Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

В той же мере, в какой выводы Чарльза Дарвина о происхождении видов были неопровержимо неизбежными: организмы адаптируются и меняются, реагируя на селективное давление, результаты Чарльза Свэнтона говорят о том, что раковые образования в живом теле ведут себя точно так же. Многочисленную популяцию генетически испорченных и быстро воспроизводящихся раковых клеток можно уподобить микрокосму эволюции, где каждый сегмент клеток проживает самобытную историю в духе детских книг-игр «Выбери свое приключение». Вторичные опухоли – это более дальние родственники, со своим набором молекулярных причуд и недостатков. Но все эти клоны произошли от одной и той же клетки-основательницы, накапливая различия по мере развития болезни, мутируя и меняясь.

Прежде чем у вас сложится впечатление, что рак – исключительно нарушение в генах и генетике, стоит обратить внимание на эпигенетику, отвечающую за вторую часть уравнения «природа плюс воспитание». Наш геном наполнен всевозможными молекулярными метками и этикетками, известными как эпигенетические модификации, которые нелегко обнаружить с помощью обычных методов секвенирования ДНК. Подобно закладкам, помещенным в кулинарную книгу, чтобы отметить любимые рецепты, эти модификации отмечают паттерны генной активности, проявляющиеся в ответ на изменения среды – как внутренней, так и внешней, включая диету, стресс, нагрузки и все остальное. Многие из этих модификаций, присутствуя в опухолях, будут, вероятно, помогать раковым клеткам адаптироваться к влияющим на них изменениям, активируя и инактивируя гены, делая необязательным накопление мутаций. К примеру, жизненно важный ген восстановления ДНК, называемый MLH1, прекращает свою работу при некоторых раковых заболеваниях кишечника в ответ на низкий уровень кислорода, причем это изменение обнаруживается лишь в том случае, если мы ищем новшества в эпигенетических метках вокруг гена, отвлекаясь от глубинных мутаций, которые можно было бы зафиксировать благодаря секвенированию ДНК.

Любая технология, нацеленная на поиск мутаций в опухоли и полагающаяся исключительно на смешение крупных фрагментов ткани, упускает из виду все это изысканное многообразие – примерно то же самое происходит, когда вы, взбивая смузи из двадцати видов фруктов, включая целый ананас, наивно надеетесь различить в готовой смеси тонкий вкус добавленной в нее одной-единственной ягодки черники. Это особенно актуально, когда речь идет о небольших скоплениях клеток, несущих мутации, которые делают их устойчивыми к лечению: поначалу это может быть неочевидным, но в дальнейшем окажется смертельным.

Ученые называют эту мутационную мозаику «неоднородностью опухоли», и она многое способна сказать о том, как на базовом генетическом уровне зарождался и менялся с течением времени тот или иной рак. В мировом масштабе эволюция привела к великолепному многообразию видов на Земле. Однако генетическое разнообразие, фиксируемое внутри опухолей, – это серьезная проблема, ибо именно из-за него лечение запущенных случаев рака чаще всего терпит неудачу. Ведь в природе генетическая изменчивость организмов в рамках вида означает, что в нем всегда найдутся несколько выносливых особей, которые смогут адаптироваться и выживать даже в предельно суровых условиях.

При раке натиск лучевой терапии, химиотерапии или молекулярных таргетных препаратов действует как селективное давление, которое отсеивает чувствительные клетки и уничтожает их. Тем не менее после всех процедур, скорее всего, останется несколько очагов резистентных клеток, которые вновь начнут расти. И это нельзя назвать провалом лечения: это, скорее, эволюция в действии. Та же особенность, которая обеспечила цветущее биоразнообразие на Земле, одновременно является своего рода «багом» в системе жизни. Злодей из комиксов выходит из ядовитого болота, став в десять раз могущественнее и в два раза свирепее; с онкологическими заболеваниями то же самое – что не убивает рак, то делает его сильнее.

Деревья и стволы

Восприятие рака в качестве эволюционного процесса станет гораздо легче, если мы расширим диапазон своего обзора с клаустрофобных ограничений тканевой микросреды до более широкой картины мира. Представьте себе эколога, пытающегося оценить биоразнообразие на обширной территории африканской саванны: прочные ботинки, грязные шорты и, возможно, борода. Понятно, что исследовать каждый сантиметр изучаемой поверхности непрактично, и потому взамен наш специалист выберет несколько небольших участков (квадрантов) и посчитает животных и растения в каждом из них, надеясь, что это даст репрезентативную выборку по всему району. Однако при таком подходе он рискует упустить экологически важные виды, которые окажутся за пределами исследуемых участков. Аналогичным образом и генетический анализ опухоли обычно проводят на одном ее срезе, рассчитывая, что он даст полное представление о заболевании, однако при этом зачастую упускаются редкие клеточные «виды», которые способны нести в себе семена резистентности к лечению.