Царь всех болезней. Биография рака

Вирхов обнаружил эту силу клеточного размножения – пролиферации – еще в 1858 году. Рассматривая под микроскопом образцы опухолевых тканей, он понял, что рак – это гиперплазия клеток, их непомерное патологическое размножение. Он определил и описал эту главную аномалию, однако не сумел постичь ее причин. Вирхов считал, что злокачественными клетки становятся в результате постоянного деления, спровоцированного воспалением[803] – естественной реакцией организма на повреждение, проявляющейся покраснением, отечностью и активацией иммунной системы. Он был почти прав – хроническое воспаление, тлеющее в организме несколько десятилетий кряду, может вести к раку (например, хронический вирусный гепатит вызывает рак печени), – но не добрался до фундаментальной причины. Воспаление заставляет клетки делиться в ответ на повреждение тканей, но это деление провоцируют внешние факторы – например, инфекционные агенты или травмы. При раке же клетка приобретает способность делиться автономно — подчиняясь лишь собственным внутренним стимулам. Вирхов относил рак на счет нарушения физиологической среды вокруг клетки. Он не понял, что истинное нарушение происходит внутри самой клетки.

В трех сотнях километров к югу от берлинской лаборатории Вирхова пражский биолог Вальтер Флемминг пытался выяснить природу аномального клеточного деления – правда, выбрав в качестве объектов не человеческие клетки, а яйца саламандр[804]. Чтобы понять механизм клеточного деления, Флеммингу понадобилось визуализовать внутреннюю анатомию клетки. Для этого он в 1897 году начал окрашивать делящиеся клетки саламандр анилином, тем самым универсальным красителем, которым пользовался Эрлих. При окрашивании в ядрах проявлялись голубоватые нитчатые структуры, которые перед делением клеток сгущались и становились ярче. Флемминг назвал эти синеватые структуры хромосомами — “окрашенными тельцами”. Он обнаружил, что клетки разных видов животных имеют строго определенное количество хромосом (у людей их 46, у саламандр – 14). Во время клеточного деления эти структуры удваивались и поровну распределялись между дочерними клетками, тем самым поддерживая свое число неизменным от поколения к поколению. Однако Флеммингу так и не удалось выяснить функции этих загадочных телец.

Смести Флемминг свои объективы с клеток саламандры на злокачественные человеческие, возможно, он и сделал бы следующий концептуальный шаг к пониманию аномальности раковых клеток. Но логически связать работы Флемминга и Вирхова было суждено Давиду Паулю фон Ганземану[805], бывшему ассистенту Вирхова. Исследуя под микроскопом раковые клетки, окрашенные анилином, он обратил внимание на выраженную аномальность Флемминговых телец: хромосомы были разорванными, обтрепанными, расщепленными и слепленными из разных кусков, объединенными в тройки, а то и четверки.

Наблюдения фон Ганземана вели к важному заключению. Большинство ученых продолжало ловить в раковых клетках паразитов, да и теория Беннетта о спонтанном нагноении все еще завораживала умы части патологов. Фон Ганземан же предположил, что подлинная аномальность кроется в структуре хромосом раковых клеток – иными словами, в самих раковых клетках.

Однако было это причиной или следствием? Рак ли менял структуру хромосом или же изменения структуры хромосом вели к раку? Фон Ганземан наблюдал корреляцию между хромосомными аномалиями и раком, но ему требовался эксперимент для определения отношений причинности между ними.

Недостающее экспериментальное звено появилось в лаборатории другого бывшего ассистента Вирхова, Теодора Бовери. Подобно Флеммингу, он предпочитал изучать простые клетки простых организмов – яйца морских ежей с продуваемых ветрами пляжей близ Неаполя. Яйцеклетки у морских ежей, как и у большинства животных, строго моногамны: как только один сперматозоид проникает в нее, она мгновенно ставит барьер, препятствующий проникновению прочих. После оплодотворения яйцеклетка делится, образуя сначала две, а потом четыре клетки – каждый раз удваивая хромосомы и поровну распределяя их между дочерними клетками. Чтобы понять механизм этого естественного расхождения хромосом, Бовери изобрел в высшей степени неестественный эксперимент: специальными химикатами он “раздел” яйцеклетку и принудительно оплодотворил ее двумя сперматозоидами сразу [806].

Как обнаружил Бовери, двойное оплодотворение влекло за собой полнейший хромосомный хаос: в клетке оказывался тройной набор хромосом, который равномерно распределить по потомкам совершенно невозможно. Яйцеклетка морского ежа, неспособная нормально распределить хромосомы по дочерним клеткам, приходила в полнейшее внутреннее расстройство. Отдельные клетки, которые получали правильную комбинацию из всех положенных морскому ежу 36 хромосом, развивались нормально. Получившие же ущербную комбинацию не могли развиваться вообще либо прерывали развитие и гибли. Бовери сделал вывод, что хромосомы должны переносить какую-то информацию, жизненно важную для нормального развития и размножения клеток.