Время генома

Тим верил в силу современных технологий и стремился точно выяснить, какие мутации произошли в его клетках, чтобы использовать эту информацию для лечения рака. Сейчас, когда мы знаем, что рак возникает из-за повреждения ДНК, меняется вся система понятий, которую используют врачи и ученые для диагностики и лечения. Сегодня мы также знаем, что на генетическом уровне существует огромная неоднородность раковых заболеваний: по некоторым оценкам, количество разных вариантов сопоставимо с числом людей, населяющих Нью-Йорк. Учитывая тысячи и тысячи генетических мутаций, которые могут вызывать то или иное онкологическое заболевание, рак каждого пациента, будь то рак фатерова сосочка или рак груди, имеет свои уникальные особенности. Важно, что медицина, может быть, никогда не встречалась с этими особенностями у какого-нибудь другого пациента.

Это поразительное генетическое разнообразие опухолей плохо укладывается в статистические средние показатели клинических испытаний. Много ли пациентов реагировали на лечение иначе, чем предполагалось на основе статических данных, и насколько сильна была разница? Если обычное снадобье не помогает, каждый мужчина и каждая женщина хотят знать, нет ли где-то на полке другой смеси, которая может победить их рак? Может быть, это препарат для химиотерапии, который обычно не используют для рака в этом органе, но которым успешно лечат другие злокачественные опухоли или вообще используют при других заболеваниях? Пациенты вроде Тима ищут оружие с точным действием, способное метко поразить именно их уникальный рак.

Тим и его семья много слышали из разных источников, в том числе по радио, из рекламы в интернете, от друзей, родственников и нанятого медицинского куратора о новой стратегии борьбы с опухолями – прецизионной медицине. Это совершенно иной подход, отличающийся от традиционной цитотоксической химиотерапии, сила которого скорее в технологии, а не в грубой силе. Прецизионная медицина стремится работать с конкретными, подчас уникальными данными о том, какие именно генетические мутации несет каждая опухоль. Она собирает огромное количество генетической информации об опухолях, нащупывая редкие слабые места у рака, в надежде разработать наилучшую схему атаки на него. С помощью математических алгоритмов и мощных компьютеров, наподобие тех, которые использовались для обработки изображений с беспилотников во время поисков Усамы бен Ладена, исследуются не только хорошо видные даже из задних рядов конференц-зала статистические моды, медианы и средние значения, как в клинических испытаниях, но и малозаметные на графике крайние значения выборки, манящие возможностью исцеления.

Тим подписал согласие пациента, и наша больница отправила образцы его рака желчных протоков. Онколог и больница послали стекла с микрометровыми срезами опухоли для анализа в молодую компанию молекулярной диагностики в Массачусетсе. Это стоило около $6000. Страховая компания Тима отказалась оплачивать счет. Однако из-за особенностей работы медицинской системы в условиях свободного рынка эта компания все равно сделала для Тима анализ, даже притом, что за него никто не заплатил. Это отдельная история, почему биотехнологические компании предпочитают терять деньги сейчас, но при этом захватывать быстроразвивающийся сектор (в данном случае это генетическая диагностика рака), чтобы выиграть в долгосрочной перспективе. Генетическое тестирование без оплаты может принести большую пользу пациентам, которые были первыми пользователями этой, только зарождающейся передовой технологии. Тусклую, полупрозрачную ткань опухоли, прилипшую к стеклу, под большим увеличением с помощью скальпеля из хирургической стали отделили от нераковой ткани и упаковали в пластиковую пробирку. Туда добавили фенол, этиловый спирт, соли и другие реактивы, чтобы очистить ДНК от фрагментов и обломков клеток. Затем ДНК, которая представляла собой незаметную точку на дне пробирки, амплифицировали и разделили на отдельные фрагменты, пропустив через агарозный гель, сделанный из водорослей, собранных в «зарослях» в Тихом океане у берегов Калифорнии. Потом для подготовки ДНК к секвенированию добавили ферменты, в том числе выделенные из бактерий, обитающих в термальных источниках парка Йеллоустоун в Вайоминге. Далее после небольшой подготовки триллионы коротких ДНК фрагментов из опухоли Тима были размещены на маленьких шариках. С фрагментами ДНК связывались комплементарные нуклеотиды, и этот процесс непрерывно фотографировался, чтобы определить точную последовательность нуклеотидов для каждого такого шарика.

Чуть более 200 генов из клеток опухоли Тима были параллельно отсеквенированы в поисках мутаций. И хотя это только около 1 % от всех генов, мы нацелились именно на них по одной важной причине: нарушения работы этих генов на сегодняшний день поддаются лечению. Это используется для нового, более точного способа классификации разных форм рака взамен старого, основанного на местоположении опухоли.