Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Когда мы становимся старше, картина начинает меняться. Вступая в пятый десяток, я остро чувствую, что все начинает разваливаться. Причем разговор не только о седых волосах, обвисшей груди и растущем беспокойстве относительно того, можно ли мне до сих пор носить короткую юбку. Я говорю о том, что происходит с возрастом на клеточном уровне. Мы, если повезет, живем в своих телах восемь десятилетий или даже дольше, и, разумеется, со временем они неизбежно начинают выглядеть немного потрепанными.

По мере того как продолжается жизнь, наши ткани и органы накапливают повреждения. Несмотря на все усилия клеточных «ремонтных бригад», в теле множатся мутации, которые меняют молекулярный состав и поведение клеток, а также преобразуют среду, в которой они живут. Эти изменения не только увеличивают вероятность чреватых возникновением рака сбоев в ключевых драйверных генах. Они также влияют на все прочие гены, которые важны для нормального функционирования и восстановления клеток, нарушая передачу клеточных сигналов, вмешиваясь в работу молекулярной «липучки», которая удерживает клетки вместе, меняя уровень гормонов и вообще генерируя беспорядок.

Стандартные процессы поддержания жизни в клетке с возрастом постепенно угасают, особенно после того, как мы проживаем свои лучшие репродуктивные годы. Например, клетки молодой кожи плотно соединены друг с другом, что, во-первых, предотвращает переход потенциальных опухолей в режим захвата, а во-вторых, ведет к уничтожению больных клеток. Однако связи в наших тканях со временем ослабевают, что облегчает перемещение этих клеток по мере зарождения и экспансии рака. Канцерогены, подобные табачному дыму и ультрафиолетовому излучению, не только повреждают ДНК, но и разрушают эластичные, гибкие молекулы коллагена, которые связывают клетки вместе, создавая для них новые возможности сбиться с истинного пути.

Постепенная деградация, сопровождающая старение, распространяется даже на то, как наши гены упаковываются и используются. ДНК в молодых клетках аккуратно упакована, плотно обернута вокруг шаровидных белков, называемых гистонами, которые помечены различными молекулярными метками, участвующими в контроле генной активности (последние известны как эпигенетические модификации). В стареющих клетках этот порядок начинает сбиваться. Спирали ДНК раскручиваются, модификации нарушаются, повышая шансы того, что гены будут активироваться и прекращать свою работу в те моменты и в тех местах, когда и где делать это не нужно. С возрастом даже на уровне генома все становится немного дряблым.

Один из самых важных признаков старения – это не седые волосы, морщины или мешковатые хромосомы, а воспаления. В 1863 году немецкий патолог Рудольф Вирхов заметил скопления лейкоцитов – разновидности иммунных клеток – между раковыми клетками в опухоли, что позволило ему предположить, что рак возникает в результате «постоянного раздражения», которое активирует иммунную защиту организма[28]. Его идею высмеяли как полную чушь, не придав ей значения: тогда на первый план выходило направление мысли, которое в конечном счете переросло в теорию соматических мутаций (глава 3). Более полутора веков спустя исследователи приходят к выводу, что Вирхов, возможно, был в чем-то прав.

Воспаление – наиболее очевидное проявление работы иммунной системы. Практически каждый из нас в какой-то момент столкнется с острым воспалением, которое будут сопровождать пульсирующее горячее покраснение, отек, неприятные выделения из очага попадания инфекции или места нанесения раны. Острое воспаление представляет собой спасительную активацию биологических процессов, мобилизующих кавалерию иммунных клеток для отпора вторгшимся микробам или инфицированным клеткам и увеличивающих приток крови и питательных веществ, необходимых для восстановления. Однако мы не столь явно ощущаем хроническое воспаление, медленный и тлеющий иммунный ответ, сохраняющийся месяцами или даже годами, который ассоциируется с различными заболеваниями – от болезней сердца и сахарного диабета до, как вы уже догадались, рака.