Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

В других случаях несопоставимые, казалось бы, виды рака могут вызываться нарушениями в работе одной и той же биологической сети, построенной из продуктов десятков или даже сотен генов. Комбинации изменений в любом из этих генов, будь они сильные или слабые, генетические или эпигенетические, порой достаточно, чтобы вывести систему из строя, причем очевидная драйверная мутация может при этом остаться нераскрытой. Понимание и выправление системного дисбаланса, скорее всего, покажут большую эффективность в борьбе с заболеванием, нежели попытки выявить какой-то специфический компонент в том, что при ближайшем рассмотрении может оказаться огромной и избыточной системой.

Хотя эта задача кажется очень сложной, на деле она более выполнима, чем можно себе представить. Человеческий геном огромен: около 20 000 генов, плюс более миллиона управляющих переключателей, которые активируют и инактивируют их, однако надежных путей эволюционного спасения очень мало, и наша генетическая дорожная карта с каждым днем становится все более подробной.

Тем не менее, хотя гены и мутации действительно важны – ведь это топливо, за счет которого развивается рак, все живое, в том числе и раковые клетки, существует в условиях определенной среды и реагирует на поступающие из нее импульсы. Не исключено, что мы научимся лучше понимать, предотвращать и лечить рак, если вживемся в миросозерцание экологов и эволюционных биологов и начнем думать об опухолях как о популяциях, состоящих из генетически разнообразных особей, которые проживают в наших организмах, повинуясь правилам и капризам естественного отбора. Для того чтобы постичь эволюционный путь, который прошла каждая из опухолей, став тем, чем она стала, и определить, что может происходить с ними в будущем, нам нужно познакомиться не только с их генами, но и с ландшафтами, которые они осваивают.

7 Исследуя планету рак

Эта панорама захватывает. В долинах и на холмах, обрамляемых извилистыми реками, кипит жизнь: здесь настоящий зверинец, населенный диковинными существами. Если уменьшить масштаб, то может показаться, будто вы летите над зеленым тропическим лесом. Присмотритесь получше, и вам удастся заметить небольшую группку хищников, сбившихся вместе, прежде чем отправиться на охоту. Все это – пейзаж рака.

Моим гидом выступает Иньинь Юань, молодая и талантливая китаянка, занимающаяся информатикой и возглавляющая группу в Центре эволюции и рака при лондонском Институте изучения рака. Погружаясь во внутренний мир опухоли и отображая его экологический фон и клеточные виды в мельчайших деталях, она использует сложные алгоритмы анализа изображений. Юань начала свою карьеру как специалист по биоинформатике: она занималась просеиванием данных, извлекаемых из раковых тканей в ходе секвенирования ДНК, рассчитывая выделить генетические факторы заболевания. Однако нехватка подробностей, касающихся внутренней организации и архитектуры опухолей, разочаровывала ее. Молодой исследовательнице хотелось не просто составить список мутаций, которые присутствуют во фрагменте ткани, кишащей миллионами раковых клеток, но понять точную локализацию этих клеток и их расположение относительно друг друга, а также выяснить, нет ли там, помимо них, чего-нибудь еще.

Стремясь подвергнуть секвенированию максимальное число геномов рака, мы упустили из виду то, что ткани человеческого тела, как и растущие внутри него опухоли, являют множество миниатюрных сред обитания, каждая из которых наделена собственными характеристиками. При таком подходе очевидным становится то, что вся эта генетическая мешанина раковых клеток будет адаптироваться и развиваться в зависимости от воздействия среды, в которой они произрастают, – подобно видам природного мира.

Изучение геномов рака в пробирке с измельченными фрагментами опухоли, где присутствуют и здоровые клетки, и иммунные клетки, и раковые клетки, и многое другое, причем у каждого элемента своя экологическая ниша, нивелирует все это разнообразие, превращая его в плоский бежевый массив, лишенный отличительных характеристик. Трудно представить себе эколога, который сначала спустился бы в долину, чтобы посмотреть на пышную растительность у реки, потом совершил бы километровое восхождение на самую вершину горы, чтобы взглянуть на карликовые альпийские верески, а затем принялся бы рисовать карту лежащего на высоте в 500 метров плоского плато, где бок о бок растут плакучие ивы и эдельвейсы. С точки зрения науки подобная деятельность является полнейшей чепухой; но тем не менее именно так в последние годы мы изучаем рак.