Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Эта душераздирающая история слишком знакома. Многие из нас знали кого-то, страдавшего от рака на поздней стадии: болезнь пациента, казалось, хорошо поддавалась лечению, но однажды возвращалась с удвоенной силой, и уже ничего нельзя было поделать. Неспособность нового поколения молекулярно-таргетных препаратов избавлять от рака сбивала с толку и разочаровывала многих исследователей, не говоря уже о пациентах и их семьях. Причина неудач была очевидна, но в течение десятилетий ее игнорировали и ученые, и врачи, и фармацевты. Дело в том, что мы не просто пытаемся побороть раковые клетки, засевшие в организме пациента: мы идем против первейшего фундаментального процесса самой жизни – против эволюции.

Открытие пенициллина, сделанное в 1928 году, изменило ход истории. Антибиотики превратили серьезнейшие заболевания в незначительные неудобства, изменили степень безопасности хирургических процедур и привели к ошеломляющему снижению числа женщин, умирающих от послеродовых инфекций. Врачи прописывали антибиотики в скользких таблетках или в ненатуральной на вкус микстуре от всего: начиная с насморка и царапин и заканчивая острыми инфекциями. Обнаружение того факта, что рутинное лечение антибиотиками повышает продуктивность домашнего скота, привело к широкому использованию этих препаратов в США и во многих других странах. Однако бездумное расточительство в применении мощных лекарств обернулось катастрофическими последствиями.

Всего за двадцать минут, если на т. е. подходящие условия, бактерии способны удваивать свою численность; всего за одну ночь их ничтожное количество вырастает до нескольких миллионов, по мере деления накапливая мутации в своей ДНК. Большинство мутаций вредны, ибо они либо замедляют клеточное деление, либо вызывают клеточную смерть. Но время от времени появляются и полезные изменения – например, способность расти в присутствии определенного лекарства. Лечение антибиотиками действует как мощный селективный фактор, убивая микроорганизмы, чувствительные к действию препарата, но разрешая процветать тем, кто вырабатывает к нему устойчивость. Поскольку бактерии размножаются крайне быстро, их резистентная версия быстро перерастает остальные и захватывает всю популяцию. Бактерии также любят обмениваться между собой небольшими фрагментами ДНК, известными как плазмиды. Поскольку устойчивость к действию антибиотика обеспечивается геномом, заключенным именно в плазмиде, ее легко и быстро можно приобрести у другого микроорганизма, даже если он относится к другому виду.

Менее чем за столетие с момента открытия пенициллина злоупотребление антибиотиками неумолимо привело к появлению супербактерий, устойчивых к противомикробным препаратам. Это ввергло мировое здравоохранение в чрезвычайную ситуацию: сегодня около 25 000 человек по всей Европе ежегодно умирает от инфекций, не поддающихся лечению лекарствами. Следует ожидать, что это число ощутимо вырастет в ближайшее десятилетие, поскольку устойчивые штаммы без устали появляются и распространяются, а у врачей быстро заканчиваются эффективные методы лечения. Эксперты предупреждают: если не принять срочные исследовательские, терапевтические и прочие меры, направленные на противодействие дальнейшей эволюции резистентности бактерий, то нас ждет постантибиотический апокалипсис. Как ни прискорбно, такой исход можно было предсказать еще в 1942 году, когда специалисты впервые задокументировали распространение устойчивых к пенициллину бактерий.

Рак не бактериальная инфекция, но он тем не менее подвержен влиянию тех же эволюционных процессов, которые влияют на устойчивые к лекарствам супербактерии. К моменту постановки диагноза типичная опухоль уже состоит из миллионов клеток; многие из них приобрели собственные генетические вариации и отличительные биологические особенности, которые позволяют им адаптироваться к изменениям окружающей среды, включая появление химиотерапии и таргетных методов. Где-то здесь, скорее всего, уже посеяны генетические семена резистентности.

Добро пожаловать в мир резистентности

Ежегодно в научных журналах публикуются тысячи статей, в которых подробно описываются плоды труда международного сообщества ученых, занимающихся проблемами рака. Большинство из этих текстов довольно заурядны: они раздвигают границы науки лишь на несколько миллиметров за раз. Однако в марте 2012 года в профессиональном издании The New England Journal of Medicine появилась статья, резко выделявшаяся из общего ряда. Она вышла из-под пера профессора Чарльза Свэнтона из Лондонского исследовательского института по изучению рака (ныне часть Института Фрэнсиса Крика) – амбициозного врача, который стал ученым, сумев обеспечить себе полезную комбинацию двух вещей: доступа к онкобольным и умения пользоваться новейшими секвенаторами ДНК.