусную теорию рака. Когда вирус заражает клетку, его s-Src каким-то образом захватывает клеточные механизмы контроля, вызывая непредсказуемое деление, которое в конечном итоге приводит к образованию опухоли. В свете сказанного становится понятен тот глубокий шок, который ученые пережили несколько лет спустя, когда выяснилось, что в геноме здоровой клетки цыпленка тоже присутствует модификация онкогена Src, скрывающаяся в ее ДНК. Но при этом, как ни странно, обнаруженный ген изначально входил в геном птицы и не имел вирусной природы.

Последующие исследования выявили еще больше так называемых протоонкогенов в геномах рыб, мышей, коров и людей, позволив предположить, что речь идет об обычных генах животных, которые когда-то и как-то встроились в геном вирусов и стали «путешествовать» вместе с ними. Финальный вывод из всего этого звучал ошеломляюще: возможно, большинство видов рака вызывается вообще не вирусами, а поврежденными версиями нормальных генетических «руководств», управляющих жизнью.

Эти открытия натолкнули Вайнберга на важную мысль. Если канцерогены работают, повреждая нормальные гены и превращая их в драйверы рака, то тогда эти протоонкогены должны отвечать за фундаментальные процессы роста и деления клетки. Все, что ему оставалось сделать, – это выявить их.

Предложенное им решение состояло в том, чтобы выделить ДНК из клеток, которые были обработаны химическими веществами, вызывающими рак, разделить ее на небольшие отрезки, поместить каждый из фрагментов в здоровые клетки и посмотреть, начнет ли какая-то из них бесконтрольно расти, образовав небольшое скопление, – в молекулярной биологии этот процесс называется трансформацией. Последующая задача выглядела предельно четкой: требовалось извлечь вызывающий подозрение участок ДНК из его нового хозяина и «раскрыть личность» содержащегося в этом фрагменте мутантного гена. Звучит довольно просто, но с инструментарием, доступным в то время, это была трудная и долгая миссия. Ее выполнение легло на плечи Чиахо Ши, аспиранта Вайнберга, который ныне стал ведущим ученым Института биомедицинских наук Academia Sinica на Тайване.