Все начинается с единицы.

Несмотря на то что приблизительно 3,8 млрд лет назад в первичном бульоне плавало много других похожих объектов, клетке LUCA[1] повезло больше остальных. Возникшая в жаркой, темной и душной среде вокруг древних глубоководных гидротермальных источников, LUCA была простой клеткой, подобной бактерии, которая каким-то образом сумела накопить компоненты, необходимые для независимого существования: весь набор молекулярных механизмов и генетических инструкций, позволяющих производить энергию, поддерживать метаболизм и, самое главное, воспроизводиться.

Одна клетка стала двумя. Две – четырьмя. Из четырех получилось восемь – и так далее, и так далее, и так далее. И вот теперь, миллиарды лет спустя, есть мы. Каждая клетка нашего организма, каждая клетка дерева за окном, каждая клетка щегла, который щебечет на его ветке, каждая клетка колонии бактерий, притаившихся в вашем унитазе, через непрерывную цепочку клеточных делений ведет свое происхождение от LUCA. Этот процесс клеточного воспроизводства является основным двигателем, обеспечивающим изобилие жизни на Земле. Именно он превращает желудь в дуб, комок дрожжевого теста – в воздушную буханку хлеба, оплодотворенную яйцеклетку – в младенца, а раковую клетку – в смертоносную опухоль.

Узнав о том, что у него рак, человек чаще всего спрашивает: «Почему я?» Но мой первый вопрос будет иным: «Почему мы?»

Постоянно сталкиваясь с заголовками, которые кричат о неуклонном росте заболеваемости раком, легко впасть в заблуждение, предполагающее, будто рак – недавно появившееся заболевание, вызванное нашим нездоровым образом жизни. Однако с учетом того факта, что рак поражает представителей практически всех видов многоклеточных организмов, приходится признать, что это просто не соответствует действительности.

В октябре 2010 года, когда я работала в отделе по связям с общественностью благотворительной организации Cancer Research UK, Манчестерский университет выпустил пресс-релиз, посвященный научному обзору из журнала Nature Reviews Cancer, который был написан двумя учеными, Розали Дэвид и Майклом Циммерманом. Эти специалисты пришли к выводу, что, поскольку рак редко встречается в клетках египетских мумий и других древних останков, его следует считать полноценным продуктом современности, в появлении которого нам надо винить лишь себя самих. Неудивительно, что эта история произвела фурор в средствах массовой информации. Она быстро разошлась в прессе и в интернете, что побудило меня написать пост для блога моей благотворительной организации, в котором утверждалось, что подобные заявления не только запутывают дело, но и глубоко ошибочны.

Во-первых, если какое-то явление встречается редко, то это не значит, что его не существует. У нас нет возможности выяснить, в какой степени частота обнаружения раковых тканей в археологических находках отражает состояние здоровья населения соответствующих регионов. Обзавестись точной статистикой заболеваемости раком среди давно исчезнувших человеческих популяций практически невозможно, особенно если учесть относительно небольшую долю останков, обнаруженных с древнейших времен, в сопоставлении с численностью жившего когда-то народонаселения. Более того, рак – недуг, который чаще поражает пожилых, причем заболеваемость резко возрастает после шестидесяти лет. Многим современным популяциям посчастливилось избежать напастей, которые рано сводили в могилу наших предков, таких как инфекционные заболевания, плохое питание, смерть при родах и в целом дурные условия существования. Однако по мере роста средней продолжительности жизни по всему миру возросли и шансы человека дожить до того возраста, когда рак становится проблемой.

В Древнем Египте богатые и сытые доживали до пятидесяти, а то и больше, но беднякам очень везло, если им удавалось перевалить хотя бы за тридцать. В Англии XV века мужчинам можно было надеяться дожить в среднем до пятидесяти, в то время как женщины доживали лишь до тридцати или около того: по всей видимости, это определялось высокой смертностью рожениц. Хотя нынешние археологи неплохо умеют определять возраст обнаруженных ими останков, оценивая состояние зубов и костей, а также находившихся в захоронениях артефактов, очень трудно построить стандартизированную по возрасту кривую заболеваемости раком для людей, которые покинули наш бренный мир тысячи лет назад.

Во-вторых, большинство археологических образцов не более чем скелеты. И хотя некоторые виды рака оставляют следы на костях, другие чаще всего поражают лишь внутренние органы. С моей точки зрения, тот факт, что у некоторых мумифицированных тел, чьи мягкие ткани сохранились, были обнаружены опухоли, никак не позволяет говорить о «крайней редкости» подобных случаев. Бесспорно, это заболевание было распространенным, а иначе врачи Древнего Египта, Рима и Греции не упоминали бы о нем. Например, греческий врач II века Гален писал: «Порой нам встречаются опухоли в груди… Эту болезнь мы нередко излечивали в начале, но, если опухоль разрасталась до внушительных размеров, обойтись без хирургического вмешательства было невозможно». Как будет сказано ниже, к настоящему моменту задокументировано более 275 разновидностей онкологических заболеваний, от которых страдали люди, жившие до наступления XX столетия, включая как крайне редкие детские опухоли, так и более распространенные виды рака. Причем это лишь те вариации, о которых мы знаем. Но сколько пациенток Галена, страдавших от рака молочной железы, навсегда потеряны для истории из-за того, что до нас не дошли ни физические, ни письменные свидетельства их существования?

Кстати, упоминавшийся выше обзор из Nature Reviews Cancer был гораздо более сдержанным, чем последующие отклики на него, публикуемые в прессе. Майкл Циммерман – уважаемый ученый, который тщательно изучает опухоли у мумий, и в статье подробно рассказывается об археологических и культурных свидетельствах, подтверждающих существование рака в древности. Можно бесконечно дискуссировать о том, входят ли они в категорию «редких случаев», но куда более спорным мне показался оригинальный пресс-релиз университета, в котором приводилось следующее высказывание Розали Дэвид: «В естественной среде ничто не может вызвать рак. Следовательно, это заболевание, спровоцированное действиями самих людей, от загрязнения ими окружающей среды до трансформации пищевого поведения и образа жизни в целом».

Извините, но это не так. Далекое прошлое человечества отнюдь не было утопией, где торжествовал здоровый образ жизни. Как будет показано в последующих главах, хотя современные привычки, бесспорно, увеличивают риск развития рака, естественная среда изобилует теми субстанциями, которые способны его вызывать, начиная с вирусных и инфекционных заболеваний и заканчивая пищевой плесенью и натуральными химикатами растительного происхождения (пусть даже «органическими»). Во многих частях планеты, особенно там, где есть вулканические породы, из-под земли просачивается радиоактивный газ радон – это происходит в силу естественных причин. Считается, что именно он ответственен за необычайно высокий уровень заболеваемости раком, выявленный при изучении останков поселян, живших на территории современных юго-западных штатов Америки около тысячи лет назад. Солнце каждый день щедро купает нас в провоцирующем рак ультрафиолетовом излучении. Канцерогенными соединениями насыщены сажа и дым, производимые открытым огнем, который используется людьми для приготовления пищи и обогрева на протяжении тысячелетий; особенно ядовитыми эти субстанции становятся в замкнутых пространствах, подобных пещерам или кухням. Что же касается детских онкологических заболеваний, то они в основном не связаны с факторами окружающей среды, возникая из-за радикального сбоя естественных процессов развития (см. гл. 5).

Чтобы лучше разобраться в том, как рак преследовал человечество на протяжении истории, я встретилась с Кейси Киркпатрик, одной из соучредительниц Палеоонкологической исследовательской организации (ПИО) (Paleo-oncology Research Organization) – небольшой, но целеустремленной группы женщин-ученых, изучающих бытование рака c древнейших времен. Они идут по стопам горстки новаторов, которые взялись за исследование древних заболеваний в рамках направления, названного палеопатологией, в частности египтолога Юджина Струаля и антрополога Джейн Байкстра, ставших медиками. К своей задаче группа подходит очень системно. Одним из первых проектов ПИО было создание исследовательской базы данных рака, обнаруженного в древних телах. (Эта база – Cancer Research in Ancient Bodies Database – известна под аббревиатурой CRAB, это своеобразная дань древней этимологии болезни, см. гл. 7.) В нее внесли всю информацию о разновидностях рака у людей, живших до XX века, какую удалось найти.

Эта работа все еще продолжается, и к моменту написания моей книги в базу было внесено уже 275 записей – значительно больше, чем в 2010 году, когда вышел обзор Циммермана и Дэвид. Количество по-прежнему может показаться не слишком большим, но не вызывает сомнения то, что вскоре будут обнаружены и другие древние виды рака, которые пока остаются незамеченными. В конце концов, крайне сложно ставить диагноз тому, кто умер более тысячи лет назад, особенно если все, с чем можно работать, – это несколько осколков костей.

Основными инструментами, обеспечивающими диагностику рака в древних останках, являются рентгенологические исследования и компьютерная томография. Собственно, первое рентгеновское изображение мумии было опубликовано английским египтологом Флиндерсом Петри в 1896 году, всего через четыре месяца после открытия рентгеновского излучения, хотя этого специалиста интересовали не опухоли, а скрывающиеся под погребальными пеленами драгоценности или амулеты. Первые мумии с признаками онкологических заболеваний были обнаружены в 1950-х годах, а появление трехмерной компьютерной томографии, произошедшее в 1970-х, позволило продвинуться еще дальше. Археологи теперь могли, «распеленывая» мумии, видеть, что находится внутри. Это позволило зарегистрировать еще больше случаев.

Но обнаружение странного уплотнения или аномальной структуры в древнем скелете или мумии не означает, что будет обнаружен именно рак: речь может идти о доброкачественной опухоли, кисте или каком-то другом заболевании. Например, это может быть признак флюороза, развившегося из-за высокого уровня фтора в окружающей среде, обычно фиксируемого около вулканов. Не исключено также и обнаружение псевдопатологий, при которых естественное разложение костей выглядит как заболевание. Тем не менее есть несколько простых подсказок, позволяющих отличить одно от другого.

Некоторые виды рака имеют выраженные отличительные черты – то, что Кейси Киркпатрик и ее коллеги назвали особой патогномоничностью. Другие виды, однако, не столь явно обособляют себя. Хотя компьютерная томография и рентгенография могут выявить присутствие рака, определить его точный тип удается далеко не всегда. Все, что доступно палеопатологу в подобных случаях, – это список возможных вариантов вместо окончательного ответа. Если, скажем, миелома – злокачественная опухоль, поражающая лимфоциты в костном мозге, – оставляет в костях такие же следы, как и опухоли, которые распространились по организму из других частей тела, то лейкоз и лимфома в древних останках практически неразличимы. Современного пациента при подозрении на рак подвергнут систематическому набору тестов и сканирований, призванных уточнить диагноз, но для определения вида рака в древних останках подобной стандартизированной процедуры просто не существует. Такова одна из тех проблем, которые команда ПИО хотела бы разрешить.

Другая проблема состоит в прояснении того, каким именно образом болезни проявляли себя в организме в далеком прошлом. В современных популяциях причины возникновения рака, его типология и охват весьма разнятся: сегодня, например, очень редко случается так, что человек, живущий в богатой стране, умирает от рака, не получив никакого лечения. Поэтому попытка сравнить египтян II тысячелетия до н. э., инуитов III века или перуанцев доколумбовой эпохи с нынешними жителями западных стран – довольно дерзкое начинание. Некоторые исследователи занимаются вместо этого реалистичными сопоставлениями древних данных с показателями нынешних малоразвитых культур, не обеспечивающих население качественным медицинским обслуживанием, хотя получить точные статистические данные в некоторых регионах планеты даже сейчас нелегко.

Сложности диагностики обусловили длительные дискуссии о том, являются ли странные шишки и прочие неровности, найденные на древних останках, подлинными случаями рака, или их образованию способствовали другие причины. Один из самых известных (и спорных) примеров – массивная выпуклость на челюсти «человека из Канамы», окаменелых останках, обнаруженных археологом Луисом Лики и его командой недалеко от кенийского берега озера Виктория в 1932 году. Точный возраст окаменелости и ее место в генеалогическом древе наших предков по-прежнему обсуждаются, хотя чаще всего считают, что ей по крайней мере 700 тысяч лет. По-разному трактуется и природа образования, выступающего на этой челюсти. Если, как утверждают некоторые, мы имеем дело с костной опухолью или лимфомой Беркитта, то эта шишка оказывается одним из старейших известных случаев рака у человека. Другие, однако, полагают, что речь может идти о разрастании кости после плохого заживления челюстного перелома.

Другими горячо обсуждаемыми примерами остаются выраженная опухоль позвоночника в окаменелом скелете молодой женщины из числа австралопитеков – наших древних предков-приматов из Восточной Африки, которые жили почти 2 млн лет назад, а также странный нарост на кости, принадлежавшей 120-тысячелетнему неандертальцу из современной Крапины в Хорватии. Второй из этих случаев является, скорее всего, следствием доброкачественного процесса, называемого фиброзной дисплазией, при котором нормальная кость постепенно замещается слабой фиброзной тканью.

Более точный диагноз удается поставить на основании кости пальца стопы, найденной в южноафриканской пещере Сварткранс – «колыбели человечества», где, как предполагается, впервые появился наш вид. Хотя точная идентификация живого существа по костным элементам, которым более полутора миллионов лет, невозможна, весьма вероятно то, что они принадлежали особи, близкой к человеку. Более того, похоже, что эта особь страдала от агрессивного типа рака кости, известного как остеосаркома, который, как правило, поражает подростков и никак не связан с условиями окружающей среды или образом жизни. На сегодняшний день это наиболее старый из идентифицированных видов рака, которыми страдали предки человека. В будущем, однако, ситуация может измениться, поскольку исследователи находят все больше древних костей, совершенствуя методы их диагностики.

Существует множество других образчиков древних разновидностей опухолей, разбросанных по всему миру. Так, доброкачественная опухоль была обнаружена в челюстной кости 250-тысячелетнего взрослого представителя Homo naledi – недавно идентифицированной группы вымерших предков человека, многочисленные кости которых обнаружены в системе пещер Восходящая звезда в ЮАР в 2015 году. В другом случае археологи нашли черепную кость предка неандертальцев, Homo heidelbergensis, который скончался, предположительно из-за опухоли мозга, около 350 тысяч лет назад в регионе Европы, сегодня называющемся Германией. Наконец, нам известно о крепко сложенной и обладавшей мощной нижней челюстью женщине чуть старше двадцати, которая 18 тысяч лет назад была захоронена в индонезийской пещере Лианг Лемдубу, где и нашли ее останки. Ее кости испещрены дырочками, которые похожи на полости, оставляемые метастатическим раком. К сожалению, к древним окаменелым скелетам не прилагаются аккуратно заполненные медицинские карты, и поэтому мы, возможно, никогда не узнаем всей правды о недугах этих давно ушедших душ.

Прогресс молекулярной биологии предлагает возможные пути решения этой проблемы. Поскольку методы исследования ДНК стали более точными и дешевыми, ученые теперь способны анализировать даже небольшие фрагменты генетического материала, собранного с исторических останков. Этот подход хорошо проявил себя при изучении мумифицированного тела Ферранте I Арагонского, одного из правителей итальянского Возрождения, в тазовых костях которого была обнаружена отлично сохранившаяся опухоль. Вид раковых клеток под микроскопом указывал на то, что они могли зародиться либо в кишечнике короля, либо в его предстательной железе. Последующее генетическое тестирование обнаружило, что в опухоли имеется дефектный ген, известный под аббревиатурой KRAS, который часто встречается в опухолях кишечника, но практически отсутствует в случаях рака предстательной железы. Это позволило поставить Ферранте окончательный диагноз всего через 500 лет после его смерти.

Тем не менее генетические методы следует признать недостаточно эффективными, поскольку они основываются на извлечении образца ДНК из опухоли либо в сохранившемся органе, либо в пораженной ею кости. Сейчас, когда нам известно о том, что даже нормальные клетки могут, судя по всему, содержать раковые мутации (см. гл. 4), такой подход приносит мало пользы. Альтернативный вариант предлагает протеомика – метод, основанный на поиске дефектных белковых молекул, которые могут служить более надежными индикаторами рака. Но идентификация белков – технически более сложная и дорогостоящая процедура, чем обычное секвенирование ДНК. По этой причине протеомный анализ пока резервируется лишь для самых необычных образцов из палеопатологических коллекций. Впрочем, стоимость его проведения все время снижается, поэтому в будущем, вероятно, его начнут применять более широко.

Несмотря на все бóльшую доступность точного инструментария, сдерживающим фактором всегда останется ограниченность запасов человеческих останков, которые можно было бы исследовать с помощью новых средств. Не обращаясь к волшебству, невозможно извлечь из-под земли статистически сбалансированную подборку скелетов, поэтому работать приходится с тем, что есть под руками. Ученым хорошо известно явление, которое называют «остеологическим парадоксом»; оно было впервые описано в 1992 году антропологом Джеймсом Вудом и его коллегами, заявившими, что никакие археологические находки не способны с полной адекватностью отразить распространение патологий в той или иной популяции. Отчасти это происходит из-за того, что некоторые люди слишком быстро умирают от болезней, которые не оставляют следов в их останках, а отчасти потому, что состояние здоровья почившего индивида можно оценить лишь на момент его смерти. Например, скелет 15-летней девочки, которая умерла 2000 лет назад, ничего не скажет вам о состоянии здоровья ее друзей, которые дожили до более зрелого возраста. При этом, однако, нам достоверно известно, что по всему миру и во многих культурах, охватывающих тысячелетия, были выявлены многочисленные виды рака, среди которых есть и те, которые по современным стандартам считаются редкими.

Имеются и другие, менее выраженные факторы, которые влияют на вероятность того, удается ли исследователям обнаруживать в археологических материалах конкретные типы людей и болезней или хотя бы информацию о них. Если, скажем, у кого-то был скоротечный рак, то такой человек мог внезапно умереть еще до получения диагноза или до того, как рак оставит след на его костях. Даже если позже проводилось вскрытие, члены семьи покойного не всегда соглашались указывать причину смерти в документах, поскольку во многих культурах рак ассоциируется со стигмой греховности или заразности. Наконец, особенности культурных традиций, сопровождающих кончину и похороны, также способны влиять на состояние останков, которые археологи, возможно, обнаружат спустя многие годы. Например, одни общества хоронили младенцев в стенах или в полу жилищ, другие разделяли могилы мужчин и женщин, а третьи погребали людей с заболеваниями типа чумы или проказы в специально отведенных местах.

Наконец, есть еще и проблема количества. Три скелета, отмеченные следами рака и обнаруженные в определенном районе, могут составлять лишь 3 % от общего населения деревни из 100 человек, 0,3 % от населения города численностью в 1000 человек или 10 % от группы из 30 человек. Возможно, рак действительно редко встречался в исторических и доисторических популяциях. Или же, наоборот, он мог быть гораздо более распространенным, чем нам кажется, поскольку ученые никогда и не занимались его поисками систематически. Размышления о новых подсказках, предоставляемых методами ДНК-анализа или белкового анализа, а также о более методичном привлечении рентгенографии или компьютерной томографии способны будоражить современного исследователя, который пытается разыскать признаки рака в древних останках. Однако не стоит забывать: чем активнее мы будем искать древние следы рака, тем больше материала нам придется обобщать.

Несмотря на то что некоторые из наиболее ярких древних случаев рака зафиксированы у мумий, на костях которых сохранилось больше плоти, чем на обычных скелетах, мы по-прежнему мало знаем о том, каким образом мумификация влияла на сохранение опухоли. Просто взять скальпель и провести вскрытие мумии нельзя, поэтому исследователи, желающие заглянуть внутрь, обращаются к компьютерной томографии. Однако, по словам Кейси Киркпатрик, нам неизвестно, насколько хорошо мумифицированные опухоли видны при сканировании, и поэтому мы можем что-то упускать, даже не догадываясь об этом. Для того чтобы внести ясность в этот вопрос, Кейси и ее коллега Дженнифер Уиллоби решили провести необычный эксперимент.

Сначала они объединились с группой ученых из близлежащей больницы, которые могли постоянно обеспечивать их мышами, страдающими от различных видов рака. Затем они мумифицировали этих маленьких животных всеми возможными способами: так, некоторые особи были сброшены в местное болото, чтобы имитировать мумии, найденные в торфяных трясинах; другие замораживались в куске льда или закапывались в горячий песок; наконец, нескольких мышей подвергли полноценному ритуалу погребения по древнеегипетским правилам, аккуратно удалив, прежде чем забинтовать тельце, крошечные внутренние органы и поместив на их место соду и натуральные смолы[2]. Завершив мумификацию, исследовательницы начали пропускать мышей через компьютерный томограф, выясняя, насколько хорошо их опухоли сохранились в процессе. Обнадеживающим открытием стало то, что признаки рака были четко видны у всех мумифицированных животных; исходя из этого, можно предположить, что компьютерная томография почти всегда фиксирует крупные опухоли, когда дело доходит до изучения мумий человека. «Рак не является современным заболеванием, – подчеркивает Киркпатрик, – им болели на протяжении всей истории. В окружающей среде есть канцерогены; кроме того, имеются генетические факторы и инфекции, которых почти невозможно избежать. Я убеждена, что об этом следует информировать публику, поскольку люди страдают, подчас считая именно себя виновными в том, что их настиг рак».

Рак не является исключительно человеческим заболеванием – я твердо усвоила это с тех пор, как наша первая собака и всеобщая любимица, вельш-спрингер-спаниель по кличке Шиба, умерла от лейкоза. Однако, несмотря на встречающееся порой утверждение, согласно которому искусственно созданные условия жизни провоцируют появление опухолей не только у домашних животных, но и у самих людей, – а это, понятно, делает рак «современным заболеванием» – трактовка онкологических недугов в качестве неизбежного следствия многоклеточности подсказывает, что с ними могут столкнуться представители любого животного вида. И это действительно так, несмотря на некоторые примечательные исключения.

В 2014 году хорватский генетик Томислав Домазет-Лошо и его коллеги из Кильского университета в Германии опубликовали ошеломившую многих статью, в которой описывались опухоли, встречающиеся у двух разных видов крошечного пресноводного существа, называемого Hydra, – самого простого из всех организмов, у которого на данный момент зафиксировано развитие рака. Представляя собой не более чем трубку со щупальцами, каждая гидра состоит из двух клеточных слоев, которые поддерживаются тремя отдельными группами стволовых клеток. В то время как две из них отвечают за образование слоев самой трубки, третья группа, состоящая из интерстициальных стволовых клеток, многофункциональна: она способна производить различные части тела гидры, а также ее половые клетки, которые в конечном счете становятся яйцеклетками и сперматозоидами. Именно из этих стволовых клеток, каким-то образом сбившихся с пути в процессе превращения в яйцеклетки, и растет опухоль. Трудно сказать, способна ли гидра ощущать недомогание, но наличие рака, вне всякого сомнения, оказывает на нее влияние, заметно снижая темпы роста и фертильность. Важно подчеркнуть, что Домазет-Лошо и его команда никоим образом не вмешивались в жизнь этих существ, например вызывая изменения их генома или добавляя в воду химические вещества, – опухоли возникали абсолютно спонтанно. Это открытие поднимает интересный вопрос: если рак может развиться в столь примитивном создании, как Hydra, то какова ситуация с другими животными?

Среди тех, кто пытается разобраться в этом, – Эми Бодди, доцент кафедры антропологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Руководимая ею команда собрала впечатляющий массив данных о возникновении опухолей у большого числа видов, реализуя подход, называемый сравнительной онкологией.

«Одна из самых сложных задач – решить, как именно будет определяться наличие рака, особенно в свете того, что в поле нашего внимания попадают абсолютно непохожие друг на друга организмы. Так, можно с уверенностью говорить о том, что рак у собаки или мыши будет похож на человеческую опухоль; но как насчет необычных клеток внутри мидии или своеобразного нароста на грибе? Начав рассуждать о понятии рака применительно к другим организмам, быстро понимаешь, насколько мало мы знаем об этом заболевании, – говорит Бодди. – Когда мы написали свой первый обзор о раке, охватывающий все древо жизни, разразился горячий спор по поводу того, что именно мы должны классифицировать как рак, поскольку его медицинское определение слишком уж ориентировано на человека».

Наличие инвазивного рака у людей определяется тем, преодолели ли опухолевые клетки базальную мембрану – тонкий защитный слой молекулярной пленки, оборачивающий наши ткани и органы. У многих организмов такого барьерного слоя нет, но и они тем не менее могут подвергаться воздействию клеток-«изгоев», принявшихся бесконтрольно размножаться. На растениях, скажем, образуются крупные наросты – галлы, которые обычно являются следствиями бактериальной, вирусной, грибковой инфекции или жизнедеятельности пчел. В природе встречаются и другие странные явления, подобные, например, фасциированным кактусам, о которых мы поговорим в следующей главе.

Наросты, подобные опухоли, можно встретить у красных водорослей, и даже грибковые культуры от них не свободны: неинвазивные новообразования фиксируются у грибов, а обычная плесень может разрастаться чрезвычайно интенсивно. Хотя подобные наросты и шишки являются симптомами излишне активного воспроизведения клеток, видеть в них рак не совсем правильно, поскольку жесткие клеточные стенки и прочные внутренние структуры грибов и растений блокируют распространение больных клеток по организму.

Если говорить о животных, то рак обнаруживается практически везде, куда ни обратишь взор. Недавно опубликованный список животных с подтвержденными случаями рака занимает более двадцати страниц, а перечень морских существ, у которых были обнаружены опухоли, выглядит как меню самого изощренного суши-бара: здесь упомянуты сердцевидка, двустворчатые моллюски, крабы, сом, пещерные рыбы, треска, кораллы и венусы, рыба-ласточка, рыба-ангел, хромис, золотая рыбка, корюшка, лосось, морской карась, морской конек и так далее, и так далее, и так далее.

Опухоли развиваются у лягушек, жаб и других земноводных; их отмечали у целого ряда рептилий, таких как змеи, морские и сухопутные черепахи, ящерицы. Рак встречается у многих видов птиц: от длиннохвостых попугаев до пингвинов, от какаду до казуаров и от чернобрюхих свистящих уток до обычных или садовых волнистых попугаев. Нельзя не упомянуть о любопытном случае трехногой малиновки с раковой опухолью в животике, которая в 1919 году попала к Х. К. Коулу из Чикаго. Всевозможным видам рака подвержены и наши сородичи-млекопитающие от земляных волков до зебр, в этом ряду киты, кенгуру, павианы, барсуки, бонго и вообще почти все, кто в промежутках между ними.

Подобно тому как опухоли регулярно обнаруживаются в древних человеческих останках, свидетельства, подтверждающие наличие рака, встречаются на всем протяжении палеонтологической летописи. В 2003 году группа под руководством Брюса Ротшильда из Северо-Восточного медицинского университета Огайо тщательно изучила экспонаты музеев Северной Америки с помощью портативного рентгеновского аппарата, сделав снимки более 10 тысяч костей динозавров. Несмотря на то что они нашли опухоли лишь у одного семейства динозавров – травоядных гадрозавров, живших около 70 млн лет назад, поражала сама выявленная пропорция: на 97 изученных особей приходились 29 опухолей. Опухоль нашли даже в ножной кости окаменелой проточерепахи, которая плавала по триасовым морям, омывавшим территорию современной Германии около 240 млн лет назад. Наконец, подтверждение рака было обнаружено и у других видов динозавров, включая гигантского титанозавра, хотя некоторые подобные случаи можно оспорить[3].

Исследования рака в самых разнообразных сферах жизни бросили вызов неизменно популярному, но неверному мнению, согласно которому акулы этой болезнью не страдают. Эта странная идея возникла в 1970-х годах, когда Джуда Фолкман и Генри Брем из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, заметили, что хрящ – защитный слой на концах костей – не дает новым кровеносным сосудам прорастать в опухоль. Скелет акул полностью состоит из хряща, а не из костей, и поэтому люди начали задаваться вопросом, не являются ли эти создания более устойчивыми к раку, чем другие животные.

Лабораторные эксперименты показали, что хрящи акул успешно препятствуют разрастанию кровеносных сосудов в опухоли; попытки же вызвать рак химическим путем у этих рыб не увенчались успехом. Тот факт, что никто не обнаружил рака ни у одного вида акул, обитающих в дикой природе, только подтверждал эту теорию. Отталкиваясь от подобной фактуры, легко было сделать вывод о том, что акульи хрящи способны предотвращать развитие рака или даже исцелять от него. Выход в 1992 году бестселлера Уильяма Лейна «Акулы раком не болеют» (Sharks Don't Get Cancer) подстегнул зарождение индустрии, в которой вращались огромные деньги. Акул вылавливали или выращивали, а потом забивали миллионами, чтобы изготовить таблетки из хрящей для отчаявшихся раковых больных, – и все это вопреки тому, что результаты по крайней мере трех клинических испытаний доказали неэффективность такого лечения.

Что еще более важно, сама исходная предпосылка оказалась ложной: опухоли все-таки были обнаружены у нескольких видов акул, в том числе в мощных челюстях белой акулы, выловленной у берегов Австралии в 2013 году. Как отметил морской биолог Дэвид Шиффман в статье, посвященной этому событию, «акулы определенно заболевают раком, хотя, даже если предположить, будто они с ним незнакомы, употребление в пищу акульих продуктов от рака не избавит – точно так же как поедание Майкла Джордана не сделало бы меня хорошим баскетболистом».

Хотя хрящи акул и не годятся для предотвращения или лечения болезней, сравнительный анализ случаев рака у разнообразных видов может снабдить полезной информацией о процессах, идущих в наших собственных организмах. Причем он приобретает особую значимость, когда мы, отложив вопрос о том, у всех ли видов животных удалось найти хотя бы один случай раковой опухоли – ведь понятно, что это вполне ожидаемо, если развитие рака в многоклеточных организмах есть неизбежный процесс, задумаемся над тем, с какой частотой появляются такие опухоли.

Это может показаться удивительным, но мы уверены не только в том, что рак нельзя относить к исключительно человеческим заболеваниям, но и в том, что чаще всего он встречается отнюдь не у нашего вида. Мнение, согласно которому люди чаще других многоклеточных страдают от рака, основано на далеко не полной информации. Подобно тому как невозможно получить представление о частоте раковых заболеваний в древних популяциях, не прибегая к систематизированному сбору данных, о заболеваемости раком у разных видов тоже нельзя судить, не опираясь на методологическую основу, – а вот этим пока никто и не занимался.

Одно дело составить огромный список всех видов, у которых был обнаружен тот или иной тип рака, но совсем другое дело – разобраться, насколько распространенным является каждый из них. Желая прояснить этот вопрос, Эми Бодди и ее коллеги из Санта-Барбары стали настоящими эпидемиологами животных: они просеивали данные, полученные из зоопарков, а также пытались собрать максимум информации о диких популяциях. «В зоопарках звери живут гораздо дольше, чем на воле, и поэтому по некоторым категориям наши выборки весьма скудны, – предупреждает она. – Однако предварительные данные показывают, что у небольших млекопитающих по сравнению с людьми заболеваемость раком довольно велика: мы часто встречаем опухоли у хорьков, а карликовые лемуры, похоже, тоже нередко страдают от этого недуга».

Бодди объясняет, что рак, по-видимому, наиболее распространен у животных, которые прошли через бутылочное горлышко, т. е. пережили какое-то событие, при котором численность популяции резко сокращается. В таких случаях ныне живущие особи более схожи в генетическом отношении, чем могли бы быть, если бы не тот давний кризис. Так, необычайно узким бутылочное горлышко оказалось для золотистых сирийских хомячков: большинство домашних представителей этого вида, существующих сегодня, произошли от одного помета, обнаруженного в Сирийской пустыне в 1930 году. Как следствие, опухоли у них появляются с нетипичной частотой.

Большей подверженностью раку отличаются и другие чистокровные и одомашненные виды. У собак, например, вероятность заболеть раком такая же, как и у людей, причем для разных пород характерны различные виды опухолей. А примерно у трети кур, выращиваемых на фермах, из-за необходимости постоянно нести яйца развивается рак яичников.

Интересно, что на протяжении своей истории человечество тоже попадало в столь же опасные ситуации. Например, имеются убедительные доказательства того, что около миллиона лет назад численность нашей предковой популяции резко сократилась, составив менее 20 тысяч размножающихся особей. Тот факт, что наш вид в стародавние времена оказался на грани вымирания, вполне может сказываться на нашей нынешней восприимчивости к раку.

Ученые также обнаружили, что покрытые чешуей птицы и рептилии, произошедшие от динозавров, реже заболевают раком по сравнению с более шерстистыми представителями эволюционного древа. Пока причина этого остается загадкой, хотя у Бодди все же есть кое-какие предположения.

«Я думаю, это связано с вынашиванием потомства и наличием плаценты», – говорит она. Если птицы и рептилии откладывают яйца, то млекопитающие нуждаются в воспроизводстве инвазивной ткани, заполненной кровеносными сосудами, которые проникают в стенку матки, переправляя кислород и питательные вещества из организма матери на кормление растущего плода. Клетки плаценты и плода также попадают в кровоток матери и могут даже превратиться в часть ее обычных тканей тела – этот процесс называют микрохимеризмом. За ним стоит тот же набор биологических приемов, которые необходимы раку для зарождения и распространения; многие опухоли захватывают одни и те же гены и молекулы, чтобы закрепиться в организме.

Какое-то время в ходу была теория, согласно которой млекопитающие с более глубоко прорастающей плацентой, включая людей, отличаются большей восприимчивостью к раку, чем те, у кого, включая коров и лошадей, формируется более поверхностная плацентарная система. Кошкам же и собакам в этих построениях отводилось промежуточное положение – и по строению плаценты, и по частоте раковых заболеваний. К сожалению, эта изящная концепция, похоже, опровергнута данными о других видах, собранными Бодди и ее коллегами. Исследовательнице, впрочем, до сих пор не хватает информации, касающейся заболеваемости раком у бесплацентарных сумчатых, которые рожают крошечного живого детеныша и растят его в расположенной спереди сумке, или яйценесущих однопроходных, таких как утконос. Впрочем, несмотря на этот пробел, Бодди убеждена, что существует несомненная связь между способностью вида формировать плаценту и вероятностью заболеть раком.

«Я думаю, эти факторы зависят друг от друга», – говорит она, указывая на то, что плод состоит из клеток, которые генетически похожи на материнские, но не идентичны им. Подобная ситуация, по мнению исследовательницы, чревата риском летального отторжения со стороны иммунной системы. «Мы могли бы эволюционировать, сохраняя все, что находится в матке, но у нас появилась плацента, которая проникает и встраивается во все ткани материнского тела. Поэтому, как представляется, у млекопитающих потенциально снижена чувствительность к обнаружению опухолей, которые, по сути, являются слегка мутировавшими версиями нас самих».

Существует еще одна интригующая и примечательная особенность развития рака у людей и других видов. Если рак является неизбежным следствием многоклеточной жизни, а развитие его вероятно в любой популяции клеток, то из этого вытекает естественный вывод: чем больше у животного клеток, тем выше его шансы заболеть раком. Когда клеток много, они делятся активнее, а значит, и опасность сбоев становится более вероятной. Солидные размеры сопряжены с крупными рисками, причем эта проблема должна усугубляться у тех животных, которые живут дольше.

«Нам известно, что в рамках одного вида более габаритные особи чаще заболевают раком; иначе говоря, онкология чаще встречается у высоких и полных людей, чем у низких и худых, что, кстати, справедливо и в отношении собак, – объясняет Бодди. – На эту проблему можно взглянуть с точки зрения теории вероятности, поскольку у некоторых просто больше клеток, однако нельзя сбрасывать со счетов и потенциальную селекцию по сексуальным основаниям. Ведь тот, кто растет быстрее, раньше начинает спариваться».

В качестве примера Бодди рассказывает мне о брачных обыкновениях меченосца – небольшой яркой рыбки, обитающей в Центральной Америке и в аквариумах по всему миру. Некоторые самцы-меченосцы имеют поврежденный ген, из-за которого они вырастают необычайно большими, что особенно привлекает самок. К несчастью, та же мутация делает самцов предрасположенными к развитию меланомы. Причем к тому моменту, когда у них развивается рак, они уже успевают достичь половой зрелости и оставить потомство, передав вредоносный ген следующему поколению.

Похожая история происходит и с белохвостым оленем. Самцы тратят немало времени и тестостерона, чтобы вырастить внушительные рога: по мнению самок, чем они больше, тем лучше. Но за подобные усилия всякий раз приходится платить повышенным риском развития атеромы – фиброзной опухоли, которая давит на череп и повреждает мозг, иногда приводя к смерти животного.

Здесь, однако, начинается самое интересное. Хотя корреляция между большими размерами тела и повышенным риском рака работает, когда вы сравниваете особей одного вида, она нарушается при более панорамном взгляде на древо жизни. Крупные животные-долгожители типа китов или слонов на деле имеют ровно такие же шансы заболеть раком, что и маленькие, недолговечные создания вроде мышей. Это удивительное наблюдение с учетом того, что синий кит весом в 200 тонн в 10 млн раз крупнее 20-граммовой мыши и, следовательно, каждый кусочек кита, соизмеримый с грызуном, должен быть, по идее, как минимум в 10 млн раз устойчивее в отношении рака, чем мышь.

Среди прочих живых созданий люди выделяются тем, что уровень заболеваемости раком у них превышает показатели, теоретически соответствующие их размерам. Однако если исключить из уравнения наши вредные привычки (особенно курение), то все встает на свои места: мы менее поддаемся раку, чем самые мелкие существа, но одновременно более уязвимы перед ним, чем гиганты из мира млекопитающих. Констатация того, что риск заболеть раком не всегда соотносится с размером тела, известна как «парадокс Пето», названный так в честь британского статистика, первым обратившего внимание на это обстоятельство в 1976 году. И, хотя на первый взгляд это может показаться сомнительным, упомянутый парадокс способен послужить чем-то вроде чудесной линзы, применение которой позволит досконально разобраться в том, почему человек или какой-то иной организм в определенный момент своей жизни может заболеть раком, а может избежать этого. Немного стратегического мышления – это все, что требуется для его разрешения.

Животные различаются не только по размерам, но и по продолжительности жизни. В дикой природе, подвергаясь постоянной угрозе со стороны хищников, мышь будет очень везучей, если доживет до года. Даже в комфортных условиях научной лаборатории самым удачливым особям удается прожить не более двух лет. Напротив, гренландская акула – старейшее из известных позвоночных – достигает половой зрелости в возрасте 150 лет. Методы датировки, в рамках которых последствия ядерных испытаний 1950-х годов оценивались по хрусталику глаза, позволили установить, что старейшая из протестированных гренландских акул перевалила через 500-летний рубеж, начав бороздить холодные арктические моря еще в царствование Елизаветы I. Африканские слоны живут в среднем до 60 или 70 лет, а вот морская свинка вряд ли доживет до 8. Средняя общемировая продолжительность жизни человека сейчас составляет около 70 лет, в то время как у наших родственников шимпанзе она оценивается в 50 лет. На другом конце спектра приматов карликовые лемуры демонстрируют среднюю продолжительность жизни в 5 лет, хотя в зоопарке они способны дожить и до 15.

Разрешение «парадокса Пето» требует эволюционного компромисса между особенностями роста, продолжительностью жизни и половой зрелостью. Проще говоря, либо вы живете быстро и умираете молодым после нескольких коротких и опасных лет, наполненных самым активным размножением, либо вы зреете медленно, наращивая габариты постепенно, предпочитая поедать других, нежели быть съеденным самому, производя потомство в более позднем возрасте и дольше ухаживая за ним.

Разумеется, если бы все люди заболевали раком до того, как успевали оставить потомство, мы не особенно преуспели бы как вид – так работает естественный отбор. Однако поддержание крупного тела в здоровом состоянии без рака на протяжении десятилетий требует много энергии и ресурсов, и поэтому виды эволюционировали таким образом, чтобы оставаться здоровыми лишь на протяжении своей репродуктивной фазы, какой бы продолжительной она ни была, сдаваясь перед раком после того, как усилия по поддержанию организма в «исправности» перестают приносить прежнюю пользу. Поэтому совершенно логично, что 90 % случаев рака у человека приходятся на возраст, превышающий 50 лет: мы запрограммированы на то, чтобы прожить пору жизненного расцвета в добром здоровье, но после того, как дети рождены и выращены, все самые важные ставки оказываются сделанными[4].

Предельным воплощением стратегии «живи быстро и умри молодым» можно считать сумчатую мышь, известную как Antechinus. В течение примерно двух недель августа, в разгар австралийской зимы, самцы этого вида спариваются с максимально возможным количеством самок, предаваясь этому занятию по четырнадцать часов кряду. Однако по мере того как брачный период подходит к концу, на маленьких зверьков обрушиваются неприятности: начинает выпадать шерсть, внутренние органы перестают работать, а организм одолевают инфекции. Всего за несколько коротких недель все самцы умирают, вложив всю свою энергию в размножение – и уходя буквально «с огоньком».

Их партнерши чувствуют себя ненамного лучше: обычно самки умирают после произведения потомства и завершения молочного вскармливания, оставляя детенышей на произвол судьбы до следующего года, когда весь цикл повторяется снова. Репродуктивная стратегия этих крошечных созданий может показаться необычной в сопоставлении с образом жизни человека, но в перспективе эволюции она представляется для них идеальной. Antechinus питаются насекомыми, избыток которых, как правило, воспроизводится циклическими волнами. Неистовое спаривание приходится как раз на то время, когда еда имеется в изобилии, и поэтому в период выкармливания детенышей самки сыты. Что же касается самцов, то они оказываются не более чем одноразовыми приспособлениями для предоставления семенной жидкости.

Между тем на другом конце спектра – интригующие открытия исследователей, пытающихся разобраться в том, почему созданиям, которые ведут более «неспешную» жизнь, на протяжении весьма продолжительного времени удается избегать рака. Достижения в области секвенирования ДНК сегодня позволяют тщательнее изучить композицию геномов этих животных и, соответственно, более четко представить, что же поддерживает в них жизнь.

Одним из самых известных примеров долгоживущих и устойчивых к раку млекопитающих является небольшой грызун, который называется голым землекопом. Эти песчаные зверьки живут большими колониями в песках африканской пустыни, безостановочно роя ходы в надежде найти вкусный корешок – и регулируя таким образом длину постоянно растущих зубов. В их защищенных от сахарского зноя норах постоянно держится 30-градусная температура, что избавляет их, в отличие от прочих млекопитающих, от необходимости поддерживать высокую температуру тела. При этом они, похоже, не чувствуют боли, способны выживать при крайне низком уровне кислорода, не страдают от хищников и редко выбираются на палящее солнце. Вдобавок ко всему они эусоциальны, что еще необычнее для грызунов; сексуальная активность в их колониях присуща лишь немногим особям, включая единственную доминирующую королеву, которая управляет обиталищем, и нескольких счастливых самцов-производителей. Остальные особи, не участвующие в размножении, остаются простыми рабочими, занятыми исключительно рытьем, содержанием и охраной извилистой сети туннелей.

Хотя первоначально ученые заинтересовались голыми землекопами по причине присущей им необычной социальной структуры, вскоре они обнаружили у животных, доставленных в их лаборатории, нечто еще более странное: те совсем не умирали. В 2002 году специалисты из Нью-Йорка сообщили о том, что в их лабораторной колонии голых землекопов имеется 28-летняя особь, побившая прежний рекорд грызуна-долгожителя, которым считался доживший до 27 лет дикобраз. В 2010 году был поставлен новый рекорд: голый землекоп по прозвищу Старик приобщился к сонму своих почивших собратьев, проведя на земле 32 года. В большинстве своем землекопы живут более четверти века, причем о раке в их рядах почти ничего не слышно: среди содержавшихся в неволе представителей этого вида было зафиксировано лишь несколько случаев онкологических заболеваний.

До сих пор не совсем понятно, каким образом голым землекопам удается так долго жить и почему они не заболевают раком. Возможно, этому способствуют их низкокалорийная диета и низкотемпературный образ жизни, благодаря которым, как считается, в организме снижается уровень вредных химических веществ, образующихся при выработке клетками энергии и называемых свободными радикалами. Не исключено также, что объяснение кроется в измененном уровне гормонов и других молекул, подталкивающих клеточный рост, или же в богатом полифенолами вегетарианском питании. В 2013 году ученые выяснили, что голые землекопы выделяют необычайно много особого липкого вещества – своеобразного клеточного «клея», называемого гиалуроновой кислотой. Согласно предположениям специалистов, именно эта субстанция помогает зверькам укреплять контакты и связи между их клетками, не давая последним выйти из-под контроля и превратиться в канцерогенные.

Некоторые гены, участвующие в выработке энергии, у голых землекопов – если сопоставить их с мышами – более активны и более многочисленны. Возможно, этот дополнительный объем ДНК служит буфером, погашающим канцерогенное влияние генетических повреждений и поддерживающим жизнеспособность этих грызунов до глубокой старости. Были найдены и другие ключевые различия в генах, вовлеченных в реакции на повреждения ДНК и иные процессы, связанные со старением. Так, клетки голого землекопа более устойчивы к стрессам и повреждениям, чем клетки других небольших грызунов. Наконец, в исследовании, опубликованном в 2019 году, было доказано, что голые землекопы, помимо всего прочего, обладают весьма необычным в сравнении с мышами иммунным репертуаром, который, вероятно, тоже помогает им сохранять здоровье на протяжении столь долгого времени.

Эти животные, словно всего вышеперечисленного недостаточно, обладают еще одним механизмом, защищающим от чрезмерного роста клеток: в их телах подобный процесс просто невозможен. В биологии есть феномен, известный как «контактное торможение»: его можно уподобить закреплению за клетками «индивидуального пространства», из-за которого их рост прекращается, как только им становится слишком тесно. Клетки голого землекопа чрезвычайно чувствительны к контактному торможению: они прекращают делиться, как только обнаруживают, что другая клетка подбирается слишком близко, предотвращая тем самым любые скопления, которые могут предвещать образование опухоли.

По-своему разрешили «парадокс Пето» и крысы-слепыши, которые не состоят в родстве с голыми землекопами. Хотя эти грызуны имеют те же размеры, что и обычные крысы, они живут в пять раз дольше, почти не болея раком и нередко доживая до двадцатилетия. По-видимому, такое долголетие выступает следствием присущей слепышам способности устранять чреватые раковым заболеванием повреждения ДНК в пять раз эффективнее, чем это делают обычные крысы. Подобное свойство могло эволюционно сформироваться для того, чтобы защитить животных от вредного чередования циклов высокой и низкой насыщенности кислородом того воздуха, которым они дышат в своих подземных норах.

В свою очередь, капибары, невозмутимые гигантские морские свинки из Южной Америки, обладающие репутацией самых дружелюбных существ в зоопарке, нашли другое решение. Их необычно крупные размеры обусловлены, как представляется, чрезмерной активностью гормона инсулина, контролирующего клеточный рост и метаболизм. Превращаясь в «королей грызунов», они вынуждены были найти способ подавлять рак, ибо, как мы помним, чем больше тело, тем больше клеток и, следовательно, тем выше риск образования опухоли. Ученые, копавшиеся в геноме капибары, недавно выяснили, что, хотя у этих зверьков уровень потенциально вредных генетических мутаций кажется более высоким по сравнению с иными грызунами, природа наделила их особо бдительными иммунными клетками, которые разыскивают и уничтожают больные клетки до того, как те превратятся в опухоль.

Совершенно иную стратегию применяют слоны. Вместо того чтобы пытаться исправлять потенциально злокачественные повреждения ДНК или укреплять иммунную систему, они генерируют множественные копии гена, который кодирует молекулу под названием p53 – ее еще называют «хранительницей генома» – и запускает механизм отмирания клеток при первом же намеке на неприятности. С учетом огромных размеров этих животных такая реакция представляется вполне рациональной – ведь если вы слон, то вам и так приходится сжигать клетки, поэтому лучше сразу избавиться от тех из них, которые вызывают подозрения.

Столь же глубоко ученые проанализировали и гены 100-тонного гренландского кита, чьи двести лет относительно свободной от рака жизни делают его хорошим кандидатом на звание самого долгоживущего млекопитающего на планете. В настоящее время мы еще не до конца понимаем, как этим существам удалось достичь такого эффекта; но не исключено, что это связано с приобретением или потерей определенных генов, отвечающих за восстановление повреждений ДНК или контроль над пролиферацией клеток.

На другом конце габаритной шкалы находится крошечная ночница Брандта, летучая мышь, весящая менее 10 граммов, что составляет одну десятимиллионную массы могучего гренландского кита и приблизительно половину веса обычной лабораторной мыши. Тем не менее именно этой летучей мыши принадлежит рекорд по долголетию среди столь миниатюрных существ: самая старая зарегистрированная особь жила ошеломляюще долго – 41 год. Хотя ночница Брандта остается признанным чемпионом по долгожительству, все прочие виды летучих мышей тоже живут необычайно долго в сопоставлении с наземными грызунами аналогичных размеров. Разумеется, врожденным преимуществом этих созданий выступает умение летать – летучие мыши имеют возможность ускользнуть при первых признаках появления хищника. Но, кроме того, у них, похоже, имеются и весьма полезные молекулярные адаптации.

В 1961 году американский микробиолог Леонард Хейфлик установил, что большинство клеток до своего истощения и гибели способны делиться около 50 раз. Сегодня известно, что обозначенный этим специалистом предел устанавливают теломеры: колпачки из ДНК и белков на концах хромосом, которые защищают хрупкие концевые участки подобно тому, как пластиковый наконечник ботиночного шнурка предотвращает его истирание. В большей части обычных клеток теломеры становятся немного короче каждый раз, когда клетка делится: это обусловлено особенностями копирования ДНК. Как только длина теломеры сокращается до определенного уровня, клетка умирает. Тем не менее эмбриональные стволовые клетки способны преодолевать «предел Хейфлика», множественно разделяясь в ходе формирования тканей развивающегося организма. Для того чтобы избежать хромосомного кризиса, они активируют ген, который кодирует особый фермент, называющийся теломеразой: он восстанавливает теломеры до нужной длины в процессе каждого клеточного деления.

Подобные молекулярные часы «обратного отсчета» служат естественным механизмом защиты от рака, предотвращающим стихийное деление клеток. Но в то же самое время постоянная реактивация теломеразы и ее программирование на бесконечную работу и преодолевающее смерть клеточное деление – прямой путь к раку. Действительно, нельзя не удивляться тому, что теломеры самых долгоживущих видов летучих мышей с возрастом не становятся короче, и из-за этого они способны «ремонтировать» свои крошечные тельца на протяжении десятилетий. Но, несмотря на то что теломерные стрелки для них словно остановились, их шансы заболеть раком не становятся выше. Это, в свою очередь, позволяет выдвинуть предположение о наличии каких-то иных, пока неизвестных противоопухолевых механизмов.

Одна из наиболее необычных теорий, объясняющих меньшую уязвимость крупных животных перед раком, основывается на понятии гиперопухоли. Это своеобразный «суперрак», который возникает в среде, уже дестабилизированной опухолью, и начинает уничтожать возникшие ранее больные клетки. Концепция «опухоли внутри опухоли» может показаться странной, но, как мы увидим позже, учитывая то, что рак каждый раз представляет собой мозаику, составленную из генетически уникальных клеточных кластеров, нельзя исключить ситуаций, когда внутриклеточные распри действительно будут в какой-то мере подавлять разрастание больных тканей.

Судя по всему, существует также связь между предрасположенностью к раку и способностью организма к самовосстановлению. Эксперт по онкологии животных Эми Бодди рассказала мне, как однажды она отправилась в зоопарк Сан-Диего к своей коллеге Таре Харрисон, чтобы обзавестись клетками кожи. Большинство зоопарков с радостью предоставляют исследователям небольшие образцы кожи своих питомцев, изъятые под местным наркозом с помощью небольшого устройства, похожего на канцелярский дырокол. Однако, как только речь зашла об одном конкретном животном – о гигантской галапагосской черепахе, в ответ на свою просьбу Бодди услышала решительное «нет». Намеренная порча кожи одного из этих нежных гигантов нанесет рану, на заживление которой потребуется не одна неделя, как у большинства обитателей зоопарка, а год или даже более. Смотрители, ухаживавшие за черепахой и оберегавшие ее благополучие, не были готовы одобрить подобную процедуру.

Естественно, сравнение крайне медленного затягивания ранки у черепахи, наделенной толстой шкурой и защитным панцирем и при этом устойчивой к раку, со стремительным восстановлением мягкого кожного покрова человека, который можно повредить простым листом бумаги, дает богатую пищу для размышления. У мышей, кстати, заживление происходит еще быстрее. Однако приобретение способности к скоротечной регенерации означает также и то, что клеткам приходится быстро переходить в режим самовоспроизведения, а это увеличивает их шансы на выход из строя. В плане эволюционных стратегий люди и мыши выбрали эластичную кожу и быстрое заживление, пожертвовав слоем потенциальной защиты от рака.

Различные виды по-своему разрешали «парадокс Пето», причем каждый из них применял собственную стратегию, позволявшую его представителям целыми и невредимыми пережить свой репродуктивный период. Изучая организмы, которые миллионы лет назад пошли по эволюционному пути, отличающемуся от нашего, мы можем узнать еще много интересного.

Несмотря на кажущуюся вездесущность рака на всех ветвях жизненного древа, есть ряд живых организмов, которые, насколько можно судить, вообще не болеют раком. К подобным счастливцам принадлежат, в частности, гребневики – прозрачные существа, имеющие форму торпеды и мерцающие переливчатой радугой, которая возникает из-за дифракции света в гребных пластинах, которые они используют для передвижения в морских глубинах. Несмотря на то что размеры гребневиков варьируют от нескольких миллиметров до полутора метров, до настоящего времени в сотне их подвидов не зарегистрировано ни одного случая рака.

Другой пример не подверженных раку существ – пластинчатые (Placozoa). Эти неуловимые водные существа относятся к числу самых примитивных многоклеточных организмов и представляют собой не более чем скопление нескольких тысяч клеток, распадающихся всего на четыре типа. Сложно сказать, как именно могла бы выглядеть опухоль у подобных существ, но, похоже, пластинчатые вообще не сталкиваются с онкологическими заболеваниями. Помимо прочих особенностей, им присуща весьма необычная манера сопротивляться канцерогенному воздействию рентгеновского излучения: эти создания просто выталкивают массив поврежденных клеток за пределы собственного тела, как если бы мы с вами выдавили прыщ.

Наконец, существуют еще и губки. Карло Мейли, директор Центра рака и эволюции при Университете штата Аризона в Темпе, во время экскурсии по своей лаборатории показал мне бочку с соленой водой, наполненную множеством колючих белых сферических тел, каждое из которых было размером с английскую мятную конфетку "Mint Imperial" (или "Mentos", если вы американец). Это Tethya wilhelma, один из многих видов губок, который, насколько известно, не знает, что такое рак.

«Нам нужен был новый модельный организм, удобный для изучения, с расшифрованным геномом и пригодный для выращивания в лаборатории», – говорит Мейли. Он рассказал мне, как у одного из его коллег, Анджело Фортунато, месяцы жизни ушли на то, чтобы создать идеальную систему с соленой водой, в которой губки были бы счастливы и чувствовали бы себя как дома. Но, добившись желаемого, этот сотрудник подвергает их воздействию рентгеновского излучения – причем речь не просто о коротких разрядах, а о полномасштабной ядерной атаке. Показательно следующее сравнение: короткая доза высокоэнергетического излучения всего лишь в 5 грэй способна убить человека за две недели, но Фортунато дает своим губкам немыслимые 700 грэй – а те продолжают жить как ни в чем не бывало. У подопытных существ не обнаружилось ни малейших признаков вреда и, разумеется, никакого рака.

Мейли и его команда заняты выяснением того, как именно этим супергубкам удается переносить столь колоссальный стресс; ученые надеются, что в итоге получится выработать какие-то новые догадки по поводу того, как защитить наши собственные клетки от вредного радиационного воздействия. Не исключено, что изыскания в этой сфере позволят усилить фатальное воздействие лучевой терапии на пораженные раком клетки или защитить здоровые ткани, окружающие опухоль. На момент написания моей книги коллектив из Аризоны все еще находится в поиске, хотя другие специалисты уже обнаружили в губках ряд химических веществ, которые блокируют разрастание опухолей. Внутри этих небольших морских существ явно происходит что-то интересное; именно поэтому ученые не оставляют попыток выжать из губки все что можно, несмотря на то что выглядит она более чем скромно.

Рак не является ни принципиально новой, ни исключительно человеческой болезнью, и поэтому нельзя списывать этот недуг на пороки и изъяны современной жизни. Стоит, однако, задуматься, почему показатели заболеваемости раком так высоки в богатых странах: ведь, как прогнозируется, каждый второй житель Великобритании, родившийся после 1960 года, в какой-то момент своей жизни обязательно соприкоснется с онкологией. Отчасти, впрочем, это можно объяснить значительным увеличением продолжительности жизни – для все большего числа людей доступной становится долгая жизнь, под занавес которой они, избегнув кончины от руки человека или зубов хищника, несчастного случая, инфекционной болезни, голода или смерти при родах, умирают от рака, приходящего к ним в старости.

Врачи XIX столетия были убеждены, что рак – болезнь цивилизации, но, как мы убедились, очень сложно обзавестись подтверждающими такое предположение точными данными, касающимися распространения рака в древнейших популяциях. Не менее серьезной проблемой остается сбор статистических сведений о более поздних обществах охотников и собирателей, а также о тех нынешних популяциях, которые не практикуют «современный» образ жизни. В странах, подобных Великобритании, ведется невероятно подробный учет онкологических заболеваний, основанный на детальных медицинских наблюдениях Национальной службы здравоохранения. Следовательно, невозможно представить себе ситуацию, при которой житель Великобритании, скончавшийся от рака, миновал бы внесения в общую информационную базу. Тем не менее во многих регионах планеты рак по-прежнему не диагностируется, а его случаи не регистрируются.

Люди эффективно адаптируются к меняющемуся вокруг них миру, причем наши гены меняются вместе с нами. Свидетельства генетических изменений, которые относительно быстро произошли в человеческих популяциях, можно разглядеть без труда: среди них, например, способность переваривать молоко после младенческого периода, которая была обретена благодаря изменению в геноме, широко распространившемуся с развитием молочного животноводства около 10 000 лет назад. Относительно новыми стали и генетические вариации, обусловившие голубой цвет глаз, – они появились где-то 6000‒10 000 лет назад. Однако нынешний мир меняется гораздо быстрее, чем это происходило раньше.

Наши тела формировались в среде, где питание было нерегулярным, а физическая активность – избыточной; эта среда, вероятно, отличалась иным спектром вирусов и канцерогенов. Древние люди, несомненно, вдыхали дым от домашнего очага и химические выделения, образующиеся при дублении кожи или плавке металла, но зато им не приходилось затягиваться сигаретой или поджаривать себя на пляже. Наш образ жизни тоже сильно различается. Например, в развитых странах женщины, как правило, ограничиваются малым количеством детей и практикуют грудное вскармливание относительно недолго; кроме того, у них раньше начинается менструальный цикл и имеется возможность пользоваться заместительной гормональной терапией во время менопаузы. Учитывая роль гормонов в развитии рака молочной железы, нетрудно предположить, что изменение гормонального баланса в течение жизни способно повышать шансы обзавестись онкологическим заболеванием.

Все эти разговоры об эволюционных стратегиях заставляют меня задумываться над тем, не сумеют ли люди в конце концов постепенно отгородиться от рака – ведь продолжительность нашей жизни продолжит увеличиваться, а средний возраст обзаведения детьми будет отодвигаться все дальше. К сожалению, ученые, которым я задавала подобные вопросы, отвечали, что это попытка выдать желаемое за действительное. Эволюция оперирует тысячелетиями, а не столетиями, и у нашего вида просто не было времени адаптироваться ко всем изменениям, которые с нами произошли. Мы ничего не можем поделать с медленным течением времени в наших тканях, доведенным до совершенства за тысячи лет естественного отбора.

Приближаясь к пятому десятку, я все больше осознаю, что не за горами тот возраст, когда эволюция махнет на меня рукой. Все, что я могу сделать, – это не курить, следить за своим весом, внимательно относиться к рациону, загорать с осторожностью и сократить потребление алкоголя, но в конечном итоге все равно получается, будто я пытаюсь бросить вызов своему биологическому уделу[6]. Тем не менее, разговаривая с Эми Бодди о ее научном зверинце, я продолжаю с волнением думать о том, что отстаиваемый ею более широкий взгляд на проблему рака поможет раскрыть какие-то важные истины о болезни, пусть даже кажется, что область сравнительной онкологии лишь начинает развиваться.

«Я думаю, мы нуждаемся в более четком представлении о том, как болеют раком другие живые существа, а также в осознании того, насколько это важно для выявления фундаментальных уязвимостей в биологии человека. Меня огорчает то, что почти нет новых работ, посвященных внутричеловеческой вариативности, скажем исследований, сопоставляющих незападные малые популяции с современной западной популяцией, – говорит Бодди. – Между тем это подготовленный самой природой набор инструментов, предоставляющий в наше распоряжение все рецепты и все ингредиенты, появившиеся за миллионы лет эволюции. В этом наборе есть и разнообразные механизмы, защищающие от рака и снижающие связанные с ним риски: эволюция предложила нам довольно богатый арсенал того, что по-настоящему работает».

Последняя причина, побуждающая нас изучать рак не только у людей, но и у животных, весьма проста: мы должны делать это ради самих животных. В антропоцентричном мире онкологических исследований этот аргумент зачастую теряется. Бодди убеждена, что причины развития рака у животных должны интересовать нас не меньше, чем причины, заставляющие заболевать людей. Хорошим стартом на этом пути можно считать то, что сегодня ветеринары и защитники природы стремятся побольше узнать об онкологических проблемах как одомашненных, так и диких животных: по их мнению, это позволяет четче понять, откуда рак берется и как лучше его лечить. Неожиданное появление рака у зверей, обитающих в определенном районе, может указать на наличие канцерогенных веществ, которых следует остерегаться и людям, живущим по соседству. Мы способны даже учиться у наших меньших братьев, заимствуя их лучшие антираковые «разработки», чтобы применить их в собственных ветшающих телах.

Тем не менее понимание того, что рак был с нами всегда, оказывая влияние почти на каждую ветвь древа жизни, по-прежнему не позволяет ответить на главный вопрос: почему так происходит? Что заставляет обычную и нормальную клетку превращаться в «мятежницу», вырывающуюся из-под контроля и создающую проблемы? Чтобы разобраться в этом, нам необходимо вникнуть в правила, которые управляют клеточными сообществами у всех живых существ, и посмотреть, что бывает, когда такие правила нарушаются.

В первые дни жизни на Земле каждая клетка была автономной сущностью – островком в море других самодостаточных клеток. Однако после миллиарда (или около того) лет вольной жизни им пришло время «остепениться». Клетки начали объединяться и взаимодействовать, образуя небольшие многоклеточные организмы. Поначалу это были всего лишь неустойчивые и рыхлые скопища клеток, но за тысячелетия из них вышли высокоорганизованные существа. Они научились специализироваться и дифференцировать свои многочисленные части, образуя разнообразные ткани и органы: у каждой клетки появилась собственная локация – такая, где она была на своем месте.

История жизни отмечена несколькими моментами, когда клетки решали, что для них лучше объединяться и формировать многоклеточные организмы, нежели действовать в одиночку: так появились прародители грибов, водорослей и растений. Что касается многоклеточных животных, то их появление связано с единственным эволюционным скачком, произошедшим около 600 млн лет назад. Хотя переход к многоклеточности означает, что каждая отдельная клетка теряет свою независимость, воспроизводясь только там и тогда, где и когда это необходимо, например в периоды роста или регенерации, существование в качестве части большого целого имеет серьезные преимущества.

Во-первых, многоклеточные организмы способны увеличиваться в размерах, получая тем самым значительные плюсы в плане выживания (когда ты больше всего, что вокруг, тебя вряд ли съедят). Во-вторых, они могут потреблять более разнообразную пищу и осваивать адаптационные навыки, приспосабливаясь к условиям различных сред, а также передвигаясь дальше и быстрее, чем одноклеточные «копуши». Обладание большим количеством клеток означает также, что за определенными частями тела можно закреплять выполнение каких-то конкретных задач. Это явление, называемое дифференциацией, обусловило появление таких функциональных единиц, как нервы, мышцы и кровь. Одноклеточному «мастеру на все руки» такое усложнение структуры недоступно. Консолидируя свою жизнедеятельность в рамках сложного организма, клетки могут совместно генерировать «общественные блага» типа питательных веществ или других химических субстанций, необходимых для роста. Если вы отдельная клетка, живущая сама по себе, то все, что вы производите, будет попадать в окружающее пространство, где его запросто поглотят ваши соперники. Однако продукты, генерируемые внутри многоклеточного организма, остаются внутри него, принося пользу и помогая расти.

Еще интереснее то, что, будучи многоклеточным организмом, вы можете спариваться, а не просто делиться на две части, как поступают бактерии, когда им приходит время воспроизводиться[7]. Половая эволюция многоклеточных животных привела к появлению четкого разграничения между половыми и соматическими клетками: если первые производят яйцеклетки или сперматозоиды, то вторые составляют остальную часть тела. Основная задача сомы – выполнение всей «грязной работы» по поддержанию жизни: именно ее клетки отвечают за питание, борьбу с конкурентами, поиск партнера и т. д., в то время как половые клетки ограждаются от всего этого ради передачи генетического «факела» следующему поколению.

Принципиальным условием многоклеточного образа жизни выступает строгий контроль над делением и функционированием клеток. С одной стороны, одноклеточный организм, подобный бактерии, имеет лишь одну эволюционную цель: воспроизводиться и передавать свои гены. Смерть такого организма буквально означает эволюционный тупик, и поэтому у него всегда есть стимул оставаться в живых, чтобы продолжать воспроизводство. С другой стороны, в многоклеточном организме воспроизведение клеток позволено только до тех пор, пока оно обслуживает нормальное развитие от рождения до зрелости, заживление ран или регулярные «текущие ремонты» тела. Самим клеткам необходимо придерживаться отведенной им роли: нейроны мозга, например, не могут внезапно начать производить инсулин, подобно островковым клеткам поджелудочной железы, а клетки кожи должны держаться отведенного им места, формируя непроницаемый барьер между организмом и внешней средой, а не отправляться вместо этого в путешествие в другие части тела. Наконец, любые неисправные или поврежденные клетки должны отмирать сами или уничтожаться иммунной системой, а не болтаться в теле, доставляя неприятности.

Таким образом, многоклеточность вполне можно уподобить биологическому «общественному договору», в рамках которого каждая клетка выполняет свой долг на благо всего организма. Раковые клетки не обращают внимания на эти правила, бесконтрольно воспроизводясь, вторгаясь в окружающие ткани, расползаясь по всему телу и в конечном счете убивая его, – если, разумеется, их не удастся взять под контроль. Чтобы понять, откуда появился рак, нам сначала надо разобраться в правилах многоклеточной жизни, а также представить, что происходит, когда их нарушают.

Живущая в почве слизистая плесень Dictyostelium discoideum (сокращенно Dicty) проводит дни, слоняясь без дела, как и подобает одноклеточной амебе, – по крайней мере до тех пор, пока жизнь хороша, а вкусных бактерий для пропитания хватает. Однако, когда запасы еды заканчиваются, одиночные клетки начинают посылать друг другу сигналы бедствия, побуждающие их сбиваться вместе. До 100 000 клеток объединяются, образуя небольшой слизистый сгусток длиной всего несколько миллиметров – его незамысловато именуют слизняком, – который скользит в поисках хорошего ярко освещенного места с подходящей температурой и влажностью. Найдя желаемое, слизняк вновь меняет форму. На этот раз он вытягивает вверх вертикальный стебель, увенчанный плодовым телом в форме бутона. В конечном счете бутон раскрывается, разбрасывая вокруг крошечные споры – в надежде обеспечить им условия, подходящие для того, чтобы каждая проросла в новую амебу Dicty и запустила весь цикл снова.

Жизненный цикл Dicty можно считать яркой иллюстрацией преимуществ многоклеточности: отдельные клетки объединяются в нем ради воспроизводства, когда становится тягостно. Но в нем можно обнаружить и обратную сторону клеточного слияния: хотя 80 % клеток, образующих слизняка, в итоге станут спорами и получат еще один шанс на жизнь, оставшиеся 20 %, оказавшиеся в стебле, умрут, пожертвовав собой ради общего блага колонии. Интересно, однако, что даже в столь простом сообществе находятся «жулики», которые нарушают общие правила.

В 1982 году Лео Басс, биолог из Йельского университета, заметил в мире слизистой плесени признаки антисоциального поведения. Он увидел, что определенные клетки родственного вида, Dictyostelium mucoroides, с большей вероятностью попадают в плодовое тело, а не в стебель, и тем самым обеспечивают себе больше шансов выжить и передать гены дальше. Он назвал этих «хитрецов» «соматическими клетками-паразитами»[8]. Четверть века спустя Гэд Шаульски с коллегами из Медицинского колледжа Бейлора в Техасе опубликовал статью, в которой описывалось аналогичное эгоистичное поведение и у Dicty. Оно оказывалось следствием изменений, которые затрагивали любой из более чем 100 генов.

Затем специалисты обнаружили нечто еще более любопытное: «мошенницы» «обманывали» лишь тогда, когда находились в окружении амеб, с которыми они не были родственно связаны. В присутствии генетически отличающихся соседей некоторые семейства вносили скромные 5 % вклада в формирование стебля, но вот зато если их окружали генетически идентичные собратья, целые 20 % «мошенниц» смиренно принимали смерть, отдавая свою жизнь за семью, а не за случайных незнакомцев. Ведь нет никакой пользы в наращивании массы на вершине стебля, если семейные гены все равно будут передаваться родственниками.

Впрочем, мы должны проявлять осмотрительность и не приписывать этим скользким «мошенницам» наличие субъектности или интеллекта. Они всего лишь следуют заложенной в них генетической программе, которая была сформирована естественным отбором. Когда у амебы возникает генетическая вариация, которая увеличивает ее шансы продвинуться к вершине стебля, носящая ее в себе клетка, скорее всего, выживет и продолжит размножаться, дав жизнь новому поколению «мошенниц», отличающихся той же мутацией. Поразительно то, что такой примитивный организм, как одноклеточная слизистая плесень, содержит столь великое множество генов, которые обеспечивают многоклеточное социальное поведение. Но еще более невероятным представляется кое-что другое: все эти «общественные правила» перестают работать в одном-единственном случае – когда генетическое нарушение, которое претерпела клетка, выгодно в эволюционной перспективе. Ведь вся популяция «эгоистичных» амеб быстро исчезла бы, если бы в ней отсутствовали особи, готовые пожертвовать собой ради образования стебля.

Dicty лишь типичный пример из множества других: мир переполнен «обманщиками» и «жуликами», которые сплошь и рядом нарушают правила своих сообществ. В 1970-е годы группа математически ориентированных биологов-эволюционистов, описывающая поведение молодых самцов благородного оленя, придумала термин «осеменитель-подпольщик»[9]. Не имея возможности обеспечить себя персональным гаремом, они спариваются с самками в то время, когда более взрослые и более крупные самцы бьются между собой за право обладания ими. Генетические исследования показывают, что из этих мимолетных союзов появляется на редкость много оленят Бэмби, что служит наилучшим подтверждением эффективности подобной стратегии спаривания. Подобные репродуктивные гамбиты позже были выявлены и в других популяциях животных.

Наконец, есть еще и пример южноафриканской медоносной пчелы (Cape honey bee). Подобно большинству социальных насекомых, эти создания живут колониями со строгой внутренней иерархией, разделенными на самок-тружениц и самцов-трутней, которыми управляет пчелиная матка. Она является единственной самкой в улье, которая может спариваться, производя мощные гормоны, подавляющие половые устремления рабочих пчел. Если пчелиная матка находится в отлучке, рабочие пчелы могут вновь активировать работу своих яичников и начать откладывать неоплодотворенные яйца, из которых вылупляются исключительно самцы-трутни. Однако время от времени рабочие пчелы поднимают своеобразное восстание: они перестраивают свои репродуктивные процессы, генерируя женское потомство и маточные феромоны, невзирая на присутствие матки. (Это явление известно как телитокия – от греческих слов thelys и tokos, сочетание которых означает «женское потомство».)

Способность активировать «режим матки» позволяет обычным рабочим пчелам превращаться в «мошенниц», пренебрегающих своей обычной деятельностью и предающихся вместо этого производству потомства. Затем группы фальшивых маток вторгаются в соседние ульи родственных подвидов медоносных пчел, отодвигая на второй план местную матку вместе с подчиненными ей местными рабочими пчелами и генерируя еще больше псевдоматок. По мере того как улей заполняется потомством этих маток-«мошенниц», сокращается количество пчел-тружениц, обязанных заниматься сбором нектара и опылением растений, а это нередко приводит к гибели колонии.

Примечательно открытие группы немецких и южноафриканских исследователей, которая обнаружила, что способность стать маткой-«мошенницей» предопределяется заменой лишь одной «буквы» в геноме пчелы; эта «буква» локализована в гене, функция которого в настоящее время остается неясной. Пчелы-«мошенницы» процветают на северо-востоке Южной Африки – несмотря на то что их активность губит их собственные колонии и наносит убытки местным пчеловодам.

Тем не менее с эволюционной точки зрения способность заново заселить рой пчелами-работницами и новой маткой является чрезвычайно полезной. В Южной Африке, где обычно живут описанные выше насекомые, очень ветрено, и поэтому подлинных маток, выбирающихся из пчелиного гнезда, часто уносит ветром. В столь суровых условиях готовность смириться с появлением псевдоматки кажется незначительной платой за обеспечение выживания вида в целом.

К началу мая на территории Университета штата Аризона в Темпе так печет, что глазные яблоки при сухой сорокаградусной жаре ссыхаются, а кожа покрывается мурашками. Это не лучшее место для бледной британской писательницы, мгновенно обгорающей на солнце, но зато оно идеально подходит для кактусов. Одно из последних новшеств в благоустройстве университетской территории – небольшая коллекция кристатных кактусов, размещенная на гравийной гряде между двумя зданиями факультетов. Это необычные растения. Вместо того чтобы указывать в небо округлыми «пальцами», их низкорослые стебли, покрытые пышными вздувшимися наростами, тяготеют к земле. Глядя на эти буйные колючие образования, невозможно не заметить их сходства с раковыми опухолями, набухающими внутри человеческого тела.

Эта параллель очевидна для Атэны Актипис, женщины, посадившей эти растения. Она возглавляет университетскую лабораторию кооперации и конфликта и является соруководителем проекта с интригующим названием «Человеческая щедрость» (Human Generosity Project) – масштабной междисциплинарной исследовательской программы, изучающей общества и культуры по всему миру в поисках тех факторов, которые заставляют людей быть щедрыми. После получения докторской степени за исследование, посвященное эволюции сотрудничества в человеческих обществах, ее заинтересовала гипотеза о том, что принципы функциональных (и дисфункциональных) обществ могут также работать и на клеточном уровне. Однако, обратившись к клеточному сообществу, она начала не с рака, а с кристатного кактуса.

«Я нашла веб-сайт, на котором были размещены удивительные фотографии кристатных кактусов, – говорит она мне, когда мы сидим в ее офисе, затерянном в недрах психологического факультета. – Есть что-то поразительное в том факте, что с раком знакомы не только животные, но и те формы жизни, которые внешне ничуть не похожи на нас. Растения биологически не имеют отношения к тому, как мы представляем себя самих и других животных, но именно они заставили меня осознать, что рак является фундаментальной частью жизни».

Вместо того чтобы, подобно большинству других исследователей рака, сосредоточиться на клетках, молекулах и генах, Актипис задумалась над тем, не помогут ли ее знания о взаимодействии индивидов в социуме взглянуть на онкологическую тему по-новому. Опираясь на свою диссертацию, описывающую социум как сеть автономных индивидов, объединяемых общностью ресурсов и необходимостью отвечать на внешние вызовы, она предположила, что ткани в организме должны вести себя как коллектив добропорядочных клеток, каждая из которых придерживается пяти золотых правил: не допускать чрезмерного распространения; выполнять предписанные задачи; не потреблять больше ресурсов, чем необходимо; всегда убирать за собой и умереть, когда потребуется.

Перечисленные правила обеспечивают нормальное функционирование любого сообщества, в том числе и нашего собственного; соответственно, в каждом из них возникают проблемы, если индивидуальные члены вдруг решают жить по-своему. Раковые клетки «обманывают», нарушая все правила, поначалу лишь одно или другое, но затем, утверждаясь и распространяясь в организме, все сразу. Они бесконтрольно воспроизводятся, пренебрегают нормальным функционированием внутри органа, пожирают кислород и питательные вещества, создают токсичную кислую среду и упорно отказываются умирать, когда приходит пора сделать это.

После миллиардов лет эволюционного развития многоклеточные организмы существуют как сообщества клеток, где каждая единица нацелена не на удовлетворение своих автономных потребностей, а на выполнение определенной роли в поддержании общего блага и воспроизводстве вида. Этот иерархический порядок не оставляет места для непринужденного образа жизни, который отличал наших одноклеточных предков. Деление клетки находится под строгим контролем, оно управляется множеством сложных, взаимосвязанных молекулярных и генетических процессов, гарантирующих, что каждая клетка будет делиться только там и тогда, где и когда это необходимо. Беспорядок в этом деле недопустим, а для поврежденных или своевольных клеток нет места. Возмутителей спокойствия вынуждают совершить самоубийство ради блага всех остальных, а старые клетки мирно усыпляют. Именно такой режим, каким бы суровым он ни казался, поддерживает наше здоровье.

Тем не менее в любом организованном обществе – человеческом, животном или клеточном – всегда найдутся отдельные единицы, нарушающие правила. (Кстати, я уверена, что каждый из нас делал это лично, особенно когда мы не сомневались, что содеянное сойдет нам с рук.) Подобно тому как человеческий социум процветает и растет, если люди действуют сообща и следуют общественно-правовым нормам, пресекающим конкуренцию или обман, эволюция многоклеточных организмов тоже требует подавления клеточного «мошенничества». Чем больше в таком организме клеток и чем дольше им предстоит сосуществовать бок о бок, тем сложнее этого добиться. В ходе эволюции многоклеточных животных невероятные усилия были потрачены на то, чтобы разработать механизмы подавления клеток-«мошенниц». Чем крупнее живое существо, тем больше членов входит в его клеточное сообщество; в соответствующей пропорции возрастает и вероятность «обмана», заставляющая совершенствовать контрольные механизмы.

Отдельной клетке, ставшей членом крупного многоклеточного проекта, предписывается отказаться от собственной автономии и управления своей эволюционной судьбой. Клетка соглашается на это, рассчитывая, что тело, частью которого она становится, до своей кончины успеет передать ее гены дальше. Тем не менее всегда могут найтись причины, подталкивающие к тому, чтобы нарушить правила, сбросить оковы клеточного коллектива и начать безудержно воспроизводиться.

К несчастью, в подобных случаях незамедлительно возникает очевидная проблема. Клеточный «обман» нарушает баланс между долгосрочной целью всего организма – прожить достаточно долго, чтобы успеть воспроизвести себя, – и внутренним стремлением «мошенницы» быстро получить индивидуальную выгоду за счет соседей. Эта выгода приобретается путем перерождения мятежной клетки в злокачественную опухоль, вопреки даже тому, что в итоге жертвой процесса оказывается и сама его инициаторша. Впрочем, всегда существует естественный количественный предел случаев обмана, с которыми любое сообщество готово мириться: если бы все одновременно решили обманывать, то и многоклеточное животное, и человеческий социум погрузились бы в состояние хаоса, воспроизводя антиутопию в стиле «Безумного Макса».

Иньяки Руис-Трилло, руководитель лаборатории многоклеточного генома в Институте эволюционной биологии в Барселоне (Испания), – человек, очарованный амебой. Если говорить конкретнее, то он одержим Capsaspora owczarzaki – одноклеточным организмом, который из-за своего необычного образа жизни считается ближайшим из ныне известных родственников многоклеточных животных.

В отличие от большинства других одноклеточных существ, которые все время держатся особняком, Capsaspora в течение жизни пробует три разных варианта. Прежде всего эту амебу можно найти в виде отдельных клеток, плавающих в крови пресноводных улиток. Другим способом ее бытования оказывается компактная споровидная циста, которую формируют отдельные амебы. Наконец, наиболее любопытен третий тип. Реагируя на какой-то пока не опознанный сигнал, амебы вдруг начинают ползти друг к другу, сбиваясь в небольшую группу; в такие периоды они даже выделяют что-то вроде клея, который скрепляет их вместе. Именно здесь, в «серой зоне» между одноклеточностью и многоклеточностью, удобнее всего прояснить правила, регулирующие многоклеточную жизнь, а также разобраться в том, каким образом рак их ломает.

В генах Capsaspora Руис-Трилло и его команда обнаружили множество сюрпризов, которые могут пролить свет и на происхождение многоклеточных сообществ, и на источники рака. Как и следовало ожидать, у Capsaspora имеется полный набор генов клеточного цикла, которые позволяют ей воспроизводиться, а также все прочие механизмы, которые необходимы для создания клетки и обеспечения ее жизнедеятельности, например для «активации» и «отключения» генов или производства энергии. Но при этом интересующая нас амеба обладает и некоторыми другими генетическими функциями, которые представляются абсолютно ненужными, по крайней мере на первый взгляд.

Интересно, что в организме Capsaspora присутствуют практически все гены и молекулы, которые многоклеточные животные используют для формирования различных тканей. Более того, Руис-Трилло обнаружил в этом любопытнейшем одноклеточном предке почти каждую новацию, позже освоенную многоклеточной жизнью. Например, клетки Capsaspora производят молекулы, называемые интегринами, которые, покрывая поверхность клеток животных, позволяют им «склеиваться» и образовывать упорядоченные структуры. У Capsaspora также имеется самобытная версия генов, которые ранее считались атрибутом исключительно животного развития: именно они позволяют клеткам в стадии раннего эмбриогенеза определяться с тем, что в будущем организме будет верхом или низом, передом или задом, левым или правым.

Кроме того, имеются еще четыре или пять генов, которые внешне очень похожи на генетическую подборку, известную как «путь бегемота» (Hippo pathway) и отвечающую за то, насколько крупным станет тело животного. Руис-Трилло научился даже брать эти гены у Capsaspora и вводить в геном плодовой мушки, заставляя их контролировать размер ее глаз. У самой амебы, однако, глаза отсутствуют (да и любой другой орган тоже). Отсюда возникает вопрос: для чего же одноклеточному организму нужны молекулярные атрибуты сложного многоклеточного существа? «Все эти механизмы активируются, когда Capsa переходит из одной формы в другую – амеба превращается в цисту или циста в агрегат, – объясняет Руис-Трилло. – Этот процесс подобен дифференциации у более сложных животных, но здесь он расчленен во времени: сначала вы становитесь одним, затем другим, потом третьим. При этом каждой клетке в каждый определенный момент приходится сохранять лишь одну форму. В этом заключается серьезная проблема одноклеточного организма».

Ребенок, растущий в утробе матери, формирует сотни различных типов клеток, каждая из которых специализируется на выполнении конкретной задачи. Однако если бы мы были похожи на Capsaspora, нам пришлось бы проходить все стадии последовательно: сначала все наше тело становилось бы печенью, а затем мозгом или мускулатурой. Как показывают изыскания Руиса-Трилло, главное отличие людей и других сложных организмов от разрозненного коллектива амеб состоит в том, что в процессе эволюции наши клетки научились выполнять различные задачи одновременно. И хотя у Capsaspora есть все гены, необходимые для назначения различных функций, эта амеба не очень хорошо справляется с многозадачностью.

Более сложные организмы развили несколько уровней изощренных приспособлений, которые позволяют контролировать то, когда и где будут активированы их гены. Хотя многие из этих контролеров имеются и у Capsaspora, это создание лишено бесчисленного множества генетических «контрольных переключателей» дальнего радиуса действия, рассыпанных по всему геному сложных многоклеточных существ. Именно они запускают работу генов в нужное время и в нужном месте, заставляя организм в процессе его развития создавать необходимые виды тканей. Стоит обратить внимание на то, что в раковых клетках сбои происходят именно в дистанционных взаимодействиях между «переключателями» и генами.

Помимо явной генетической недоразвитости по сравнению с многоклеточными организмами, у Capsaspora отсутствует еще одно важное свойство: эта амеба не умеет умирать. Точнее говоря, эти крошечные существа, конечно же, в какой-то момент прекращают существовать, но при этом у них отсутствуют важнейшие компоненты клеточной программы суицида, известной как апоптоз, которая запускается, когда клетки повреждаются или становятся ненужными.

В многоклеточных организмах, включая людей, апоптоз обеспечивает мощную защиту от рака. Вы даже можете это наблюдать на примере собственного тела, когда по легкомыслию обгорите на солнце: чешуйки омертвевшей кожи, которые отслаиваются спустя несколько дней, – это поврежденные клетки, которые слишком испорчены, чтобы воспроизводиться должным образом, и поэтому им «поручается» умереть, а не задерживаться, создавая проблемы в будущем. Неудивительно, что генетические изменения, которые нарушают ключевые компоненты этой суицидальной реакции, оказываются важным этапом в развитии рака: растущая опухоль не только требует воспроизведения все новых клеток, но и нуждается в том, чтобы они не умирали.

В этом открытии запечатлено противоречие между потребностями отдельной составляющей многоклеточного тела и совокупным благом всего его сообщества. «Жизненная цель» одноклеточного организма состоит в том, чтобы произвести как можно больше своих копий и не умереть, но с позиции многоклеточного существа самое главное состоит в том, чтобы клетки, напротив, выполняли свой долг и были готовы умирать для общего блага группы – когда они повреждены, неправильно работают или больше не нужны.

«На протяжении миллиардов лет клетки просто делились: если вы одноклеточный, то вам только этим и приходится заниматься. Однако как только вы оказываетесь внутри другого организма, речь идет уже не только о вас, – говорит мне Руис-Трилло. – Многоклеточность приносит великую пользу организму, и вам в том числе, однако теперь вы попали в абсолютно другие условия, и то, что вы могли делать, будучи автономной единицей, становится невозможным, поскольку вам нужно следить за своим поведением и следовать правилам».

Это проблема, с которой вы, безусловно, сталкивались, если когда-нибудь ездили на отдых с группой друзей. Действия и решения, которые кажутся достаточно простыми для одиночки, внезапно превращаются в предмет сражений за желания и приоритеты, которые разделяют участников. По словам Руиса-Трилло, многие студенты из его лаборатории любят ходить в походы, но это не приводит автоматически к гармоничному отдыху.

«Когда вы идете в поход один, у вас обычно все легко. Вы едите, когда захотите и что захотите, – говорит он. – Вы ставите палатку там, где нравится, и спите тогда, когда хочется, – все по собственному усмотрению. Однако как только вы отправляетесь в поход в составе группы, состоящей из десяти человек, у вас появляются проблемы. Неизбежно начинаются споры: а почему бы нам не поставить палатку здесь или почему нельзя поесть сейчас?»

Чтобы избежать аналогичных трудностей, клетки поддерживают постоянную коммуникацию друг с другом, отправляя и получая сигналы, сообщающие о текущей обстановке и необходимых действиях. Некоторые из этих сообщений представляют собой свободно циркулирующие химические вещества, которые диффундируют от клетки к клетке или перемещаются по кровотоку, в то время как другие больше похожи на старомодную систему «две жестяные банки с веревкой», требующую непосредственного физического контакта между клетками для передачи сигнала. На деле многие гены из числа тех, что нужны для многоклеточности, участвуют в коммуникации между клетками – и с развитием рака контакты этого типа прекращаются.

Хотя многоклеточный образ жизни имеет несомненные преимущества перед одноклеточным существованием, бóльшее количество клеток чревато бóльшими проблемами. Как нередко случается в жизни, чем сложнее что-то устроено, тем чаще оно ломается. Если в многоклеточных организмах наличествуют многоуровневые и сложнейшие регуляторные механизмы, которые позволяют клеткам специализироваться на выполнении различных задач и воспроизводиться в тот момент и в том месте, когда и где это необходимо, то можно не сомневаться и в наличии процессов, которые, пойдя наперекосяк, выведут из строя всю систему. Миллиард лет назад, когда мы были немногим больше амеб, все было гораздо проще.

В 2011 году космологи Пол Дэвис и Чарльз Лайнуивер опубликовали дискуссионную статью под названием «Раковые опухоли как Metazoa 1.0: в поисках генов древних предков», в которой излагалась идея о том, что рак представляет собой не что иное, как атавизм – эволюционный возврат к архаичной форме жизни. Эти авторы видели в раковой опухоли не совокупность «автономно-эгоистичных» клеток, а «деградировавшие» клетки, которые превратились в разрозненный коллектив, похожий на самые первые многоклеточные организмы (Metazoa) и функционирующий под контролем унаследованных от предков, но ранее недоступных генетических программ. Согласно их теории, это атавистическое поведение является своеобразным «безопасным режимом», запускаемым в ответ на стрессовые условия, например на низкий уровень кислорода. Именно такие условия, характерные для ранней Земли в период становления многоклеточных животных, встречаются также в локальной среде, окружающей опухоль.

Мало что раздражает биологов столь же сильно, как физики, вторгающиеся в их предметную область с энтузиазмом беззаботного щенка, получившего новую игрушку. Незваные пришельцы предлагают упрощенческие решения, в которых игнорируется все богатство знаний, бережно накапливаемых десятилетиями. И хотя идее о том, что рак является эволюционным откатом назад, уделили немалое внимание в средствах массовой информации, недовольную реакцию научного сообщества можно было ощутить даже из космоса. Новая гипотеза вызывала либо насмешки по поводу того, что дуэт невежд вообще не разбирается в биологических и генетических причинах рака, либо же разочарование, обусловленное тем, что банальных заявлений о седой древности генов, участвующих в фундаментальных процессах жизни, уже достаточно для того, чтобы обзавестись в научной и популярной прессе репутацией новатора и ниспровергателя устоев[11].

Атавистическая теория Лайнуивера и Дэвиса явно не согласуется с реалиями современной биологии. Рак вовсе не является откатом к какой-то точке в длинной истории многоклеточной жизни; вместо этого он стимулируется клетками, которые выбрали для себя уникальную эволюционную траекторию в сложной среде, окружающей организм. Они подвергаются давлению естественного отбора, находя и используя в своих мутировавших геномах все, что способно помочь их выживанию (позже об этом будет рассказано более подробно). Кроме того, как показывает работа Руиса-Трилло по изучению Capsaspora, все, что отделяет друг от друга организованную многоклеточную систему и скопище автономных одноклеточных организмов, сводится к двум вещам: жесткому генетическому регулированию и клеточной смерти. Наконец, имеются и некоторые новые и интересные наблюдения относительно того, что может происходить на генетическом уровне, когда «многоклеточный» договор между клетками начинает нарушаться.

Растущая доступность данных, извлекаемых из секвенирования ДНК самых разнообразных видов, позволила ученым составить генеалогическое древо жизни, подробно отображающее отношения между видами, а также то, в какие времена у них были общие предки. Это позволяет с легкостью вычислить возраст любого гена. Например, если какой-то конкретный ген представлен только у видов, принадлежащих к ветви млекопитающих, то можно предположить, что он возник около 65 млн лет назад, когда впервые появились млекопитающие. Однако если его присутствие можно проследить начиная с бактерий, то он окажется гораздо древнее; возможно, такой ген входит в состав генома наших самых ранних одноклеточных предков.

Пару лет назад Дэвиду Гуду – руководителю группы онкологического Центра имени Питера Маккаллума в Мельбурне (Австралия) – пришла в голову блестящая идея нанести на древо жизни постоянно расширяющийся набор раковых генов, обнаруженных в ходе крупномасштабных проектов по секвенированию опухолей. Он хотел выяснить, существует ли какая-либо взаимосвязь между возрастом гена и его ролью в развитии онкологического заболевания. Однако человек, готовый на практике осуществить его проект, появился лишь после того, как к нему в лабораторию пришла молодая венесуэлка Анна Тригос, готовившаяся к защите диссертации.

Приступив к работе, Тригос сделала удивительное открытие: оказалось, что гены, наиболее активные в раковых клетках, одновременно являются и самыми древними. В их число попали те типы генов, которые отвечают за важнейшие жизненные функции, такие как воспроизведение клеток или восстановление поврежденной ДНК, появившиеся на заре одноклеточной жизни. И, напротив, наименее активными оказались гены, сформировавшиеся недавно, имеющиеся в основном у млекопитающих или многоклеточных животных и отвечающие за самые сложные задачи, включая создание специализированных органов и обеспечение коммуникации между клетками.

Та же закономерность проявила себя и во всех типах опухолей, которые она исследовала: в них активируется работа «одноклеточных» генов, в то время как более современные «многоклеточные» остаются пассивными. Отсюда следует, что раковые клетки предрасположены к тому, чтобы пренебрегать своей обычной ролью в клеточном сообществе и вести себя «эгоистично» и независимо. Причем дело не столько в том, что они полностью возвращаются к атавистической амебоподобной форме, сколько в том, что мутации, обычно способствующие росту опухоли и позволяющие клеткам-«мошенницам» процветать, относятся, как правило, к числу тех, что выводят из строя системы, которые обычно поддерживают многоклеточный порядок.

Рак – это цена жизни. Наши многоклеточные тела являют собой что-то вроде воплощенного перемирия, усмиряющего «одноклеточные поползновения», которые от рождения присущи нашим клеткам. Тем не менее некоторые из этих уникальных способностей, отличающих одноклеточных, все равно должны при необходимости активироваться с легкостью. Например, быстрое клеточное воспроизводство требуется для того, чтобы стволовые клетки в крови, костях, кишечнике и коже генерировали многие миллионы новых клеток, которые ежедневно нужны нам для регенерации и заживления ран. Удалите у человека кусочек печени, и оставшиеся клетки на какое-то время обретут феноменальную способность к регенерации, которая восстановит килограмм ткани всего за несколько недель. Но, хотя эти процессы находятся под очень жестким контролем, иногда происходят сбои – и все идет не так.

Как только образуется клеточное сообщество, в нем незамедлительно появляются и клетки-«мошенницы». Сказанное означает, что рак на протяжении всего существования сопровождал не только человека, но и других многоклеточных животных, и это не раз было подтверждено. И если во Вселенной вдруг найдется инопланетная многоклеточная жизнь, то, скорее всего, бóльшая часть ее представителей также будет подвержена раку.

Клетки-«мошенницы» восстают против правил, диктуемых генами, которые участвуют в создании наших тканей и контролируют клеточный рост. Любые изменения, претерпеваемые этими генами, увеличивают вероятность того, что правила будут нарушены, провоцируя возникновение опухолей. Как будет показано в нескольких последующих главах, попытки понять, каким образом эти генетические изменения запускают онкологические процессы, оставались магистральным направлением исследований более столетия.

Однако здесь мы сталкиваемся с чем-то еще более фундаментальным. Как писательница, я всю жизнь пыталась находить аналогии и придумывать метафоры, которые позволяли бы привлечь к естественным наукам тех людей, которым они кажутся интересными, но у которых не хватает знаний, позволяющих разобраться в тонкостях молекулярной биологии. Но, размышляя о клеточном сообществе и обитающих в нем злокачественных «мошенницах», я поняла, что это вовсе не метафора, а описание самой жизни. Все многоклеточные организмы, группы животных или популяции людей представляют собой сообщества, в которых действуют те или иные социальные договоры. Подобные сообщества состоят из членов, которые либо соблюдают предусмотренные ими законы, либо нарушают их. Мошенничество неизбежно, особенно если контроль вдруг ослабевает. В каждом из нас сидит свой Иуда.

Любую группу живых существ можно уподобить прекрасному фракталу, каждая единица которого является лишь уменьшенной версией целого. И поэтому подонки и ренегаты есть у всех, начиная с людей и амеб и заканчивая пчелиными матками и самими раковыми клетками.

Вопрос о том, что вызывает рак, занимает нас на протяжении тысячелетий. Бóльшую часть этого времени рак воспринимался как сверхъестественное наказание, наложенное на человека оскорбленными божествами или вызванное колдовством. Египтяне считали его свидетельством гнева богов, в то время как древние китайские тексты объясняли его нарушением внутреннего равновесия и проявлением «злой» энергии ци. Подобные представления сопровождались убежденностью в том, что путем к исцелению должно послужить возвращение на верную сторону – к правильному богу, задабриваемому молитвами и ритуалами[12]. Такое восприятие встречается до сих пор, хотя трактовки, предлагаемые ортодоксальными религиями, все чаще вытесняются туманными рассуждениями о «гармонии» или «благополучии». Рак рассматривается как наказание за нездоровый образ жизни или за терпимость к замусоренному миру, а единственная надежда на спасение от него связывается со строгим соблюдением обрядов и ритуалов альтернативной терапии.

Медицинские умы издавна пытались найти более рациональные ответы. В IV веке до н. э. Гиппократ, древнегреческий «отец медицины», выдвинул идею о том, что тело состоит из четырех телесных жидкостей, каждая из которых имеет свой цвет: это красная кровь, белесая мокрота, желтая желчь и черная желчь. Когда эти жизненно важные жидкости находятся в равновесии, человек чувствует себя хорошо. Если же баланс нарушается, то человек заболевает, причем рак появляется от избытка скапливающейся в организме черной желчи.

Римский врач Гален подхватил идею Гиппократа и развил ее, включив в свои тексты. Они служили основой клинической практики в Европе, а также в исламском мире на протяжении более тысячелетия. Гален также обратил внимание на то, что рак молочной железы чаще встречается у женщин, не имевших детей; это заставило его предположить, что эта болезнь может быть результатом задержки в организме женщины какого-то ядовитого вещества, удаляемого при грудном вскармливании[13].

К 1500-м годам люди начали понимать, что теория жидкостей Галена не имеет смысла, в особенности с учетом того, что никто так и не смог подтвердить существование зловещей, но неуловимой черной желчи. В середине XVI века появилась новая теория, в основу которой были положены наблюдения за множественными случаями рака у членов одной и той же семьи. Она подтолкнула медиков к выводу о заразности онкологических заболеваний. Подобно гипотезе Галена о токсичных молочных железах, само наблюдение было верным, но причина констатируемого явления указывалась неправильно: сегодня мы знаем, что унаследованные генетические изменения значительно повышают шансы заболеть определенными видами рака, чем и объясняется их распространенность в конкретных семьях. Несмотря на то что некоторые заразные инфекции, подобные уже упомянутому вирусу папилломы человека, способны подталкивать клетки к раку, при нормальных условиях заразиться им невозможно. (Впрочем, имеются примечательные исключения, о которых речь пойдет ниже, – см. гл. 8.) Тем не менее эта идея внесла свой вклад в стигматизацию заболевания, заставив вынести первые онкологические больницы за пределы городов, чтобы не подвергать риску население.

Следующим большим этапом стала теория лимфы, которая приобрела популярность с середины XVII века. Она сузила список Гиппократа с четырех жизненно важных жидкостей до двух – крови и лимфы. Как полагали ее сторонники, от их правильного перемещения по телесным каналам зависит человеческое здоровье. Одним из главных апологетов этой концепции был легендарный шотландский хирург и анатом Джон Хантер, который считал, что опухоли возникают в очагах застоявшейся лимфы, вытекшей за пределы кровотока. Благодаря Хантеру и другим известным сторонникам теория лимфы просуществовала до середины XIX века, после чего была опровергнута неугомонными патологоанатомами, которые с помощью своих новомодных микроскопов доказали, что опухоли на деле состоят из человеческих клеток, а не из загустевшей жидкости.

Рак действительно содержал какие-то клетки, но их происхождение по-прежнему оставалось загадкой. По мере того как ученые изо всех сил старались разобраться в странном и чудесном клеточном мире, открывающемся под их микроскопами, появлялись всевозможные новые идеи. Одни считали, что рак является порождением каких-то необычных маленьких клеток, отделяющихся от слоя ткани, известного как бластема. Другие создавали собственные вариации той же темы, доказывая, что опухолевые клетки спонтанно образуются из загустевшей жидкости, просачивающейся из кровеносных сосудов, или же представляют собой остатки того «багажа», которым мы обзавелись еще в утробе матери (кстати, в случае детского рака эта идея оказалась верной – см. гл. 5). Все эти теории боролись между собой бóльшую часть столетия, причем каждая имела ученых сторонников в различных частях Европы и Соединенных Штатов.

Пристальные наблюдения со временем выявили тот факт, что раковые клетки придерживаются фундаментального принципа биологии: omnis cellula e cellula – «все клеточное происходит из клеток». Следовательно, рак – не проклятие, не заразная болезнь, не застой (или свертывание) крови. Он возникает в тот момент, когда наши собственные клетки начинают «обманывать» нас, бесконтрольно воспроизводясь и в конце концов захватывая другие части тела. Тем не менее такой подход лишь позволяет понять, что такое рак, не объясняя, почему он возникает. Так какие же причины заставляют добропорядочные клетки ломать рамки хорошего поведения и начинать своевольничать?

XIX век был захватывающим временем для человека, обладающего микроскопом (и, заметим, в основном это были мужчины). Инструменты и методы микроскопии быстро развивались, включая разработку ярких синтетических красителей, созданных из химикатов каменноугольной смолы. Эти совершенствования позволили зорким ученым «шпионить» за внутренней работой клеток.

Одним из занимавшихся этим делом специалистов стал немецкий биолог Вальтер Флемминг. Его заинтриговало то, каким образом темное вещество, находящееся в сердце каждой клетки и названное им хроматином, впитывает краситель. Анализируя клетки саламандры, он описал то, как хроматин меняет свою форму, превращаясь в длинные нити, когда клетка готовится к делению. Ученый также заметил, что каждая новая клетка в ходе этой процедуры получает равную долю таких нитей. В предложенной Флеммингом терминологии этот процесс был обозначен термином Karyomitosis, а тонкие нити получили название Mitosen. Термин «митоз» применительно к клеточному делению прижился довольно быстро, но броское название «хромосома», обозначающее хрупкие нити ДНК, которые содержат инструкции по жизнедеятельности каждой клетки, придумал другой немецкий ученый, Генрих Вильгельм фон Вальдейер-Харц.

Хотя в то время практически ничего не было известно о ДНК или механизме наследования, любопытный процесс копирования и распределения хроматина показался ученым очень важным. В 1890 году еще один немец, анатом Давид фон Ганземан, сфокусировал внимание – а также свой микроскоп – на странных клетках внутри опухоли, заметив, что для некоторых из них митоз проходит весьма причудливым образом. Когда делится обычная клетка, она устанавливает что-то вроде двух «полюсов» на противоположных своих концах, похожих на Северный и Южный полюсы на глобусе. Затем два идентичных набора хромосом начинают расходиться, тяготея к каждому из «полюсов»: иначе говоря, после того как клетка разделится вдоль «экватора», каждое ее дочернее порождение будет обладать полным набором ДНК. Однако, наблюдая за раковыми клетками, Ганземан заметил, что у них зачастую не два «полюса», а три или даже больше.

Как и следовало ожидать, это создает большую путаницу, поскольку клетке в подобной ситуации требуется разделить два на три. Более того, немецкий ученый заметил, что, даже если раковые клетки «одумываются» и формируют лишь два «полюса», хромосомы не всегда делятся между ними поровну. Ганземан заподозрил, что отмеченный хромосомный дисбаланс и есть ключевой признак рака, – вполне вероятно, это первый этап в развитии опухоли. Более того, он предположил, что раковые клетки, не испытывавшие явных затруднений с митозом, могли иметь какие-то проблемы с хромосомами. Слишком малые размеры последних не позволяли уточнить эту догадку, но в свете последующего открытия генов и мутаций, вызывающих рак, она оказалась удивительно прозорливой.

К сожалению, идеи Ганземана остались практически незамеченными – возможно, из-за того, что в то время все были одержимы идеей о почкующейся бластеме. В итоге в истории генетических исследований рака его имя зачастую оказывается в тени Теодора Бовери, биолога и тоже немца. В 1914 году, когда Европа стояла на грани саморазрушительной войны, он опубликовал небольшую монографию под названием «О происхождении злокачественных опухолей» (Zur Frage der Entstehung maligner Tumoren), в которой изложил свои наблюдения и мысли по поводу странного «танца хромосом» внутри раковых клеток. Большая часть книги представляет собой подробное описание возможных сбоев, сопровождающих оплодотворение яйцеклетки морского ежа – организма, выбранного Бовери для проведения опытов. В этом ряду упоминались лишние сперматозоиды, недостающие хромосомы, множественность «полюсов» и остановка митоза, причем каждый из этих вариантов не предвещал морскому ежу ничего хорошего.

Несмотря на то что Бовери почти не рассматривал раковые клетки обособленно, его заинтриговала взаимосвязь между хромосомным хаосом в яйцеклетках морского ежа и повышенной активностью рака. Он предположил, что клетки опухоли идут вразнос из-за «специфически аномального хромосомного состава», сославшись на Ганземана, первым заявившего об этом. Бовери также высказал предположение о возможном существовании «ингибирующих хромосом», в случае потери которых клетка начинает неконтролируемое деление; иначе говоря, он проницательно предвидел сделанное в будущем открытие генов-супрессоров, тормозящих развитие опухоли. Он также предсказал (или счастливым образом угадал) то, что участки хромосом, отвечающие за определенные свойства, – теперь мы называем их генами, – скорее всего, выстраиваются в хромосоме в определенном порядке. Бовери скончался в 1915 году, спустя год после публикации своей небольшой книги, завещав жене-американке Марселле перевести ее на английский язык и донести изложенные в ней идеи до широкой аудитории.

Мысль о том, что рак является результатом внутренних хромосомных неполадок нормальных клеток, становилась все более популярной в первые десятилетия XX века. Американский патолог Эрнест Тайцзер в 1916 году впервые использовал словосочетание «соматическая мутация»; с его помощью он отстаивал подход, согласно которому опухоли возникают из-за модификаций наследственного материала в обычных (соматических) тканях тела. К 1922 году выдающийся генетик Томас Хант Морган, занимавшийся плодовыми мушками, также поддержал это изобличение дефектных генов, предположив, что «рак возникает в результате повторяющейся соматической мутации определенного гена». Так родилась теория соматических мутаций, которая объясняла рак мутациями в генах обычных клеток, заставлявшими их сбиваться с правильного пути и бесконтрольно воспроизводиться.

На протяжении XX века ученые разбирались в деталях того, как именно все это происходит. Сегодня нам известно, что хромосомы – длинные цепи ДНК, состоящие из четырех химических «строительных блоков» (нуклеотидных оснований), соединяемых воедино в бесконечном разнообразии комбинаций. Гены же представляют собой более короткие участки ДНК, собранные в одной хромосоме. Они являются своеобразными биологическими инструкциями, которые указывают клеткам, как им расти и воспроизводиться, какую работу выполнять в организме и когда умирать. Именно последовательность упомянутых оснований – аденина (А), тимина (Т), гуанина (G) и цитозина (С) – передает информацию, заключенную в гене, действуя как молекулярный «алфавит», излагающий рецепты жизни.

Человеческий геном – полный набор ДНК, необходимый для создания человека, – содержит 20 000 генов (плюс-минус несколько тысяч[14]), распределенных по 23 парам хромосом. Тем не менее настоящие гены составляют лишь менее 2 % от общего объема генома. Все остальное в научно-популярной литературе часто называют «мусорной ДНК», хотя технически правильнее говорить о «некодирующей ДНК», поскольку она не содержит зашифрованных генетических инструкций для производства белковых молекул. Некоторые составляющие этого массива содержат в себе около миллиона «переключателей», активирующих и дезактивирующих гены, а также структурные компоненты, требующиеся для поддержания правильного числа и длины хромосом при делении клетки. Существуют участки, состоящие из молекулярных нитей, известных как некодирующие РНК, которые либо сами по себе выполняют важные функции, либо помогают контролировать активность других генов. Кроме того, есть еще и изрядная толика такого генетического «мусора», который на первый взгляд кажется полностью бесполезным, хотя специалисты-генетики горячо обсуждают, до какой степени это предположение верно.

По мере того как мы растем, превращаясь из оплодотворенной яйцеклетки в ребенка, а затем во взрослого человека, тысячи генов должны быть активированы в нужных местах и в нужное время – при наличии того количества воспроизводимых клеток, которое необходимо для формирования и поддержания организма. Поэтому вполне логично ожидать, что любые изменения в «буквенном наборе» этой генетической программы могут вызывать проблемы. «Орфографическая ошибка» в каком-то важном гене способна заставить клетку бесконтрольно воспроизводиться. Или же такой сбой может нарушить инструкцию, которая предписывает клетке умереть, когда она получает повреждение или становится старой. Дальнейшие изменения в других жизненно важных генах ведут к развитию агрессивной и непобедимой опухоли, в конечном счете наделяя некоторые из взбунтовавшихся клеток способностью вырываться на свободу и блуждать по телу.

Такая линия размышлений подвела к идее о том, что рак есть, по сути, заболевание ДНК. Отсюда, в свою очередь, вытекали два логичных вывода. Во-первых, если научиться с точностью выяснять, какие именно неисправные гены и молекулы провоцируют неконтролируемый рост клеток, формируя опухоль, то появляется шанс обзавестись «волшебными пулями», способными их останавливать (к этой мысли мы вернемся позже). Во-вторых, если мы, по идее, должны уметь с точностью устанавливать причину рака, то, отследив те изменения в ДНК (мутации), которые привели к развитию рака у конкретного человека, и определив, что вызвало их, мы, вероятно, сможем разгадывать те или иные биологические загадки.

Если отодвинуть в сторону теории, основанные на черной желчи и божьем гневе, то, по-видимому, самым старым научным исследованием, связывающим тип рака с конкретной причиной, окажется трактат «Предостережения против неумеренного употребления табака» (Cautions Against the Immoderate Use of Snuff), который в 1716 году опубликовал британский врач и ботаник Джон Хилл. На пятидесяти с лишним бросающих в дрожь страницах Хилл описывает вызревание и рост твердых опухолей в носовой полости мужчин, которые нюхали табак, надеясь, что его слова будут «полезны, поскольку подобное злоупотребление чревато представленными заболеваниями».

Еще более объемная работа под названием «Хирургические наблюдения за катарактой, полипом в полости носа и раком мошонки» (Chirurgical Observations Relative to the Cataract, the Polypus of the Nose and Cancer of the Scrotum) была опубликована четырнадцать лет спустя Персивалем Поттом, британским хирургом, проявлявшим пристальный профессиональный интерес к гениталиям несовершеннолетних лондонских трубочистов. Большинство этих брошенных родителями мальчиков, живших в грязи и унижении, отправляли работать в дымоходы либо вообще голыми, либо одетыми в рубашки и брюки свободного кроя. В результате у многих из них развивались болезненные и деструктивные опухоли половых органов, известные под названиями «рак трубочистов» или «эпителиома мошонки».

Потт не только обнаружил, что подобные виды рака поддаются излечению, если провести операцию до того, как болезнь начнет распространяться, но также понял, что болезнь провоцируется сажей, скапливающейся на чумазых мальчишеских яичках. Полученные результаты побудили его развернуть кампанию за улучшение условий труда юных чистильщиков труб, предусматривающее регулярное посещение ими бани и выдачу им обтягивающей защитной одежды, какую носили трубочисты в Германии и других странах. По всей Европе подобные рекомендации служб общественного здравоохранения привели к искоренению этой разновидности рака всего за несколько десятилетий. В Британии, однако, отстаиваемому Поттом улучшению условий труда маленьких трубочистов мешали интересы богатых домовладельцев и страховых компаний, а также бригадиров и прорабов, чей доход зависел от рабского труда мальчиков. Благодаря аргументам о том, что жизнями нескольких бедных детей вполне можно рискнуть ради того, чтобы защитить дымоходы богачей от грязи и пожаров, ужасающие условия работы британских трубочистов и сопряженные с ними тяжкие раковые заболевания сохранялись на протяжении значительной части XIX века.

Лишь в 1930-х годах ученым удалось подтвердить гипотезу Потта: они показали, что нанесение разведенной сажи на выбритую кожу мышей может вызвать образование опухолей. Тем же методом были выявлены канцерогенные свойства ряда вредных химических веществ, включая бензпирен и полициклические ароматические углеводороды. Тот факт, что некоторые из них содержатся также и в табачном дыме, впервые заставил задуматься о том, что популярная привычка, рекламируемая кинозвездами и одобряемая врачами, может оказаться не такой уж и безопасной. Взявшись за ту же проблему с другой стороны, британские ученые Ричард Долл и Остин Брэдфорд Хилл в 1950 году обнародовали результаты обследования более 2000 пациентов, поступивших в двадцать больниц Лондона, которое подтвердило, что у курильщиков гораздо больше шансов обзавестись раком легкого по сравнению с теми, кто не курит, или с людьми с другими типами рака.

Хотя именно Долл и Брэдфорд Хилл сегодня пользуются репутацией ученых, подтвердивших связь между раком легкого и курением, на самом деле ее обнаружили на десять с лишним лет раньше. Тем не менее имелась важная причина, из-за которой эта более ранняя работа, демонстрирующая опасности табакокурения, была проигнорирована, – ее выполнили нацисты.

Ученые, которые в 1930-е годы трудились в управляемом нацистами Йенском университете в Германии, были первыми, кто выявил связь между курением и развитием рака у людей, придумав также термин «пассивное курение». Но, поскольку добытые ими данные были опубликованы на немецком языке в разгар Второй мировой войны, им не уделили почти никакого внимания. Что еще важнее, именно Йена была академической колыбелью аморальной и превратной науки о расах, которая способствовала оформлению евгенической политики нацистов, погубившей миллионы «ненужных» людей, включая евреев, цыган, гомосексуалов, представителей различных этнических меньшинств, а также инвалидов – как детей, так и взрослых. Таким образом, скептицизм, утвердившийся в то время в отношении любого исследования, организованного в этом печально известном университете, был вполне объяснимым; более того, его не могла поколебать даже научная обоснованность результатов. Сам Гитлер, кстати, был фанатичным борцом с курением, что, вероятно, не сильно помогло в деле борьбы против табака.

Иные доказательства, на сей раз уже не имеющие отношения к нацистам, были представлены в 1948 году в статье, которую написал хирург-онколог Виллем Вассинк из больницы Антони ван Левенгука в Амстердаме. В этом материале он показал, что у заядлых курильщиков в двенадцать раз больше шансов заболеть раком легкого, чем у некурящих. Однако из-за того, что его труд вышел на голландском языке, эта информация тоже не попала в англоязычные медицинские учебники. Еще раньше, в 1931 году, аргентинский врач Анхель Роффо обнаружил, что экстракт табачной смолы, нанесенный на уши кроликов, может вызывать рак, в то время как чистый никотин нет. Однако статьи этого специалиста, как и все наиболее актуальное по теме курения, печатались в немецких журналах, и потому англоязычный мир их опять-таки не заметил.

Несмотря на предвзятость медицинского сообщества в отношении всего, что было сделано нацистами и/или не было опубликовано на английском языке, даже британцам Доллу и Брэдфорду Хиллу пришлось изрядно потрудиться, чтобы привлечь внимание к своим открытиям, которые они считали железобетонным доказательством причастности курения к развитию рака легкого. Членство Долла в Коммунистической партии Великобритании считалось достаточным основанием для того, чтобы игнорировать проводимую им работу, несмотря даже на то, что его напарник Брэдфорд Хилл был вполне добропорядочным гражданином с хорошими связями в истеблишменте. Размышляя о том, что могло бы заставить британских врачей сосредоточиться на их разработках, Долл и Брэдфорд Хилл решили, что есть единственный способ: надо было продемонстрировать, что курение убивает и самих медиков, а не только их пациентов.

В 1951 году они привлекли 40 000 врачей к самому амбициозному исследованию, когда-либо проводившемуся до того момента. На протяжении нескольких лет за его участниками наблюдали с целью установить связь между курением и здоровьем. Для того чтобы сделать первые выводы, не пришлось даже ждать окончания программы. Уже к 1954 году цифры четко показывали, что рак легкого у курильщиков встречается в двадцать раз чаще, чем у некурящих. К 1956 году была установлена прочная корреляция курения с целым букетом иных заболеваний, включая инфаркты, хронические болезни легких и рак пищевода. Тем не менее лишь в 1960-х годах введение ограничений на продажу и рекламу табачной продукции ради здоровья нации стали считать хорошей идеей, а продажи табака начали снижаться только с начала 1970-х.

В современную эпоху наши ответы на вопрос о том, чем вызывается рак, подкреплены более подробной информацией. Быстрый поиск в интернете немедленно обнаруживает целый спектр идей на этот счет, от безусловно очевидных до весьма туманных. Курение, плохое питание, наличие вредных химикатов в окружающей среде, ультрафиолетовое излучение солнца, определенные вирусы, наследственные генетические дефекты, шаткая иммунная система и так далее, и так далее – список можно продолжать бесконечно. Кроме того, в СМИ периодически появляются и более необычные «подозреваемые»: среди факторов, которые мне особенно по душе, достойны упоминания занавески для душа, включение света во время ночного похода в туалет и как верх нелепицы – вода. Проект газеты The Daily Mail под названием «Онтология онкологии» (The Daily Mail Oncology Ontology Project) оказался недолговечным блогом, в котором была предпринята попытка каталогизировать страсть газеты к разделению всех неодушевленных предметов на те, которые вызывают рак, и те, которые лечат его. Впрочем, осознав грандиозные масштабы своего замысла, анонимный автор проекта быстро сдался.

Однако, как известно любому хорошему статистику, существование корреляции еще не доказывает наличие причинно-следственной связи: простая фиксация того факта, что многие люди, страдающие одним и тем же видом рака, подвергались одному и тому же виду внешнего воздействия, не означает обнаружения причины их заболевания. В отношении рака выделение какой-то одной причины, вызвавшей болезнь, вообще представляется весьма проблематичным делом. Есть много курильщиков, которых рак миновал, и множество некурящих, которые с ним столкнулись, но цифры все же показывают, что в сопоставлении с некурящими курильщики имеют больше шансов заболеть[15]. Поэтому о подобных вещах лучше говорить как о «возможных» причинах – или же, подходя к делу сугубо технически, называть их «факторами риска».

Тот или иной фактор можно назвать причиной рака в том случае, если его воздействие повышает вероятность заболеть на фоне прочих равных условий для людей одного возраста. Предложу аналогию: если вы возьмете 2 млн автомобилистов и половину из них, выбранную случайным образом, угостите четырьмя порциями виски, а потом отправите всех на трассу М40 Оксфорд – Лондон, то у вас появятся основания не только держаться подальше от этой автомагистрали, но и ожидать, что больше несчастных случаев произойдет в том сегменте, который отведал спиртного. Вместе с тем вы вполне можете рассчитывать и на то, что многие из нетрезвых водителей все-таки доберутся до столицы невредимыми, а несколько трезвых, напротив, попадут в аварии по каким-то иным причинам.

Тем не менее подобные рассуждения о рисках и вероятностях не удовлетворяют молекулярных биологов, стремящихся точно узнать, как именно те или иные вещи вызывают рак. Если, как утверждает теория соматической мутации, рак возникает из-за поломки определенных генов внутри клеток, то у нас должна быть возможность отыскать следы повреждений, оставленных в геноме провоцирующими его субстанциями. А чтобы сделать это, нам необходимо научиться читать рецептурную книгу жизни.

Первый надежный метод чтения последовательностей «букв» (оснований) в цепочке ДНК, известный как секвенирование ДНК, был разработан в конце 1970-х годов британским биохимиком Фредом Сэнгером, чье имя теперь носит одно из научных учреждений Кембриджа[16], которое стало одним из крупнейших в мире, занимающихся этой процедурой. Первоначальная методика Сэнгера была времязатратной и громоздкой; ее минусом было и то, что она позволяла ученым расшифровать в лучшем случае лишь пару сотен оснований. Поэтому вместо того, чтобы перебирать в поисках злокачественных мутаций все 6 млрд «букв» человеческого генома, ученые решили сосредоточиться лишь на одном гене, TP53, который кодирует активный белок-протектор p53. Эта мощная молекула обычно подавляет развитие рака, запуская программу клеточной смерти, если повреждение ее ДНК невосстановимо. Интересно, что сбои в работе этого гена или в его контрольных механизмах отмечены в большинстве человеческих опухолей.

К 1990-м годам исследователям из США удалось показать, что различным видам рака сопутствуют свои уникальные мутации гена TP53. Появление каждого из этих изменений, скорее всего, обусловливалось разными факторами, причем некоторые из них – например, химические соединения в табачном дыме или ультрафиолетовое излучение солнца – оставляли после себя специфические повреждения ДНК.

Идея о том, что определенные канцерогены[17] способны оставлять в геноме раковых клеток характерные следы, заинтриговала Майка Стрэттона, молодого генетика, который занимался мутациями в опухолях, поражающих мышцы и другие мягкие ткани (ныне он директор Института Сэнгера). Интересовавший его вопрос звучал так: если эти виновники развития рака оставляют свои «отпечатки пальцев» в TP53, то способны ли они делать то же самое в остальных 19 999 генах или во всей нашей ДНК? К его сожалению, технологии того времени не справлялись с задачей перебора миллиардов нуклеотидных оснований человеческого генома, и поэтому ему пришлось набраться терпения.

Решение пришло пятнадцать лет спустя, когда был освоен метод секвенирования нового поколения: приборы, расшифровывающие последовательность нуклеотидов в ДНК, теперь позволяли ученым перейти от «чтения» сотен оснований за раз к «чтению» тысяч или даже миллионов. Стрэттон сразу понял, что эта технология может перевернуть наши представления о генетических изменениях, претерпеваемых отдельно взятой опухолью. Он мобилизовал весь обширный парк секвенаторов ДНК, имевшихся в Институте Сэнгера, на полнейшую расшифровку каждой «буквы» в ДНК отдельной опухоли.

К 2010 году он и его команда получили первое полное описание ракового генома. Это были подробные карты, показывающие все генетические изменения и мутации, которые сопровождали два отдельных случая онкологического заболевания, первым из которых был рак кожи, а вторым – рак легкого курильщика. Выбор был далеко не случайным: десятки лет наблюдений за населением и лабораторной работы показали, что ультрафиолет выступает, по всей вероятности, самым значительным фактором риска, подталкивающим развитие меланомы, а связь между курением и раком легких также уже не вызывала сомнений, ибо было установлено, что в сигаретном дыме содержится более шестидесяти канцерогенов.

Имея таких «подозреваемых», Стрэттон и его команда располагали отличными шансами найти в геноме четкие «отпечатки пальцев». Однако, хотя они и ожидали увидеть те же разновидности мутаций, которые были обнаружены в первоначальных исследованиях TP53, масштабы открывшегося их взорам геномного вандализма по-настоящему поразили ученых.

Рак легкого проистекал из 23 000 мутаций, 132 из которых поражали гены. Специалистами были зафиксированы сотни небольших участков, которые отсутствовали или дублировались, а также более пятидесяти крупномасштабных перестроек, при которых целые фрагменты одной хромосомы были вырезаны и вставлены в другое место. При этом, как и следовало ожидать, геном нес на себе характерные следы повреждений, связанных с употреблением табака. С меланомой кожи дела обстояли еще хуже: здесь было выявлено более 33 000 одиночных «опечаток», многие из которых обладали классическими признаками повреждений, вызванных ультрафиолетовым облучением, – наряду с тем что обширные участки хромосом были удалены, переставлены и реорганизованы. Сам масштаб мутаций превзошел все, что выявлялось ранее при любом виде рака человека, а полученные результаты служили убедительным доказательством того, что в геноме действительно можно рассмотреть следы определенных канцерогенов.

Стрэттон с коллегами начал расширять зоны поиска, изучая особенности мутаций в опухолях других видов. Однако команда столкнулась с проблемой: при наличии тысяч и тысяч мутаций в типичной опухоли детективная работа заметно осложняется в случае тех раковых заболеваний, для которых, в отличие от рака кожи и рака легкого, нет очевидных «главных подозреваемых». Более того, даже у этих двух видов, которым, как считалось, присущ лишь один ключевой фактор риска, нашлось множество мутационных «отпечатков пальцев», которые нельзя было связать с разрушительным воздействием табака или ультрафиолетового излучения.

Усилия по упорядочиванию мутаций в геноме опухоли можно уподобить работе судмедэксперта, снимающего отпечатки пальцев на месте преступления. Возможно, вам повезет, и вы найдете пару идеальных отпечатков на оконном стекле или на дверной ручке, которые совпадут с отпечатками известного убийцы, хранящимися в вашей базе данных. Однако, скорее всего, вы обнаружите лишь мешанину из отпечатков, оставленных множеством людей, от жертвы и убийцы до полицейских и посторонних. Они будут разбросаны по разным поверхностям, слоями накладываясь друг на друга. И как тут разобраться, что кому принадлежит? И как установить, кто преступник?

К счастью, аспирант Стрэттона Людмил Александров, ныне ставший доцентом в Калифорнийском университете в Сан-Диего, нашел выход из этого затруднения. Он понял, что каждый «отпечаток», оставленный в опухоли той или иной мутацией, можно распознать посредством особого математического метода – так называемого слепого разделения сигнала, ранее использовавшегося для сепарации данных, получаемых из разных источников: например, разбиения единого аудиофайла на отдельные вокальные и инструментальные дорожки.

Алгоритм Александрова позволил выявить двадцать различных мутационных сигнатур из 5 млн мутаций в более чем 7000 опухолей, покрывающих тридцать наиболее распространенных видов рака. Некоторые «отпечатки пальцев» были обнаружены во всех опухолях без исключения, в то время как остальные были характерны лишь для единичных видов. Во всех образцах рака присутствовали по крайней мере две отличительные сигнатуры, а в некоторых их было не менее шести. Через несколько лет это число выросло до тридцати уникальных мутационных «отпечатков», каждый из которых был оставлен различной агентурой. Еще более обширный анализ почти 85 млн мутаций в 25 000 раковых опухолях увеличил число сигнатур до 65, хотя по-настоящему уникальными являются, вероятно, около полусотни из них.

Теперь мы начинаем понимать и механизмы возникновения этих характерных феноменов. Канцерогенные химические вещества вызывают мутации, вступая в непосредственный контакт с определенными основаниями и воздействуя на их форму. Эти изменения нарушают молекулярную основу таких фундаментальных процессов, как копирование ДНК или считывание генов, поэтому их необходимо исправлять, иначе клетка не сможет остаться здоровой и функционировать должным образом. Например, бензпирен (один из основных канцерогенов, содержащихся в табачном дыме) и афлатоксин (вызывающее рак химическое вещество, вырабатываемое некоторыми плесневыми грибами) обыкновенно связываются с гуанином (G). Однако каждое из этих повреждений так или иначе устраняется, оставляя характерные изменения в последовательности ДНК.

Напротив, ультрафиолетовое излучение ведет к мутациям, заставляя связываться друг с другом соседние цитозины (C). Эта необычная форма воспринимается при копировании ДНК как пара тиминов (T), что приводит к устойчивому изменению последовательности ДНК на этом участке. Аристолохиевая кислота – химическое вещество, найденное в растениях семейства Aristolochia (кирказоновые)[18], – оставляет другой след, меняя последовательность в паре аденин – тимин (AT) на противоположную – тимин – аденин (TA). Любопытно, что бензпирен оставляет свои вредоносные «отпечатки пальцев» только в случаях онкологических заболеваний, связанных с курением, таких как рак легкого и рак гортани: эти ткани непосредственно подвергаются воздействию дыма. Однако благодаря крупномасштабным популяционным исследованиям нам известно, что курение повышает риск развития и нескольких других видов рака, включая рак мочевого пузыря, поджелудочной железы и почек: следовательно, здесь должен действовать еще какой-то механизм. Команда Сэнгера также выявила новые загадочные сигнатуры во всех видах рака, связанных с курением: их «отпечатки» отличались от следов, оставленных бензпиреном. Вероятно, это и есть второй «виновник», стоящий за онкологическими заболеваниями курильщиков, хотя его «личность» в настоящее время еще не установлена.

Возможно, у нас возникнет желание сосредоточиться на внешних причинах рака, в особенности на вредных химических веществах, курении и радиации, но при этом нельзя забывать, что многие мутационные процессы, оставляющие свой след в геноме, являются биологическим эквивалентом «внутреннего пособничества». Механизмы жизни в лучшем случае несовершенны, и каждый раз, когда в клетке происходит «ремонт» или копирование ДНК, сохраняется риск случайной ошибки. Шансы на такой исход резко возрастают, если восстановление или копирование обременены какими-то унаследованными или спонтанными мутациями, затрагивающими компоненты молекулярной механики.

Любая клеточная активность оставляет тот или иной различимый «отпечаток пальца». Например, существует мутация биологических часов, при которой цитозин заменяется на тимин из-за неправильной репарации 5-метилцитозина, молекулярной метки, которая присоединена к ДНК в рамках обычной генетической регуляции. Этот паттерн можно использовать как биологический индикатор возраста, потому что эти конкретные мутации накапливаются с течением времени. Другой явный след оставляют проблемы с «починкой» ДНК, что приводит к появлению наследуемых дефектных генов BRCA1 и BRCA2, часто встречающихся при раке молочной железы, поджелудочной железы и яичников.

Генетические сигнатуры, возникающие из-за проблем с тем типом восстановления ДНК, который известен как репарация ошибок спаривания нуклеотидов, обнаруживаются в 17 видах рака, чаще всего затрагивающих кишечник и матку. Многие виды рака крови содержат «отпечатки пальцев», оставленные сбоями в процессах удаления и вставки нуклеотидных оснований, которые предназначены для создания защитных антител, необходимых для иммунной системы. Нарушение работы определенного фермента, участвующего в создании копии ДНК и называемого POLE, испещряет геном множественными и характерными мутациями, отмеченными по крайней мере в шести видах рака. Наконец, существуют еще и загадочные гены-«мутаторы», известные как белки APOBEC, которые обычно защищают наши клетки от вирусов, нарушая структуру их ДНК. Майк Стрэттон и его команда обнаружили «следы» деятельности APOBEC-ферментов более чем в 20 видах рака, особенно в опухолях шейки матки и мочевого пузыря. При этом у ученых нет ни малейшего представления о том, что заставляет этот фермент вдруг направлять свою активность на ДНК человека, а не вируса.

Несмотря на все это, «виновники» появления около половины мутационных «отпечатков пальцев», обнаруженных в геномах рака, по-прежнему находятся на свободе. Еще больше сбивает с толку то, что некоторые факторы, воздействие которых на развитие рака было подтверждено масштабными популяционными исследованиями или экспериментами на животных, по всей видимости, вообще не оставляют следов в ДНК опухоли. Тем не менее база выявленных «отпечатков пальцев» быстро разрастается. В 2019 году профессор Серена Ник-Зайнал и ее команда из онкологического отделения Совета по медицинским исследованиям Кембриджского университета опубликовали результаты фундаментального пятилетнего исследования, в рамках которого проводился поиск мутационных сигнатур, оставленных почти 80 потенциальными канцерогенами в неповрежденных геномах здоровых стволовых клеток человека, выращенных в лабораторных условиях.

Сотрудники Ник-Зайнал не только отобрали группу известных геномных «преступников», подобных бензпирену, солнечному свету и аристолохиевой кислоте, но и изучили влияние обычных противораковых препаратов, гамма-излучения, а также множества химикатов с угрожающими названиями. Известно, что некоторые из них наверняка провоцируют рак у людей, в то время как другие вызывают подозрение в том же самом, исходя из результатов, полученных при наблюдении за животными и проведении лабораторных исследований. Учеными были обнаружены сигнатуры известных канцерогенов, которые ранее фиксировались в образцах опухолей Майком Стрэттоном и его коллегами из Института Сэнгера, что подтвердило успешность их метода; кроме того, они нашли и ряд новых мутаций. В общей сложности было найдено 55 характерных «отпечатков», оставленных в ДНК этими потенциальными канцерогенами: их вполне можно сопоставить с сигнатурами, которые выявляются при раке. Удивительным образом ученые обнаружили также особую метку, которая, по-видимому, связана с тяжелыми условиями выращивания ткани в чашке Петри и воздействием на нее химикатов, но при этом не является подлинным признаком повреждения ДНК, вызывающего рак в природных условиях.

Но даже если ученым удастся выявить все «отпечатки пальцев», оставленные разнообразными мутагенами, намерение сформировать список всех «виновников», провоцирующих рак у того или иного конкретного человека, по-прежнему останется проблематичным, поскольку риски легко выдать за причины. По мере развертывания закрученного сюжета, достойного «Убийства в Восточном экспрессе» Агаты Кристи, все яснее становится тот факт, что мы имеем дело не с отдельными «злодеями», но с целой «бандой негодяев», каждый из которых наносит собственный потенциально смертельный удар по геному. Все они вредят по-своему, но, соединившись вместе, могут вызвать катастрофу. Хуже того, бóльшая часть ущерба производится самым обычным водоворотом жизни в наших клетках, которого невозможно избежать. Однако такие действия, как курение или частые солнечные ванны, можно уподобить появлению бандита, доставляющего большую сумку с оружием туда, где все и без того держится на ниточке.

Сказанное означает, что почти невозможно выделить какую-то единственную причину конкретной опухоли или точно назвать фактор, ее вызвавший. Клетка может быть напичкана мутациями, обусловленными самыми разными процессами, происходящими на протяжении всей ее жизни, но если ни одно из этих изменений не затронуло жизненно важные гены или «контрольные переключатели», отвечающие за рост и смерть клетки, то она останется здоровой. Из-за того что каждая опухоль содержит в себе тысячи и тысячи мутаций, невозможно сказать, какой именно «нарушитель» нанес тот последний удар, который в конечном счете заставил бедную клетку стать раковой. Кроме того, как мы убедимся позже, рак есть нечто большее, чем просто мутации. Впрочем, так или иначе, но мы начинаем гораздо лучше понимать влияние различных факторов риска, будь то факторы наследственные, биологические или экологические, на развитие каждого конкретного вида рака.

Человечеству потребовалось более столетия, чтобы оказаться в этой точке. В итоге уточнение теории соматических мутаций наряду с изучением геномных повреждений снабдило нас гораздо более глубоким пониманием причин онкологических заболеваний. Тем не менее, пока велась вся эта работа, нацеленная на то, чтобы объяснить рак причинами химической природы, параллельно и незаметно проводились исследования в совершенно другом направлении.

Однажды в 1932 году Дуглас Херрик и его брат Ральф, проживавшие в маленьком городке в штате Вайоминг, отправились в лес неподалеку от дома, чтобы поймать джекалопа. Эти загадочные рогатые зайцы упоминались в фольклорных источниках по всему миру на протяжении нескольких сотен лет, став одной из ковбойских легенд Дикого Запада[19]. Поэтому, когда братья явились в местный отель с готовым чучелом, хозяин сразу же воспользовался редкой возможностью и купил принесенный ими образец. Этой сделкой семья Херрик положила начало местному бизнесу, основу которого составили, как выразилась The New York Times в некрологе, посвященном Дугласу, «50-процентный заяц, 50-процентная антилопа и 100-процентное околпачивание туристов». Тем самым была предопределена судьба джекалопа как символа Вайоминга. Конечно, исходная находка братьев была лишь таксидермической фальшивкой, сочетавшей шкурку кролика с пришитыми к ней рожками оленя, – как, впрочем, и все последующие образцы. Однако за этой легендой скрывается весьма причудливая биологическая правда.

Спустя всего год после того, как братья Херрик открыли свой бизнес по продаже чучел джекалопов, американский вирусолог по имени Ричард Шоуп смог добыть где-то американского кролика с крупными наростами на морде – именно такие образования сбитый с толку ковбой мог ошибочно принимать за рога. Измельчив «рога» и профильтровав массу через очень мелкое сито, Шоуп нанес полученную смесь на кожу здорового кролика. Разумеется, животное тоже превратилось в джекалопа, подтвердив тем самым, что причиной заболевания являлась вирусная инфекция, ибо ничто другое через сито Шоупа просочиться не могло.

Появление (настоящих) рогов джекалопа вызвано возбудителем, который теперь известен как вирус папилломы Шоупа; этот феномен убедительно иллюстрирует способность вирусов вызывать рост странных и неконтролируемых образований на теле, включая опухоли. Первый вирус, имеющий отношение к развитию рака, был обнаружен в 1911 году американским вирусологом Фрэнсисом Пейтоном Роусом, который выделил «инфекционные частицы» (ныне известные как вирус саркомы Роуса), ответственные за распространение рака мягких тканей среди цыплят. С тех пор было выявлено целое множество вирусов, вызывающих у животных, включая домашних птиц, кошек, мышей, овец, собак, коров, рептилий и даже рыб, различные виды рака, такие как лейкоз, рак молочной железы, рак легкого и другие[20].

Идея о том, что вирусы способны провоцировать рост опухолей, запустила в первой половине XX века целую волну исследований. Люди пребывали в колоссальном возбуждении: ведь если вирусы окажутся первопричиной всех видов рака, то тогда можно будет надеяться на то, что заболевание преодолимо посредством обычных вакцин. На обложке журнала Life в июне 1962 года красовался броский заголовок: «Новое доказательство того, что РАК МОЖЕТ БЫТЬ ЗАРАЗНЫМ», расположенный рядом с фотографией Мэрилин Монро и набранный гораздо более крупным шрифтом, чем имя культовой актрисы. Однако, как нередко бывает, все оказалось не так просто, как поначалу надеялись.

За прошедшие годы ученые обнаружили несколько вирусов, провоцирующих развитие рака у людей; самым известным из них стал вирус папилломы человека (ВПЧ), который вызывает рак шейки матки и другие виды рака, поражающие гениталии и анус, а также ротовую полость и горло (возможно, он передается при половом контакте). К несчастью, в отличие от большинства вирусов, с которыми имеют дело животные и которые вызывают рак напрямую, – если животное заразилось, то, скорее всего, развитие заболевания неизбежно, – вирусы рака, поражающие человека, ведут себя менее заметно и непредсказуемо. Если вы ведете активную половую жизнь, то, вероятно, в какой-то момент своей жизни вам придется заразиться ВПЧ. Однако лишь у малой доли людей, столкнувшихся с ВПЧ, развивается рак, а большинство из нас вообще без проблем избавляется от инфекции.

Другим «злоумышленником» выступает вирус Эпштейна – Барр (ВЭБ), который связан с лимфомой Беркитта и характеризуется появлением опухолей в носу и горле (рак носоглотки). Интересно, что, хотя случаи инфицирования ВЭБ регистрируются во всем мире, связанная с ним лимфома чаще всего встречается в определенных регионах Африки, а рак носоглотки наиболее распространен в Южном Китае. Это позволяет предположить, что на развитие этих заболеваний влияют также экологические и генетические факторы; так, в Африке в этой роли может выступать малярия. Далее, имеется вирус, вызывающий Т-клеточный лейкоз, гепатиты В и С являются факторами риска для развития рака печени, а вирус герпеса человека 8-го типа может запустить развитие саркомы Капоши у людей, чья иммунная система уже ослаблена вирусом иммунодефицита (ВИЧ). Последним дополнением к этому списку стал полиомавирус клеток Меркеля, обнаруженный в 2008 году, который поражает овальные клетки кожи, отвечающие за легкие сенсорные ощущения.

Сейчас нам известно, что все вирусы в совокупности ответственны по крайней мере за десятую часть всех случаев рака во всем мире – это ошеломляющие 2 млн случаев ежегодно. К сожалению, большинство из них регистрируется в самых бедных странах, что делает их менее интересными для фармацевтических компаний, стремящихся к прибыли. Несмотря на увеличение списка известных злокачественных вирусов, научное сообщество в целом потеряло к интерес к этому сюжету, как только стало ясно, что накапливаемые данные о вирусах, вопреки ожиданиям, не смогут привести ни к универсальному объяснению болезни, ни к радикальному избавлению от нее. Тем не менее вся эта работа вовсе не была пустой тратой времени, поскольку идентификация вирусов рака заложила основу для открытия генов рака. А вот это уже понравилось всем без исключения.

Одним из плюсов моей работы являются встречи с легендарными учеными в их «естественной среде обитания». Я посетила сотни лабораторий и кабинетов, пытаясь понять, что за человек принимает меня и что им движет. Некоторые из этих ученых – настоящие барахольщики, которые заваливают любые доступные поверхности такими грудами бумаг, что среди них вполне может затеряться какой-нибудь несчастный аспирант. Другие предпочитают более минималистский подход: у одного нобелевского лауреата, которого я посетила, в кабинете не было практически ничего, кроме кокоса, снабженного парой декоративных глазок и шляпой-цилиндром. Но, посещая офис Роберта Вайнберга, одного из ведущих исследователей-онкологов, работающего в Институте биомедицинских исследований имени Эдвина Уайтхеда в Бостоне, я оказалась в совершенно другом мире.

По крайней мере, две стены от пола до потолка были увешаны фотографиями членов семьи, друзей, коллег по лаборатории и факультету, сделанными на протяжении десятилетий: некоторые из них были яркими и новыми, зато другие выцвели до бледного оттенка сепии. В свою очередь, большие окна оказались почти полностью спрятанными за миниатюрными джунглями из комнатных растений. Пока хозяин готовит нам напитки, я с любопытством разглядываю фотографии в надежде увидеть кого-то из звезд молекулярной биологии последних десятилетий. Услышав, что Вайнберг возвращается, быстро ныряю в свое кресло.

Язык моего собеседника точен и техничен, он грамматически идеально строит фразы, а каждое слово воспринимается слушателем как глубоко и тщательно продуманное. Родившись в семье евреев, бежавших из нацистской Германии, молодой Боб Вайнберг начал свою академическую карьеру, изучая медицину в Массачусетском технологическом институте. Обнаружив вскоре, что врачам иногда приходится выхаживать пациентов ночи напролет, он быстро поменял специальность, переключившись на молекулярную биологию. Его интерес подогревался взрывом открытий, сделанных в середине 1960-х, а также стремительным появлением новых инструментов и методов, раскрывающих секреты генетического кода и молекулярных механизмов жизни[21].

Так называемая «центральная догма» биологии, утвердившаяся за десять лет до этого, сводилась к следующему: ДНК содержит гены, которые копируются в родственную молекулу, называемую РНК, а затем их последовательность «считывается» специальным аппаратом внутри клетки, запуская синтез белков. Тем не менее биологические основы рака в то время по-прежнему оставались загадкой. Хотя к тому моменту было понятно, что к развитию рака приводят генетические изменения внутри клеток (вспомним о теории соматических мутаций, которая упоминалась ранее), неясным оставался вопрос о том, каким образом это оборачивается потерей контроля над жизнедеятельностью клетки. Копаясь в опухолевых вирусах, канцерогенных химикалиях, странных хромосомных аномалиях в раковых клетках, ученые изо всех сил старались понять, как собрать внешне разрозненные элементы этого пазла наблюдений воедино, выстроив сколько-нибудь целостную картину.

Первый ключ к пониманию того, как может выглядеть вся картина, предоставили вызывающие рак вирусы – горстка генов, покрытых белковой оболочкой. Несмотря на то что прошло почти 60 лет с тех пор, как Пейтон Роус впервые выявил названный его именем вирус саркомы у бедных цыплят, раскрыть принципы его работы ученым удалось лишь после 1970 года.

Сравнивая две модификации вируса, одна из которых заставляла клетки курицы бесконтрольно делиться, а вторая не могла этого делать, американские молекулярные биологи Питер Дюсберг из Калифорнийского университета в Беркли и Питер Фогт из Вашингтонского университета в Сиэтле обнаружили, что это различие обусловлено изменением всего лишь одного гена. Они маркировали этот ген v-Src (произносится как «сарк»), где v означает вирусное происхождение, а Src – саркому. Эти вирусные «гены рака» быстро назвали онкогенами – от греческого слова onkos, которым обозначается опухоль. Соответственно, наука о раке стала называться онкологией[22].

Обнаружение гена v-Src идеально вписывалось в вирусную теорию рака. Когда вирус заражает клетку, его s-Src каким-то образом захватывает клеточные механизмы контроля, вызывая непредсказуемое деление, которое в конечном итоге приводит к образованию опухоли. В свете сказанного становится понятен тот глубокий шок, который ученые пережили несколько лет спустя, когда выяснилось, что в геноме здоровой клетки цыпленка тоже присутствует модификация онкогена Src, скрывающаяся в ее ДНК. Но при этом, как ни странно, обнаруженный ген изначально входил в геном птицы и не имел вирусной природы.

Последующие исследования выявили еще больше так называемых протоонкогенов в геномах рыб, мышей, коров и людей, позволив предположить, что речь идет об обычных генах животных, которые когда-то и как-то встроились в геном вирусов и стали «путешествовать» вместе с ними. Финальный вывод из всего этого звучал ошеломляюще: возможно, большинство видов рака вызывается вообще не вирусами, а поврежденными версиями нормальных генетических «руководств», управляющих жизнью.

Эти открытия натолкнули Вайнберга на важную мысль. Если канцерогены работают, повреждая нормальные гены и превращая их в драйверы рака, то тогда эти протоонкогены должны отвечать за фундаментальные процессы роста и деления клетки. Все, что ему оставалось сделать, – это выявить их.

Предложенное им решение состояло в том, чтобы выделить ДНК из клеток, которые были обработаны химическими веществами, вызывающими рак, разделить ее на небольшие отрезки, поместить каждый из фрагментов в здоровые клетки и посмотреть, начнет ли какая-то из них бесконтрольно расти, образовав небольшое скопление, – в молекулярной биологии этот процесс называется трансформацией. Последующая задача выглядела предельно четкой: требовалось извлечь вызывающий подозрение участок ДНК из его нового хозяина и «раскрыть личность» содержащегося в этом фрагменте мутантного гена. Звучит довольно просто, но с инструментарием, доступным в то время, это была трудная и долгая миссия. Ее выполнение легло на плечи Чиахо Ши, аспиранта Вайнберга, который ныне стал ведущим ученым Института биомедицинских наук Academia Sinica на Тайване.

Первым сюрпризом было то, что предложенная схема вообще сработала. Вопреки всем ожиданиям, Ши удалось выделить ДНК из подвергнутых химической мутации раковых клеток, поместить генетический материал в здоровые клетки мышей и тем самым превратить их в злокачественные. Это убедительно доказало, что рак – генетическое заболевание, которое может вызываться скорее химическим повреждением собственных генов клетки, а не воздействием внешнего возбудителя инфекции.

Следующей задачей было опознание этого поврежденного генетического «злоумышленника». К сожалению, обособить химически измененный ген от остальной ДНК было практически невозможно, поскольку и клетки-хозяева, и дополнительные гены принадлежали к одному и тому же виду. Пытаясь решить эту проблему, Вайнберг и Ши обратили внимание на раковые клетки мочевого пузыря человека, которые прежде спокойно росли в чашках Петри в их лаборатории.

Используя прежний подход, Ши измельчил злокачественную ДНК человека и разместил каждый из полученных кусочков в клетках мыши. В итоге ученый с удовлетворением засвидетельствовал те же процессы, что и прежде: один из фрагментов ДНК опухоли заставлял мышиные клетки расти как сумасшедшие – именно он и должен был содержать в себе онкоген. Воспользовавшись различиями между ДНК человека и ДНК мыши, Вайнберг и Ши сумели выделить этот неуловимый ген, вызывающий рак, показав при этом, что тот вполне вписывается в последовательность, которая присуща нормальному человеческому геному. Вскоре после завершения всей работы Вайнберг понял, что их таинственный ген оказался почти таким же, как v-Ras, – ген, ранее идентифицированный в вирусе, вызывающем опухоли у грызунов. Полученное знание помогло сэкономить пару лет упорного труда и избавить себя от сопутствующей головной боли.

Как и изученный до этого Src, Ras был обычным клеточным геном, способным в случае собственной мутации выводить клетку из-под контроля. Как и многие другие онкогены, открытые с тех пор, Ras представляет собой тип молекулярного «переключателя», известного как киназа. Мутации в Ras создают такой переключатель, который все время находится в режиме «включено», постоянно посылая клетке сигналы о том, что пришло время делиться. Ныне нам известно, что примерно каждый пятый случай рака самых разных органов сопровождается мутацией в гене Ras, что подчеркивает его ключевую роль в превращении здоровой клетки в злокачественную. Деятельность Вайнберга и многих других ученых превратила период 1980–1990 годов в эпоху, проходившую под девизом: «Найти все гены!» Углубляясь в этот процесс, исследователи обнаруживали все больше онкогенов, многие из которых имели аналоги в геноме вирусов, вызывающих рак.

Другой источник генов, вызывающих рак, был выявлен в ходе изучения целых хромосом в клетках опухоли: такой подход отсылал к работе Бовери и Ганземана, выполненной на рубеже столетий. С тех пор проницательные микробиологи разрабатывали все более изощренные способы изучения хромосом, хотя лишь в 1950-е годы их методы сделались достаточно надежными для того, чтобы доказать, что в каждой человеческой клетке содержится 46 хромосом (23 пары)[23].

В 1959 году Дэвид Хангерфорд и Питер Ноуэлл, ученые из медицинского учреждения, которое сегодня называется Онкологическим центром Фокс Чейз (он назван так по имени района в Филадельфии, штат Пенсильвания), которые занимались изучением клеток пациента с хроническим миелоидным лейкозом (ХМЛ), одним из видов рака крови, сделали очень странное открытие. Несмотря на то что исследуемый ими набор хромосом был полным, одна из двух копий 22-й хромосомы оказалась необычно короткой. Как правило, эта хромосома и без того выглядит «малышкой» среди других хромосом, но в этом случае аномалия была в два раза короче нормы.

Ноуэлл и Хангерфорд произвели обзор раковых клеток других пациентов с ХМЛ и на том месте, где должна была находиться полноразмерная хромосома, вновь обнаружили тот же самый «обрубок». Опубликовав в 1960 году результаты своих изысканий в короткой заметке всего из трехсот слов, они положили начало научной одиссее, которая предопределила направление поиска лекарства от рака на несколько десятилетий вперед.

Еще десятилетие или даже больше ушло на то, чтобы определить, каким образом это изменение в размере хромосомы связано с развитием лейкоза. Миниатюрная «филадельфийская» хромосома, как ее стали называть, оказалась результатом слияния хромосом: генетического эквивалента процедуры «вырезать – вставить», в ходе которой крошечная часть более крупной 9-й хромосомы заменяется на основную часть и без того маленькой 22-й хромосомы. Что особенно важно, это событие объединяет два гена, которые обычно не соприкасаются: BCR, функции которого до сих пор остаются неясными, и ABL – мощный онкоген, впервые найденный в вирусе лейкоза у мышей.

Это слияние рождает монстра. Генный гибрид BCR-ABL особым образом кодирует перманентно активную киназу, которая без остановки начинает запускать пролиферацию, бесконечно вбрасывая в кровь все новые клетки. Поиск лекарства, которое смогло бы остановить эту сверхактивную мутантную молекулу, привел к разработке препарата «Гливек» (иматиниб) – возможно, одного из самых успешных лекарств от рака, созданных за всю историю. С момента появления на рынке в 2001 году это лекарство изменило шансы на выздоровление больных ХМЛ, принеся своей материнской компании Novartis миллиарды долларов[24]. Накануне его появления на рынке примерно четыре из десяти пациентов с ХМЛ могли рассчитывать на хотя бы пять лет жизни после постановки диагноза; но спустя два десятилетия подобными шансами располагают уже семь больных из десяти. А те люди, которым диагностировали хронический миелоидный лейкоз и которые смогли победить его всего за два года лечения этим препаратом, теперь, скорее всего, проживут столь же долго, как и те, кто никогда не страдал от этого заболевания.

Другие исследовательские группы, отталкиваясь от открытия, сделанного в Филадельфии, принялись искать новые гибридные гены, ответственные за развитие рака, – желательно столь же пригодные для стимулирования прибыльной фармацевтики, как и ген-мутант BCR-ABL. Совершенствование технологий позволило ученым приступить к составлению подробных карт из чередующихся узоров светлых и темных полос в хромосомах, которые обнаруживаются с помощью пурпурного красителя, известного как краситель Гимзы. Это вещество связывается с определенными последовательностями ДНК гораздо лучше, чем с остальными, создавая характерные полоски, похожие на штрихкод. С их помощью можно выделить каждую хромосому и зафиксировать любые масштабные изменения.

Затем последовала яркая окраска хромосом: при ней используются сложные комбинации нескольких флуоресцентных красителей, которые придают каждой хромосоме особый цвет и показывают, как генетическая «колода» перемешалась в раковых клетках. Секвенирование ДНК тоже оказалось инструментом, незаменимым в поиске генетических слияний, поскольку оно становилось все более дешевым и быстрым. Однако, несмотря на то что слияния генов удалось выявить во многих видах рака, ни одно из них не повторило выдающийся успех препарата «Гливек».

Открытие того, что генетические мутации вызывают рост опухоли, запуская нежелательное воспроизведение клеток, представляет лишь одну сторону медали. Рак – это не только болезнь, характеризующаяся чрезмерной продолжительностью клеточной жизни; это также и проблема недостаточной клеточной смертности. Наши тела производят миллионы новых клеток каждую минуту – клетки крови и кишечника, кожи и костей, всего, что между ними, – причем все они рождены, чтобы умереть. Постоянный цикл самообновления является мощным защитным механизмом от рака: если клетка мертва, то она не может бесконтрольно делиться.

Вдобавок существуют и другие важные механизмы защиты от сбоев, например молекулярные инструменты, которые ставят клеточный цикл на паузу – чтобы за это время можно было исправить повреждение ДНК. Есть также программы суицида клеток, которые запускаются, если повреждение не подлежит «ремонту»; их реализацию контролируют гены, называемые опухолевыми супрессорами. Если онкогены действуют как педаль газа, ускоряя клеточный цикл, то опухолевые супрессоры – это тормоза, удерживающие ситуацию до тех пор, пока движение вперед вновь не станет безопасным. Для того чтобы развился рак, необходимо не только вдавить педаль газа в пол, но и перерезать тормозные тросы.

Читая эти слова, вы задействуете часть мозга, которая называется зона Брока. Эта область, которая расположена прямо под вашим левым виском и связана с обработкой речи, названа по имени французского анатома Поля Брока, жившего в XIX веке. Он обнаружил ее в то время, когда изучал двух людей с тяжелыми нарушениями речи, у которых было повреждено серое вещество именно в этой области.

Несмотря на то что Брока наиболее известен своим вкладом в развитие нейробиологии, французский специалист также заслуживает похвалы за важный вклад в изучение рака: дело в том, что он составил первую подробную родословную семьи, пережившей несколько случаев рака молочной железы в трех поколениях. Для человека, чьи научные интересы были в основном сосредоточены на частях тела, расположенных выше шеи, это выглядит странным побочным проектом, но начинание обретает смысл, если знать, что к изучаемой доктором семье принадлежала его жена.

Начиная с мадам Z, великого матриарха этого семейства, родившейся в 1728 году и умершей от рака молочной железы в 1788-м, Брока проследил 16 случаев смерти от этой болезни за период до 1856 года. Десять изученных им женщин скончались от рака молочной железы в возрасте 30–40 лет, а еще несколько умерли от рака печени – опухолей, которые, по мнению Брока, могли возникнуть из-за распространения рака яичников, находящихся рядом. К счастью для Адель Брока, супруги доктора, ей удалось избежать смертоносного наследства и дожить до 79 лет. Ее мужу повезло меньше: он умер от сердечного приступа в 1880 году, оставив Адель сорокалетней вдовой.

В 1895 году, почти через тридцать лет после того, как Брока опубликовал печальный анамнез семейства своей жены, произошла судьбоносная встреча молодого врача Олдреда Уортина с портнихой Паулиной Гросс. Олдред только что получил место преподавателя патологии в Мичиганском университете в Анн-Арбор, а его разговор с девушкой завязался в один из дней, когда он возвращался с работы домой через динамичный и живой Немецкий квартал. В беседе выяснилось, что бабка и дед Паулины иммигрировали из Германии в 1830-х годах, создав в Америке семью, отмеченную печальной историей рака желудка, кишечника и матки, который передавался из поколения в поколение. «Сейчас я здорова, но ожидаю, что умру ранней смертью», – с горечью сообщила девушка молодому врачу. Ее рассказ заинтересовал Уортина; в последующую четверть века они работали вместе, составляя скорбную родословную этого немецкого рода. К тому времени, когда мрачное предсказание Паулины сбылось – женщина умерла от рака матки в 1919 году в возрасте 46 лет, – она успела предоставить Уортину подробную медицинскую информацию почти о полутора сотнях родственников, у которых четко выявлялось наследование рака[25].

Несмотря на убедительные доказательства, Уортину с трудом удавалось привлечь внимание к своим изысканиям; вероятно, так получалось из-за того, что его данные противоречили преобладавшему в то время обыкновению возлагать ответственность за профилактику и обнаружение рака на конкретного человека. Недавно учрежденное Американское общество по борьбе с раком (ныне это Американское онкологическое сообщество – American Cancer Society) считало идею о неизбежной передаче онкологических заболеваний по наследству депрессивной и безысходной. Не исключено, что отторжение было обусловлено еще и тем, что Уортин с энтузиазмом относился к евгенике, вызывавшей в приличных кругах все более очевидное неприятие.

О работе Уортина вспомнили, однако, в 1970-х годах; к ней обратились врач Генри Линч и социальный работник Энн Краш, в то время трудившиеся в Медицинской школе Крейтонского университета в Омахе, штат Небраска. Сообща они собрали информацию о более чем 650 кровных родственниках Паулины Гросс, среди которых 95 страдали от рака – как и раньше, преимущественно кишечника, матки и желудка. Потомки семьи Г., как их сейчас называют, с тех пор стали наиболее долго изучаемой семьей в истории генетики.

Примерно в то же время, когда Уортин продирался сквозь ветви генеалогического древа Г., целеустремленный и любопытный ученый из Чикагского университета проводил детальные эксперименты по спариванию тысяч и тысяч мышей, показывая, что у этих животных некоторые виды рака действительно являются наследуемыми. Но полученные этим специалистом результаты встретили ожесточенное сопротивление. Во-первых, это происходило из-за преобладания догмы, согласно которой причины рака предлагалось искать исключительно в экологии или в вирусах. Во-вторых, высказывались сомнения в том, можно ли считать упрощенные родословные искусственно выводимых мышей подходящей аналогией для сложных процессов наследственности у человека. Наконец, в-третьих, скепсис отчасти мотивировался и тем, что ученым, получившим эти результаты, была женщина – Мод Слай.

Слай посвятила своим мышам целую жизнь: она даже перевозила их через всю страну на поезде, когда нужно было ехать в Калифорнию, чтобы ухаживать за больной матерью. Она опубликовала множество статей и получила несколько наград, включая золотую медаль Американской медицинской ассоциации (American Medical Association). Выпадали на ее долю и трудности: например, недругами была сфабрикована абсолютно баснословная история о том, что она якобы разразилась рыданиями, когда коллега из числа мужчин как-то попросил ее показать лабораторные записи, а ее гневные попытки опровергнуть эту ложь закрепили за ней репутацию «скандалистки»[26].

Как и в случае Уортина, изучение наследственности привело Слай в царство евгеники, что не способствовало восприятию ее идей. Она нередко утверждала, что если рак действительно наследуется, то главные усилия надо сосредоточивать на том, чтобы генетически изгнать его из человеческой популяции. В одном из своих выступлений 1930-х годов она, в частности, заявляла: «В настоящее время, выращивая человеческое потомство, мы совсем не принимаем во внимание законы наследственности. Причем, говоря об этом, не стоит беспокоиться о романтике – она сама о себе позаботится. Но, с другой стороны, научные знания можно применить даже к романтике».

Эбби Латроп, «мышезаводчицу» из Массачусетса, недооценили еще больше, чем Мод Слай. Миллионы лабораторных мышей, используемых сегодня по всему миру, ведут свое происхождение от животных, первоначально выращенных на ее мышиной ферме. Эбби вела подробный учет своего поголовья и детально описывала эксперименты по скрещиванию своих питомцев. С 1915 года, сотрудничая с выдающимся патологом Лео Лебом из Пенсильванского университета, она опубликовала ряд научных статей о наследуемой предрасположенности к раку, фиксируемой у мышей. Тем не менее академический истеблишмент так и не принял ее: Латроп считали скорее безумной дамочкой, помешавшейся на мышах, а не серьезным ученым.

Одним из очень немногих, кто обратил внимание на всю эту «мышиную возню», стал Перси Локхарт-Маммери из лондонской больницы Святого Марка, хирург, специализировавшийся на кишечнике и в связи с этим собиравший данные о больных семейным аденоматозным полипозом – редким заболеванием, при котором толстая кишка заполняется тысячами крошечных бугорков, называемых полипами, что почти неизбежно приводит человека в самом расцвете сил к смерти от рака кишечника.

В статье, опубликованной в журнале The Lancet в 1925 году, он описал родословные трех своих пациентов, заключив анализ выводом о том, что и рак, и предшествующие ему полипы в кишечнике должны наследоваться. Он также отметил следующее:

Но, несмотря на огромное количество подробных семейных историй и тысячи экспериментальных мышей, на протяжении десятилетий в вопросе о том, связаны ли между собой наследование рака и повреждения вызывающих эту болезнь генов, царила полнейшая путаница. Непонятным оставалось то, как все эти недужные родословные соотносятся с параллельным миром канцерогенов и вирусов, вызывающих рак вне рамок наследственности и по чистому случаю. Получавшая все большее признание идея о том, что рак возникает из-за постепенного накопления мутаций в онкогенах, как представлялось, была вовсе не связана с разговорами о наследуемых опухолях.

Две нити начали сходиться вместе в конце 1960-х годов благодаря любопытным экспериментам Генри Харриса, исследователя из Оксфордского университета, который занимался искусственным слиянием клеток различных видов животных, описывая при этом их последующую реакцию. Какие гены при этом используются? Какие характеристики проявятся у гибридных клеток? И смогут ли подобные клетки полноценно делиться? В своих опытах Харрис смешивал клетки кролика и крысы, человека и лягушки, а иногда для разнообразия добавлял даже и куриные клетки.

И вот как-то раз его посетила ценная мысль. Что произойдет, подумал он, если объединить здоровую клетку с раковой клеткой? Чтобы выяснить это, он взял три различных вида раковых клеток лабораторных мышей, каждая из которых при трансплантации провоцировала развитие у мышек опухоли, и объединил их с обычными фибробластами. К удивлению исследователя, нормальные клетки, будучи возвращенными в организм животных, полностью подавляли вредоносные поползновения раковых клеток, замедляя их рост и блокируя превращение их в опухоли.

Тем не менее эти защитные свойства исчезали, когда происходила утеря определенных хромосом, изначально содержавшихся в здоровых клетках (подобное часто случается в ходе непростой процедуры создания клеточного гибрида). Вывод, сделанный Харрисом, был весьма радикальным: в генах здоровых клеток, предположил он, содержится нечто, выполняющее роль опухолевого супрессора и не позволяющее клеткам бесконтрольно расти. Если же подобные супрессоры повреждаются или отсутствуют, дело, скорее всего, закончится раком.

Еще один ключ к разгадке был предложен в статье, опубликованной в 1971 году Альфредом Кнудсоном, американским генетиком из Техасского медицинского центра (Texas Medical Center), который занимался изучением ретинобластомы – редкой формы глазного рака у детей. Этот специалист выделил два типа маленьких пациентов, страдающих от этого недуга. У одних в семейном анамнезе часто встречались родственники, сталкивавшиеся с ретинобластомой, и такие дети уже в раннем возрасте имели множественные опухоли в обоих глазах. Других можно было назвать невезучими, поскольку к их числу относился лишь один ребенок из 20 000, у кого рак, по-видимому, возникал совершенно случайно, поражая лишь один глаз и проявляясь в более позднем возрасте.

По мнению Кнудсона, эти детские опухоли никак не сочетались с утвердившейся идеей о том, что рак является результатом постепенного накопления множества мутаций, идущего на протяжении всей жизни. Вместо этого он произвел математический расчет, показывающий, что появление как наследуемой, так и случайной ретинобластомы можно объяснить повреждениями лишь одного защитного гена, полученными различными путями.

Вот как это работает. Во всех наших клетках содержатся две копии каждого гена – одна от матери и другая от отца. Некоторые из этих генов являются опухолевыми супрессорами, которые не дают клетке бесконтрольно воспроизводиться. Для того чтобы клетка вела себя нормально, достаточно хотя бы одной работоспособной копии опухолевого супрессора, но вот если утрачены обе копии, то беда неизбежна. И хотя Кнудсон не знал, какой именно ген стоит за развитием заболевания, он предположил, что у детей из тех семей, в которых ретинобластома наследовалась, одна копия этого неизвестного опухолевого супрессора изначально повреждена. И когда какое-то «попадание» выводило из строя другую, здоровую копию, этого вполне хватало для того, чтобы клетка лишалась своей защитной силы: теперь в ней все могло пойти наперекосяк. Сказанное означает, что в подобных случаях наследования вероятность развития ретинобластомы чрезвычайно высока – особенно если принять во внимание уровень мутационного безобразия, наблюдаемого даже в здоровых клетках. Напротив, для ребенка, унаследовавшего две здоровые и полноценные версии гена-супрессора, требуется одновременное «попадание» в обе копии одной и той же клетки. Такой расклад гораздо менее вероятен; именно это объясняет, почему случайная (спорадическая) ретинобластома крайне редко встречается у детей, не имеющих в семейной истории болезни такого заболевания.

В паре с открытием опухолевых супрессоров в геноме, которое ранее сделал Харрис, гипотеза «двух попаданий» Кнудсона позволяла предположить, что рак является результатом отсутствия двух копий защитного гена в семьях, отличающихся устойчивыми линиями наследования. Но при этом вся предшествующая работа с онкогенами вирусов свидетельствовала, что для превращения нормальной клетки в злокачественную достаточно лишь одной мутантной копии. Более того, нужно было как-то объяснить и те случаи рака, когда ни имелось ни плохой наследственности, ни вирусной инфекции. Казалось, никому не под силу сплотить все эти открытия в одну Большую Идею.

По иронии судьбы собрать всю картину воедино удалось двум ученым, которые трудились в специализировавшейся на изучении онкогенов лаборатории Вайнберга. Занимаясь ретинобластомой, они обнаружили неуловимый ген первого известного опухолевого супрессора, который назвали RB. Теперь мы знаем, что RB отвечает за синтез белка, выполняющего функцию жизненно важного «тормоза» клеточного цикла, который предотвращает деление клеток до тех пор, пока они не будут готовы к этой процедуре. В последующие годы было найдено еще больше подобных супрессоров. Среди них оказался, в частности, ген APC, еще один контролер клеточного роста, наследуемый в семьях с множественными полипами кишечника. Гены BRCA1 и BRCA2 были признаны «виновниками» развития наследуемого рака молочной железы, яичников и предстательной железы; одновременно было доказано, что они играют жизненно важную роль в восстановлении поврежденной ДНК. У членов семьи Г. – невезучих родственников Паулины Гросс, портнихи, позже превратившейся в профессорского ассистента, – содержались ошибки в гене, который входит в «аптечку», позволяющую восстанавливать ДНК. И, конечно, в этом ряду должен быть упомянут TP53, печально известный «хранитель генома». Люди, унаследовавшие поврежденную версию этого гена, отличаются повышенной предрасположенностью к развитию многих видов рака в относительно молодом возрасте: она называется синдромом Ли – Фраумени.

Последняя деталь пазла была найдена в 1987 году, когда ученые выяснили, что образцы рака кишечника, взятые у людей, не имевших семейной истории этого заболевания, отличались мутацией именно в том месте генома, где предположительно скрывался ген APC. Как и в прогнозе Кнудсона относительно спорадической ретинобластомы у детей, сделанном в 1971 году, в данном случае злополучный «двойной удар» по обеим копиям гена-супрессора тоже мог быть первопричиной случайного возникновения раковых заболеваний у тех людей, кто не наследовал эту болезнь генетически. Чем активнее ученые искали ненаследуемые виды рака, тем чаще они находили двойные сбои опухолевых супрессоров – наряду с одиночными повреждениями онкогенов.

В конечном счете перед ними предстала обобщенная диспозиция, где фигурировали две разновидности генов, участвующих в развитии рака: опухолевые супрессоры, которые в нормальном состоянии защищают наши клетки и устраняют повреждения в них, и онкогены, которые в том же нормальном состоянии заставляют клетки воспроизводиться. Для того чтобы клетка вышла из-под контроля и превратилась в опухоль, требуется сочетание сверхактивного ускорителя и неисправных тормозов.

К началу 1990-х появилась возможность нарисовать карту мутаций с подробным указанием конкретных изменений, прокладывающих путь от здоровой клетки к раковой опухоли. Наилучшим примером подобной карты выступает так называемая фогельграмма (Vogelgram), впервые предложенная генетиком Бертом Фогельштейном: на ней отмечены пять конкретных мутаций, которые превращают здоровую клетку кишечника сначала в небольшой полип, а затем в крупный полип и зрелую опухоль, переходящую в конце концов в инвазивный метастатический рак.

Работа, выполненная командой Вайнберга, подтверждала эту догадку: ее представители показали, что они способны превратить здоровые человеческие клетки в злокачественные, опираясь на комбинацию пяти онкогенов и опухолевых супрессоров. Любопытно, что для аналогичной трансформации мышиной клетке требуется лишь два онкогена, что подчеркивает разницу в восприимчивости к раку между грызунами с небольшой продолжительностью жизни и представителями нашего вида. Как и предсказывает «парадокс Пето», для запуска опухоли в долгоживущем и крупном организме, подобном нашему, требуется гораздо больше «попаданий», чем для провоцирования онкозаболевания у крошечной мышки. Люди необычайно устойчивы к раку, хотя нам порой может казаться иначе.

Через сто с лишним лет после того, как были высказаны первые предположения, объяснявшие появление рака повреждениями хромосом, мы наконец смогли составить представление о том, каким образом определенная комбинация дефектных онкогенов и опухолевых супрессоров позволяет больным клеткам переходить к бесконтрольному росту и обманывать смерть. Некоторые из этих сбоев могут передаваться по наследству, изначально закладывая неприятные жизненные риски, но в большинстве своем они накапливаются на протяжении жизни, формируя по мере человеческого взросления набор «опечаток» в книге генетических рецептов, управляющей нашими клетками. Поврежденные клетки в подобных случаях начинают беспрепятственно расти; процесс набирает скорость, в списке мутаций все большее их количество помечается галочкой, а заканчивается все неизлечимым метастатическим раком.

Но вернемся в Бостон. Боб Вайнберг допивает остатки своего горячего шоколада и рассуждает о своей карьере, посвященной разгадыванию генетических головоломок, связанных с раком: «Я никогда не говорил, что нам удастся найти все гены или что мы сумеем найти лекарство от рака. Я вовсе не думал, что открытие онкогена Ras само по себе решит проблему рака, поскольку знал, что все будет гораздо сложнее, – размышляет он с присущей ему рассудительностью. – Тем не менее к 1999 году многие утвердились в мысли о том, что если бы у нас имелся полнейший репертуар мутаций, в сочетании своем заставляющих здоровую клетку превращаться в злокачественную, то с концептуальной точки зрения это было бы весьма удовлетворительным результатом. Более того, кто-то мог бы даже подумать, что мы, возможно, почти решили проблему рака».

Это, однако, иллюзия, которая быстро испаряется.

Немеланомный рак кожи в ряду прочих онкологических заболеваний стоит как бы особняком. Из-за того что его опухоли редко приводят к смерти и легко поддаются лечению, во многих странах их даже не учитывают в регулярной статистике рака. Тем не менее эта разновидность рака очень распространена: ежегодно она поражает более миллиона человек, в особенности тех, кто живет в солнечных местах и при этом обладает светлой кожей. Повсеместность и распространенность делают немеланомный рак кожи полезной моделью, позволяющей лучше понять генетический путь, ведущий к раку вообще, придерживаясь при этом расхожей идеи о том, что здоровая клетка постепенно накапливает ошибки в особо важных генах.

Благодаря тому что технологии секвенирования ДНК за последние несколько лет стали дешевле и быстрее, нам удалось узнать о том, что геномы рака пронизаны десятками тысяч мутаций и перестроек. Разумеется, не каждая мутация важна: ген должен получить вполне конкретное повреждение: либо активирующее (в случае онкогена), либо инактивирующее (в случае опухолевого супрессора). Кроме того, в человеческом геноме имеется огромное количество генов и контрольных зон, которые никак не участвуют в процессе развития рака, а также масса бесполезной ДНК; появление мутаций в этих сегментах, вероятно, вообще не имеет никакого значения.

Лаборатории по всему миру усердно занимаются просеиванием «генетического золота» и обособлением его от «мусора», создавая огромные каталоги с подробным описанием мутаций в сотнях и тысячах образцов опухолей. Это позволило выявить сотни драйверных мутаций (мутаций-«водителей») – значимых ошибок в важных генах, возникающих вновь и вновь, и тысячи недрайверных мутаций (мутаций-«пассажиров»). Последние исследования показывают, что возникновению каждого вида рака способствуют сбои, ограниченные кругом примерно из десяти драйверных генов, причем для определенных типов опухолей требуется больше драйверных мутаций, чем для других. Согласно нашей нынешней модели опухолевого роста, этими драйверами должны быть ошибки, которые накапливаются во время превращения здоровой клетки в смертельную опухоль.

Многие исследователи-онкологи были весьма воодушевлены появлением этой огромной коллекции молекулярных «марок» – прежде всего потому, что выявление дефектных генов и молекул, провоцирующих рак, означает, что фармацевтические компании смогут начать разработку соответствующих лекарств. Однако сам по себе просмотр списка мутаций, аккумулировавшихся в человеческой опухоли, показывает лишь конечную точку нашего пути, ничего не говоря о том, как этот путь был пройден. Теория соматических мутаций утверждает, что здоровые клетки должны постепенно «подхватывать» мутации, накопление критической массы которых ведет к злокачественному новообразованию. Тем не менее составление пошагового «маршрута» оказалось довольно сложной задачей.

Некоторые более ранние исследования показали, что образцы здоровых клеток, взятые из прилегающих к опухоли областей, могут содержать мутации, но это легко объясняется их заражением раковыми клетками-«беглецами». Проблему усугубляет то, что подобные наблюдения делались для относительно крупных образцов «разномастных» тканей, скрывающих незначительные скопления клеток, которые могут находиться на полпути от полностью здорового к относительно аномальному и, наконец, абсолютно злокачественному состоянию.

Тем не менее многим ученым поиск мутаций в здоровых клетках представляется занятием, лишенным смысла. Столетнее бытование теории соматических мутаций утвердило идею о том, что опухоль является чудовищно мутировавшей версией нормальности, а раз так, то зачем тратить силы и время на поиск мутаций в здоровых тканях? Тем более что лишь недавно методы секвенирования ДНК стали достаточно точными и дешевыми для того, чтобы фиксировать редкие генетические изменения в крошечных образцах здоровой ткани.

В поисках озарения профессор Фил Джонс и его коллеги из Института Сэнгера в Кембридже попытались раздобыть немного лишней кожи. Если говорить точнее, им хотелось найти образцы обычной кожи человека среднего возраста, которую не покрывали солнцезащитным кремом и не прятали под одеждой, иначе говоря, им нужна была такая кожа, клетки которой с большой вероятностью приобрели бы различимые мутации, испытав воздействие вредного ультрафиолетового излучения.

Это казалось непростой задачей, пока ученым не пришла в голову блестящая мысль обратиться к пластическим хирургам местной больницы, которые регулярно удаляли обвисшие и сделавшиеся лишними складки кожи век своих пациентов. После этой процедуры, независимо от того, проводилась ли она по медицинским показаниям или в косметических целях, оставались аккуратные маленькие кусочки кожи в форме крылышка, которые обычно отправлялись в контейнер для биологических отходов. Что важно, их удаляли с той части тела, которая, подвергаясь сильному воздействию ультрафиолетового излучения, остается, по-видимому, последним местом, на которое кто-то будет наносить солнцезащитный крем.

Благодаря щедрости четырех пациентов, готовых пожертвовать свои ненужные кусочки век науке, команде Института Сэнгера удалось тщательно изучить 234 крошечных образца этих хирургических обрезков. Используя высокоточный метод секвенирования ДНК, исследователи приступили к поиску мутаций из списка обычных «подозреваемых» – семидесяти четырех наиболее распространенных «генов рака», которые ранее связывали с развитием немеланомного рака кожи и других видов опухолей. Возраст доноров, пожертвовавших свои веки, составлял от 55 до 73 лет, все они были здоровы и не имели явных признаков рака кожи. В свете подобных характеристик то, что обнаружили Джонс и его коллеги, выглядело весьма и весьма удивительным.

Дело в том, что они ожидали найти хотя бы какие-то следы ущерба, оставленные ультрафиолетом и другими источниками. В конце концов, эта кожа провела более половины жизни, подвергаясь воздействию вредных факторов и претерпевая другие издержки человеческого существования. Но вместо этого исследователи обнаружили, что изучаемые ими клетки пронизаны тысячами мутаций: иногда их было столько же, сколько находили в некоторых полноразмерных опухолях. Другой неожиданностью стало открытие того, что эти образцы внешне совершенно здоровой кожи были на самом деле мозаикой из групп мутировавших клеток, известных как клоны, каждая из которых возникла из какого-то одного поврежденного предка. Всего один квадратный сантиметр кожи содержал около 40 различных клонов, самый крупный из которых включал в себя около 3000 клеток.

Еще более невероятным оказалось то, что приблизительно у четверти упомянутых клонов были обнаружены ошибки в генах – драйверах рака, причем некоторые из них вобрали даже две или три предположительно вредные мутации. Несколько клонов имели такие же дефекты в гене, кодирующем p53 и TP53, которые часто встречаются в случаях рака у человека. Исходя из представления о списке соматических мутаций, ведущих к раку, можно было предположить, что все эти клетки вот-вот превратятся в опухоль, но они удивительным образом не выказывали никаких внешних признаков внутренней генетической нестабильности. Например, ученые выяснили, что в клонах, покрывающих всего пять квадратных сантиметров кожи, известный возбудитель рака NOTCH содержит больше мутаций, чем 5000 раковых опухолей, обобщенных в Атласе генома рака (The Cancer Genome Atlas)[27] – крупнейшей мировой базе данных, концентрирующей опухолевые мутации. Превратится ли в конечном итоге какой-либо из этих мутировавших клонов в опухоль? Мы не знаем этого наверняка, хотя полученные результаты, безусловно, предполагают, что в здоровых тканях гораздо больше «опасных» мутаций, чем мы вообще могли себе представить. Это и есть тот хаотичный генетический ландшафт, из которого в конечном счете возникает рак.

Обнаружение того, что нормальные, здоровые клетки представляют собой настоящее скопище мутаций, не должно было вызвать удивление. Ведь еще в 1981 году ученые заметили в печени мышей, подвергавшихся воздействию канцерогенных веществ, участки мутировавших и потенциально раковых клеток, казавшихся под микроскопом совершенно нормальными. Две исследовательские группы независимо друг от друга выяснили, что в крови примерно каждого десятого здорового человека к 65-летнему возрасту появляются клетки, несущие в себе мутации, которые обычно наблюдаются при лейкозе. Другая команда ученых установила, что многие клетки совершенно здоровых легких содержат сбои в одном из наиболее распространенных драйверных генов, провоцирующих рак легкого. Любопытно, что еще одно исследование обнаружило аналогичное явление в случаях эндометриоза – незлокачественного, но крайне неприятного и болезненного заболевания, при котором отдельные участки ткани матки начинают расти в случайных местах женского тела. Эти блуждающие клетки матки содержат раковые мутации, которые могут распространяться и проникать в соседние ткани, но они никогда не становятся злокачественными опухолями.

Впечатляющая картина мутационной мозаики, расположившейся в здоровой ткани, была получена в 2018 году в результате исследования, которым руководил Иниго Мартинкорена, коллега Фила Джонса из Института Сэнгера. Продвигаясь от внешнего покрытия к внутренней ткани, этот специалист стремился понять природу происхождения рака пищевода – трубки, соединяющей полость рта с желудком. Образцами нормальной ткани пищевода невозможно обзавестись в ходе обычных хирургических операций, таких обрезков просто не бывает, и поэтому на сей раз их источниками стали жертвы несчастных случаев, чьи органы были переданы для трансплантаций, призванных помочь другим людям.

Заручившись дополнительным согласием семей доноров, команда собрала небольшие срезы пищевода девяти здоровых людей от 20 до 75 лет. Затем образцы, предварительно разделенные на 850 крошечных кусочков, подверглись такому же тщательному анализу на наличие раковых возбудителей, какой проводился с фрагментами кожи век.

В отличие от клеток кожи, которые «обстреливаются» канцерогенным ультрафиолетовым излучением, слизистая оболочка пищевода подвергается меньшему воздействию потенциальных канцерогенов. В то время как ежегодно в мире более миллиона человек заболевает немеланомным раком кожи, соответствующий тип рака пищевода – так называемый плоскоклеточный рак – фиксируется в пятьдесят раз реже. Иными словами, можно ожидать, что в клетках здорового пищевода мутаций окажется гораздо меньше, чем в нормальной коже, не так ли?

Нет, не так. Подобно векам, пищевод представляет собой мозаику из мутировавших клеточных клонов, однако их гораздо больше, и они крупнее. Каждый из них – это клеточный кластер, который несет в себе ту или иную мутацию важного гена рака и, разрастаясь, вытесняет соседние здоровые клетки. Неожиданностью стало то, что, хотя в пищеводе в целом встречается меньше мутаций, чем в образцах кожи людей того же возраста, Мартинкорена со своей командой обнаружил в нормальной ткани пищевода более высокую долю дефектных клонов, чреватых мутациями драйверных генов рака. Это поистине поразительно: к тому времени, когда вы достигнете среднего возраста, около половины всех клеток вашего пищевода, вероятно, будут нести злокачественную мутацию в гене NOTCH, а многие другие клетки будут иметь ошибки в иных ключевых генах.

Желая проиллюстрировать свое наблюдение, исследовательская группа включила в статью, описывающую проделанную работу, один из моих любимых примеров визуализации генетических данных: мутировавшие клоны клеток были представлены в виде кругов различных цветов и размеров, которые выглядят как сказочный старинный узор на ткани. Образцы, взятые у молодых людей в возрасте от 20 до 40 лет, разбросаны на этой диаграмме маленькими цветными пузырьками, примыкая к группе более плотно сконцентрированных кругов людей среднего возраста, которые, в свою очередь, уступают место безудержному взрыву борющихся за свободное пространство перекрывающихся овалов в том сегменте диаграммы, где представлен человек старше 70 лет. Причем вопреки тому, что каждая клетка этого человека заключала в себе одну раковую драйверную мутацию или больше, у него самого не было никаких внешних признаков, свидетельствующих о непорядке с пищеводом.

Чем активнее ученые ищут опасные мутации в нормальных клетках, тем больше они их находят. К определенному возрасту каждая из ваших клеток, вероятно, несет в себе несколько мутаций, и многие из них были бы названы драйверами рака, если бы их нашли в опухоли, а не в здоровой ткани. Неизбежный вывод заключается в том, что все наши клетки немного испорчены. И это абсолютно нормально.

«Ваша кожа – это настоящая мозаика мутаций, – бормочет Фил Джонс, вглядываясь в мое лицо, пока мы разговариваем. – У вас уже видны признаки повреждений от солнечного света, так что, вероятно, одна из двадцати клеток приобрела те же мутации, что находят при раке кожи. Это просто чтобы вы знали. Если вы проживете еще долго, то у вас может два или три раза начаться немеланомный рак кожи, который вы, скорее всего, вылечите у внимательного и дружелюбного дерматолога, – добавляет он, успокаивая меня. – Но по сравнению с количеством мутаций на всей вашей коже это число незначительно. И отсюда интересный вопрос: что же происходит между тем моментом, когда клетка просто обзаводится ненадежным геном, предрасполагающим к раку, и самим образованием шишки?»

Джонс пытался найти ответ на этот вопрос, занимаясь мышами, несущими ошибочную модификацию гена p53, которая часто встречается при раке и которую он мог активировать по команде в небольшой группе кожных клеток. Модифицированный ген связан с маркером, который заставляет клетку светиться флуоресцентным зеленым светом под объективом специального микроскопа; это позволяет обнаруживать потомство подобных клеток, как только они начинают воспроизводиться. Затем ученые щелкают генетическим «переключателем», чтобы запустить работу мутантного p53, и терпеливо наблюдают за тем, что происходит. Вначале дефектные клетки довольно быстро растут в количестве, расталкивая своих соседей и превращая небольшой участок кожи во флуоресцентное зеленое пятно. Однако вскоре темп замедляется – через полгода уплотнение еще можно заметить, но через год все возвращается к норме.

Еще более интересные дела начинаются после того, как Джонс берет этих маленьких животных с зелеными пятнышками и помещает их под ультрафиолетовую лампу, создавая мышиный эквивалент поездки на Коста-дель-Соль. Невероятно, но в течение шести недель мутантные зеленые клетки завоевывают такое же пространство, на освоение которого в обычных условиях у них ушло бы полгода; умножаясь в количестве, они быстро покрывают площадь в несколько квадратных миллиметров. На первый взгляд это не так уж и много, но для клеточного клона на мышиной спине это значительный участок. Хотя ультрафиолетовый свет, похоже, не влияет на рост нормальных клеток, он заметно ускоряет воспроизводство мутантов; в результате образуются гораздо более крупные участки из мутировавших клеток, повышая вероятность того, что одна из них получит второй «удар» по драйверному гену – и сделает еще один шаг на пути к раку. Таким образом, можно было бы ожидать, что чем дольше мыши получают свой искусственный загар, тем более вероятным становится превращение этих разрастающихся пятен в маленькие зеленые опухоли. Однако, сделав такое предположение, вы ошибетесь.

После трехмесячного пребывания под ультрафиолетовой лампой кожа мышек покрывается зелеными клетками, но через девять месяцев эти пятна начинают уменьшаться и исчезать. Используя тот же метод секвенирования ДНК, какой применялся для работы с кожей человеческих век, Джонс увидел, что зеленые пятна p53-мутантов постепенно заполняются другими клонами клеток, нагруженными еще более опасными мутациями, которые возникли под воздействием излучения и вполне могут спровоцировать рак. «Зеленая банда» может преуспеть, если она будет единственной шайкой в городе, но она быстро отступает, когда появляются новые, более грубые соседи. Однако, как обнаружил Джонс, разглядывая узор мутаций в исходных образцах век, такой поворот далеко не всегда превращается в игру на выживание. «Мы нашли единственную клетку, колонизировавшую квадратный сантиметр века, причем в ней была мутация, которая активировала ген под названием FGFR3, – рассказывает он. – Что в этом особенного? То, что FGFR3 не является возбудителем рака кожи и этот участок никогда не превратится в опухоль».

Итак, можно ли из всего сказанного заключить, что существуют такие мутации, которые «полезны» для нас, – генерирующие клоны «добропорядочных» клеток, никогда не доставляющих проблем? Как объясняет Джонс, активирующие дефекты в FGFR3 обнаруживаются при себорейном кератозе – заболевании, при котором у человека появляются участки более темной чешуйчатой кожи, похожие на восковые бородавки. Это очень распространенная болезнь, особенно среди людей старше 50 лет, однако она безвредна. Встав на путь кератоза, клетка, по всей видимости, выбирает безопасный эволюционный маршрут, который не дает ей «сойти с рельсов» и превратиться в зловещий рак. Почему же в таком случае, спрашиваю я Джонса, мы не можем использовать эти знания, чтобы придумать какую-то мазь, способную защитить нас от рака кожи, направляя клетки по менее опасному пути? «Проблема в том, что этот ваш волшебный крем просто превратит ваше лицо в огромную ходячую бородавку, – отвечает он. – А вот если бы удалось придумать чудо-крем, который не имел бы подобного эффекта, то и разговора бы не было».

Работа Джонса в основном концентрируется на немеланомном раке кожи – на опухолях, которые редко убивают. Однако с учетом того что остальной организм, где развивается по-настоящему смертельный рак, тоже является мозаикой из мутаций, такой подход может сработать и там. Размышления о том, как поддержать здоровые клетки в подавлении мутантных клонов или даже поощрить рост клонов с более «добропорядочным» поведением, переворачивают с ног на голову всю парадигму разработки противораковых препаратов, в настоящее время нацеленных исключительно на больные клетки.

Тем не менее мы не можем целиком и полностью полагаться на принцип «враг моего врага – мой друг»: нам следует опасаться непредвиденных последствий, вытекающих из подобного рода биоинженерных разработок. Прежде чем приступить к подобному делу, нам нужно расширить собственные знания о происхождении и поведении различных «банд» и «племен» в человеческом организме, чтобы случайно не создать смертельно опасного монстра.

Наблюдение исследователей из Института Сэнгера, подметивших, что определенные мутации чаще встречаются в нормальных тканях, чем в опухолях, представляется в высшей степени интересным: оно свидетельствует о том, что некоторые изменения в так называемых раковых генах способны производить защитный эффект. Например, активированный онкоген может инициировать бешеное воспроизведение клеток, однако они истощатся еще до превращения в полноценную опухоль, поскольку деление будет запущено тогда, когда клетка еще не будет к нему готова.

Другой тип мутации может поставить клетки в невыгодное положение с точки зрения конкуренции, вынудив один клон расти медленнее соседнего, что закончится его гибелью. Однако решающее значение в подобных ситуациях имеет время: такие изменения превратились бы в преимущество, если бы они появлялись позже, в ходе разрастания опухоли, позволяя раковым клеткам усердно трудиться и воспроизводиться, пока их хромосомы становятся все более поврежденными, а среда вокруг растущей опухоли – все более токсичной.

Наконец, следует отметить, что современная одержимость продуктами драйверных мутаций в опухолях может привести к обратному эффекту, если большая часть наших нормальных тканей переполнится точно такими же ошибками. С учетом зафиксированного Филом Джонсом и его командой факта: многие клетки внешне здоровой кожи и столь же здоровой ткани пищевода все-таки содержат мутации гена NOTCH, уподобляясь в этом значительной доле опухолей, попытки уничтожить каждую из этих мутировавших клеток рака могут обернуться серьезными и непредвиденными последствиями где-то еще.

Огромный массив накопленных данных, свидетельствующих о том, что здоровые и доброкачественные ткани содержат в себе массу якобы опасных мутаций, поднимает интригующие вопросы: так что такое рак и когда именно он начинается? Отказавшись от восприятия нашего тела в качестве упорядоченного набора нормальных клеток, мы получаем иную картину, в которой здоровая ткань предстает динамично меняющейся мозаикой из клонов, находящихся на различных стадиях мутационного беспорядка, расширяющихся и сокращающихся по мере их перемещения в пространстве и противоборства друг с другом. Некоторые мутации замедляют рост клона или даже вовсе убивают его, в то время как другие ускоряют процесс его разрастания, но в конечном счете поддерживается сбалансированный вариант статус-кво.

Проблемы начинаются лишь после того, как клетка подхватывает драйверную мутацию и начинает воспроизводиться быстрее, чем соседние, создавая группу из сотен или даже тысяч дочерних клеток, каждая из которых имеет один и тот же генетический дефект. Удар по второму драйверу более вероятен в отношении любой клетки именно этой большой зоны хотя бы потому, что их больше, чем неповрежденных соседей, причем цикл повторяется снова и снова. Удар, распространение, удар, распространение – и так до тех пор, пока одна из клеток не накопит достаточно мутаций, чтобы запустить образование опухоли. Это соответствует классической фогельграмме, где клетки должны собрать определенный набор мутаций, чтобы совершить скачок к раку. На фоне того, что организм состоит из триллионов клеток, которые за время жизни претерпевают миллионы делений, возникновение рака можно считать своего рода лотереей.

Согласно преобладающей сегодня концепции, выстраиваемой и уточняемой на протяжении большей части столетия, рак начинается с того, что нормальная клетка пошагово набирает дефекты в своих важнейших генах, а это в конечном счете приводит к появлению агрессивной и инвазивной опухоли. Однако если все наши клетки, особенно к достижению нами среднего возраста, оказываются поврежденными, то почему же у нас нет огромного множества опухолей во всех частях тела? Что конкретно превращает просто «грустную» клетку в «очень плохую» клетку?

Немного математики.

Мы привыкли думать, что рак – это весьма распространенное явление. Однако если взять за точку отсчета отдельного человека, то эта болезнь окажется исключительно редкой. Человеческое существо состоит из более чем 30 триллионов клеток, в течение жизни претерпевающих миллиарды делений. Теоретически любая из них может вызвать рак, но практически этого не делает почти ни одна. Согласно теории соматических мутаций, утверждающей, что здоровая клетка становится злокачественной после того, как накопит ряд драйверных мутаций, это похоже на лотерею, где ваши шансы выиграть составляют один к десяти с четырнадцатью дополнительными нулями – столько же звезд находится в тысяче галактик размером с Млечный Путь. По мере того как число мутаций в наших клетках с годами растет, мы покупаем миллионы и миллионы билетов, но, возможно, лишь один из них сорвет джекпот.

Есть, однако, несколько факторов, которые увеличивают шансы на то, что такое произойдет. Один из них – воздействие канцерогенных химических веществ или радиации. Другой фактор выделили Фил Джонс и Иниго Мартинкорена, показавшие, что с возрастом наши здоровые ткани превращаются в мозаику мутировавших клеточных клонов. Единственное «попадание» в драйверный ген способно увеличить число клеток, несущих в себе ошибку, в десятки раз по сравнению с исходным состоянием, повышая шансы, что одна из этих клеток получит повторный удар, позволяющий ей переиграть своих соседей и превратиться в еще более агрессивный клон. Удар, экспансия, удар, экспансия. Дело обстоит вовсе не так, что одной клетке приходится собирать полный набор драйверных мутаций – будь оно так, шансы заболеть действительно оставались бы мизерными; раку способствует то, что каждый кластер последовательно мутировавших клеток расширяется чуть больше и чуть быстрее, чем его соседи. Что-то подобное происходило бы, если бы вы после каждого угаданного числа получали в десять раз больше лотерейных билетов, заметно увеличивая свои шансы на выигрышную комбинацию.

Интересующие нас процессы запускаются довольно быстро. Несколько походов на пляж спровоцируют десяток мутаций в каждой клетке кожи. Пятнадцать выкуренных сигарет способны вызвать потенциально опасную мутацию. В целом в любой пятерке ваших клеток есть, вероятно, одна, несущая в себе мутацию так называемого ракового гена. Для тех клеток, которые имеют две или три мутации, доля будет поменьше. Кроме того, где-то в вашем теле наверняка таится множество крошечных опухолей, которые уже собрали полный набор.

Однако следует ли слишком уж волноваться? К определенному возрасту в организме каждого из нас, наверное, уже имеются какие-то странности: об этом свидетельствуют вскрытия людей, погибших из-за несчастных случаев. Так, по крайней мере у трети женщин старше 40 лет есть крошечная опухоль в груди. Тем не менее лишь у одной из сотни в этом возрасте будет диагностирован рак, а многие из них проживут всю оставшуюся жизнь без официального диагноза. То же самое касается и рака предстательной железы, на что впервые обратили внимание еще в 1930-е годы: гораздо больше мужчин умрут с этим заболеванием, чем из-за этого заболевания. Практически каждый человек в возрасте от 50 до 70 лет обладает неразвившейся опухолью щитовидной железы, однако лишь у одного из тысячи будет диагностирован полноценный рак этого органа. В целом чуть меньше половины из нас в какой-то момент своей жизни получат онкологический диагноз.

В биологической «бухгалтерии» есть и другие несоответствия. Рак тонкого кишечника наблюдается редко, но зато опухоли в толстом кишечнике встречаются в 30 раз чаще, хотя эти соседние участки желудочно-кишечного тракта почти не отличаются друг от друга в биологическом плане. Если рак считать сугубо следствием накопления определенного набора мутаций в ключевых драйверных генах, то почему для рака матки или кишечника требуется десять «попаданий», для опухоли в печени достаточно четырех, а онкологическое заболевание яичников или щитовидной железы запускается всего лишь одним? Кроме того, если различные виды рака вызываются разным количеством мутаций, то можно ожидать, что некоторые из онкологических заболеваний будут в течение жизни начинаться раньше других. Так почему же шансы заболеть почти всеми видами рака остаются довольно низкими примерно до шестидесяти лет, хотя наша нормальная ткань испещрена мутациями уже к среднему возрасту?

Это происходит вовсе не потому, что по мере приближения к пенсии мы начинаем накапливать катастрофические генетические ошибки все быстрее и быстрее. Пусть это покажется не слишком логичным, но максимум мутаций усваивается нашим организмом при первом приливе молодости. Каждый раз, когда клетка копирует свою ДНК и делится, возникает вероятность ошибки; особенно опасно, когда подобное происходит в стволовых клетках, которые отвечают за поддержание нашего тела на протяжении всей жизни. Чрезвычайная активность клеточного деления, требующаяся организму для того, чтобы превратиться из яйцеклетки во взрослую особь, не может не ошеломлять, особенно если сравнивать ее с повседневным поддержанием нашей жизнедеятельности в течение оставшихся лет. Всего за девять месяцев будущий человек превращается из одной клетки в беспокойное и шумливое существо, состоящее из миллиардов клеток и наращивающее свой клеточный арсенал с каждой новой отметкой на дверном косяке. В действительности вы приобретаете половину мутаций семидесятилетнего старика уже к восемнадцати годам; правда, риск заболеть раком для вас будет составлять лишь один процент.

Кроме того, дело не только в количестве мутаций. У курильщиков гораздо больше шансов заболеть раком легкого, чем у некурящих, поскольку вдыхание субстанций, повреждающих ДНК, делает мутации в важнейших генах – драйверах рака более вероятными. Таким образом, можно ожидать, что курильщики должны заболевать раком легкого значительно раньше, чем те страдающие от него люди, которые никогда не имели этой вредной привычки. Однако, сделав такое предположение, вы ошибетесь: рак легкого в обеих группах обычно диагностируют в один и тот же период жизни – где-то после шестидесяти лет. Курение сильно влияет на то, заболеете ли вы раком легкого, но не на то, когда именно это произойдет.

Что-то не складывается.

Уединившись на кафедре биохимии и молекулярной генетики в кампусе Колорадского университета в Авроре, на краю Скалистых гор, профессор Джеймс Дегрегори работал над теорией, объясняющей внутренние несостыковки того явления, которое он называет «адаптивным онкогенезом». По его мнению, жизнь (по крайней мере в плане риска развития рака) не является линейной прогрессией, разворачивающейся от колыбели к могиле. Если посмотреть на статистику, шансы умереть от болезни в любом возрасте от 18 до 36 лет примерно одинаковы. А вот затем дела идут под горку, и с каждым новым десятилетием процесс лишь ускоряется. Многие ученые сосредоточиваются на завершающей части этого пути – их интересует, почему мы чаще заболеваем раком в зрелом возрасте, – но у Дегрегори большее любопытство вызывает вопрос о том, почему у нас гораздо меньше шансов обзавестись онкологическим заболеванием, пока мы молоды.

На протяжении многих тысячелетий истории человечества эволюция формировала нашу биологию таким образом, чтобы поддерживать нас живыми до тех пор, пока это целесообразно, но не дольше. Половая зрелость всегда важнее долголетия: с точки зрения эволюции приоритетное значение имеет успешное воспроизводство. За тысячи лет наш вид эволюционно приучался поддерживать здоровье и подавлять развитие рака в течение детства, юношества и раннего среднего возраста. Древние люди с генетическими изменениями, делающими их подверженными раку еще до того, как они вырастят детей, не имели шансов передавать свои бесполезные гены следующему поколению. Так складывалась популяция, которая до завершения репродуктивного возраста не знает особых проблем со здоровьем.

Если же взглянуть на дело с другой стороны, то можно констатировать, что резкий рост заболеваемости раком после 60 лет предполагает, что, как бы мы ни любили своих бабушек и дедушек и как бы мы ни ценили их помощь в уходе за нашими детьми, естественный отбор установил для их биологии своеобразный «срок годности». Теория Дегрегори объясняет, каким образом этот временной лимит соблюдается на клеточном уровне. Опираясь на вековую теорию эволюции, он переносит внимание с крупномасштабных адаптаций видов, появлявшихся по мере их распространения по планете, на эволюцию раковых клеток в мире тела.

Прежде чем мы углубимся в дебри адаптивного онкогенеза, необходимо напомнить о нескольких ключевых постулатах, которые связаны с идеей эволюции путем естественного отбора. Во-первых, вы должны воспроизводиться, иначе вы не сможете передать свои гены. Во-вторых, любая популяция организмов – от клеток до уток, от кошек до блошек, от цветка до барсука – будет содержать особей с различной генетикой. В каждой из них окажется множество таких генетических вариаций, которые, почти никак не сказываясь на репродуктивных шансах, будут то появляться, то исчезать. Это явление называется дрейфом генов или нейтральной эволюцией в пределах популяции.

Иногда изменения бывают благотворными. Например, гепард с генетической вариацией, которая позволяет ему бегать немного быстрее, чем бегают его собратья, с большей вероятностью прикончит добычу и захватит ее основную долю. Больше пищи – больше здоровья и больше плодовитости: следовательно, для особи повышается вероятность обретения партнера для спаривания и передачи своих «прытких» генов дальше. Со временем все большее число представителей популяции станет обладать генетическим набором, обеспечивающим повышенную прыткость: таков пример положительного (или очищающего) отбора. И напротив, генетические вариации, мешающие охоте или другой деятельности, способствующей успешному размножению, как правило, выпалываются: они подвергаются негативному отбору, не передаваясь по наследству.

Наконец, разговор о естественном отборе – это не про гены и не про мутации как таковые. Речь идет лишь о том, насколько хорошо те или иные генетические вариации позволяют организму выживать и воспроизводиться в его среде обитания, т. е. о приспосабливаемости. Новые генетические модификации возникают постоянно – либо из-за биохимических проблем внутри клеток, либо же в силу внешнего воздействия повреждающих ДНК факторов типа химических субстанций и радиации. В основном подобные модификации будут нейтральными или отрицательными. Очень редко они окажутся положительными, причем, станут ли они таковыми, зависит исключительно от окружающей среды. Естественный отбор иногда ошибочно именуют «выживанием наиболее приспособленных», подразумевая под этим то, что организмы, которые крупнее, сильнее или еще как-то совершеннее своих собратьев, обязательно преуспеют. Однако на самом деле правильно говорить о выживании не носителей тех или иных качеств, а самих этих качеств – о сохранении «наилучшей приспосабливаемости».

Важно подчеркнуть, что до тех пор, пока окружающая среда остается неизменной, селективное давление в пользу каких-либо радикальных физических изменений полностью отсутствует. Вспомните о так называемых «живых ископаемых», подобных нынешним крабам-мечехвостам, которые кажутся неотличимыми от своих предков, рыскавших по морям 450 млн лет назад. В генетическом плане, разумеется, под «капотом» что-то «подкручивали», но эти существа настолько хорошо адаптированы к своему образу жизни, что любые серьезные изменения, скорее всего, пагубно скажутся на их приспособленности и вряд ли распространятся в популяции. Естественный отбор «отточил» меченосца столь идеальным образом, что для улучшения той кондиции «в самый раз», на которую ушло полмиллиарда лет, потребовались бы какие-то совершенно невообразимые мутационные новшества. Используя лексику эволюции, описанный случай можно назвать «пиковой приспосабливаемостью» – или, проще говоря, здесь очень уместно правило «не надо чинить то, что не сломалось».

Дефиниция приспосабливаемости для конкретного организма полностью зависит от среды, в которой он обитает. Слепые пещерные рыбы не живут долго в ярко освещенных открытых водах, но зато они прекрасно себя чувствуют в темных пещерах, которых стараются избегать зрячие морские хищники. Белые медведи в меховых шубах прекрасно приспособлены к жизни, охоте и размножению в ледяной Арктике, но, когда вокруг них становится теплее, им приходится бороться за выживание. Эволюция наиболее заметна в те периоды, когда окружающая среда меняется, а быстрые перемены в условиях жизни приводят к скорому отбору (или скорому вымиранию).

Согласно гипотезе адаптивного онкогенеза, мы можем разобраться в возникновении рака, опираясь на те же самые принципы. За сотни тысяч лет стволовые клетки в органах человеческого тела сделались в высшей степени адаптированными к конкретному биологическому ландшафту, будь то гладкие и плоские участки кожи, быстрые потоки крови в кровеносной системе, губчатое легкое или волнообразный кишечник. Эволюция, и это важно подчеркнуть, позаботилась о том, чтобы приспособленность клеток была максимальной именно в энергичной и цветущей среде молодого тела. Подобно крабу-мечехвосту, физически не менявшемуся благодаря тому, что он идеально приспособлен к существованию на песчаных берегах, человеческие стволовые клетки тяготеют к поддержанию статус-кво в наших тканях до тех пор, пока их молодая среда остается неизменной.

Пока мы идем по жизни, клетки собирают собственные уникальные коллекции мутаций, творя мозаику генетического разнообразия, выступающего в качестве «топлива» для естественного отбора. Поскольку стволовые клетки идеально приспособлены к жизни в молодых тканях, большая часть мутаций будет, вероятно, сказываться на приспосабливаемости нейтрально или отрицательно, а поврежденные клетки будут вынуждены либо воспроизводиться медленнее своих здоровых соседей, либо вообще сдаваться и умирать. Изредка, впрочем, может появляться какая-нибудь полезная мутация, которая даст клетке небольшое преимущество перед соседями, позволив ей размножаться чуть быстрее и тем самым расширить свой ареал, – такое изменение, кстати, станет сигналом, что сделан шаг к образованию опухоли, – но эти мутантные клетки должны обладать наивысшей степенью приспособленности, чтобы конкурировать с молодыми стволовыми клетками на их домашней территории. Мы знаем, что такое все же иногда происходит, поскольку у людей обнаруживают рак и в 20, и в 30, и в 40, и в 50 лет, но подобные случаи чаще всего связаны с наследованием поврежденного гена, который передвигает каждую клетку организма на шаг ближе к заболеванию.

Когда мы становимся старше, картина начинает меняться. Вступая в пятый десяток, я остро чувствую, что все начинает разваливаться. Причем разговор не только о седых волосах, обвисшей груди и растущем беспокойстве относительно того, можно ли мне до сих пор носить короткую юбку. Я говорю о том, что происходит с возрастом на клеточном уровне. Мы, если повезет, живем в своих телах восемь десятилетий или даже дольше, и, разумеется, со временем они неизбежно начинают выглядеть немного потрепанными.

По мере того как продолжается жизнь, наши ткани и органы накапливают повреждения. Несмотря на все усилия клеточных «ремонтных бригад», в теле множатся мутации, которые меняют молекулярный состав и поведение клеток, а также преобразуют среду, в которой они живут. Эти изменения не только увеличивают вероятность чреватых возникновением рака сбоев в ключевых драйверных генах. Они также влияют на все прочие гены, которые важны для нормального функционирования и восстановления клеток, нарушая передачу клеточных сигналов, вмешиваясь в работу молекулярной «липучки», которая удерживает клетки вместе, меняя уровень гормонов и вообще генерируя беспорядок.

Стандартные процессы поддержания жизни в клетке с возрастом постепенно угасают, особенно после того, как мы проживаем свои лучшие репродуктивные годы. Например, клетки молодой кожи плотно соединены друг с другом, что, во-первых, предотвращает переход потенциальных опухолей в режим захвата, а во-вторых, ведет к уничтожению больных клеток. Однако связи в наших тканях со временем ослабевают, что облегчает перемещение этих клеток по мере зарождения и экспансии рака. Канцерогены, подобные табачному дыму и ультрафиолетовому излучению, не только повреждают ДНК, но и разрушают эластичные, гибкие молекулы коллагена, которые связывают клетки вместе, создавая для них новые возможности сбиться с истинного пути.

Постепенная деградация, сопровождающая старение, распространяется даже на то, как наши гены упаковываются и используются. ДНК в молодых клетках аккуратно упакована, плотно обернута вокруг шаровидных белков, называемых гистонами, которые помечены различными молекулярными метками, участвующими в контроле генной активности (последние известны как эпигенетические модификации). В стареющих клетках этот порядок начинает сбиваться. Спирали ДНК раскручиваются, модификации нарушаются, повышая шансы того, что гены будут активироваться и прекращать свою работу в те моменты и в тех местах, когда и где делать это не нужно. С возрастом даже на уровне генома все становится немного дряблым.

Один из самых важных признаков старения – это не седые волосы, морщины или мешковатые хромосомы, а воспаления. В 1863 году немецкий патолог Рудольф Вирхов заметил скопления лейкоцитов – разновидности иммунных клеток – между раковыми клетками в опухоли, что позволило ему предположить, что рак возникает в результате «постоянного раздражения», которое активирует иммунную защиту организма[28]. Его идею высмеяли как полную чушь, не придав ей значения: тогда на первый план выходило направление мысли, которое в конечном счете переросло в теорию соматических мутаций (глава 3). Более полутора веков спустя исследователи приходят к выводу, что Вирхов, возможно, был в чем-то прав.

Воспаление – наиболее очевидное проявление работы иммунной системы. Практически каждый из нас в какой-то момент столкнется с острым воспалением, которое будут сопровождать пульсирующее горячее покраснение, отек, неприятные выделения из очага попадания инфекции или места нанесения раны. Острое воспаление представляет собой спасительную активацию биологических процессов, мобилизующих кавалерию иммунных клеток для отпора вторгшимся микробам или инфицированным клеткам и увеличивающих приток крови и питательных веществ, необходимых для восстановления. Однако мы не столь явно ощущаем хроническое воспаление, медленный и тлеющий иммунный ответ, сохраняющийся месяцами или даже годами, который ассоциируется с различными заболеваниями – от болезней сердца и сахарного диабета до, как вы уже догадались, рака.

Хроническое воспаление может быть вызвано возобновляющимися инфекциями, длительным воздействием раздражающих химических веществ, а также аутоиммунными заболеваниями, в ходе которых иммунная система начинает атаковать здоровые ткани. Наряду с этим у него имеются и более приземленные причины, важнейшей из которых выступает неизбежность нашего старения. С возрастом интенсивность хронических воспалений в наших тканях возрастает. Таков неизбежный сопутствующий ущерб, усугубляемый идущими внутри наших клеток биохимическими процессами, постепенным накоплением в организме вредных химических веществ, перенесенными на протяжении жизни инфекциями и недугами, общим ухудшением нашего состояния со временем. Это может быть связано и со снижением уровня половых гормонов, эстрогена и тестостерона, которые помогают сдерживать воспаление в молодости. Как и следовало ожидать, курение выступает серьезной причиной воспалительного поражения легких и подавления противовоспалительных реакций организма. Наконец, еще одним фактором риска здесь оказывается избыточный вес: отнюдь не оставаясь инертными, жировые отложения производят множество молекул, стимулирующих хроническое воспаление.

Еще одной потенциальной, но малоизученной причиной хронического воспаления остается стресс. Представление о том, что стресс вызывает рак, пользуется широкой популярностью, однако большинство исследований не подтверждают наличие связи между стрессовыми событиями, подобными утрате близких или разводу, с повышенным риском возникновения рака. Тем не менее не исключена связь рака с долгосрочными хроническими стрессами, обусловленными финансовой необеспеченностью или плохими жилищными условиями, с которыми чаще сталкиваются социально незащищенные люди. Неравенство в поддержании здоровья – хорошо известная проблема: люди, находящиеся на нижних ступенях социально-экономической лестницы, с большей вероятностью заболевают или умирают молодыми, причем среди поражающих их недугов есть и рак. Как правило, за этим стоят обычные «подозреваемые» – плохое питание, ожирение, курение, употребление алкоголя, однако перечисленные факторы не дают всей полноты картины.

В ходе исследования с участием более 8000 человек из разных социальных слоев ученые из британского Эссекского университета тщательно фиксировали содержание в крови двух молекул, связанных с длительным воспалением и количественно увеличивающихся при стрессе. Из их подсчетов следовало, что уровень концентрации этих веществ резко повышается у людей, доживших до 30 лет и имеющих низкие доходы, достигая пиковых значений в среднем возрасте. Позже разрыв между богатыми и бедными снова сокращается, свидетельствуя о том, что в старости воспалительные эффекты проявляются у всех, независимо от того, насколько человек обеспечен.

Конечно, монополией на стресс не располагает ни одна социальная группа, однако выкладки, полученные командой из Эссекса, демонстрируют повышенную предрасположенность к хроническим воспалениям в расцвете сил у людей, которые испытывают стресс из-за долгов, некачественного жилья и многого другого, что приходит с нехваткой денег. Недостаток сна вплетает еще одну нить в этот гордиев узел: дурной сон связан с повышенной степенью хронического воспаления и идет рука об руку с тревогой, стрессом и плохими условиями жизни. Иначе говоря, риск обзавестись раком – это проблема как социальная, так и биологическая, безотлагательно требующая дополнительного изучения.

Впрочем, какой бы ни была причина хронического воспаления (в каждом индивидуальном случае она, вероятно, остается комплексной), оно, безусловно, нарушает клеточное спокойствие в наших тканях, создавая среду, в которой мутировавшие клетки чувствуют себя гораздо увереннее. Подтверждая это соображение, Дегрегори и его команда провели несколько хитроумных экспериментов с мышами. В ходе этих опытов геном зверьков модифицировался таким образом, что они превращались в носителей той же драйверной мутации, которая отличает некурящих людей с раком легкого.

Включите мутацию у молодых мышей или мышей среднего возраста, и ничего особенного не произойдет. Многие клетки легких содержат дефектный ген, но лишь небольшая часть из них создает небольшие предраковые образования, называемые аденомами. Но если вы сделаете то же самое со старыми мышами, то их легкие начнут заполняться аденомами, любая из которых способна перейти в рак. Большое значение имеет добавление второго гена, кодирующего мощный противовоспалительный белок: оно возвращает количество аденом у пожилых мышей к уровню молодых. Более того, после этой процедуры даже престарелые животные начинают выглядеть более энергичными и подтянутыми, что также подчеркивает связь между воспалением и старением.

Имеются многочисленные доказательства того, что хроническое воспаление меняет общее состояние организма и стимулирует развитие рака. Вместе с тем этот эффект неоднозначен: некоторые воспалительные процессы действительно делают рак более вероятным – среди них, например, гепатит и болезнь Крона, в то время как другие, подобные воспалительной астме, на риске развития рака легкого никак не сказываются.

Масштабные испытания аспирина, самого старого из противовоспалительных препаратов, показали, что его постоянное использование на протяжении десяти лет и более способно снизить риск появления опухолей кишечника и других видов рака. К сожалению, несмотря на его дешевизну и доступность, ежедневный прием аспирина имеет потенциально смертельные побочные эффекты, включая желудочные кровотечения и инсульты, поэтому не стоит регулярно употреблять его, не посоветовавшись с врачом[29].

Конечно, полностью избавиться от воспалений невозможно. Острые случаи вообще жизненно важны для выздоровления: было бы довольно глупо, заблокировав все воспалительные пути в надежде предотвратить рак, после этого умереть от инфекции, полученной из-за ссадины на колене. Тем не менее поиск безопасных способов предотвращения или хотя бы приглушения тлеющего огня хронического воспаления без подрыва иммунного ответа может принести пользу в удержании раковых клеток под контролем.

Старение и воспаление, которые корректируют механизмы естественного отбора, являются не единственными факторами, способствующими развитию рака. Такие методы лечения, как хирургическое вмешательство, лучевая терапия и химиотерапия, наносят значительный ущерб тканям внутри опухоли и вокруг нее, создавая постапокалиптичный мир, где привычные законы уже не работают. Разработка методов лечения, которые помогали бы восстанавливать микросреду после лечения онкологических заболеваний, способна снизить вероятность того, что какие-то блуждающие раковые клетки найдут для себя подходящую поврежденную нишу и снова начнут в ней расти. Исследования, проведенные на мышах, показали, что даже такая простая процедура, как введение противовоспалительных препаратов после операции по удалению рака молочной железы, способна существенно снизить вероятность рецидива. Это можно считать важным результатом, заслуживающим более подробного изучения.

Если вернуться к упоминавшейся выше идее «сообщества клеток», то среду внутри молодого организма можно изобразить в виде высокоупорядоченной и жестко контролируемой цивилизации. Молекулярные улицы содержатся в чистоте и порядке, каждая клетка знает свое дело и свое место в мире, а иммунная система устраняет всех нарушителей. Воспроизводятся лишь стволовые клетки, создающие по мере необходимости новые клетки, в то время как остальные бездействуют, активизируясь лишь в чрезвычайных случаях, например при травме. Дефектные и поврежденные клетки умирают (апоптоз), а старые клетки, которые больше не нужны, спокойно дремлют на крыльце в креслах-качалках – разумеется, речь идет о биологическом эквиваленте этих удобств, – наблюдая за происходящим вокруг и занимаясь своими делами (старение).

Стабилизирующее и сдерживающее влияние молодой ткани должно быть невероятно мощным, учитывая, что даже тот вред, который наносится клеткам курением, не способен слишком резко ускорить развитие рака. Но, к сожалению, ничто не вечно. Если молодая ткань похожа на строго упорядоченное сообщество, в котором не допускаются неуместное поведение или инакомыслие, то внутренний мир более старого тела можно уподобить поселению, живущему вольготной и расслабленной жизнью, где каждый ведет себя так, как ему нравится. Как и в любом другом случае эволюции в природном мире, с изменением среды меняется и давление естественного отбора.

Открытие удивительно большого числа мутаций, которые считаются возбудителями рака у людей молодого и среднего возраста (глава 4), говорит о том, что генетические повреждения будут появляться всегда, от колыбели до могилы. Хотя потенциально злокачественные мутантные клетки не могут конкурировать со здоровыми клетками в упорядоченной среде молодого тела, их генетические странности наделяют их приспособленческими преимуществами в не столь упорядоченных старых тканях. Организованное сообщество подходит законопослушным молодым клеткам, но зато странные, старые, мутировавшие клетки гораздо лучше чувствуют себя в таком же, как и они сами, странном, старом, мутировавшем мире. То, что в молодой среде может выглядеть как антисоциальное поведение, становится дозволенным и даже поощряемым, когда правила, управляющие нашими клеточными сообществами, начинают рушиться, создавая почву для появления и процветания раковых клеток-«мошенниц».

Идея о том, что внутренняя среда организма способна сдерживать возникновение рака, возникла уже в 1970-е годы, когда эмбриологи Беатрис Минц и Карл Ильмензее обнаружили, что при смешении в эмбрионе мыши здоровых стволовых клеток с раковыми клетками последние можно заставить вернуться в строй и включиться в нормальное развитие – вплоть до превращения в яйцеклетки и сперматозоиды, из которых вырастает совершенно здоровое потомство.

Спустя пару десятилетий клеточный биолог Мина Бисселл, выдающаяся американская исследовательница иранского происхождения, продемонстрировала, что клетки опухоли груди сдаются и приходят в норму, когда их помещают в компанию хорошо функционирующих здоровых клеток, возвращаясь, однако, в свое злокачественное состояние, как только угнетающая их среда устраняется. Иначе говоря, хорошие клетки, попадая в плохую компанию, портятся, а здоровые клетки, оказавшись в ткани, обработанной канцерогенным химикатом, делаются больными. Однако эти результаты, как и вытекающее из них представление о том, что рак возникает из-за распада клеточного сообщества, а не из-за накопления конкретных мутаций, были почти забыты в ходе лихорадочной кампании, проходившей под лозунгом «Найти все гены!».

Проще говоря, рак начинается вовсе не в тот момент, когда клетка, накопив определенное число мутаций, приступает к бесконтрольному росту. Он начинается тогда, когда в клетке возникают неисправности, которые позволяют ей, пренебрегая типовыми правилами многоклеточности, становиться более приспособленной, чем соседи, и вытеснять их. Согласно лаконичной формулировке клеточного биолога Гарри Рубина, «рак является результатом необратимого процесса, по мере которого организм начинает отставать в своих неустанных усилиях по поддержанию порядка».

Некоторые клетки достигают сверхприспособленности за счет генетических изменений, в то время как на других она сваливается «просто так». С одной стороны, какая-то особо зловредная комбинация мутаций может наделить клетки мощным приспособленческим преимуществом перед соседями, причем как в молодой, так и в старой ткани. С другой стороны, какая-нибудь группа нескладных клеток может внезапно обнаружить, что она стала самой приспособленной во всей округе, поскольку все остальные функционируют еще хуже: трехногая лошадь едва ли выиграет гонку, состязаясь с четвероногими конями, но зато окажется выдающимся фаворитом среди двуногих кляч. Именно поэтому случается так, что неуправляемые клетки, которые лучше всего приспособлены к ветхой среде старения, выживают и размножаются лучше других, а потом превращаются в опухоль.

Кстати, стоит помнить, что по большей части исследования рака у животных проводились на молодых самцах мышей. Надеюсь, теперь вам понятно, почему это плохая идея; возможно, как раз по этой причине многообещающие лекарства от рака столь часто проваливаются при проведении клинических испытаний. И дело не только в том, что у мышей совершенно иная жизненная стратегия, чем у людей, поскольку они живут быстро и умирают рано. Гораздо серьезнее то, что молодые и энергичные животные едва ли могут предложить что-то стоящее для стареющих тканей пожилых людей, страдающих от рака.

Сказанное в какой-то мере объясняет, почему мы так хорошо лечим рак у мышей, но не способны добиться тех же результатов, когда пытаемся применить наши блестящие идеи к людям. Вместо того чтобы тестировать каждое перспективное лекарство на двух разных видах животных, как того требуют современные стандарты (сначала это грызуны, а потом негрызуны – собаки, приматы или свиньи), регулирующим агентствам стоило бы отдельно запрашивать данные по молодым и старым животным.

Если рассматривать возникновение рака в пожилом возрасте как неотъемлемую составляющую эволюционной истории нашего вида – как элемент адаптации, призванной помочь нам спокойно пройти репродуктивный период и лишь чуть-чуть шагнуть дальше, то это также предполагает, что продолжительности человеческой жизни положен жесткий предел. Но нам весьма трудно согласиться с этим. Эта тема горячо обсуждается в исследованиях старения: одни утверждают, что длительность жизни человека должна достигать 120 лет, а другие считают, что фундаментального биологического предела жизни вообще не существует. На этой почве возникла даже целая индустрия долголетия, продвигающая идею о том, что первый ребенок, который доживет до 500 или 1000 лет, возможно, уже родился.

Любопытно, что исследование пожилых людей в американском штате Юта показало, что, хотя риск развития рака у них увеличивался до 90 лет, у тех стариков, кому посчастливилось прожить дольше, он начинал снижаться. Этому необычному факту нет четкого объяснения, хотя он может быть результатом того, что с возрастом клетки делятся медленнее. Возможно, к тому времени, как вы вступите в свой десятый десяток, ваши стволовые клетки будут делиться столь неторопливо, что вырасти в агрессивную опухоль им просто будет не под силу – даже если они вдруг приобретут мутации, позволяющие это сделать.

Лично я полагаю, что существенное расширение предела человеческой жизни потребует преодоления грандиозных эволюционных сдержек и ограничений. Если женщины продолжат рожать детей все позже и позже, то мы, в принципе, сможем начать смещение всей своей репродуктивной жизни в сторону более длительной фертильности и, соответственно, большего долголетия. Однако эволюция человека есть сложное взаимодействие между генетикой и окружающей средой, которое оперирует интервалами в десятки тысяч лет, поэтому почувствовать ее ход нелегко. Если с миром не случится чего-то невероятного, что вдруг подвергнет его мощному выборочному давлению (привет, изменение климата!), то я буду очень удивлена, узнав, что в ближайшее время мы совершим скачок к 500-летней продолжительности жизни.

Мне нравится читать размышления некоторых трансгуманистов, которые утверждают, что существует простой поэтапный план достижения бессмертия. Первым в их списке идет тривиальный вопрос – преодоление рака, которое зачастую рассматривается как сложная, но решаемая инженерная задача. Однако если я что-нибудь и поняла в биологии за те годы, пока ее изучаю, так это то, что она есть материя гораздо более гибкая и непредсказуемая, чем способен себе представить любой инженер.

Нравится нам это или нет, но люди обладают встроенным сроком годности. Мы эволюционировали так, чтобы поддерживать наши ткани в хорошем состоянии в течение лишь ограниченного срока, после чего все начинает идти наперекосяк, а власть переходит в руки злых сил – подобно тому как в опустившийся и деградировавший город переезжают бандиты. Очевидным решением проблемы было бы вечное восстановление и омоложение наших тканей, поддерживающее молодую среду, которая благоприятна для здоровых клеток и препятствует их дурному поведению. Это биологический эквивалент «политики разбитых окон», проводившейся в свое время в Нью-Йорке и опиравшейся на суровые законы, которые восстанавливают порядок и поощряют гражданственность[30]. Если бы мы могли остановить скольжение к дряхлости или даже обратить вспять постепенное ветшание наших тканей с возрастом, то появился бы шанс и на резкое снижение заболеваемости раком – причем не исключено, что мы даже выглядеть будем моложе.

Поговорим немного об онкологических заболеваниях у детей. Мало что огорчает нас больше, чем детский рак. Мы, в принципе, готовы смириться с идеей о том, что нас даже после долгой и счастливой жизни будут ждать старость и смерть, однако малыш, живот которого раздулся из-за опухоли почек, или школьник, готовящийся к экзаменам и одновременно борющийся с лейкозом, заставляют думать о горькой несправедливости жизни. Подобные картины никак не вписываются в представления о том, что рак возникает из-за мутировавших клеток, вырывающихся из-под контроля по мере ветшания человеческих тканей. И действительно, детские раковые заболевания принципиально отличаются от взрослых опухолей.

Работая над своей докторской диссертацией, я провела бесчисленные часы, изучая с помощью микроскопа зарождение новой жизни. Меня интересовали зародыши мышей, экспоненциально проходящие самые ранние стадии развития. Одна. Две. Четыре. Восемь. Шестнадцать… В какой-то момент я сбивалась со счета, а крошечный клеточный клубок между тем начинал преобразовываться в полую сферу с миниатюрным скоплением почти невидимых стволовых клеток, прячущихся где-то внутри. Если пересадить этот микроскопический футбольный мяч обратно в самку мыши, то он прикрепится к матке. Внешние клетки начнут формировать плаценту, а стволовые клетки продолжат множиться в числе и разделяться по функциям, превращаясь в то, что в конечном итоге родится в виде пищащего розового детеныша. Хотя всех эмбрионов, которые я видела, и счесть невозможно, меня всегда поражала способность этой крошечной горстки почти волшебных клеток производить все ткани тела животного – от усов на подрагивающем носу до кончика извивающегося хвоста.

Детские раковые заболевания возникают из-за нарушений нормального процесса развития. Солидные раковые образования вроде опухоли Вильмса (тип рака почки) или нейробластомы (рак нервных клеток) появляются по причине того, что клетки словно «застревают» на определенном этапе своего развития, продолжая безостановочно воспроизводиться, вместо того чтобы специализироваться и обосновываться там, где должно. Каждый тип опухоли появляется в определенном месте или в определенном типе клеток в определенное время – с характерным набором мутаций, обусловленным препятствиями, которые возникли по ходу развития. Так, лейкоз у детей, по-видимому, является следствием двух «попаданий», первым из которых оказывается наследственная генетическая мутация, а вторым – заражение инфекциями в первые несколько лет жизни.

Детские раковые заболевания, к счастью, встречаются редко, а шансы на излечение многих видов сейчас довольно высоки. Обратной стороной успеха стало то, что все больше и больше детей вынуждены десятилетиями жить с долгосрочными побочными эффектами от лечения, которые могут включать в себя бесплодие, потерю слуха, проблемы с памятью и многое другое. Разумеется, очень трудно переубеждать исследователей и фармацевтические компании, заставляя их отвлечься от многомиллионного и многообещающего рынка взрослых пациентов и проявить интерес к относительно небольшой группе маленьких больных. В этой сфере между тем есть чем заниматься – как в плане противодействия тем видам рака, против которых пока нет эффективного лечения, так и в плане смягчения уже имеющихся методик и превращения их в более щадящие.

Где-то в больничной морозильной камере в Восточном Лондоне хранятся остатки молочных желез моей подруги Дезире[31], которая ждет появления какого-нибудь аспиранта, готового исследовать необычную мутацию BRCA2 в ее семье. Генетический тест уже показал, что она с рождения унаследовала одну копию дефектного гена, ответственного за рак молочной железы, от которого страдали ее мать, бабушка, большинство сестер бабушки и их многочисленные дочери. Однако к тому моменту, когда она задумалась о записи на профилактическую двойную мастэктомию, было уже слишком поздно.

Дезире была частью сплоченной команды, с которой я работала в Cancer Research UK. Мы были рядом, когда она проходила диагностику, лечилась и выздоравливала; для меня это стало отрезвляющим опытом. Тем не менее наша компания все же купила ей одну из тех пластиковых клоунских шляп с искусственными волосами, желая хотя бы понарошку заменить ее исчезнувшие локоны, – мы были ужасными людьми, которые не знали, как сказать дорогой для нас женщине, что мы любим ее и беспокоимся о ней.

Когда я недавно встретилась с Дезире, она напомнила об одной из самых любопытных и вечных загадок этой болезни. Каждая клетка ее тела несет в себе сломанную копию гена BRCA2, который, как было сказано выше, она унаследовала от своей мамы. Кроме того, из всех триллионов клеток в ее теле большая часть случайно получила повреждение функциональной резервной копии BRCA2, которую она получила от отца. Во всех этих клетках, пострадавших от двух «попаданий» сразу, были испорчены инструменты восстановления ДНК. Так почему опухоль поразила лишь одну ее грудь – и больше ничего? Ее ситуация, впрочем, весьма типична. Диапазон раковых заболеваний, которые, как правило, возникают у людей с наследственными мутациями BRCA1 или BRCA2, крайне узок. Для женщин это опухоли в груди и в яичниках, для мужчин рак простаты и тоже рак молочной железы, хотя гораздо реже. Иногда у представителей обоих полов встречаются рак поджелудочной железы и опухоли головного мозга. При этом интересно, что в плане риска заболеть раком легкого, кишечника или чего-то еще эти необычные люди не отличаются от остальных.

Есть и другие странности. Семьи с наследуемыми ошибками в гене APC страдают от заболевания, при котором в кишечнике появляются тысячи крошечных бугорков, и каждый из них, если им не заниматься, способен перерасти в опухоль. У членов таких семей фиксируется также повышенная вероятность возникновения рака печени и щитовидной железы – но на этом все. Рассматривая население в целом, мы не понимаем, почему раку легкого сопутствуют ошибки в генах EGFR или ALK, в то время как при меланоме повреждается ген BRAF. Почему, наконец, опухоли молочной и предстательной желез широко распространены, а случаи рака сердца исключительно редки? Мы и этого не знаем.

По-видимому, самое достоверное объяснение придет из понимания того, каким образом все ткани организма в конечном итоге становятся такими разными. Все наши клетки содержат один и тот же набор из 20 000 генов, но не все они работают в постоянном режиме. Скажем, клетка печени должна активировать подмножество генов, которые выполняют специфические именно для этого органа функции – например, вырабатывают пищеварительные ферменты и тому подобное, но при этом остальные ее «ненужные» гены не работают. Или возьмем клетку мозга: она должна запускать все программы по производству нейромедиаторов, но никогда не подключается к созданию мышц.

Эти закономерности являются конечным результатом длинной серии решений, которые принимаются на пути от отдельной клетки к эмбриону и от ребенка к взрослому, когда клетки воспроизводятся, мигрируют, специализируются, реагируют на сигналы окружающих их других клеток. Возможно, некоторые из этих путей и развилок делают более вероятными конкретные мутации, а не какие-то другие или же создают для клеток лазейки, позволяющие нарушать правила их биологического сообщества.

Затем возникает вопрос о том, как клетки располагаются в каждой ткани. Примечательно то, что большинство раковых заболеваний начинается на выстилке протоков и трубок – т. е. в тех местах, где у них имеется пространство для экспансии, например в протоках молочной или предстательной железы, разветвляющихся трубках легких или «канализационной трубе» кишечника. В более плотно упакованных тканях, подобных поджелудочной железе или мозгу, рак возникает гораздо реже. Другим важным фактором оказывается темп замещения клеток. Клетки кишечника просуществуют всего несколько дней, прежде чем они попадут в полость этого органа и будут выведены наружу, но это означает, что в нем должен существовать большой пул стволовых клеток, любая из которых при определенных условиях может стать злокачественной.

Ежедневное выведение миллионов клеток в унитаз следует признать довольно хорошей стратегией профилактики рака – ведь если в вашем теле нет взбунтовавшейся клетки, то опухоль из нее и не вырастет, однако этот подход едва ли является безупречным. Рак кишечника по-прежнему остается одним из самых распространенных видов опухолей во многих частях мира. В сердце же, напротив, очень мало стволовых клеток, и у них ограниченная способность воспроизведения. Это хорошо в смысле минимизации риска сердечного рака почти до нуля, но плохо в плане устранения последствий сердечного приступа.

Скорость обновления клеток, вероятно, влияет также и на то, сколько усилий той или иной ткани приходится прилагать к устранению ошибок, возникающих в ДНК: на клетку, которой отпущено всего несколько дней, тратиться не слишком рационально, но вот если она задержится в организме на несколько лет, то тогда скрупулезное исправление дефектов имеет смысл. Удивительно, но растения, как представляется, исходят из той же логики, накапливая больше мутаций в недолговечных лепестках, а не в более долгоживущих листьях и стеблях. А африканские карпозубые рыбы, которые живут всего год, с радостью накапливают огромное количество мутаций в своей ДНК.

Другим объяснением может служить голое невезение. В 2015 году математик Кристиан Томазетти и легендарный онкогенетик Берт Фогельштейн из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе опубликовали статью, которая произвела, мягко выражаясь, некоторый переполох. Пара ученых задавалась вопросом, почему некоторые части тела, клетки которых постоянно обновляются, такие как кишечник или кожа, с гораздо большей вероятностью генерируют опухоли, чем, скажем, мозг или мышцы. Для того чтобы найти ответ, они сопоставили пропорции опухолей, возникших в более чем тридцати различных частях тела у американских онкобольных, с данными о количестве стволовых клеток в каждом органе и скорости их деления. Вывод же заключался в том, что две трети вариации, описывающей частоту возникновения рака в разных тканях, объясняются исключительно «невезением» – случайным сбоем в основных процессах пролиферации внутри клетки, подобным ошибкам при копировании или восстановлении ДНК. Лишь третья часть отклоняющейся вариации, согласно подсчетам ученых, приходилась на факторы окружающей среды, образа жизни, наследования генетических дефектов. Проще говоря, чем больше клеток воспроизводится в определенной ткани, тем выше вероятность того, что дела пойдут не так и возникнет рак.

Важно подчеркнуть, что речь здесь идет о частях тела, но не о людях. В статье вовсе не утверждается, будто две трети случаев рака являются результатом невезения: такое толкование полученных данных широко распространено, но абсолютно неверно. Скорее, специалисты лишь предположили, что унаследованные мутации или внешние факторы типа токсичных веществ играют относительно малую роль в определении того, насколько предрасположенным к раку будет тот или иной орган, – в сопоставлении с гораздо более сильным влиянием неизбежных и стандартных жизненных процессов.

Упрощая, можно сказать, что ткани, наполненные стволовыми клетками, которые в придачу и быстро воспроизводятся, с большей вероятностью окажутся местом возникновения опухоли, нежели ткани с более медленным клеточным обновлением, поскольку чем активнее клетка делится, тем выше вероятность сбоя. Добавление факторов среды, образа жизни, наследственности почти не сказывается на параметрах риска[32], так как в основе всего все-таки скорость мутаций, предопределяемая интенсивностью этого клеточного потока.

Но есть несколько примечательных исключений, противоречащих данным, которые собрали Томазетти и Фогельштейн: они касаются того влияния, которое оказывается курением на рак легкого, папилломой человека на рак головы и шеи, гепатитом C на рак печени. Сюда же следует отнести и два вида рака кишечника, которые прочно связаны с наследственными генетическими дефектами. Причем в свете все того же массива информации оказывалось, что развитие меланомы не коррелировало с какими-то внешними причинами, что весьма любопытно, учитывая, что Майк Стрэттон и его команда при подобных заболеваниях кожи находят «отпечатки» ультрафиолетового излучения по всей ДНК (глава 3).

Игнорируя научные тонкости, новостное освещение этой работы сопровождалось заголовками типа «Две трети случаев рака у взрослых обусловлены прежде всего невезением, а не генетикой» или «Большая часть онкологических заболеваний определяется случаем». Что еще хуже, эта история разошлась в новогодние праздники – в те дни, когда многие люди выбрасывают пустые бутылки и готовятся к году здоровых решений, а скучающие журналисты отчаянно нуждаются в историях. Линия представляемой аргументации была вполне предсказуемой: «Вот видите? Зачем же бросать сигареты, выпивку и ходить в спортзал, если все дело в невезении?»[33]

Помимо того что история о «раковом невезении» вызвала фурор в средствах массовой информации, она породила и бурные дискуссии в исследовательском сообществе, получив более сотни критических откликов. Многие специалисты, с которыми я беседовала, работая над этой книгой, не преминули высказаться по поводу этой статьи – чаще всего по собственной инициативе и почти всегда негативно. Критиковалось при этом все – от подсчетов количества клеток и принципов составления выборки до статистических методов и аналитического осмысления результатов. Один из собеседников, чье имя я называть не буду, охарактеризовал эту работу как «полнейшую несусветную чушь».

В ответ Томазетти и Фогельштейн удвоили ставку: в 2017 году они опубликовали новую статью, в которой, пересмотрев прежние расчеты, опять пришли к более или менее похожему выводу. И вновь их изыскания спровоцировали вводящие в заблуждение заголовки и негодование научного сообщества. Одним из дебатируемых пунктов стала обоснованность привлечения «мышиных», а не «человеческих» данных при оценке количества и воспроизведения стволовых клеток. Во-первых, мыши придерживаются стратегии «живи быстро и умри молодым», тогда как человеку ближе стратегия «медленно, но верно»; следовательно, эволюция их тканей шла по иному пути, чем у нас. Во-вторых, заболеваемость раком в различных тканях у мышей и людей также сильно различается: так, наши маленькие друзья чаще болеют раком тонкой кишки, а у людей рак поражает в основном толстую кишку.

Здесь уместно обратиться к работе, которую провели специалист по стволовым клеткам Рубен ван Бокстел и его команда в Центре принцессы Максимы в Нидерландах. Они установили, что человеческая печень, тонкий кишечник и толстая кишка накапливают мутации с одинаковой скоростью: на одну клетку приходится примерно 40 «опечаток» ДНК в год. Но при этом рак печени встречается в 9 раз чаще, чем рак тонкого кишечника, а опухоли в толстой кишке возникают в 28 раз чаще, чем в тонкой кишке по соседству. Таким образом, за риском развития рака стоит не просто накопление мутаций с течением времени, но что-то большее.

Другой проблемой «статьи о невезении» стало предположение о том, что все органы нашего тела работают одинаково, имея фиксированный набор стволовых клеток, отвечающих за поддержание жизни в ткани. Однако это просто не подтверждается биологией. В любом случае мы не знаем точно, что такое стволовая клетка; по-прежнему не окончены споры о том, зарождается ли рак в здоровых стволовых клетках, которые претерпели мутации и испортились, или же специализированные клетки могут трансформироваться в стволовые, получив достаточное количество генетических «ударов»[34].

В кишечнике есть, если можно так выразиться, «профессиональные» стволовые клетки, которые, воспроизводясь еженедельно, обновляют всю его слизистую оболочку. Но даже в строго упорядоченной структуре этого органа, где стволовые клетки постоянно генерируют специализированные клетки слизистой оболочки, которые больше не будут воспроизводиться и в конечном итоге выйдут с испражнениями, иногда бывает так, что вовлеченные в это судьбоносное путешествие клеточные структуры вдруг оборачиваются вспять и снова делаются стволовыми – если, скажем, породившие их предшественники больны или погибают.

В противоположность этому никому и никогда не удавалось найти что-то похожее на стволовую клетку печени. Если хирургически удалить две трети этого органа, то он вырастет вновь. И это делают не «профессиональные» стволовые клетки, а «любительские» клетки печени, которые при необходимости «подрабатывают» в качестве стволовых. Отсюда ясно, что стволовая клетка – это отнюдь не судьба, а состояние, включаемое и выключаемое в зависимости от ситуации и окружающих условий. С учетом этого вообще трудно понять, как «команда невезения» могла объективно оценивать количество стволовых клеток.

Высказывались также сомнения, связанные с тем, что в выборке исследованных типов рака отсутствовали рак молочной железы и рак предстательной железы – два наиболее распространенных типа опухолей. При фокусировке сугубо на американских разновидностях рака игнорируются серьезные различия в заболеваемости, зависящие от того, в какой части мира вы родились или живете. Примечательным примером может служить классическая работа 1973 года, показавшая, что заболеваемость раком молочной железы у женщин, которые переехали из Японии в Калифорнию, резко возрастает даже в пределах одного поколения. И я очень сомневаюсь в том, что в ходе пересечения Тихого океана они пережили коренную перестройку основ собственной биологии.

Если же отбросить научные споры, то обнаружится еще один тонкий вопрос. Десятилетиями публичный дискурс о профилактике рака строился на том, чтобы объяснять людям, что полезно или вредно делать для сохранения здоровья. Не курите, не пейте много алкоголя, ешьте больше овощей, избегайте лишнего веса. В сопровождающем эти рассуждения нарративе большая часть вины за рак возлагается на пагубные внешние факторы, которых следует избегать любой ценой и которые варьируют от рациональных и понятных (загрязнение воздуха или токсичные отходы) до конспирологических и нелепых (ветряные турбины или вышки связи 5G).

За утверждением о том, что риск заболеть раком в значительной мере обусловлен чистой случайностью, стоит существенное ослабление нашего контроля над собственными жизнями и здоровьем: как будто бы вина снова возлагается на богов и судьбу, вытесняя на второй план научно доказанные и предотвратимые причины. Возможно, для статистиков, которые каждодневно работают с «серыми» вероятностями вместо «черно-белых» достоверностей, это не слишком неприятно, но всех остальных это, безусловно, тревожит.

Конкурирующие между собой упрощенческие версии – «ваш рак вызван фактором Х» или «это просто невезение», может быть, и удобны, но в конечном итоге бесполезны. Весьма комфортно говорить себе, что смертельная опухоль, обнаруженная у человека, всегда казавшегося образцом здоровья и благополучия, – это просто несчастный случай, а рак легкого у человека, который всю жизнь курил, никак не удивляет. Однако такая логика оборачивается путаницей, упреками и виной.

Я никогда не забуду, как мне пришлось отвечать на письмо женщины, чей муж умер от рака поджелудочной железы. Она написала нашей команде в Cancer Research UK после того, как увидела на нашем веб-сайте информацию о том, что употребление мяса, обработанного солью, перцем, травами или чем-то еще, увеличивает риск заболевания. Каждый день, когда муж уходил на работу, она давала ему бутерброд с ветчиной и теперь сходила с ума от мысли, что могла непреднамеренно убить супруга своей заботой. Множество пациентов (и их родственников) хотели бы найти ответ на вопрос «почему я?», но в большинстве случаев лучшее, что мы можем предложить, – это «список подозреваемых» с разной степенью виновности.

После обстоятельных бесед с Кристианом Томазетти я не могу избавиться от ощущения, что он пришел к правильному заключению, использовав неправильный путь. Нам нужен принципиальный и важный научно-общественный диалог о том, чем на самом деле вызывается рак, что повышает риски и как можно (или нельзя) предотвращать болезнь. Сейчас львиная доля финансирования отпускается на научную деятельность, нацеленную на поиск новых методов лечения, будь то лабораторные исследования, изобретение лекарств или клинические испытания. Гораздо меньшая часть «пирога» тратится на разработку новых тестов, позволяющих выявлять опухоль как можно раньше, когда она еще поддается успешному лечению, и лишь незначительные крохи идут на финансирование профилактики рака. Учитывая огромное влияние, которое профилактика рака способна оказать на продление здоровой жизни, а также то, что тяжелые случаи в наше время почти не лечатся, я считаю такое распределение денег полнейшим абсурдом.

Конечно же, эффективная профилактика должна стоять на первом месте. В 2018 году у 17 млн человек во всем мире был диагностирован рак, и почти 10 млн из них умерли от этой болезни (это лишь те, о ком нам известно с достоверностью). Сокращение этого показателя всего на 10 % оказало бы огромное влияние на общество, ослабив личную боль и страдания, а также значительно сократив расходы на здравоохранение. Искоренение всех инфекционных заболеваний, вызывающих рак, тоже имело бы большое значение, хотя эту тему редко поднимают в таких частях мира, как Европа или Северная Америка.

Между тем в мире в целом каждый пятый случай рака связан с вирусными, бактериальными или паразитарными инфекциями, особенно широко распространенными в бедных странах. Широкое распространение лечения этих заболеваний или вакцинации против них, особенно в тех местах, где сейчас ничего подобного вообще не делается, заметно повлияет на мировую статистику рака и, что еще важнее, облегчит жизнь множеству людей.

Другая важная проблема – борьба с курением. Извините, если это прозвучит банально, но такова чистая правда. Во всем мире табак каждый год убивает около 7 млн человек, провоцируя рак или другие болезни. Это почти 20 000 человек каждый день, или население небольшого городка, уничтоженное за неделю. Мне посчастливилось поговорить с Ричардом Пето из Оксфордского университета (это его именем назван «парадокс Пето»), где он вместе с ныне покойным Ричардом Доллом работал над подтверждением связи между курением и человеческими заболеваниями. Сейчас, когда ему за семьдесят, он удивительно энергичен, учитывая, что недавно прошел курс лечения от рака кишечника на поздней стадии. Я спросила этого ученого, что он думает о табачных компаниях, которые на протяжении многих десятилетий причиняют людям столько страданий.

«Нет смысла гневаться на них, это все равно что сердиться на бактерии, которые обрели резистентность к антибиотикам, ведь разве появление устойчивых штаммов можно пресечь? – сказал он мне. – Гораздо важнее определить, какие схемы лечения минимизируют подобный риск. Не стоит сердиться на производителей табака еще и потому, что они легко могут сказать: "Если бы мы не продавали сигареты, этим занялся бы кто-то другой". То же самое касается и маркетологов: если бы они не пытались искать самые изощренные способы сбыта табачных изделий, то компания уволила бы их и нашла бы себе другую PR-фирму».

Табачные компании превратились во влиятельных торговцев смертью в глобальном сообществе, где финансовая прибыль акционеров важнее здоровья человека. Никотин – это наркотик, который вызывает сильное привыкание, повсеместно распространен, приятен в употреблении и дешев, и поэтому люди не торопятся отказываться от него. Страны, всерьез заинтересованные в снижении заболеваемости раком, должны будут создать среду, в которой баланс власти и денег сместится от табачных компаний в пользу здоровья. Так что же можно предпринять?

«Грубо говоря, правило таково: верьте табачной промышленности – то, что они считают важным, скорее всего, таковым и является, – продолжает Пето. – Если они отчаянно противятся запрету на рекламу, то запретите рекламу. Если они с радостью поддерживают просветительские кампании в школах, то от подобных акций, вероятно, мало толку. Они всей душой ненавидели непрезентабельное оформление сигаретных пачек, и это тоже говорит о многом. Но самое важное для них – это, безусловно, цена».

Демонстрируя мне график потребления табака в Великобритании, он указывает на скромные последствия запрета на рекламу и ограничения курения в общественных местах, которые были утверждены законодательно. Вместе с тем два наиболее значительных спада в курении происходили в те моменты, когда поднимались цены на сигареты. Впервые это случилось в 1947 году, когда лейбористское правительство резко увеличило налоги на табачные изделия, желая пополнить отощавшую за годы войны казну. Второй раз стал следствием провала монетаристской доктрины премьер-министра Маргарет Тэтчер в начале 1980-х годов – посрамления идеи о том, что контроль над объемами денег, находящихся в финансовой системе, способен сдерживать инфляцию. Столкнувшись с сокращением экономики и нуждаясь в дополнительных средствах, Тэтчер повысила налоги на табак – и число курильщиков резко пошло на убыль.

Другие страны подходили к повышению налогов на табак с более четким стратегическим видением: так, французское правительство фактически утроило цены на сигареты на протяжении 1990-х и в начале 2000-х годов. То, что последовало вслед за этим, стало ярким примером эффективной политики здравоохранения в действии: потребление табака сократилось вдвое, а государственные налоговые сборы всего за несколько лет, напротив, в два раза выросли – с 6 до 12 млрд евро. Таким образом, табачные налоги работают. Правительства, которые серьезно относятся к общественному здоровью и сокращают число смертей от рака, просто должны быть достаточно храбрыми, чтобы вводить подобные меры.

Итак, что же нужно делать, чтобы снизить наши шансы на возникновение рака? Посильная минимизация тех факторов, которые, насколько известно, способны повреждать ДНК, предстает бесспорно хорошей идеей, поскольку чем меньше мутаций, тем ниже вероятность того, что пострадают важные гены.

Посетите веб-сайт любой благотворительной организации по борьбе с раком, и вы найдете один и тот же набор профилактических советов: не курите, загорайте с осторожностью, поддерживайте нормальный вес, сокращайте потребление алкоголя, ешьте больше клетчатки и меньше красного мяса, будьте физически активными. Все эти подходы ассоциируются со снижением риска развития рака, но мы не знаем почему. Пришло время дать отпор псевдонаучной чепухе, которую производит оздоровительная индустрия, и приступить к постановке серьезных научных вопросов о влиянии различных диет, фитнес-режимов и всевозможных добавок, якобы укрепляющих здоровье тканей на клеточном уровне. Давайте прекратим болтать о том, что определенная еда или какие-то таблетки способны «укрепить иммунитет»; вместо этого нам стоит определиться, можно ли управлять очагами воспаления, возникающими в организме, и если да, то как лучше всего делать это безопасно.

Мы действительно не знаем, как выглядит хорошая микросреда ткани, вдобавок не представляем себе, поддерживает ли, восстанавливает или ухудшает ее то или иное стороннее вмешательство. Интересным примером в этом плане служат помидоры. У нас есть свидетельства того, что содержащийся в них пигмент ликопин обладает противовоспалительным эффектом. Тем не менее эти плоды относятся к семейству пасленовых, которые в целом способны усугублять воспаления у восприимчивых к ним людей.

Нам требуются действенные способы научного и рационального тестирования подобных идей. Они должны вытеснить на периферию безбрежный массив YouTube-роликов, блогов и коммерческих книжек, описывающих разрозненные эксперименты по выращиванию клеток в лабораториях, опыты над животными (хватит с нас молодых мышиных самцов!), а также впечатления состоятельных личностей с хорошей кожей, частных диетологов и персональных тренеров. Витринная внешность, представленная в Instagram, – плохая замена детальному изучению микросреды тканей и ее контрольных реакций на появление раковых клеток-«мошенниц».

Впрочем, даже в этом случае мы никуда не уйдем от изменений, вызванных процессами жизнедеятельности, идущими внутри наших тел. Рак представляет собой сбой, заранее заложенный в саму систему жизни: мы заболеваем им потому, что его невозможно избежать. Секвенирование ДНК показывает, что все наши клетки – здоровые или раковые – пронизаны мутациями, многие из которых обусловлены вполне нормальными биологическими процессами, протекающими в геноме. Поэтому невозможно с точностью сказать, что именно запустило рост конкретной опухоли. В процессе эволюции наши тела сформировались так, что на протяжении определенного периода времени им под силу подавлять рак, но в какой-то момент «мошеннице», ставшей самой приспособленной клеткой своего «района», все равно удастся нарушить установленные правила.

Ясно и то, что мы нуждаемся в гораздо более фундаментальных лабораторных исследованиях, нацеленных на понимание того, что сохраняет наше тело здоровым в дни юности и каким образом можно попытаться сберечь эту «архитектуру молодости» в дальнейшем. Чрезвычайно много внимания уделялось тому, что происходит с момента возникновения и распространения опухоли, однако почти нет работ, посвященных решению противоположного вопроса: а какие процессы, идущие в здоровых тканях, изначально предотвращают подобное развитие событий? Фокусироваться не на том, почему мы остаемся здоровыми, а на том, почему мы заболеваем, гораздо легче: ведь это ведет к поискам все новых методов лечения, а они не только возбуждают интерес, но и сулят прибыль.

Неоспоримым фактом остается то, что величайший катализатор ракового риска – это возраст. Однако если вы недостаточно умны, чтобы изобрести машину времени, то что можно с этим поделать? Бесполезно тыкать кому-то в нос песочными часами смерти, а слоган «Постарайтесь не стареть!» не лучший посыл для кампании общественного здравоохранения. Если рак есть неизбежная и очевидная часть нашей жизни, то нам следовало бы побольше думать о том, как предотвращать его, основываясь на научных трактовках возникновения и распространения этого недуга.

Убедив каждого курильщика бросить его вредную привычку, мы не сведем заболеваемость раком к нулю, хотя это предотвратит миллионы преждевременных смертей, ежегодно регистрируемых во всем мире. Одно только устранение всех веществ, загрязняющих воздух, а также выведение из окружающей среды токсичных промышленных химикатов тоже не спасут дело. Кроме того, как бы мы ни старались вести здоровый образ жизни, никто из нас не становится от этого моложе. Для значительного числа людей рак сделается неотвратимостью; более того, не исключено, что если мы будем жить достаточно долго, то он станет неизбежным для всех.

Возможно, вам попадались поздравительные открытки, на которых в разных вариациях представлена следующая фраза: «На сколько лет ты себя ощущаешь, столько тебе и есть!» Если применить тот же подход к оценке онкологических рисков, то вы будете столь же молоды, насколько молода микросреда ваших тканей. Причем в то время, когда телепрограммы вроде шоу 10 Years Younger[35] обещают запросто омолодить вас на десяток лет посредством удачной стрижки, пластической хирургии или каких-нибудь волшебных элексиров бессмертия, важность знать, что происходит у нас внутри, многократно повышается.

Подобно герою романа Оскара Уайльда «Портрет Дориана Грея», вы можете хорошо выглядеть снаружи, но при этом клеточная целостность ваших внутренних органов может быть эквивалентом тканей изможденного старца, чей портрет спрятан на вашем биологическом чердаке. Предстоит еще многое сделать для того, чтобы узнать, как сохранять молодыми и красивыми наши ткани; только это позволит пресекать появление клеточных «мошенников» как можно дольше. Замедление всех процессов на пять или десять лет уже имело бы значение, а удержание крышки на протяжении двадцати или более лет вообще преображало бы. Пока же даже самые идеальные профилактические подходы остаются безрезультатными.

А вот и еще одна важная деталь идеальной картины – максимально ранняя диагностика рака, ведущая к быстрому хирургическому вмешательству и, скорее всего, исцелению. Истории о «простых анализах крови на рак», которые регулярно появляются в новостях, обычно основаны на представлении о том, что опухоли можно обнаружить по наличию дефектных молекул или фрагментов мутировавшей ДНК, оказавшихся в кровотоке из-за умирающих раковых клеток. Это великолепная технология, но открытие того, что даже здоровые ткани могут содержать «гены рака», заметно усложняет дело. Необходима уверенность в том, что подобные тесты выявляют именно злокачественные опухоли, которые распространяются и требуют незамедлительного лечения, а не просто клоны низкого качества, которые вряд ли причинят их обладателю неудобства.

Не больше пользы приносит и тот тип анализа крови, который, выявляя наличие рака в организме, не указывает, где именно растет опухоль. По мере того как методы медицинской визуализации, подобные компьютерной томографии и рентгенографии, становятся все более чувствительными, появляется возможность с их помощью выявлять любые новообразования внутри нашего тела. Чем тщательнее мы изучаем опухоли или генетические мутации, тем более сложной становится открывающаяся перед нами картина: аналогичным образом все более фокусированное рассмотрение карты Шотландии начинает показывать самые маленькие острова – начиная с таких несомненных, как Скай, Льюис, Харрис или Малл, и заканчивая крошечными утесами, населенными исключительно морскими птицами и тюленями. Как же нам узнать, какие из пятен на полученном изображении могут быть опасными, а какие безвредными?

Например, каждый год тысячам женщин, прошедших маммографический скрининг молочной железы, сообщают печальную новость о том, что у них в груди имеется опухоль, известная как протоковая карцинома in situ, – небольшая аномалия, которая может тем не менее иногда приводить к полноценному развитию рака. До широкого внедрения скрининга грудной клетки об этом заболевании практически не слышали, но теперь на него приходится около четверти всех фиксируемых случаев рака молочной железы. Некоторые женщины, желая избавиться от этой проблемы, на всякий случай согласятся на операцию и даже, возможно, на химиотерапию и лучевую терапию, и уж как минимум им обеспечена изрядная толика беспокойства и стресса. Однако сейчас у нас нет возможности с точностью предвидеть, вызовет ли подобное уплотнение какие-то неприятности или нет, а следовательно, мы обречены как на избыточное лечение, так и на ненужные треволнения.

Согласно укоренившемуся нарративу, скрининг раковых заболеваний, который спасает жизни, нужно применять как можно чаще и шире. Однако это должен быть правильный скрининг, который действительно спасает жизни, а не увеличивает статистику выживаемости, выявляя опухоли, которые никогда не создадут человеку затруднений. По мере того как мы все более основательно вникаем во взаимодействие между клеткой и тканевой микросредой, эта ситуация все острее ставит перед нами и этические проблемы. Предоставление людям ненужного и стрессового лечения способно в конечном итоге нарушать их тканевую микросреду, корректировать давление естественного отбора и позже способствовать появлению по-настоящему вредных клонов.

Заманчиво просто сдаться и сказать: «Что же, жизнь есть жизнь, ничего не поделаешь, завтра вообще под автобус можно попасть!» Однако нельзя исключать того, что все-таки у нас есть какие-то способы замедлить ход времени, сосредоточиваясь не на сдерживании одиночных злокачественных клонов, стремящихся выйти из-под контроля, а на вмешательствах, поддерживающих небольшие участки клеток. Способны ли мы помогать нашим тканям как можно дольше подавлять появление клеток-«мошенниц», например меняя образ жизни или принимая лекарственные препараты? И как можно проверить эффективность этих долгосрочных мер профилактики рака? Да, относительно легко проводить клинические испытания на больных раком людях, для которых ожидаемая продолжительность жизни измеряется месяцами или годами, но как оценивать защитное вмешательство в тех случаях, когда на проверку эффективности требуются десятилетия? Одно из решений могло бы состоять в разработке каких-то косвенных показателей того, что происходит в наших тканях, – например, отслеживать видоизменения мозаики из клонов в нормальной ткани или оценивать спектр мутаций ДНК, попадающих в кровоток. Тем не менее даже это не снимает важную этическую проблему, обусловленную тем, что долговременный прием профилактических препаратов здоровыми людьми может быть сопряжен с обнаружением пока еще неизвестных побочных эффектов.

Благодаря всей этой скрупулезной работе в области генетической и клональной эволюции начинает формироваться новый взгляд на происхождение и развитие рака. Процесс превращения нормальной клетки в метастатическую раковую опухоль не сводится к простому накоплению мутаций, и потому мы не должны рассчитывать на то, что лечение этого заболевания уподобится примитивному вычеркиванию пунктов из магазинного списка покупок посредством тех или иных видов таргетной терапии. Способность к мутации и отбору, наряду с возможностью появления клеточных «обманщиц» и их последующей эволюции в летальный рак, подспудно заложена в наших клетках. Причем этот эволюционный процесс не прекращается даже после того, как группа клеток, вышедших из-под контроля, превратится в опухоль: напротив, он усугубляется к худшему.

Генетическая революция 1990-х и 2000-х обещала изменить методы лечения рака. Составив каталог непокорных генов, вызывающих бурный рост клеток, и разработав целевые методы лечения, позволяющие блокировать их активность, исследователи и фармацевтические компании уверились в том, что открытие долгожданных лекарств уже не за горами. «Гливек» стал наглядным примером этого победного марша к высокоточной медицине: лечение этим препаратом действительно изменило статистику выживания людей с хроническим миелоидным лейкозом (см. гл. 4). К сожалению, вскоре выяснилось, что его звездный успех чрезвычайно трудно воспроизвести для других форм рака.

Мне больше всего запомнилась история с препаратом «Зелбораф» (вемурафениб). Лекарство разрабатывалось для подавления гиперактивной версии BRAF – дефектного гена, который стоит за половиной всех случаев меланомного рака кожи. В 2010 году компания, создавшая препарат, обнародовала первые результаты клинических испытаний PLX4032 – химического вещества, которое в конечном итоге стало известно как «Зелбораф». Они оказались впечатляющими, попав в газетные заголовки по всему миру. У 24 пациентов из 32, согласившихся участвовать в тестировании, опухоли уменьшились по крайней мере на треть, а еще у двух человек они исчезли полностью – с минимальными побочными эффектами. Сэр Марк Уолпорт, в то время бывший директором Wellcome Trust, сравнил этот прорыв в онкологических исследованиях с изобретением пенициллина. По иронии судьбы он был абсолютно прав.

Сидя в душном конференц-зале пару лет назад, я завороженно смотрела на то, как некий специалист переключал фотографии на проекторном экране, расположенном позади него. На первом снимке был изображен человек на поздней стадии меланомы перед началом лечения препаратом «Зелбораф»: он был худым и бледным, а опухоли выпирали из его слабых конечностей, подобно сучкам на ветках. На второй фотографии того же мужчину было почти не узнать: он набрал вес, выглядел крепким и не демонстрировал явных признаков болезни, разрушавшей его организм всего несколько месяцев назад. Это было максимальное приближение к тому, что ученые-скептики могли бы объявить чудом.

Когда на экране появился следующий слайд, по комнате пронесся горестный вздох – и все мы вернулись на землю. Третья фотография того же мужчины, сделанная примерно через год после начала лечения, была практически идентична первой. Неровные опухоли вернулись вдвойне, пожирая его организм изнутри. Несмотря на то что терапевтический курс наделил пациента неплохим здоровьем во время ремиссии, он продлил жизнь в лучшем случае на несколько месяцев[36].

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.

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.

К тому моменту масштабные исследования уже выявили широчайшее генетическое разнообразие опухолей, поражающих различных людей; они указывали на то, что универсальные протоколы лечения, предлагающие всем больным одно и то же, должны уступить методам таргетной терапии, основанным на генетических особенностях конкретного пациента. Это действительно имеет смысл: ведь теперь мы знаем, что каждый случай рака – самостоятельное эволюционное событие с собственным уникальным набором случайных мутаций. Но такой подход исходил из предпосылки, согласно которой все клетки одной опухоли фактически одинаковы, поскольку несут в себе один и тот же мутационный набор, заданный генетической лотереей. Отчасти это было обусловлено ограничениями, которые накладывались методами секвенирования ДНК, используемыми в то время: для анализа тогда требовались относительно большие объемы исходного материала, извлекаемого из крупных фрагментов опухоли или из миллиардов клеток, выращенных в лаборатории, причем все это основательно перемешивалось в пробирке.

По мере того как методики становились более чувствительными, картина усложнялась. В 2006 году ученые, искавшие измененную версию драйверного ракового гена EGFR, который наделяет клетки устойчивостью к определенному таргетному лечению, обнаружили, что небольшая часть клеток опухоли в легком несет в себе мутацию резистентности еще до начала лечения. Еще через пару лет специалисты показали, что внешне идентичные лейкозные клетки, находящиеся в кровотоке, четко делятся на особые группы на основе определенных генетических маркеров.

К 2010 году ученые обнаружили, что вторичные опухоли, которые распространялись после первичного рака поджелудочной железы, были генетически связаны с популяцией-основательницей, но при этом обогатились множеством новых мутаций, подхваченных на своем метастатическом пути. Затем, в 2011-м, группа китайских специалистов выявила различия в наборе мутировавших драйверных генов, найденных в соседних срезах одной и той же большой опухоли печени. В том же году ученые из Нью-Йорка разделили мелкий кусочек опухоли молочной железы на сотню отдельных клеток и секвенировали ДНК каждой из них. Оказалось, что клеточный массив распадается на три отдельные, но связанные «родственные» группы, каждая из которых обладает собственной уникальной комбинацией генетических достоинств и недостатков.

В итоге начали вырисовываться очертания довольно тревожной картины. Получалось так, что каждая опухоль представляет собой мозаику связанных между собой, но генетически различных кластеров клеток (клонов); некоторые из них несут мутации, обусловливавшие метастазирование или резистентность. Однако, хотя все эти исследования были очень информативными, ни одно из них так и не смогло пролить свет на генетическое разнообразие, проявляющееся в конкретных опухолях, а также на то, как подобные клоны возникали или развивались.

А потом появился Иви.

Врачебная тайна не позволяет нам узнать имя или пол пациента, но Иви, пациент EV-001, распахнул окно в те задворки ракового мира, которые раньше никогда не открывались нашему взору. У больного была диагностирована большая опухоль, почти целиком охватившая одну почку и перекинувшаяся на вторую. Легкие Иви были испещрены метастазами, а в грудной клетке обосновалось еще одно, особенно крупное новообразование. Хирургическое вмешательство казалось наилучшим вариантом лечения, хотя перспектива выглядела не слишком обнадеживающей. Однако, прежде чем лечь под нож, пациент решил добровольно принять участие в клинических испытаниях, чтобы проверить, сумеет ли шестинедельный курс препарата «Афинитор» (эверолимус) сократить объемы опухолей и облегчить их удаление, а также помочь с дальнейшим лечением в случае успеха.

Пока Иви делали операцию, Свэнтон и его коллеги собрали опухоли и разделили их на части: большую и основную – на девять частей, а одну из грудной клетки – на две части. Небольшую вторичную опухоль почки было решено сохранить целиком для лучшего сравнения. Затем они потратили три года на детальнейший анализ ДНК каждого сегмента, составляя подробный каталог генетических изменений, которые удалось найти. Результаты были поразительными и сбивающими с толку: несмотря на то что все образцы были явно связаны между собой и имели ряд общих мутаций, среди них не нашлось даже двух генетически идентичных – причем и тогда, когда речь шла о клеточных скоплениях, находящихся рядом друг с другом. Более того, отдаленные и вторичные опухоли значительно отличались от первоначального рака, их породившего. На следующем этапе предстояло выяснить, как все эти кластеры клеток связаны между собой: это позволило бы восстановить тот эволюционный путь, который они прошли.

Поясню, как исследователи сделали это. Представьте себе, что вы рассматриваете фотографию, на которой представлены все члены чрезвычайно большой и весьма странной семьи из какой-то далекой страны. Во-первых, вы замечаете, что у каждого из них ярко-синие волосы, в то время как у всех остальных обитателей тех краев они темные. Из этого наблюдения следует, что изменение гена, отвечающего за синий цвет волос, должно было произойти очень давно и стало, вероятно, первой особенностью, выделившей эту необычную группу из всех остальных.

Затем вы замечаете, что примерно у половины членов семейства по шесть пальцев на каждой руке, в то время как у другой половины их по пять. Это генетическое изменение, скорее всего, произошло уже после смены цвета волос, но все равно достаточно рано – на том этапе, когда семья еще оставалась немногочисленной: одна ее половина получила мутацию, отвечающую за шесть пальцев, и поэтому все соответствующие потомки тоже унаследуют ее, а с другой половиной ничего подобного не произошло.

Наконец, вы видите, что у всех членов семьи глаза разного цвета – красные, желтые, зеленые, фиолетовые и так далее, а кроме того, все они наделены множеством других уникальных черт. Этот последний набор генных изменений сложился, вероятно, не так давно, поскольку они специфичны для каждого и не распространяются на всю группу.

Этой информации достаточно, чтобы специалист по генеалогии смог построить семейное древо, показывающее, как фамилия со временем разделялась и менялась, а также проясняющее взаимосвязи основных генетических дефектов: сначала в клане отца-основателя изменился ген, отвечающий за цвет волос, затем ген, определяющий число пальцев, а в заключение ген, задающий цвет глаз и прочие особенности. Применив тот же принцип к генетическим данным, собранным из всех маленьких фрагментов опухоли Иви, Свэнтон смог составить генеалогическое древо для различных клонов клеток, изобразив каждое новое генетическое изменение в виде ветки, обособляющейся от исходного ствола. Многочисленные образцы, полученные еще от трех пациентов, участвовавших в эксперименте, подтвердили, что увиденное было правдой: все опухоли действительно состояли из связанных между собой, но разных клонов, в каждом из которых имелись как общие, так и уникальные драйверные мутации.

Изящно выписанные образцы генеалогического древа, представленные в итоговой статье в The New England Journal of Medicine, выглядят до боли знакомыми: они чрезвычайно напоминают аналогичные рисунки, выполненные почти двумя столетиями ранее другим ученым. Причем в силу какой-то поразительной научной синхронистичности того исследователя тоже звали Чарльз.

Однажды в 1837 году Чарльз Дарвин, естествоиспытатель, увлекавшийся усоногими раками и игрой на фаготе[37], открыл чистую страницу в своей записной книжке и написал два слова: «Я думаю». Под этими словами он изобразил свое видение того, как выглядит древо жизни, где ветки новых видов, адаптирующихся и меняющихся с течением времени, отходят от ветвей старых и вымирающих видов. Эта простая концепция легла в основание его теории эволюции путем естественного отбора, обнародованной в 1859 году после длительной прокрастинации исследователя. Свидетельства, полученные с тех пор из всех областей науки, от геологии до генетики, подтверждают его предположение о том, что именно эволюция лежит в основе разнообразия жизни на Земле.

Эволюция разворачивалась на нашей планете в течение 4 млрд лет, заставляя организмы приспосабливаться к окружающей среде повсюду, от мутных океанов до захватывающих дух горных вершин. Случайные генетические изменения, происходящие либо из-за смещений и выпадений фрагментов ДНК при копировании и делении клетки, либо под воздействием внешних факторов, подобных радиации и химикатам, вели к тому, что виды с течением времени понемногу меняли свои характеристики. В большинстве своем эти изменения оказывались либо вредными, либо вообще неощутимыми, однако какая-то ничтожная их часть превращалась в счастливый биологический бонус: в своего рода «настройку», которая делала ее обладателя чуточку больше, сильнее, меньше, умнее, крепче, полосатее или пятнистее, чем остальные особи того же вида.

Наделенный этими изменениями счастливец получал преимущества перед лицом угроз, исходящих от хищников, нехватки пищи, ограниченности пространства, изменений климата или любого другого селективного давления, которое можно вообразить. В результате у этих слегка усовершенствованных животных, растений или микроорганизмов появлялось чуть больше шансов произвести потомство, передав ему свой полезный генетический арсенал. Представим, что такое повторялось на протяжении миллионов лет, – и вот теперь мы живем на планете, мозаично заселенной видами, которые в большей или меньшей степени родственны друг другу. Причем у каждого из них можно проследить генетические корни до общего предка, жившего 4 млрд лет назад, – до упомянутой выше клетки LUCA.

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.

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.

С тех давних дней многие исследователи по всему миру начали изучать генетическую гетерогенность всех видов опухолей, составляя каталог эволюционных изменений, происходящих в связанных между собой скоплениях клеток. Кроме того, они пытались сопоставлять обнаруженное с тем, насколько быстро рак развивался и приобретал устойчивость к терапии. Фамильные древа некоторых опухолей похожи на финиковые пальмы: на протяжении длительного времени генетических изменений почти нет, но потом наблюдается короткий и бурный всплеск эволюционной активности. Сюда относятся те виды онкологических болезней, которые можно вылечить, если только удастся найти лекарство, способное воздействовать на мутацию, скрывающуюся в «стволе» и усвоенную всеми клетками. Другие виды рака больше похожи на крепкие дубы, раскидывающие обособленные друг от друга ветви по мере того, как все новые драйверные мутации подталкивают клоны клеток к экспансии. Используя комбинацию нескольких препаратов, можно подрезать ветви дуба, но это отнюдь не столь же просто, как срубить всю финиковую пальму. Наконец, некоторые виды рака похожи на дикий кустарник с бесчисленными веточками, торчащими прямо из земли, переплетающимися где только можно – и блокирующими любые попытки успешного применения химиотерапии[38].

Как раз в то время, когда в 2012 году Чарльз Свэнтон и его команда вносили последние штрихи в статью о раке почек, к их лаборатории присоединился талантливый аспирант, которого звали Николас Макгранахэн. За невероятный срок, составивший всего несколько лет, этот молодой исследователь стал руководителем группы в Университетском колледже Лондона. По-прежнему работая в тесном сотрудничестве со Свэнтоном, Макгранахэн теперь сосредоточился на раке легкого – основной причине смерти от онкологических заболеваний в мире.

Несмотря на то что многие опухоли в легких удается обнаружить на относительно ранней стадии, когда они еще малы, их отличает стремительное и агрессивное распространение. Хирургическое вмешательство и лучевая терапия в таких случаях не всегда возможны, а химиотерапия не слишком эффективна. Несмотря на разработку таргетных препаратов, нацеленных на самые распространенные генетические изменения в легочных опухолях, резистентность практически гарантирована, а выживаемость измеряется лишь месяцами, а не годами. В рамках крупного проекта, известного как TRACERx (Tracking Cancer Evolution through treatment (Rx), Свэнтон, Макгранахэн и их коллеги составили панораму генетической мозаики для более чем 800 пациентов, взяв множество образцов на каждом этапе, включая диагностику, лечение и рецидив.

К сожалению, их выводы больше вызывают вопросов, чем дают ответов. Даже самые маленькие опухоли представляют собой миниатюрные мозаики, составленные из еще меньших клонов генетически разных клеток. Еще более запутывает дело то, что зачастую одна и та же мутация проявляется в нескольких областях опухоли сразу, создавая впечатление, что она должна быть универсальной (или клональной, если использовать научный термин), хотя в других сегментах, наполненных раковыми клетками, обнаружить ее невозможно.

Эта «иллюзия клональности», как называет ее Макгранахэн, особенно распространена при раке легкого и оказывается большой проблемой, когда дело доходит до подбора наиболее подходящей таргетной терапии для конкретного пациента. Понятно, что вы пытаетесь выбрать лекарство, которое подавляло бы плоды одной из универсальных клональных мутаций, упомянутых выше, – это позволило бы препарату одним ударом поразить все раковые клетки в организме. Однако если потом выяснится, что вы при секвенировании случайно не заметили участок клеток, не наделенных интересующей вас мутацией, то лечение рано или поздно завершится неудачей. Однако и это не все – дальше будет еще хуже.

Добавляя неразберихи, Макгранахэн поясняет, что раковые клетки в процессе своей эволюции умеют не только «подхватывать» новые мутации, но иногда и самостоятельно исправлять их. Его группа сталкивалась со значительным числом случаев, в которых все клетки опухоли на ранней стадии заболевания были носителями какой-то конкретной мутации. Тем не менее при более поздних обращениях к тем же случаям специалисты обнаруживали, что потомство этих клеток исцелялось самостоятельно. Это обстоятельство может быть существенным, если с таким восстановлением приобретается какое-то селективное преимущество – например, устойчивость к лечению. Способность раковых клеток и повреждаться, и восстанавливаться подчеркивает, до какой степени динамичны все эти эволюционные процессы.

Более того, хотя раковые клетки предстают перед нами коварными врагами, невероятно изворотливыми и находящими все новые ниши, чтобы выжить, эта эволюционная гибкость обходится им недешево. Эволюция не ремесленник и не инженер, она не склонна с изяществом разрабатывать оптимальное решение для любой возникающей на ее пути проблемы. Ее действующих лиц скорее надо уподобить находчивому секретному агенту Ангусу Макгайверу, герою американского телесериала 1980-х[39]: сначала им нужно заполучить генетический материал, а затем, преодолевая препятствия, передать его кому следует, постаравшись при этом остаться в живых. Но, в отличие от нашего героя, который всегда выходил из переделок до того, как на экране появлялись финальные титры, подавляющее большинство раковых клеток в ходе таких манипуляций все-таки не выживает. Ведь большинство мутаций при нормальных обстоятельствах вредны: они или губят клетку, или серьезно подавляют ее активность. Спасти положение им удается только там, где их подвергают жесткому и селективному натиску антиракового лечения.

Те изменения, которые делают клетки резистентными к терапии, одновременно замедляют их жизнедеятельность, а это означает, что большую часть времени они не растут и не воспроизводятся столь же быстро, как другие клетки, демонстрирующие чувствительность к лекарству. Однако если более сильные клетки будут уничтожены в ходе химиотерапии или таргетного лечения, то медленно растущие, наоборот, никуда не денутся: они просто внезапно останутся одни. Поэтому недостаточно просто сосредоточиться на уничтожении тех клеток, которые кажутся процветающими, – надо также следить и за тихими клетками.

К сожалению, ученые выяснили, что семена устойчивости к таргетной терапии могут присутствовать с самого начала. Одно детальнейшее исследование случая миеломы – злокачественной опухоли, поражающей белые кровяные тельца, показало, что раковые клетки выросли там из крошечного клона, который имелся уже на самых ранних стадиях болезни. Тем не менее каким-то образом ему удалось противостоять всем методам лечения, которым врачи могли его подвергнуть, в конечном счете одолев все остальные клетки.

Другая статья 2016 года, в которой сравнивается генетический состав медуллобластом – опухолей головного мозга, взятых до и после лечения, раскрывает перед нами суровую реальность естественного отбора в действии. Обследовав более 30 пациентов, ученые обнаружили, что раковые клетки, выросшие у них после лечения, присутствовали и в исходной опухоли, но лишь на очень небольшом ее участке. Как только основной массив опухоли был уничтожен лучевой терапией, эти скромные резистентные клетки быстро взяли дело в свои руки. Во многих случаях ни один из исходных клеточных клонов, содержащих в себе то, что считается повсеместно утвердившимися драйверными мутациями, не сохранялся после лечения. Если использовать аналогию с гангстерским фильмом, то это напоминает сюжет о том, как неприметный новичок, притаившийся где-то в уголке, внезапно выходит из тени после того, как борьба больших тузов завершается их взаимным уничтожением, и сам становится криминальным авторитетом.

Есть еще одна проблема, о которой редко упоминают, но которая превратилась в своего рода «постыдную тайну» онкологической терапии: многие химиотерапевтические препараты, как и само лучевое лечение, работают, попутно повреждая ДНК и порождая еще больше мутаций, которые, в свою очередь, добавляют клеткам резистентности. Те же претензии можно предъявить и новейшим методам таргетной терапии. Исследование, опубликованное в конце 2019 года, показало, что раковые клетки кишечника, откликаясь на действие лекарств, нацеленных на устранение определенных молекулярных изменений, активируют механизмы ошибочного копирования ДНК; тем самым увеличиваются шансы на возникновение новых мутаций, которые позволяют им укрепить устойчивость к терапии.

В 2012 году ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, штат Миссури, изучили ДНК восьми пациентов с острым миелоидным лейкозом (ОМЛ): все они прошли химиотерапию, но через несколько лет у каждого был диагностирован рецидив. Во всех восьми случаях были обнаружены признаки генетических изменений, которые, по всей видимости, стали результатом лечения. В своей статье, опубликованной в журнале Nature, ученые отмечали следующее: «Хотя химиотерапия необходима для того, чтобы вызвать начальную ремиссию у пациентов с ОМЛ, наши данные говорят также и о повышении вероятности того, что она способствует рецидиву, вызывая новые мутации».

Другими словами, несмотря на то что химиотерапия остается единственным способом лечения лейкоза, в конечном итоге она может ухудшить положение некоторых пациентов. Такое, впрочем, происходит не всегда. Исследователи проанализировали кейсы группы пациентов с опухолями головного мозга, принимавших препарат «Темодал» (темозоломид), который вызывает специфический и хорошо узнаваемый тип повреждения ДНК. При этом они обнаружили, что геном выживших раковых клеток был «приправлен» новыми мутациями, которые, вне всякого сомнения, стали результатом воздействия препарата. Однако подобное явление было найдено не у всех членов исследуемой группы, и никто не знает, почему так получилось. Но какой бы ни была причина, это открытие определенно не сулит ничего хорошего.

По мере того как секвенирование ДНК становится быстрее, дешевле и чувствительнее, исследователи по всему миру все более детально вникают в генетическую мозаику рака. Новая информация поступает быстро и в больших объемах, позволяя раскрывать сложные закономерности строения и жизнедеятельности генетически различных клеток в опухолях пищевода, яичников, кишечника и многих других. На практике генетический «отпечаток пальцев», оставляемый у больного какой-то группой раковых клеток, иногда больше напоминает не о клеточных кластерах, расположенных рядом, а о пробах, взятых у совершенно постороннего пациента. И любой из этих крошечных клонов способен нести в себе генетические изменения, которые делают их устойчивыми к лечению, даже если речь идет о новейших и дорогостоящих видах таргетной терапии. Лишь одной сбежавшей клетки порой достаточно, чтобы опухоль вновь начала расти.

Это не та правда, которую хотели бы услышать врачи или ученые, а тем более пациенты. Опухоли, разрастаясь, эволюционируют и модифицируются, и даже крошечной группки устойчивых к лечению клеток достаточно, чтобы болезнь вернулась. The New England Journal of Medicine Чарльза Свэнтона возбудил сообщество исследователей-онкологов, сделав эволюцию и неоднородность опухолей самыми горячими темами и поспособствовав запуску масштабных научных программ по всему миру. На самом деле, однако, все это не должно было стать слишком большой неожиданностью.

Более сорока лет назад Питер Ноуэлл, родившийся в Филадельфии, опубликовал в престижном журнале Science небольшую статью, озаглавив ее «Клональная эволюция популяций опухолевых клеток» (The Clonal Evolution of Tumor Cell Populations). Он утверждал, что рак, начинаясь с единственной клетки, постепенно проходит в своем развитии несколько раундов мутаций и селекций, позволяющих ему стать более агрессивным и резистентным к лечению. Предвосхищая эпоху прецизионной медицины, автор настаивал на сугубо индивидуальном подборе лечения, опирающемся на генетическую специфику каждого случая болезни. Последние строки резюме, предшествовавшего самому материалу, с жутковатым предвидением гласили:

К моменту выхода этой статьи в 1976 году Ноуэлл уже сделал себе имя в науке, став одним из первооткрывателей так называемой «филадельфийской» хромосомы (см. гл. 4) – короткого фрагмента ДНК, ответственного за скоротечное развитие рака крови, хронического миелолейкоза. Но, несмотря на известность автора в научном мире, мало кто обратил на публикацию внимание. Одним из немногих, кто это сделал, стал профессор Мэл Гривз, специалист по детскому лейкозу, который сейчас работает в Институте исследований рака в Суррее.

Более двадцати лет назад, еще до того, как мы узнали о значительной генетической гетерогенности опухолей, он опубликовал книгу под названием «Рак: эволюционное наследие» (Cancer: The Evolutionary Legacy). В ней излагалась идея о том, что рак неотъемлемо и неизбежно связан с эволюцией, причем в плане как человеческого вида в целом, так и самой зарождающейся и распространяющейся в организме болезни. Даже не зная об открытиях современной геномики, автор считал, что эволюционный подход предлагает четкое объяснение принципов естественного отбора, действующих в генетически различных клеточных кластерах, присутствующих в опухоли. Однако, как и в более ранней истории с Ноуэллом, этот текст был в основном проигнорирован.

Согласно подсчетам, сделанным в 2011 году, только в 1 % всех научных статей о рецидивах рака или устойчивости к терапии, опубликованных с 1980-х годов, упоминалось понятие эволюции; в последующие пять лет число таких упоминаний увеличилось до ничтожных 10 %. В какой-то мере это объяснимо: лишь в последние годы технология секвенирования ДНК продвинулась до такой степени, что появилась возможность расшифровывать, причем не единожды, а десятки или даже тысячи раз, генетическую структуру относительно небольших образцов опухоли, прослеживая их эволюционный путь. Тем не менее в наши дни игнорирование закономерностей эволюции при изучении рака не имеет никакого оправдания.

В поисках объяснения того, почему ученое сообщество так долго пренебрегало эволюционным взглядом на рак, я, прихватив с собой зачитанный экземпляр книжки «Рак: эволюционное наследие», отправилась в Институт исследований рака, чтобы встретиться с ее автором. Стоящий на пороге 80-летия Мэл Гривз, которому недавно пожаловали рыцарское звание, был приступающим к изучению рака докторантом, когда статья Ноуэлла появилась на страницах журнала Science. Его искушенность в эволюционной биологии, которую он приобрел благодаря обучению у великого математика и генетика Джона Мейнарда Смита, помогла ему быстро понять значимость идеи Ноуэлла уже в то время, когда лишь немногие специалисты отнеслись к ней всерьез. «Меня до сих пор удивляет, сколь малый эффект имел этот текст, хотя сам я считал, что он абсолютно логичен, – говорит мой собеседник, в тихом голосе которого слышатся нотки раздражения. – Ведь это просто принцип работы биологии, и поэтому меня действительно поразило, почему люди не поняли этого. Дарвин все разъяснил, ничего не зная ни о ДНК, ни о генах! Это захватывающе, это просто завораживает, так почему же не все понимают это?»

Я вспоминаю пример с фогельграммой – изящной линейной картинкой, представляющей прогрессию от клетки к бугорку, а далее к опухоли по мере заполнения карточки мутационного лото. Она оказала огромное влияние на представления исследователей и врачей о развитии рака. Фогельграмма в чем-то весьма похожа на культовое полотно «Марш прогресса», созданное в 1965 году художником Рудольфом Заллингером и изображающее эволюцию человека в виде прямой последовательности стадий: сначала обезьяна с волочащимися по земле костяшками передних лап, затем неуклюже шагающий шимпанзе, потом пещерный житель с густыми бровями и, наконец, современный человек с прямой осанкой и красивой мускулатурой.

Этот визуально захватывающий и элегантный образ эволюции, который никогда не претендовал на научно безупречное отражение процесса, с самого своего появления непреднамеренно сбивает с толку публику. Еще в 1960-е годы утвердилось понимание того, что виды эволюционируют постепенно, на протяжении миллионов лет, минуя в пути множество тупиков и развилок и создавая такое эволюционное древо, в котором преобладает спутанный кустарник, а не прямые ветки.

Homo sapiens – единственный вид из живущих сегодня человекообразных, переживший всех конкурировавших с ним предков-гомининов. Тем не менее ископаемые находки, а также интригующие результаты, извлеченные из анализа древней ДНК, показывают, что на пройденном пути было множество межвидовых интрижек. Кроме того, мы продолжаем развиваться параллельно с потомками наших дальних родственников – обезьян: шимпанзе, горилл, бонобо и прочих. Попытка объяснить сложные эволюционные взаимоотношения всех приматов Земли с помощью «Марша прогресса» столь же бесполезна, как и стремление разобраться в хитросплетениях прогрессирующего метастатического рака, опираясь на фогельграмму и горстку драйверных мутаций.

«Генетика и геномика великолепны – они позволяют нам видеть сложнейшие вариации, а не просто последовательность событий, но все же, по моему мнению, мы слишком геноцентричны, – утверждает Гривз. – Я продвигаю более эволюционную модель, потому что именно она задает контекст, в котором все происходит, и меня поражает, что все меньше онкологов понимают, что такое резистентность к лечению. Помилуйте, это всего лишь дарвиновский отбор, но, чтобы осознать это, им требуется уйма времени!»

Для людей вроде Мэла Гривза и Чарльза Свэнтона эволюционная природа рака представляется абсолютно очевидной. Другим же было весьма непросто свыкнуться с мыслью о том, что рак есть изменчивая и сложная система, которая адаптируется и развивается, что он никак не похож на неподвижную мишень, которую можно свалить одним выстрелом. Возможно, признанию того, что дарвинизм навсегда посрамил идею «статичности» рака, мешают огромные финансовые вложения, отпущенные организациями-донорами и фармацевтической промышленностью на погоню за «волшебной пилюлей».

В действительности, как объясняет мне Гривз, чем более высокоточной становится терапия, предназначенная для единственной молекулярной мишени, тем быстрее можно ожидать формирования неподатливости к лечению. Аналогичным образом животные в большинстве своем довольно быстро адаптируются к потере какого-то одного пищевого ресурса в своей среде обитания, переключаясь на потребление чего-то другого, если только это не единственное, что они могут есть.

Та же закономерность помогает объяснить уникальный и неповторимый успех препарата «Гливек» при лечении хронического миелоидного лейкоза – болезни, которая вызывается единственным драйверным геном, созданным из слившейся «филадельфийской» хромосомы (см. гл. 4), который присутствует в каждой раковой клетке. Поскольку наличие миелоидного лейкоза целиком и полностью зависит от этого гибридного гена, его инактивация полностью устраняет болезнь. «Гливек» – самое близкое приближение к «волшебной пилюле», которое на сегодня есть, но он обманул нас, заставив думать, будто бы лечение рака окажется элементарным процессом поиска аналогичных ему лекарств.

Полмиллиарда лет назад жизнь была простой. Бактерии, амебы и, возможно, несколько маленьких многоклеточных животных, а больше и никого. Затем все изменилось. За короткий период, продлившийся от 70 до 80 млн лет[40], жизнь на Земле прошла ускоренный этап эволюции, известный как кембрийский взрыв, в ходе которого появилось большинство основных групп животных.

То, что вышло из глубин бульонообразных вод гигантского первобытного океана, было собранием существ настолько невероятных, что любой отдел, отвечающий за реквизит для фильма ужасов, отверг бы их из-за слишком нелепого вида. Так, одно из них, формально известное как Odontogriphus, выглядит как длинный робот-пылесос Roomba со складками, в то время как Wiwaxia похож на шлем викинга с листовидными пальцами вместо рогов. Anomalocaris – это то, что вы получите, если скрестите лобстера с консервным ножом, Nectocaris – косоглазый кальмар с двумя щупальцами, а Opabinia – креветка с пятью глазами, которая проглотила пылесос, причем, судя по ее виду, вакуумный. В этой компании есть еще существо с говорящим названием Hallucigenia – червь размером с большой палец, с торчащими ногами, зубами и шипами, словно явившийся из вашего самого жуткого кошмара.

«Монстры, подающие надежды» – так назвал этих причудливых тварей немецкий биолог Рихард Гольдшмидт, описывая их окаменелые останки, сохранившиеся в сланцах Бёрджес, полосе доисторического морского дна, которая ныне зажата отрогами канадских Скалистых гор. Ни до, ни после природа не рождала ничего похожего на невероятных обитателей сланцев Бёрджес.

Обстоятельство, подтолкнувшее кембрийский взрыв, остается загадкой – если у него вообще была какая-то единственная причина. Ученые выдвигали самые разные объяснения, среди которых упоминались внезапное повышение уровня кислорода, затопление низинных массивов суши с последующим вымыванием питательных веществ в море и даже выбросы космической радиации из Млечного Пути. Возможно, основой всего стали несколько наложившихся друг на друга случайных инноваций, которые запустили процесс стремительной диверсификации видов, например обретение способности плавать в более высоких водах или продираться сквозь слизистый слой бактерий, покрывавших дно океана подобно липкой пленке, что позволило открыть новые ниши существования и найти иные источники питания. Другим вариантом выступает эволюция зрения, открывшая биологическую «гонку вооружений» между недавно прозревшими хищниками и их добычей, которой тоже требовалось питаться, но при этом самой оставаться несъеденной, – модель банки, наполненной не столько пауками, сколько монстрами.

Чем бы ни была изначальная искра, кембрийский взрыв в основе своей стал генетическим бумом. Вместо медленного и ползучего процесса естественного отбора, подпитываемого небольшими мутациями, эволюция пошла полным ходом. Бурная экспериментальная перестройка, в которую оказались втянуты все структуры «монстров, подающих надежды», скорее всего, оказалась результатом беспрецедентной перетасовки генов, происходившей в ту пору, пока эти странные существа боролись за выживание в океане. Тем не менее, несмотря на появление в первобытном море бесчисленного множества самых чудесных форм, практически ни одна из них не преуспела. По большей части они вымерли, не оставив в современном мире никаких следов своего существования, кроме плоских отпечатков на склонах канадских гор. Некоторые, впрочем, выжили, преобразовавшись в организмы, более вписывающиеся в современные биологические стандарты красоты.

Мы часто представляем себе эволюцию как величественный переворот, идущий на протяжении целых эонов и подталкиваемый небольшими и пошаговыми генетическими изменениями. На то, чтобы четвероногое и четырехпалое млекопитающее размером с собаку, называемое гиракотерием (Hyracotherium), превратилось в современную лошадь с чуть более длинной шеей и чуть более крепкими копытами, потребовалось 50 млн лет. Если бы вы встретили гиракотерия в лесу, вам пришлось бы очень пристально всматриваться, чтобы разглядеть в этом существе хотя бы намек на его лошадиных потомков; но, по крайней мере, его допустимо отнести к тем животным, которые выглядят «правильно». Такого типа плавный и постепенный эволюционный путь весьма похож на то, что мы видим на ранних стадиях рака или в детских опухолях. Однако бурное генетическое неистовство поздних стадий онкологического заболевания больше похоже на хоровод странных персонажей, запечатленных в сланцах Бёрджес.

Подхватывая тональность, с которой Гольдшмидт воспринимал существа кембрийского океана, раковые заболевания можно назвать «эгоистичными монстрами», бурно и быстро развивающимися на протяжении отпущенной пациенту жизни. В них по-прежнему работают те же самые фундаментальные биологические процессы, которым свойственна головокружительная скорость, а не медленное скольжение сквозь глубины времени. При наличии достаточной массы клеток, генетического топлива и давления отбора в горниле рака может произойти все что угодно: клетки будут рождаться и умирать, перетасовывая свои геномы в гонке, которая заканчивается приспособлением или смертью. Выигрывают те, кто опирается на новые свойства, позволяющие выжить сегодня и воспроизвестись завтра, в то время как проигравших ждет вымирание.

Благодаря команде Института Сэнгера мы теперь знаем, что к среднему возрасту наши тела представляют собой мозаику из клонов мутировавших клеток, борющихся за место в тесной тканевой среде. По большей части эти мутации представляют собой относительно небольшие специфические изменения; некоторые из них происходят в так называемых драйверных генах. В остальном же другие части генома выглядят вполне нормально. Хотя в настоящее время невозможно зафиксировать точный момент, когда увеличивающийся кластер сомнительных клеток перерастает в рак, ключевым событием во многих случаях, по-видимому, выступает начало такой же генетической перетасовки, какая вызвала кембрийский взрыв, – ее называют хромосомной нестабильностью. Вдобавок к постепенному накоплению незначительных мутаций в геномах раковых клеток царит полнейший беспорядок. Целые участки генов копируются или удаляются, большие фрагменты ДНК отправляются в свободное плавание по геному, в то время как целые хромосомы дублируются или вообще исчезают.

Используя данные секвенирования ДНК для реконструкции эволюционных траекторий отдельных видов рака, исследователи обнаружили, что одни предраковые образования и медленно растущие опухоли обычно предпочитают спокойные пути дарвиновской эволюции, постепенно улавливая несколько новых драйверных мутаций там и тут и прогрессируя на протяжении десятилетия или даже дольше. У других же, напротив, очень рано проявляются признаки хромосомной нестабильности, что приводит к быстрому разрастанию, распространению по всему телу и нередко выработке резистентности к терапии. Генетический «большой взрыв» зажигает огонь под эволюционным горнилом внутри опухоли. Как только это произойдет, остановить процесс очень сложно.

Со времен Ганземана и Бовери, т. е. уже более века, мы знаем о том, что раковые клетки часто имеют неправильное число хромосом. Этот феномен, известный как анеуплоидия, имеет место в тех ситуациях, когда нарушается распределение хромосом в ходе деления клетки (митоза). Одна дочерняя клетка получает слишком много хромосом, а другая слишком мало, из-за чего клетки или лишаются генов, или за раз получают их удвоенную дозу. Иногда клетка вообще пропускает весь цикл деления, просто копируя ДНК и удваивая тем самым весь геном.

Это может не иметь особого значения в тех ситуациях, где количество хромосом (а следовательно, и генов) распределено более или менее равномерно, но наличие избыточного числа хромосом затрудняет дальнейшее деление, увеличивая вероятность того, что одна или несколько из них вообще пропадут во время следующего клеточного цикла. А наличие дополнительной ДНК, в свою очередь, означает еще больше генетического топлива для эволюции, поскольку любая «бонусная» хромосома, скорее всего, насобирает себе мутаций.

Представьте, что вы играете в футбол с двадцатью двумя игроками с каждой стороны вместо одиннадцати. Игра, вероятно, будет довольно суматошной, но ее все-таки можно будет как-нибудь провести. Удаление вратаря или всех нападающих команды создаст драматический дисбаланс, резко повышая вероятность победы ее соперницы. А по мере того как каждый из игроков начинает собирать собственный набор травм – эквивалент дальнейших мутаций в раке, распределение сил становится еще менее равноценным.

Проблема хромосомного дисбаланса всегда интересовала Ронг Ли. Сейчас она профессор цитологии в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, но ее увлечение митозом началось еще в 1980-е годы, с первых дней обучения в аспирантуре. Для тех, кто интересуется клеточным делением, это были великие времена, поскольку состоявшееся только что обнаружение молекулярного двигателя, который поддерживает клеточный цикл, открыло новые богатые исследовательские возможности. Будучи подающей надежды молодой руководительницей группы, Ли сосредоточилась на изучении митоза дрожжей, надеясь понять, что в конечном счете заставляет хромосомы всегда правильно распределяться в каждой дочерней клетке. Несмотря на тщательное планирование и аккуратное проведение экспериментов, полученный ею результат оказался неожиданным – и одним из самых важных на начальном этапе ее карьеры.

Ли и ее коллеги решили посредством генной инженерии удалить из дрожжей ген миозин II. Он кодирует крошечный молекулярный «мотор», который формирует физические силы, управляющие финальной фазой клеточного деления. Он почти идентичен у всех организмов, от дрожжей до человека, что позволяет сделать предположение о его фундаментальной значимости для жизненных процессов. Именно поэтому Ли решила, что без него клетки умрут. Но, как выяснилось, она ошиблась.

Хотя большинство модифицированных клеток дрожжей погибло, осталось несколько стойких выживших: это были клетки, выглядевшие странно, цеплявшиеся друг за друга и испытывавшие трудности при делении. Из любопытства Ли осторожно извлекла их и положила в чашку со свежей питательной средой, чтобы посмотреть, что произойдет. К ее удивлению, сразу же начался рост нескольких крошечных колоний. Она снова выбрала самые большие из них и отправила в новую емкость. На этот раз колоний стало еще больше, и росли они быстрее. После этого Ли опять воспроизвела всю процедуру, продолжив затем повторять цикл снова и снова.

Ли наладила эффективный отсев дрожжей: в каждый последующий раунд выходили лишь самые стойкие из выживших. После примерно дюжины отборочных раундов она получила дрожжевые колонии, неотличимые от обычных клеток, но при этом лишенные того, что ранее считалось жизненно важным геном. На глазах у исследовательницы они эволюционировали, стараясь преодолеть серьезный генетический барьер, но когда она решила проверить, не приобрели ли они дополнительные мутации, которые как-то компенсировали бы потерю, то ничего не нашла. Каким же образом, скажите на милость, им это удалось?

Единственной вещью, где Ли смогла обнаружить определенную странность, оказалась анеуплоидия: все дрожжи имели разное количество хромосом вместо обычных шестнадцати. Они не только научились жить с этим нестандартным распределением, но и использовали свои дополнительные хромосомы в качестве инструмента, позволяющего выработать новые свойства. Из 45 штаммов супердрожжей, которые Ли удалось культивировать, 10 росли не хуже нормальных клеток. Причем им удалось разработать три способа решения проблем, обусловленных отсутствием миозина II. Одно из решений заключалось в строительстве очень толстой клеточной мембраны в том месте, где клетке предстояло делиться: в итоге клетка рассекалась на две части чисто механически, и никакой особый «мотор» для запуска ее разделения не требовался. Как выяснилось, все суперштаммы, практиковавшие такое решение, имели дополнительную копию 16-й хромосомы, которая несет в себе пару генов, необходимых для формирования мембраны. Двойная порция этих генов означает удвоенную мембрану, которая устраняет потребность в миозиновом двигателе.

Конечно, это похоже на описание клеточных сверхспособностей, но само по себе наличие дополнительной копии хромосом или генов не является преимуществом, если клеткам приходится конкурировать в нормальной среде с обычными клетками, имеющими типовое число хромосом. По сути, анеуплоидия – это серьезная мутация, корректирующая активность сотен или тысяч генов единым махом. Однако, как только меняется окружающая среда, меняются и правила игры.

Пока счастливые клетки воспроизводятся в подходящей среде, анеуплоидия невыгодна. Если анеуплоидные дрожжевые клетки растут бок о бок с обычными, то нормальные соседи быстро их вытесняют. Однако, когда клетки подвергаются стрессу, будь то за счет мутаций важных генов, подобных миозину II, или неблагоприятных изменений внешней среды, выживание становится ключевой движущей силой. В нормальных обстоятельствах анеуплоидия представляется крайней мерой, но зато она быстро производит великое множество потенциальных генетических перестановок и рекомбинаций, создавая богатые запасы «топлива» на случай преодоления трудной ситуации. В подавляющем большинстве случаев совокупный итог, скорее всего, будет неутешительным: как правило, стандартным результатом любого хромосомного дисбаланса оказывается либо гибель клеток, либо прекращение деления. Однако в очень редких ситуациях из хаоса рождается кое-что полезное. В итоге можно увидеть выживание не столько сильнейших, сколько страннейших.

Такой ответ восходит к бактериям, которые при наступлении тяжелых времен активируют неустойчивый и склонный к ошибкам набор инструментов, применяемый для восстановления ДНК: тем самым они наращивают разнообразие в своем геноме, чтобы избавиться от неприятностей. И хотя точные детали нам неизвестны, похоже на то, что клетки более сложных организмов, включая человека, ослабляют контроль над качеством клеточного деления, посредством которого обычно обеспечивается корректное копирование и деление всех их хромосом. Перетасовка генетической колоды дает им надежду на выработку плана выживания.

Клетки дрожжей содержат 16 хромосом, которые могут варьировать от одной до четырех копий в анеуплоидных клетках, даже если не учитывать влияние дальнейших перестроек и мутаций. А теперь представьте, насколько больше вариаций появится, если перетасовать потенциальные 46 хромосом из генома человека в раковой клетке. Неудивительно, что подавляющее большинство человеческих опухолей являются анеуплоидными, и чем более они развиты, тем более странным оказывается их хромосомный набор. Хромосомная нестабильность, по-видимому, предстает основным свойством наиболее агрессивных и не поддающихся лечению опухолей; к сказанному можно добавить, что нестабильные раковые клетки получают или теряют хромосомы каждые пять делений, в отличие от более стабильных клеток, которые допускают такие ошибки лишь один раз из ста случаев.

Все это быстро превращается в порочный круг: подверженные стрессу клетки с большей вероятностью начинают делиться со сбоями и искажениями, которые вызывают анеуплоидию, приводящую к нарушению генной активности и разбалансировке числа хромосом, что, в свою очередь, подвергает клетки еще большему стрессу, сопровождаемому еще более частыми ошибками. Некоторые запускающие рак мутации тоже ускоряют клеточный цикл, повышая вероятность того, что процесс пройдет быстрее, минуя необходимые проверки. В настоящее время несколько исследовательских групп изучают вопрос о том, способны ли лекарства, нацеленные на те части молекулярного механизма, которые ответственны за «вращение шестеренок» клеточного цикла, замедлять описанный процесс, позволяя клеткам проверять свою работу и минимизировать сбои в хромосомах. Это интригующая идея, проработка которой может предотвратить изначальное попадание вызревающих опухолей в опасную зону нестабильности.

Еще один трюк, используемый раковыми клетками, известен как удвоение генома: в подобных случаях они дублируют весь свой геном. Это происходит, когда клетка, скопировавшая всю свою ДНК, уже готова к делению, но не может пройти через оставшиеся стадии процесса. Из-за этого проходит порой пятнадцать или двадцать лет, прежде чем рак удается наконец обнаружить. Одним махом клетка получает вдвое больше ДНК, с которой можно «поиграть», – неплохой исходный материал для эволюции. Дополнительные копии генома могут либо действовать в качестве «резервных» на тот случай, если оригиналы повредятся, – либо же, что тоже не исключено, они просто мутируют в новые злокачественные формы. Удвоенная способность к проведению генетических экспериментов служит самым коротким эволюционным путем к созданию необычных клеток. Подобная тактика, кстати, использовалась в истории сельского хозяйства: многие фрукты, овощи и зерновые культуры, перенеся естественное удвоение генома, обладают несколькими наборами ДНК, вследствие чего появляются интересные вариации, которые затем отбираются фермерами для дальнейшего разведения[41].

Анеуплоидия и удвоение генома – не единственные способы вызвать хромосомный хаос в раковых клетках, хотя эти явления очень распространены. Есть множество других путей, приводящих в конечном итоге к нарушению генома опухоли. Стрессы, с которыми сталкиваются раковые клетки, могут активировать спящие и вирусоподобные генные последовательности, миллионы которых дремлют в нашей ДНК. Эти возрожденные гены-зомби, известные как транспозоны, начинают скакать по геному, волоча за собой соседние гены. В итоге происходят множественные акты генетического вандализма, когда большие или маленькие участки хромосом вырезаются и вставляются в новые места, нередко нарушая процессы репарации ДНК.

Теломеры, защитные колпачки на концах хромосом, которые становятся все короче и короче с каждым делением (см. гл. 1), могут изнашиваться до нуля, если клетка продолжает воспроизводиться в течение слишком долгого времени. Эти потертые концы очень похожи на повреждения, которые видны, когда ДНК разрывается на две части, обманом заставляя механизм клеточного восстановления чинить разрывы, «склеивая» целые хромосомы концами.

Это подводит нас к явлению, которому присвоили замечательное название «хромотрипсис» – от греческого слова, означающего «разбитый на куски». В 2011 году команда ученых, занимавшаяся секвенированием геномов рака, обнаружила, что в малой, но тем не менее значительной части всех опухолей целые хромосомы сначала были разделены на части, а потом вновь «склеены». Причем это не было похоже на аккуратную и тщательную работу по реставрации: хромосомы скреплялись случайным и хаотичным образом, как куски разбитого витража, которые собрали вместе, не обратив внимания на сохранение первоначального рисунка. Хромотрипсис особенно часто встречается в определенных видах рака, включая до четверти опухолей костей, и является мощным резервуаром энергии для эволюции.

Подобно слиянию хромосом, объединяющему гены BCR и ABL в «филадельфийской» хромосоме при лейкозе, этот процесс приводит к соединению генов, которые никогда не должны были быть соседями, создавая тем самым смертельную движущую силу рака. В других случаях хромосомные перестройки реорганизуют систему хранения генетической информации в ядре, перемещая активные гены, являющиеся опухолевыми супрессорами, в области, которым предписано «молчать», или, напротив, вводя «обесточенные» драйверы в те зоны, где требуется активность.

Используя окрашивающую микроскопию, при которой каждая хромосома подсвечивается различными флуоресцентными красителями, современные Бовери и Ганземаны могут наблюдать обилие странных и чудесных перестроек в опухолях. Хромосомы копируются или вообще исчезают, полностью разрушаются или сшиваются вместе в новых конфигурациях, а иногда даже объединяются в странные маленькие кольца, заполненные высокоактивными онкогенами, вызывающими рак. На уровне каждой отдельной клетки каждое такое превращение предстает катастрофическим и паническим последним вариантом, оставляющим минимальные шансы на выживание. Однако если видеть в скоплении раковых клеток популяцию миниатюрных организмов, умеющих быстро приспосабливаться к окружающей их среде, то во всем этом легко выделить эволюционный императив. Ведь для того чтобы обеспечить будущее группы, достаточно лишь несколько выживших. Причем неважно, насколько странными они будут, – важно только то, что они уцелеют.

В клетках HeLa – так называют клетки рака шейки матки женщины по имени Генриетта Лакс, которые выращивались в лабораториях по всему миру с 1950-х годов[42], – насчитывается более 70 отдельных хромосом. Кроме того, в их ДНК имеется более полутора миллионов однонуклеотидных «опечаток», около 750 длинных и 15 000 коротких участков хромосом вообще отсутствуют, а на их места вставлена большая часть из 3500 новых участков. Биолог-эволюционист Ли Ван Вален утверждал, что долгая жизнь клеток HeLa в лаборатории и заметное отклонение от обычного для человеческих клеток хромосомного состава позволяют характеризовать их как совершенно новый вид, Helacyton gartleri. Впрочем, эту идею поддержали лишь немногие ученые[43].

Тем не менее, когда возникают существенные хромосомные различия между ранее близкородственными популяциями, в природном мире действительно появляются совершенно новые виды. Например, геном человека на более чем 98 % совпадает с геномом шимпанзе, и главное, что разделяет эти два вида на хромосомном уровне, сводится к одной и единственной перестройке. В какой-то момент нашей обезьяньей родословной две хромосомы слились вместе, образовав 2-ю человеческую хромосому, в результате чего у нас осталось 23 пары хромосом, а у шимпанзе – 24 пары. Учитывая, что внутри клеток, бродящих по антиутопическому ландшафту зрелой опухоли, царит гораздо более драматичный хромосомный хаос, можно даже утверждать, что рак каждого отдельного человека тоже представляет собой как минимум один совершенно новый вид – или даже более того.

За последние несколько лет мы весьма преуспели в чтении генов. Бесконечные цепочки нуклеотидов A, C, T, G извлекаются из высокопроизводительных секвенаторов по всему миру, раскрывая генетический состав (генотип) тысяч опухолевых и здоровых клеток. Однако сама по себе последовательность «букв», хранящаяся на серверах, не может рассказать всей истории.

Конечно, гены важны: они кодируют рецепты и инструкции по созданию всего, что есть в наших клетках и телах, находящихся под воздействием генетических вариаций и мутаций. Однако, как говорится, неважно, что у вас есть, важно то, как вы этим пользуетесь. То, как клетки и организмы выглядят, ведут себя и реагируют на окружающий мир, – их фенотип – задается плотной паутиной генетических, эпигенетических и экологических взаимодействий, активирующих (или инактивирующих) гены в нужное (или неподходящее) время и в нужном (или неподходящем) месте. Имеется еще и то, что я люблю обозначать словом «шаткость». Биология отнюдь не точный инженерный проект, она резервирует множество возможностей для случайных сбоев в загруженной и бойкой среде внутри клетки, которые могут повлиять на конечный результат.

К огорчению Мэла Гривза и прочих сторонников эволюционного подхода к раку, исследования последних нескольких десятилетий были почти целиком сосредоточены на секвенировании все большего числа генов и геномов. В настоящее время легко определить генотип вплоть до уровня отдельной клетки. Установление же фенотипа – прояснение того, как эти гены используются и что они делают, – представляет собой более сложную задачу. Впрочем, и здесь понемногу намечаются перемены. Так, один из внедряемых подходов предполагает выявление всех паттернов генной активности в отдельных клетках посредством чтения всех молекулярных сообщений, которые производятся при включении генов. Вскоре перед нами откроется возможность проделать то же самое с сотнями тысяч белков, которые присутствуют в каждой клетке.

Изучать поведение и реакции отдельной клетки еще труднее, в особенности из-за того, что многое зависит от контекста, в котором она пребывает. Обособленная клетка, помещенная в чашку Петри, вряд ли будет вести себя точно так же, как она ведет себя в клеточном сообществе живого органа, но ученые лишь начинают разрабатывать инструменты, которые позволили бы реконструировать эту микроскопическую среду во всех деталях (см. гл. 6).

Важно отметить, что эволюция влияет на фенотип, а не на генотип. Естественный отбор не смотрит на конкретную последовательность ДНК внутри клетки и не говорит: «Ага, этот ген выглядит хорошо, займемся им». Он воздействует на совокупную отдачу, генерируемую генами, – на то, как клетка себя ведет или как выживает в своей среде (приспособленность), чем, собственно, и определяется, умрет ли организм или будет жить и сможет ли передать гены следующему поколению. Несмотря на все разговоры о генетической революции, вызванной высокоскоростным и недорогим секвенированием ДНК, мы все еще бьемся над тем, чтобы раскрыть все нюансы взаимосвязи между генотипом и фенотипом. Мы знаем, насколько сложно восстановить все особенности взаимодействия миллионов вариаций человеческого генома со средой в нормальных клетках; но в мутационном хаосе рака эта задача становится во сто крат сложнее.

Возможно, мы не сумеем увязать воедино все молекулярные шаги, ведущие от генотипа до фенотипа в опухолевых клетках, но зато общее направление этого движения нам известно. Этим знанием мы обязаны «колесу смерти». Это собрание из десяти определяющих характеристик болезни, известное под более корректным названием «признаки рака», впервые было представлено на изящной круговой диаграмме, которую составили американские биологи Боб Вайнберг (см. гл. 4) и Дуглас Ханахан. «Колесо смерти» служит удобным путеводителем, фиксирующим изменение фенотипа прогрессирующей опухоли. Здесь упоминаются следующие особенности пораженной заболеванием клетки: самоподдерживающееся воспроизведение; игнорирование стоп-сигналов; стремление обмануть смерть; обновление теломер; нарушенный метаболизм; отключение иммунной системы; хромосомная нестабильность; распространение болезни по всему телу; усиленное кровоснабжение; инициация воспалительного процесса.

Масштабное секвенирование ДНК выявило удивительное множество генетических рекомбинаций и пертурбаций, которые проявляют себя в различных видах рака и здоровых тканях в разные моменты времени. Однако осмысление рака как набора видов, осваивающих ландшафт тела и в конечном счете вовлекаемых в «колесо смерти», кажется более предпочтительным, нежели сведение его к реестру мутаций и мишеней. Да, мутации важны, но конкретная специфика этих мутаций значит гораздо меньше, чем тот фенотип, который они формируют.

Есть много разных способов деактивировать апоптоз или ускорить клеточный цикл, зависящих от всевозможных комбинаций генетических и эпигенетических изменений, обеспечивающих подобные результаты. С эволюционной точки зрения не имеет значения, как именно это происходит, – важно лишь то, что это вообще имеет место. И хотя всю генетическую сложность рака, как представляется, раскрыть невозможно, понимание того, что характеристики отдельных видов в той или иной мере совпадают с отметками на «колесе смерти», позволяет глубже оценить процессы, которые здесь задействованы. А если мы сумеем их описать, то, возможно, нам удастся понять, как одолеть рак в затеянной им эволюционной игре.

Представьте, что мы могли бы «отмотать пленку назад», к самым ранним дням жизни на Земле, а затем прокрутили бы ее заново. Появились бы опять многоклеточные организмы? Стала бы рыба выбираться из моря, чтобы начать новую жизнь на суше? Даже если бы большинство динозавров заново умерли, превратились бы оставшиеся в птиц? Стал бы гиракотерий лошадью повторно? И найдется ли через 4 млрд лет кто-то вроде меня, набивающей эти слова в своем компьютере?

Подобные сценарии нередко обсуждаются как в историческом, так и в культурном контексте. Если бы кто-то вернулся в прошлое и убил Гитлера, где мы оказались бы сегодня? Возможно, ужасов Второй мировой войны удалось бы избежать, хотя появление авторитарных и фашиствующих диктаторов представляется вполне типичным явлением на историческом пути любого общества, в котором накладываются друг на друга социальное неравенство, наличие маргинализированных групп, поляризация оценок и мнений, тоска по жесткой руке. Если бы Гитлер был устранен в 1930-х, то, возможно, социальный водоворот вытолкнул бы на поверхность кого-то другого с такими же идеями и поступками.

Вопрос о том, что произойдет, если мы запустим пленку жизни повторно, остается одной из старейших загадок эволюционной биологии, привлекающей как философов, так и ученых[44]. Нет никакой возможности проследить судьбу первого LUCA-подобного микроорганизма и его собратьев в перезагруженном первичном бульоне, воссоздав все экологические толчки, спазмы и катастрофы, которые произошли в ходе путешествия, длившегося 4 млрд лет. (Не в последнюю очередь, кстати, препятствием здесь выступает то, что большинство организаций-доноров предпочитают пятилетние гранты.) Рак, однако, позволяет нам вновь и вновь представлять итоги этого мысленного эксперимента, вписанного во временную шкалу с однозначными числами.

Рак начинается с человеческой клетки в человеческом теле. Путь к злокачественной опухоли многократно может быть отмечен генетическими перестановками, средовыми пертурбациями, селекционным давлением – но их число не бесконечно. В отличие от широчайшего разнообразия экологических ниш на нашей планете – от сернистых глубоководных жерл до засушливых пустынь, хабитат человеческого организма охватывает гораздо меньший диапазон. Различные органы, разумеется, варьируют в зависимости от своей эволюционной истории, но клетки млекопитающих все равно работают в довольно узком спектре условий.

Глядя на мир природы, мы видим одни и те же особенности, в ходе эволюции являющие себя снова и снова, поскольку животные решают проблемы одними и теми же способами. Шерстокрылы, белки-летяги и сахарные поссумы летают между верхушками деревьев благодаря специальной перепонке, называемой патагием, которая независимо развилась у каждого из трех видов. Животные, изолированные на островах, становятся, как правило, необычайно маленькими, причем независимо от того, в какой части света они обитают, а растения, напротив, в подобных условиях делаются гигантскими. Окаменелые останки неродственных видов миниатюрных слонов были найдены на островах в таких разных местах, как Средиземное море, Берингов пролив, побережье Калифорнии и Индонезийский архипелаг. Дикобразы по обе стороны Атлантики независимо друг от друга пришли к эволюционному выводу о том, что лучший способ избежать клыков хищника – это отрастить массивные шипы. Наконец, супердрожжи Ронг Ли могли развиваться только тремя разными способами, позволявшими им решить проблему выживания без миозина II, даже если каждый штамм оказывался в затруднительной ситуации из-за разных комбинаций генетических изменений (см. гл. 6).

Таким образом, логично предположить, что если две клеточные среды похожи, а в их основе один и тот же исходный генетический материал, то перед ними открывается лишь ограниченное число путей, ведущих к «колесу смерти». В частности, такой исход обусловливается мутациями конкретных генов; это объясняет, почему в определенных типах опухолей так часто мелькают одни и те же типичные «подозреваемые». Эта конвергенция преодолевает межвидовые границы: одни и те же драйверные мутации обнаруживаются в редком виде рака кожи у людей, собак и лошадей, позволяя предположить, что имеется очень мало эволюционных путей, по которым может идти этот конкретный вид опухоли.

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.

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.

Уже более века специалисты-патологи разглядывают в микроскопы тонкие, как лепестки, срезы опухолей. Даже сегодня стандартный способ диагностировать рак – это поместить ткань под линзу и посмотреть на клетки. Однако, в отличие от гонки за все более быстрыми и дешевыми методами секвенирования ДНК, охватывающими все большее количество раковых геномов, в изучении патологий такой динамики и близко нет. Лишь в последние несколько лет технологический прогресс позволил превращать получаемые изображения в подробные оцифрованные данные; именно их Юань хочет исследовать, подвергая анализу клетки и рассматривая мир опухоли in situ.

Она выводит на экран изображение с микроскопа высокого разрешения. Это срез опухоли легкого, полученный в рамках исследования TRACERx, которое вел Чарльз Свэнтон (см. гл. 6). Разноцветный пейзаж выглядит как спутниковое изображение тропического леса, отмеченное двумя пустотами в тех местах, где брались образцы для секвенирования ДНК и других видов молекулярного анализа. Я с восхищением наблюдаю, как изображение приближается и отдаляется, как будто мы исследуем мир с помощью Google Earth. Мы на мгновение притормаживаем над кровеносным сосудом, пробирающимся сквозь скопление раковых клеток, а затем зависаем над кластером иммунных клеток, притаившихся на краю опухоли. Детализация просто удивительная: на тонком срезе диаметром с монету в один пенни запечатлена целая панорама.

Я ловлю себя на мысли о том, насколько же далеко мы продвинулись с тех времен, когда биологи XIX столетия делали изящные карандашные зарисовки наблюдаемых в микроскоп злокачественных клеток. Теодор Бовери поразился бы, узнав о том, что современные исследователи патологий могут поместить 300 стеклянных слайдов, покрытых тонкими срезами ткани, в цифровой сканер на ночь и утром уже работать с жестким диском, наполненным изображениями высокого разрешения. Не менее удивило бы его и то, что утомительная каталогизация и подсчет клеток вручную более не требуются: тяжелую работу по идентификации и картированию всех особенностей этих биологических ландшафтов выполняют специально придуманные компьютерные алгоритмы.

Юань и ее команда пытаются выбраться из фундаментального затруднения, обусловленного доминирующим на сегодняшний день подходом к описанию рака. Примитивное составление гомогенной смеси и простое секвенирование опухоли мгновенно стирают всю информацию о пространственном расположении раковых клеток и их нормальных соседей. Желая избежать этого, исследовательница использует сочетание передовых методов визуализации и алгоритмов искусственного интеллекта, запуская над густыми джунглями что-то вроде дрона, фиксирующего организацию и разнообразие обитающих в них видов.

В современной стратегии «гомогенизировать и секвенировать» упускаются не только детали генетической мозаики. Ученые уделяют все большее внимание тем ролям, которые при раке играют иммунные клетки, будь то роль смертоносного хищника или провокатора воспаления. Однако, несмотря на наличие модных приборов для сортировки клеток, которые способны рассказывать о том, сколько иммунных клеток присутствует в измельченном образце опухоли, эти устройства не предоставляют информацию о том, где именно эти клетки пребывают и чем конкретно они занимаются.

Мы давно знаем о том, что чем больше иммунных клеток содержится в опухоли, тем больше вероятность того, что она отреагирует на лечение. Однако, как теперь выясняет Юань со своей командой, исключительно важно то, где конкретно сосредоточены эти клетки. Представьте, например, что вы просматриваете серию из пяти снимков леса, сделанных с воздуха, и пытаетесь определить местонахождение назойливых мышей и хищных ястребов. На четырех фотографиях много кружащих и охотящихся птиц – вредители здесь явно под контролем. Обобщая картины, представленные на этих снимках, можно подумать, что война с мышами уже выиграна. Однако последняя фотография говорит о другом: на ней перед зрителем предстает густой лесной массив, в котором очень сложно охотиться. Такие территории быстро наводняются маленькими пищащими тварями, которые, несомненно, будут просачиваться и в соседние районы в поисках новых жилищ.

Теперь представьте, что эти изображения – выполненные в высоком разрешении снимки ландшафта в пяти образцах, взятых из различных частей опухоли, где иммунные клетки – это ястребы, а раковые клетки – это мыши. Допустим, на одном снимке иммунные клетки занимают 10 % пространства, на двух – по 20 %, еще на одном – 40 % и на последнем лишь 5 %. Такие цифры обычно усредняют; итогом окажутся приблизительно 20 % иммунной инфильтрации – так это называется. Однако при этом игнорируется тот факт, что имеется всего одна «горячая» область, где иммунные клетки едва ли не кишат, и еще одна, где их практически нет. Вот эта «холодная» зона создает тихую гавань, свободную от хищников: раковые клетки здесь могут беспрепятственно воспроизводиться, а потом начать мигрировать по всему телу, вызывая образование вторичных опухолей в других местах.

Юань и команда пошли еще дальше, разработав алгоритм, который позволяет подсчитать количество «горячих» и «холодных» областей в пробах, взятых у пациентов с раком легкого. При этом они выяснили, что опухоли со значительным количеством областей, свободных от иммунных клеток, скорее всего, вновь появятся после лечения. При простом усреднении числа иммунных клеток по всей опухоли к подобному выводу прийти невозможно, но для врачей, пытающихся наметить наилучшую стратегию лечения, информация такого рода является жизненно важной.

Важно отметить, что иммунная система обладает способностью адаптироваться и развиваться так же, как и рак, сохраняя потенциал для долгосрочного контроля и даже лечения. Поэтому неудивительно, что иммунотерапия стала сейчас, вероятно, самой обсуждаемой темой из всех, касающихся лечения рака. На первый план сегодня вышли препараты, известные как ингибиторы контрольных точек, которые предупреждают иммунные клетки о наличии рака и заставляют их атаковать его. Они продемонстрировали особую эффективность при лечении меланомы и рака легкого: некоторых пациентов удалось полностью избавить от смертельного недуга, хотя, если брать в целом, успешные результаты отмечались менее чем у двух пациентов из пяти. Отчасти в таких перепадах можно обвинить те нечеловеческие клетки, которые живут в наших организмах, – миллиарды бактерий, грибов и вирусов, совокупно именуемых микробиомом. Кроме того, люди, опухоли которых реагируют на иммунотерапию, имеют, по-видимому, другой набор кишечных микробов в сравнении с теми, кто такому лечению не поддается. Сейчас ведется большая работа, нацеленная на повышение эффективности иммунотерапии и разработку тестов, позволяющих определить, кому она принесет максимальную пользу, хотя некоторые онкологи рекомендуют иммунотерапию в качестве последнего варианта даже без этой информации.

Все более активно прорабатывается идея, предполагающая выращивание генетически модифицированных иммунных клеток в лабораторных условиях. Ученые используют такие новые методы генной модификации, как CRISPR, для создания универсальных «суперсолдат», натасканных на розыск и уничтожение раковых очагов, хотя такой подход остается чрезвычайно дорогостоящим из-за вовлеченных в него технологий. На рынке представлено также несколько модифицированных продуктов иммунных клеток (известных как CAR-T-клетки), предназначенных для лечения рака крови, вот-вот ожидается появление множества других интересных инноваций, но к моменту написания книги упомянутые методы лечения применительно к солидным опухолям все еще проходили ранние стадии тестирования.

Несмотря на открывающиеся перспективы, следует помнить, что иммунная система – это могучий зверь, будить которого следует с великой осторожностью. Мы ничего не знаем о долгосрочных последствиях этой новаторской активации иммунной системы – ни о хороших, ни о плохих. Чрезмерная стимуляция может спровоцировать так называемый цитокиновый шторм, который «наводняет» организм иммунными сигналами, запуская массовую реакцию, способную обернуться серьезными побочными эффектами и даже смертью. Слишком активные иммунные клетки также могут начать нападать на здоровые ткани тела, поражая нервы, кишечник и кожу. Время от времени обнародуются истории о гиперпрогрессии, где иммунотерапия запускает стремительный рост опухоли. Все это необходимо сопоставлять с ограниченными шансами на успех, чтобы не причинять ненужных страданий тем, у кого быстро заканчиваются и время, и возможности.

Существует много разных типов иммунных клеток с целым спектром функций, что добавляет еще один уровень сложности. Некоторые из них – хищные охотники, в то время как другие – возмутители спокойствия. Есть миротворцы, которые гасят чрезмерно агрессивные иммунные атаки, а есть мусорщики, которые поглощают погибшие клетки. Некоторые из предлагаемых ими ответов полезны для борьбы с раком, а другие, напротив, могут способствовать росту опухоли. В то же время слишком хищные иммунные клетки готовы выступать в роли мощной селективной силы, предопределяющей эволюцию опухоли. Результаты, полученные командой TRACERx, показывают, что некоторые виды рака легкого, реагируя на устойчивые иммунные атаки на ранних стадиях развития опухоли, переходят в «скрытый режим», отключая или теряя характерные молекулярные флаги, которые в противном случае привлекли бы внимание хищных клеток.

Хотя внутри опухоли и вокруг нее могут находиться многочисленные типы иммунных клеток, самих раковых клеток все равно гораздо больше, и каждая из них несет свой собственный набор генетических мутаций. Следующая большая задача, которую ставит перед собой Иньинь Юань, – узнать как можно больше о видах раковых клеток, которые процветают в различных внутриопухолевых средах, сопоставив потом полученное знание с тем, что нам уже известно об их генетических, физических и поведенческих особенностях. Соединение огромного массива данных о ДНК, поступающих из лабораторий по секвенированию, с информацией о подспудной экологии заболевания представляет собой крайне сложную задачу, но теперь к ней вполне можно подступиться, опираясь на достижения в области искусственного интеллекта и машинного обучения.

Вполне логично, что разнообразие, которое исследовательница видит под микроскопом, должно отражаться и в лежащем в основе этого зрелища генетическом разнообразии, но сопоставление раковых клеток с их средами обитания все равно остается сложной задачей. Для ее решения потребуется производимый в высоком разрешении пространственный анализ ДНК и белков, изучение клеточных характеристик и закономерностей генной активности, а также вычислительные инструменты, позволяющие собрать всю информацию воедино и обработать ее. Получить необходимые данные будет намного сложнее, чем просто пропустить образцы размельченной опухоли через секвенатор. Наконец, с учетом того, насколько больше места занимают объемные файлы изображений, в отличие от простой череды «букв» ДНК, потребуются огромные вычислительные мощности и гигантские информационные хранилища. Однако если все получится, то это очень поможет в понимании сложной экологии рака и в более эффективном его лечении.

Юань и ее команда разрабатывают способы, позволяющие превратить созданные ими алгоритмы в клинические инструменты для врачей: им важно составить карту молекулярного ландшафта опухоли и видов имеющихся в ней клеток, чтобы помочь врачам подобрать лучшие комбинации лечения. На подходе есть и другие интересные новинки – например, позволяющие анализировать паттерны генетической активности в отдельно взятых раковых клетках в срезе опухоли, а в какой-то момент, возможно, даже упорядочивать их геномы. Методы автоматического анализа изображений, известные как «компьютерное зрение», тоже могут произвести революцию в этой области. Например, недавно исследователи из Нью-Йоркского университета, применив один из готовых алгоритмов Google для анализа изображений, смогли установить вероятные мутации в кластерах клеток легочного рака, просто последовательно обрабатывая микроскопические снимки. Этот метод не обладает стопроцентной точностью, но начало многообещающее.

Есть и еще один вопрос, о котором стоит упомянуть. Дело в том, что образцы рака, используемые для секвенирования ДНК и анализа изображений, всего лишь моментальные снимки мертвой биологии. Это крошечные кусочки генетических «окаменелостей» опухоли, которая годами динамично развивалась и приспосабливалась к изменениям окружающей среды. Иначе говоря, пытаться реконструировать молекулярную сложность опухоли, опираясь лишь на пару образцов, – это все равно что оценивать генетические новации на пути от гиракотерия к лошади, просто глядя на древние и современные скелеты в музее.

Отслеживание эволюции рака в действии, производимое через изучение образцов, взятых на каждом этапе – от начала заболевания до фатальной метастатической стадии, позволило бы нам понять, что конкретно происходит на пути от «печальной» клетки к «дурной» клетке, порождающей опухоль. Кроме того, это позволило бы нам отследить путь клеток-первопроходцев, которые, попадая в кровоток, запускают вторичный рак, и увидеть, что происходит, когда раковые образования уменьшаются в объеме и сдают назад, реагируя на терапию.

Впрочем, последний рубеж в исследованиях рака – это все-таки не пространство, а время.

До сих пор мы фокусировались на раковых клетках как на пассивных игроках, зависящих от среды, реагирующих на ее изменения и адаптирующихся к ним. Однако это лишь половина истории. Не только среда формирует виды, но и виды формируют свою среду обитания.

По всему миру можно наблюдать воздействие организмов на среду, в которой они обитают: от упорного строительства бобровых плотин или безудержного прокладывания кроличьих нор до несомненных «следов сапога», оставленных в природных ландшафтах человечеством. Примерно в том же духе, в каком мы, люди, преобразовали среду ради собственного выживания, возводя жилища, приручая огонь и осваивая сельское хозяйство, раковые клетки, эти конструкторы антиутопий, разрушают упорядоченные обиталища нормальных клеток и создают вместо них декорации в стиле «безумного Макса», которые лучше подходят их жадной и лживой натуре.

Хотя образы опухолей, полученные Иньинь Юань, внешне напоминают цветущие тропические леса, их реальность гораздо менее благостна. Раковые клетки похожи на самых дурных соседей, которых только можно представить: они поглощают весь кислород и всю пищу, загрязняя ландшафт своим мусором. Здоровые клетки производят энергию, «сжигая» кислород и глюкозу (разновидность сахара) путем сложной цепочки биохимических реакций, которая называется аэробным дыханием и генерирует в качестве побочных продуктов воду и углекислый газ. Быстрорастущие опухоли отличаются низким содержанием кислорода, поскольку кровоснабжение в них хаотично, и поэтому раковые клетки часто переключаются на альтернативный процесс, известный как гликолиз, – древний бескислородный метаболический путь, изначально проработанный древними бактериями, живущими в гнетущих морских глубинах. Раковые клетки, обращаясь к гликолизу, сжигают глюкозу в десять раз быстрее, чем здоровые клетки, выделяя при этом отходы в виде молочной кислоты, которые быстро превращают здоровые ткани в ядовитую пустошь.

Переход на гликолиз часто называют «эффектом Варбурга» – в честь немецкого биолога Отто Варбурга, который в 1920-х годах впервые заметил, что раковые опухоли предпочитают сжигать глюкозу в отсутствие кислорода. Он страстно верил, что именно метаболические перестройки и закисление вызывают рак, а не наоборот. В 1931 году Варбург получил Нобелевскую премию за свою работу, посвященную механизмам клеточного дыхания; он весьма пренебрежительно относился к изучению канцерогенов, генов и вирусов рака, которое считал пустой тратой времени. Как только было выяснено, что появление опухолей вызывается накоплением генетических дефектов, его идеи были полностью отвергнуты, ибо перестройки в метаболизме невозможно было связать с появлением мутаций.

Несмотря на безудержное распространение веб-сайтов и YouTube-каналов, придерживающихся теорий заговора и восхваляющих Варбурга как хранителя «правды о раке», которую «они хотят от вас скрыть», до сих пор нет убедительных доказательств того, что изменение метаболизма приводит к злокачественным новообразованиям. Возвращаясь к идее адаптивного онкогенеза (см. гл. 4), согласно которой предраковые клетки будут процветать, если они лучше здоровых соседей приспособятся к стрессовой среде, легко увидеть, что предельно кислая среда с низким содержанием кислорода может служить мощным фактором эволюционного давления. Переход к гликолизу и подкислению в стиле Варбурга может происходить только в небольших кластерах раковых клеток – вероятно, из-за временной нехватки кислорода, – но этого может хватить для того, чтобы поддержать появление выносливых мутантов, способных выжить в таких суровых условиях.

Изучая эту токсичную среду, важно помнить, что опухоль – это не только раковые клетки. В ней множество других клеток и прочих структур, совокупно называемых стромой. Это пестрый набор иммунных клеток всех видов, фибробластов-наполнителей и кровеносных сосудов, «склеенных» вместе молекулярным «клеем» (внеклеточный матрикс) и пропитанных множеством биохимических сигналов. Типичная опухоль поджелудочной железы может всего на 10 % состоять из раковых клеток, а в остальной части будут преобладать нормальные клетки, либо кооптированные для поддержки онкоклеток, либо мобилизованные для борьбы с ними. Но, хотя это странное сообщество играет бесспорно важную роль в выживании раковых клеток, у нас крайне мало сведений о том, каким образом они оказывают столь разлагающий эффект на свое окружение.

Секрет между тем может заключаться в способности раковых клеток взламывать нормальные биологические процессы, протекающие в организме, и умении перестраивать их в соответствии со своими потребностями. Например, здоровая ткань реагирует на наличие опухоли так же, как и на любую травму, посылая иммунные войска для борьбы с захватчиками, вызывая воспаление, способствующее заживлению, и восстанавливая поврежденную тканевую структуру с помощью волокон фибробластов. Однако мы все больше убеждаемся в том, что опухоли манипулируют этим благотворным процессом заживления, чтобы стимулировать свой собственный рост.

Ключ к разгадке того, как они это делают, был получен биологом Джерардом Эваном и его командой из Кембриджского университета, которые в течение десятилетий исследовали драйверный ген рака, называющийся MYC и находящийся в сверхактивном состоянии во многих типах опухолей. В нормальных условиях MYC помогает запустить сложный биологический «танец», необходимый для заживления ран и регенерации тканей, и отключается после того, как его работа выполнена. Однако непрерывной активации MYC в предраковых клетках легких достаточно, чтобы вызвать искажение нормального процесса заживления, при котором доброкачественные «печальные» клетки умножаются в количестве, превращаясь в агрессивный, «злой» рак.

С учетом того что воспаление способно дестабилизировать клеточное сообщество, вполне логично предположить, что все факторы, запускающие эти процессы или нагнетающие их интенсивность, например повреждение тканей, тоже будут способствовать росту опухоли. Верно и обратное: обретение способов, которые позволяли бы контролировать воспалительный процесс и доводить заживление до завершения, пресекая хаотичное нагноение раны, стало бы полезным вкладом в лечение рака.

Подключение опухолей к нормальным жизненным процессам с последующим разрушением их для своих нужд проявляется и во взломе «биологического водопровода» кровеносной системы. С ранних дней медицины врачи заметили, что опухоли питаются за счет собственного кровоснабжения. На это указывает, в частности, распространенное толкование происхождения термина «рак»: еще в V веке до н. э. Гиппократ использовал греческое слово «краб» – «каркинос», подразумевая сходство набухших вен, выходящих из опухоли, с ногами краба. Не исключено также, что в названии метафорически отражалось то, как болезнь «клешнями» захватывает все тело[45].

Образование новых кровеносных сосудов (ангиогенез) представляет собой принципиально важный этап на пути от сгустка «эгоистичных» клеток до полноценной опухоли: кислород и питательные вещества могут проникать в нарождающуюся опухоль только через несколько сотен больных клеток, поэтому без усиленного кровоснабжения рак не выйдет за границы их ареала. И, конечно же, кровеносные сосуды становятся удобными каналами для метастазирования: они позволяют раковым клеткам покинуть опухоль, в которой те родились, и отправиться в отдаленные части тела.

В отличие от упорядоченной сети кровеносных труб, проходящих через здоровые ткани, сосуды при раке хаотичны и беспорядочны: реагируя на молекулярные сигналы бедствия, поступающие от голодающих и задыхающихся клеток, они делаются кривыми и извилистыми. В 1971 году Джуда Фолкман, молодой и амбициозный хирург из Бостона, установил, что раковые клетки вырабатывают растворимое вещество, которое при подкожном введении крысам индуцирует рост новых кровеносных сосудов. Исследователь назвал его «фактором опухолевого ангиогенеза». Воодушевленный полученными результатами, он попытался убедить научное сообщество начать разработку лекарств, воздействующих на этот загадочный фактор: он надеялся, что перекрытие кровоснабжения страдающих от жажды опухолей предотвратит их дальнейший рост.

Первоначально многие из его коллег встретили подобные идеи со скептицизмом: они считали, что опухоли растут за счет существующих кровеносных сосудов, не создавая собственной системы кровоснабжения. Правота Фолкмана была доказана лишь через десять лет, когда удалось установить идентичность ряда молекул, которые генерировались раковыми клетками и стимулировали образование новых кровеносных трубок из близлежащих сосудов.

Среди открытых молекулярных образований особый интерес ученые проявили к белку, который был назван фактором роста эндотелия сосудов (VEGF). Им начали активно заниматься те, кто стремился найти способы, позволявшие перекрыть кровоснабжение опухоли. Первой в этой группе оказалась калифорнийская биотехнологическая компания Genentech, которая потратила большую часть 1990-х годов на разработку первого блокирующего VEGF препарата, получившего название «Авастин» (бевацизумаб). Было много надежд на то, что вот-вот совершится прорыв, которого так ждал мир, с учетом того что сам Джеймс Уотсон, один из первооткрывателей структуры ДНК, заявил, что благодаря открытию Фолкмана «рак будет побежден через два года».

Сам Фолкман, однако, был более осторожен в прогнозах; он указывал на то, что препараты пока испытывались только на животных и еще не прошли тестирование на людях[46]. Несмотря на поднятую шумиху, «Авастин» в основном провалился в том, что касается лечения рака, хотя вскоре у него появился второй шанс – в качестве лекарства от дистрофии желтого пятна, разновидности прогрессирующей потери зрения, вызванной возникновением новых кровеносных сосудов на стенке глазного дна.

Объяснение того, почему «Авастину» не удалось оправдать связывавшиеся с ним большие надежды, надо искать в 1999 году – за пять лет до того, как препарат впервые одобрили для лечения онкобольных. В то время клеточный биолог Мэри Хендрикс и ее коллеги, работавшие на кафедре анатомии Айовского университета, применяли мощные микроскопы, пытаясь получше рассмотреть внутренние структуры меланом. В фокусе их внимания были заполненные кровью извилистые петли, пробивающиеся сквозь массу раковых клеток. Вопреки господствовавшей тогда догме ангиогенеза, согласно которой эта хаотичная сеть трубок должна была произрастать из близлежащих кровеносных сосудов, капилляры внутри взятых ими образцов меланомы фактически состояли из видоизмененных раковых клеток. Хендрикс нарекла этот феномен «сосудистой мимикрией». Открытие того факта, что раковые клетки могут трансформироваться в кровеносные сосуды и возвращаться обратно в кровоток, а вовсе не посылать сигналы, побуждающие к росту новых сосудов, было столь же спорным, сколь и поразительным. В эту ересь мало кто верил, несмотря даже на то, что в ходе клинических испытаний противоангиогенезные лекарства проваливались одно за другим.

Но Хендрикс и несколько других специалистов сохраняли убежденность в значимости ее открытия, каждый год публикуя по несколько статей, в которых доказывалось, что мимикрия сосудов реальна, важна и заслуживает осмысления. Идея стала получать широкое признание лишь после 2015 года, когда молекулярный биолог Грэг Хэннон из Кембриджского института, работающего под началом Cancer Research UK, опубликовал в журнале Nature статью, где настаивал на том же самом. К тому моменту Хэннон и его команда обнаружили, что клетки рака молочной железы, пересаженные в мышей, способны трансформироваться в кровеносные сосуды, вновь «подключая» опухоль к сети и обеспечивая пути для дальнейшего распространения болезни.

Открытие того, что опухоли могут подключаться к основным биологическим программам и создавать себе новые источники кровоснабжения, трудно назвать абсолютно неожиданным. Те же гены, которые используются для построения кровеносной системы у развивающегося эмбриона, все еще присутствуют и во взрослых клетках, хотя они и неактивны, – так почему бы не использовать их? Что еще более важно, установление того факта, что клеткам в опухолях присуще определенное распределение ролей, говорит нам о том, что рак нельзя считать полнейшей анархией клеток-«эгоисток». Да, это ужасное место, где «бунтовщики» и «обманщики» берут верх над добропорядочными здоровыми клетками, но в этой дистопии все же сохраняется какая-то организация.

Более того, исследователям даже удалось отыскать примеры сотрудничества между кластерами раковых клеток внутри опухоли, каждый из которых производит молекулы, позволяющие их соседям выживать. Для клеточных негодяев это может показаться неординарным поведением, но оно предстанет не таким уж и странным, если взглянуть на ситуацию с эволюционной точки зрения. Многоклеточность несколько раз возникала в те исторические моменты, когда отдельные клетки объединялись и принимали на себя разные специализации в коллективном теле. Поэтому не надо удивляться тому, что мы видим повторение того же пути в микромире рака.

Давным-давно одной удачливой обезьяне удалось совершить невероятное путешествие. Его детали теряются во мраке древней истории, и поэтому просто представим себе, что наша героиня – беременная самка, беззаботно игравшая на импровизированном плотике из листвы и веток в устье какой-нибудь африканской реки и вдруг обнаружившая, что откуда ни возьмись налетевшая буря несет ее прямиком в суровую Атлантику. Подгоняемая быстрым приливом и попутным ветром, ее самодельная посудина через какое-то время прибивается к чужим берегам. И вот она далеко от дома, полумертвая от усталости и голода, но все еще живая. И, судя по толчкам в животе, ее близнецы тоже в порядке. Если мы перенесемся приблизительно на 36 млн лет вперед, то увидим, что каждый из сотни видов местных обезьян Америки является ее потомком.

Эта история звучит крайне неправдоподобно, но генетический анализ взаимоотношений между всеми обезьянами Нового Света говорит нам, что по крайней мере какая-то ее версия должна оказаться правдой. Возможно, матерью-основательницей действительно стала наша отважная самка, беременная двумя детенышами и вдруг очутившаяся на травяном плоту. Возможно, какое-то небольшое семейство пересекло Атлантику по цепочке ныне исчезнувших островов. Но, что бы ни произошло на самом деле, это случилось лишь единожды. Однако и одного раза вполне хватило.

А вот еще одна невероятная история. Один грамм инвазивной опухоли содержит до миллиарда раковых клеток, многие из которых постоянно попадают в кровоток. На этом фоне может показаться, что вторичный рак – мрачная доля каждого пациента, но вероятность такого развития событий гораздо меньше, чем можно было бы ожидать. Чайная ложка крови онкологического больного обычно содержит менее пятидесяти опухолевых клеток, а это означает, что в пяти литрах его красного вещества их будет лишь пара десятков тысяч.

В большинстве своем эти клетки совершают только один круг по телу, а потом разрушаются, но их количество все равно составляет несколько миллионов клеток на каждый день или несколько миллиардов на каждый год. Цифра чрезвычайно высокая, но, несмотря на это, количество вторичных опухолей, возникающих у пациентов, весьма мало; отсюда можно сделать вывод о том, что лишь одна раковая клетка из миллиарда способна вызывать метастазы. Процесс распространения рака по телу – математическая несуразица. Тем не менее это биологическая реальность, в которой даже самые невероятные шансы могут в какой-то момент обернуться «победой».

Если бы опухоли всегда оставались на местах, мы могли бы вылечить почти все солидные виды рака, обратившись лишь к острой хирургической стали. Единственное, что делает болезнь столь смертельной, – это метастазы, клетки, отделяющиеся от первичного рака, болтающиеся по дорогам и улицам нашего тела и высеивающие вторичные опухоли в новых местах. Начинается все с инвазии, когда опухолевые клетки прорываются через мембранные барьеры, выстилающие ткани и органы. И уже отсюда делается короткий прыжок к свободе: либо через кровеносные сосуды, либо через лимфатическую систему – сеть протоков и узлов, формирующих секретную магистраль иммунных клеток. Если опухоль удалить до первого инвазивного прорыва, то излечение практически гарантировано. Увы, как только барьер будет преодолен, почти неизбежным становится то, что раковые клетки начнут свободно циркулировать – задолго до того времени, когда опухоль станет достаточно большой, чтобы ее можно было обнаружить с помощью обычных диагностических методов.

К концу XIX века совершенствование анестетических и антисептических методов сделало возможным хирургическое вмешательство при раке, несмотря на все сохранявшиеся риски. Особенно хорошо поддавались лечению опухоли молочной железы: они располагались в доступной части тела, которую можно было удалить, а не в глубине какого-то жизненно важного органа. К несчастью, в то время как некоторых женщин, страдавших от этого типа рака, действительно удалось излечить с помощью скальпеля, многие другие скончались от вторичных опухолей, поражавших кости, легкие, печень и головной мозг. Предположив, что это работа блуждающих раковых клеток, вырвавшихся из исходной опухоли, американский хирург-новатор Уильям Холстед изобрел радикальную мастэктомию – новую операцию, которая включала удаление молочных желез вместе с расположенными под ними мышцами и лимфатическими узлами подмышечных впадин.

Строжайшее соблюдение Холстедом антисептических правил, несомненно, спасало пациенток от инфекции, а его приверженность анестезии делала жуткие операции терпимыми (что, впрочем, не помогло ему самому избежать личной зависимости от кокаина и морфина). Но, несмотря на все это, экстенсивное применение им хирургии почти не повлияло на выживаемость от рака. Одни женщины излечивались, но другие умирали от вторичных опухолей.

Хирурги, следовавшие по стопам Холстеда в начале XX века, решили пойти еще дальше. Их сверхрадикальные методики мастэктомии были по-настоящему брутальными: в стремлении блокировать распространение болезни врачи отрезали все больше, больше и больше человеческой плоти. В частности, удалялись глубинные слои мышц, а некоторым женщинам ампутировали часть плеч или руки. Тем не менее, несмотря на физический и психологический ущерб, причиняемый женщинам в результате подобных операций, которые продолжались до 1950-х годов, показатели выживаемости оставались на прежнем уровне.

В какой-то момент эта волна увечий стала невыносимой. Небольшая группа хирургов из Европы и США выступила против сложившейся практики, собрав достаточно данных, которые убедительно доказывали, что шансы на развитие вторичного рака остаются неизменными независимо от того, перенесла ли женщина калечащую радикальную мастэктомию или же менее серьезную операцию по удалению лишь пораженной груди. Общий посыл был ясен: к тому времени, когда рак обнаруживает себя в той степени, которая позволяет оперировать пациентку, неизменно имеется риск того, что метастазы уже посеяны. Некоторым женщинам повезет, а некоторым нет. Но вот кромсать их тела – это негодное решение.

Примерно в то же время, когда Холстед размахивал ножом по всем Соединенным Штатам в надежде остановить метастазы, британский хирург Стивен Пэджет размышлял о том, откуда вообще берется это явление. Изучив протоколы вскрытия тел 700 женщин, скончавшихся от метастатического рака молочной железы, он отметил, что болезнь имеет тенденцию распространяться на одни органы, не затрагивая при этом другие. Почему раковые клетки предпочитают в качестве «второго дома» кости и легкие, а не селезенку? И если вторичный рак, как тогда считалось, возникает из-за скопления раковых клеток, застрявших в крошечных кровеносных сосудах, то почему их мишенью оказывается печень, а не почка, которая выполняет грязную работу по фильтрации целых галлонов крови ежедневно? И по какой причине у разных типов рака проявляются различные предпочтения? Пэджет пояснял свои наблюдения, проводя аналогию с семечком и почвой: «Когда растение дает семена, они разносятся во всех направлениях, но прорастают и выживают только в том случае, если попадут на благоприятную почву».

За последние сто лет мы начали глубже понимать молекулярную природу тех «семян», о которых метафорически рассуждал Пэджет. В этом нам помогли карты мутаций в раковых клетках и анализ генетических различий между опухолями, которые распространяются и которые не распространяются. Составление родословных для первичных опухолей и последующих метастазов показало, что некоторые вторичные раковые образования произрастают из «посева», произведенного лишь одной или несколькими генетически идентичными клетками, подобными смелым обезьянам, которые добрались до Южной Америки, в то время как другие вторичные опухоли провоцируются более разнообразной группой клеток, начинающих работать сообща. Эти блуждающие клетки отнюдь не обязательно должны происходить из большой первичной опухоли. Так, исследование, в котором изучалось более ста образцов опухолей, собранных у 23 пациентов с раком кишечника, распространившимся на печень или на мозг, показало, что в четырех из пяти случаев метастатические семена, скорее всего, впервые были посеяны еще тогда, когда исходная опухоль кишечника была не больше спичечной головки.

Иногда раковые клетки «переезжают» повторно, отделяясь уже от вторичных опухолей и разрастаясь в новых местах. Порой они даже оставляют первичную опухоль, совершают фантастическое путешествие по всему организму, а потом возвращаются обратно «домой». Эта способность к смене «жилища» потенциально может быть использована для лечения онкологических заболеваний – ученые работают над способами вылавливания блуждающих раковых клеток в кровотоке, чтобы посредством инструментов генной инженерии превратить их в смертоносных «двойных агентов», готовых ликвидировать своих товарищей по возвращении «на базу».

Гораздо меньший прогресс был достигнут в выяснении того, чем же определяется восприимчивость почвы, в которую попадут эти семена. Вопрос о том, почему некоторые виды рака предпочитают распространяться в кости, в то время как другие осваивают мозг, печень или легкие, остается одной из величайших загадок, хотя некоторые из этих секретов понемногу начинают раскрываться.

Раковые клетки не только повреждают здоровые ткани, расположенные непосредственно вокруг них, но также «обрабатывают» нормальные стволовые клетки крови, заставляя их становиться своими сообщниками. Делаясь объектами манипуляции, такие клетки сосредоточиваются в укромных уголках и трещинках в костях и прочих органах, получая инструкции в форме химических веществ, вбрасываемых в кровоток их «командиром» – первичной опухолью, и подготавливая новый удобный дом для тех мигрирующих раковых клеток, которые будут перемещаться поблизости. Впрочем, нет никаких гарантий, что новое место «переселенцам» понравится.

В настоящее время известно, что в организмах большинства онкологических больных скрываются многочисленные крошечные микрометастазы, хотя подавляющее большинство из них никогда не разовьется во вторичную опухоль. Здесь все еще работают прежние принципы клеточного сообщества: здоровая ткань с хорошо упорядоченной структурой держит под контролем клетки-«мошенницы», где бы те ни появились. Отсюда, кстати, вполне логично вытекает то, что воспаленная, поврежденная или стареющая ткань вполне может оказаться привлекательным местом для блуждающих раковых клеток или подталкивать крошечные спящие опухоли к пробуждению и росту.

Интересная догадка о том, как все это может работать, была высказана в конце 2018 года группой ученых из лаборатории Колд-Спринг-Арбор в Нью-Йорке. Используя мышей в качестве модельных носителей человеческих опухолей, они рассеяли единичные клетки рака молочной железы в легких этих грызунов (типичное место появления метастазов) и наблюдали за тем, перерастут ли какие-либо из них во вторичные опухоли или нет. После восьми месяцев наблюдений они так и не получили результата – вообще никакого. Раковые клетки никуда не делись, но они бездействовали, оставаясь спящими.

После этого исследователи ввели животным бактериальные химические вещества, имитирующие эффект тяжелой инфекции легких. И вот тогда раковые клетки незамедлительно начали перерастать в новые опухоли. То же самое произошло и после того, как мышей подвергли воздействию сигаретного дыма. Любопытно, что ни бактерии, ни дым не воздействовали на раковые клетки напрямую. Вместо этого они активировали особые клетки, отвечающие за иммунную реакцию на воспаления (нейтрофилы), заставляя их выделять микроскопические молекулярные сети ДНК и белков. Запутавшись в паутине нейтрофилов, раковые клетки просыпаются и вступают в схватку с ними, увеличиваясь в количестве с максимально возможной скоростью.

Интересно, что лекарство, которое блокирует один из молекулярных сигналов, запускающих воспаление, уже прошло тестирование в рамках крупномасштабного исследования сердечно-сосудистых заболеваний: оно предназначалось для того, чтобы «успокаивать» воспаленные и закупоренные артерии, вызывающие сердечные приступы и инсульты. Причем препарат не только снизил шансы умереть от болезней сердца: люди, его принимавшие, демонстрировали намного меньше случаев рака легкого, чем можно было ожидать, несмотря даже на то, что многие из больных были курильщиками. Тем не менее другое исследование показало, что распространенные стероидные противовоспалительные препараты, называемые глюкокортикостероидами, способны усугублять распространение рака молочной железы. Несмотря на растущий интерес к противовоспалительным препаратам, столь противоречивые результаты говорят сами за себя: мы пока до конца не разобрались ни в том, что именно превращает блуждающие раковые клетки в метастатические опухоли, ни в том, как блокировать этот процесс.

Интересно было бы поразмышлять и над тем, почему вообще раковые клетки приходят в движение. Возможно, это происходит совершенно случайно – незакрепленные клетки на краю опухоли просто смываются проходящим потоком крови. Однако среди миллионов клеток, ежедневно мигрирующих из опухоли, многие пытаются покинуть свое место по собственной инициативе.

С точки зрения эколога, появление метастазов в раке вполне логично. Животные, в том числе люди, столкнувшись с трудностями на родной территории, мигрируют в поисках таких ресурсов, как пища или жизненное пространство; при этом они, рискуя жизнью, преодолевают тысячи миль в надежде обеспечить лучшую долю для себя или своего потомства. Виды тоже могут сниматься с насиженных мест из-за порчи климата или отсутствия безопасности. В плотно упакованной токсичной среде опухоли способны выжить лишь самые приспособленные и наиболее выносливые клетки. Многие из них умрут, но по мере того, как пища и кислород начнут иссякать, а иммунные хищники будут становиться все более назойливыми, некоторые раковые клетки решатся попытать удачу в другом месте.

Клетки не обладают разумом, и потому речь идет не об активном «выборе» в том смысле, в каком мы его понимаем: здесь в основе возбуждения лежат фундаментальные биологические причины. Например, для клеток важен уровень содержания в их среде различных химических веществ – сахара, кислорода и молекулярных «строительных кирпичиков» в лице аминокислот, и поэтому они будут тяготеть к перемещению, если таковое возможно, в те зоны, которые более богаты этими благами. Указанное обстоятельство говорит также и о том, что благонамеренная, но ошибочная идея «уморить рак голодом», манипулируя доступом к питательным веществам, подобным сахару, на деле может принести больше вреда, чем пользы. Помимо того что этого очень трудно добиться, ибо наши тела в ходе эволюции отлично выучились извлекать сахар откуда только можно, попытка «уморить» болезнь, скорее всего, усугубит ее распространение, поскольку раковым клеткам придется самим отправиться на поиски питательных веществ. Аналогичным образом выдаваемые пациентам рекомендации исключить из рациона легкоусвояемый сахар способны в конечном итоге лишить их ценного источника энергии, необходимого для исцеления.

Мне как твердолобому биологу нелегко признаваться себе в том, что естественные науки тоже способны обогащать нас информацией о метастазах. По мере того как развитие технологий открывает возможность исследовать физические свойства биологических структур, ученые начинают выяснять, как это влияет на способность рака зарождаться и распространяться.

Как ни парадоксально, раковые клетки на самом деле более нежные и податливые, чем здоровые, хотя опухоли обычно проявляются в виде плотных комков в более мягких нормальных тканях. Это обусловлено фибробластными наполнителями и липким внеклеточным матриксом стромы опухоли, обеспечивающими прочную основу, через которую мягким раковым клеткам будет легче перемещаться; чтобы получить аналогию, представьте себе спринтера, бегущего по влажному и плотному песку пляжа, а не по сухим и зыбучим песчаным дюнам.

Несмотря на то что много внимания уделяется генетическим ошибкам и молекулярным сигналам, вызывающим метастазирование, ответ может оказаться таким же простым, как и форма самих раковых клеток. Представьте, что вы проводите вечер в переполненном пабе и вам наконец-то удалось проложить себе дорогу к стойке. Сжимая в каждой руке по кружке, вы теперь должны вернуться к своему собутыльнику в другой конец помещения. Большинство людей инстинктивно разворачиваются боком, делая свою фигуру более узкой, чтобы ей легче было проскользнуть сквозь толпу. По словам физика Йозефа Кяса из Лейпцигского университета в Германии, раковые клетки делают то же самое. Путем тщательного измерения раковых клеток, растущих в прочном каркасе стромы, он и его коллеги обнаружили, что эти клетки удлиняются и сдавливаются, что позволяет им легче проскальзывать через плотную структуру опухоли.

На мероприятии в Лондоне, где мы встретились, Кяс, представляя свою работу, показывал видео, на котором массивные шестиугольные пластиковые блоки встряхивают из стороны в сторону в лотке, имитируя плотно упакованные клетки стромы. Если все блоки имеют одинаковую форму, то «клетки» остаются на месте, лишь слегка колеблясь при перемещении лотка. Но как только вы положите туда пару более длинных блоков, представляющих плоские раковые клетки, все придет в движение. В конце концов, длинные клетки прокладывают себе путь и выскакивают: они «метастазируют», используя лишь свою форму и физические взаимодействия, которые происходят при их покачивании. Возможно, говорит Кяс, есть способы подавить это потоковое движение, «заморозить» раковые клетки на месте и предотвратить их распространение по телу. Это странная идея, но она может сработать.

Еще больше уменьшив масштаб, мы начинаем видеть, что опухоль отнюдь не обособленная и замкнутая среда, подобная изолированным биомам проекта «Эдем» в Корнуолле[47], а неотъемлемая часть тела. Перефразируя поэта Джона Донна, скажем, что никакая опухоль сама по себе не является островом. Это интегральная часть большого континента, состоящая с ним в двустороннем союзе, который невозможно разорвать.

Раковые клетки подвергаются воздействию гормонального «супа», генерируемого организмом, и сами могут его производить. Есть такие половые гормоны – прежде всего эстроген и тестостерон, которые причастны к развитию многих видов рака молочной железы и предстательной железы. Среди другие гормональных «игроков» можно упомянуть инсулиноподобные факторы роста, которые осуществляют контроль над тем, как организм использует энергию и накапливает жир; ссылаясь на них, можно объяснить, почему избыточный вес повышает вероятность возникновения некоторых видов рака.

Одним из ключевых элементов здесь выступает IGF-1, фактор роста, связанный с инсулином. Отдаленная провинция Лоха на юге Эквадора населена низкорослыми людьми, рост которых составляет около метра. Несмотря на свою особенность, они живут необычайно долго и устойчивы к раку, диабету и многим другим заболеваниям. Этих карликов называют ларонами – в честь израильского врача Цви Ларона, впервые описавшего синдром, который выражается в наследственном генетическом дефекте, нарушающем выработку IGF-1. Разумеется, экспериментальные низкокалорийные диеты, обусловливающие аналогичное снижение уровня IGF-1, вызывают повышенный интерес специалистов, которые надеются, что генетический секрет ларонов может принести пользу и всем остальным людям.

Мысль об ограничении в питании как средстве достижения долголетия была впервые выдвинута в XVI веке венецианцем Альвизе Корнаро, автором «Трактата о том, как дожить до ста лет, или Рассуждений о пользе умеренной жизни» (Writings on the Sober Life: The Art and Grace of Living Long)[48]. В этом сочинении потенциальным долгожителям рекомендовалось ежедневно съедать не более 350 г пищи (около 1000 калорий), состоящей из хлеба, супа с яйцом, мясом, птицей и рыбой, а также выпивать чуть менее полулитра вина.

Современные научные исследования показывают, что Корнаро, похоже, был на правильном пути, несмотря даже на его оригинальную интерпретацию трезвости. Ограничение потребляемых калорий, по всей видимости, действительно влияет на продолжительность здоровья – того периода времени, в течение которого человек сохраняет хорошее самочувствие и жизненную силу, – поддерживая внутреннюю среду тела в порядке, пусть даже взаимосвязь сохранения здоровья с продолжительностью жизни остается неоднозначной. Тем не менее недоедание тоже может повлиять на состояние микросреды тела, которому будет недоставать питательных веществ для полноценного восстановления и поддержания тканей. Строгие диеты могут привести к сдерживанию роста, снижению уровня энергии, потере либидо и даже ослаблению потенциально противораковых иммунных реакций. Как гласит известная шутка, диета не обязательно продлевает жизнь, но зато она создает видимость этого.

Заметную роль могут играть и миллиарды микробов, живущих на теле и в теле и совокупно составляющих человеческий микробиом. Ранее считалось, что он не имеет особого отношения к исследованиям рака, но в последнее время микробиом превратился в одну из самых горячих тем онкологических дискуссий. Одни ученые обнаружили, что бактерии, живущие в кишечнике, способны влиять на то, насколько хорошо конкретный рак будет реагировать на химиотерапию или иммунотерапию. Другие специалисты выяснили, что дети, подвергшиеся в раннем возрасте воздействию «правильных» видов микроорганизмов, лучше защищены от возникновения лейкоза. Некоторые типы бактерий способствуют развитию рака в таких местах, как печень и кишечник, в то время как определенные грибковые инфекции недавно были уличены в стимулировании рака поджелудочной железы. Говоря более конкретно, микробы в кишечнике могут влиять на доступность определенных питательных веществ (как для здоровых тканей тела, так и для любых опухолей), производить потенциально канцерогенные химические вещества или даже манипулировать иммунным ответом. Все это затрагивает развитие, распространение и лечение рака.

Еще одной малоизученной областью остается связь между раком и биологическими часами. Каждая часть вашего тела работает в соответствии с ежедневным циклом, который синхронизируется небольшим скоплением нервных клеток в головном мозге, действующим как главный часовой механизм. Наши биологические часы не только определяют то, когда мы чувствуем себя бодрыми, сонными или голодными, но и устанавливают наилучшее время дня для обновления и восстановления наших клеток. Таким образом, вполне естественно, что вмешательство в работу биологических часов может повлиять на риск развития рака.

В 2007 году Международное агентство по изучению рака (International Agency for Research on Cancer – IARC) внесло посменную работу в число «предположительно канцерогенных факторов, воздействующих на человека», хотя эта тема по мере появления новых данных продолжает активно обсуждаться. На этом фоне высказывается и весьма интригующая идея хронотерапии, согласно которой лечение следует проводить, следуя биологическим часам, т. е. вводя препараты, разрушающие ДНК, или проводя лучевую терапию в те отрезки дня, когда раковые клетки менее всего способны самовосстанавливаться.

Слово «холистический» уже многие годы затаскано всевозможными гуру-целителями и альтернативными терапевтами, но, как мне кажется, пришло время вернуть его в науку. В изучении рака стало слишком много редукционизма: вплоть до уровня отдельных клеток все усилия концентрируются на генетике и геномике. Однако подробнейшая информация о геноме какой-то бегущей по лесу мышки, которая до наступления зимы то ли выживет, то ли погибнет, мало что скажет нам как о поведении вида в целом и его изменениях с течением времени, так и о взаимодействии популяции с прочими лесными созданиями. Пора заканчивать с зашоренностью, ориентирующей сугубо на мутации, драйверы и таргеты; пришло время более целостного – холистичного – понимания вовлеченных в рак клеточных видов, экологии их обитания и эволюционного пути.

Нам также необходимо сделать шаг назад и посмотреть на эту болезнь как на сложную и постоянно развивающуюся экосистему, встроенную в более обширный мир тела и способную ради адаптации и выживания генерировать самые разнообразные нововведения. И здесь мы найдем кое-какие по-настоящему причудливые вещи.

Кристин Суонсон, получив математическое образование, работает в клинике Мэйо в Финиксе, штат Аризона. Она довольно необычный профессор нейрохирургии; математические уравнения используются ею с той же виртуозностью и точностью, с какой ее коллеги-хирурги владеют своими скальпелями. За последние пятнадцать лет она создала базу данных, охватывающую почти 3000 пациентов с опухолями головного мозга. Ради построения математических моделей, которые позволят предсказывать дальнейшее развитие их рака и намечать наилучшие варианты терапии, с результатов МРТ-сканирования пациентов «соскабливался» буквально каждый пиксель.

Просматривая полученную информацию, Суонсон заметила нечто странное: у пациентов-мужчин, как правило, опухоли продолжали расти даже после химио– и лучевой терапии, в то время как у пациенток-женщин рост опухолей в ответ на лечение замедлялся. Хотя это наблюдение касалось не 100 % случаев, разница между полами была достаточно очевидной. Суонсон была заинтригована и начала искать объяснения.

Раковым заболеваниям, поражающим мужчин и женщин, присущи некоторые фундаментальные биологические различия. Прежде всего очевидно, что на шансы заболеть определенными видами рака влияют анатомические особенности. Если, скажем, у вас есть шейка матки, то вы можете заболеть раком этого органа; если же ее нет, то и соответствующего заболевания не будет. То же самое касается яичников, матки, яичек и предстательной железы[49]. Наблюдаются также расхождения в том, с какой частотой рак поражает представителей обоих полов: для мужчин вероятность получить онкологическое заболевание в целом выше. Но, хотя отчасти это связано с образом жизни и привычками (к примеру, мужчины чаще курят и выпивают), сказанного недостаточно, чтобы объяснить подмеченные различия.

Одной из причин могут быть гормоны, уровень которых различается между полами и колеблется на протяжении жизни. Другим объяснением служат сами половые хромосомы. С генетической точки зрения люди с двумя X-хромосомами – женщины, а люди с хромосомами X и Y – мужчины. Y-хромосома имеет в десять раз меньше генов, чем X-хромосома, она в три раза меньше по размеру и обладает обыкновением случайно пропадать при клеточном делении. Известно, что это происходит в клетках крови пожилых мужчин, особенно курящих, и, по-видимому, обусловливает более высокий риск развития у них различных видов рака.

Статистика показывает, что у мужчин, в отличие от женщин, больше шансов столкнуться с максимально агрессивным типом опухоли мозга, называющейся глиобластомой, в то время как женщины, как правило, переживают ту же болезнь дольше, а на терапию откликаются лучше. Дело в генетике? В гормонах? Или в чем-то еще?

Желая решить эту загадку, Суонсон объединилась с детским нейробиологом Джошуа Рубином и его командой из Медицинской школы Университета Вашингтона в Сент-Луисе, штат Миссури. Вместе они внимательно изучили данные тысяч пациентов, а также клетки опухоли головного мозга, растущие в лаборатории и пересаженные мышам. Как это ни удивительно, но они действительно обнаружили специфические закономерности в генной активности и реакции на лечение в клетках мозговых опухолей мужчин и женщин. Причем объяснить это явление влиянием мужских или женских гормонов не удалось, что позволило сделать предположение о том, что фундаментальное различие кроется в генетическом программировании раковых клеток в зависимости от их пола.

Суонсон подозревает, что ответ надо искать в эволюционной истории болезни. Возможно, предполагает она, раковые клетки разных полов выбирают различные стратегии выживания в стрессовых условиях, диктуемых лечением. В качестве примера она указывает на разницу в ответных реакциях зародышей мужского и женского пола на нехватку питательных веществ в утробе матери. В типовых случаях голода, как, например, в Африке к югу от Сахары или в некоторых частях Европы во Вторую мировую войну, рождается нормальное количество младенцев женского пола, но все они необычайно малы. Однако для мужчин все наоборот: мальчиков рождается меньше, но их тела имеют стандартные размеры.

В плане эволюционного программирования это выглядит вполне логично: если для оплодотворения большего числа более мелких самок требуется всего несколько рослых самцов, то в тяжелые времена эффективнее распределять биологические ресурсы именно таким образом. При раке эквивалентом голода может быть стресс – в частности, лучевая терапия, химиотерапия или нарушение кровотока, часто встречающееся в опухолях. Поэтому, согласно данным Суонсон и Рубина, тот факт, что мужские раковые клетки быстро становятся большими и сильными, в отличие от неспешных и менее агрессивных женских клеток, воспроизводит ту же эволюционную стратегию, только на клеточном уровне.

Идея о том, что раковые клетки реализуют глубинную эволюционную программу в зависимости от пола носителя, остается захватывающей, несмотря на всю свою противоречивость. Это открытие имеет большое значение для персонализированных подходов к лечению опухолей головного мозга: онкологам при выборе терапии надо учитывать не только наличие определенных драйверных мутаций, но и генетические факторы пола. Кроме того, интересно задаться вопросом, проявляется ли такая же закономерность в других типах опухолей, особенно с учетом того, что большинство противораковых препаратов тестируются на мужских линиях раковых клеток и на самцах животных.

Есть еще один вопрос, поднятый этими открытиями: а что же, интересно, происходит с опухолями мозга у трансгендеров или интерсексуалов, особенно у тех, кто проходит гормональную терапию? Наследуют ли их раковые клетки базовую генетическую программу, закодированную в половых хромосомах, или в подобных ситуациях в игру включаются другие биологические и гормональные факторы? Таких случаев крайне мало, но Суонсон сейчас всячески старается привлекать в ряды своих пациентов гендерных нонконформистов и трансгендеров: ей важно посмотреть, как ведут себя опухоли их головного мозга и следуют ли они линии, типичной для того или иного пола.

Обсуждаемое здесь открытие акцентирует тот факт, что невозможно отделить поведение опухолевых клеток от генетического пола человека, у которого они появились. Иначе говоря, важно помнить, что рак по-прежнему остается составляющей человеческого тела. Бытует распространенное заблуждение, согласно которому опухоли представляют собой нечто «иное» и «чужеродное», растущее внутри нас, а вовсе не продукт наших собственных тканей. Но, вопреки подобным утверждениям, раковые клетки – это тоже клетки, несмотря на все их причуды и странности, и они будут вести себя так, как положено клеткам. В случае же опухолей головного мозга это типичное поведение включает в себя и непосредственное подключение к соседним нейронам.

В конце 2019 года были опубликованы три интригующие статьи, в которых демонстрировалось, что клетки рака мозга способны образовывать функциональные соединения (синапсы) со здоровыми нервными клетками, перехватывая нормальные сигналы выживания, чтобы способствовать собственному росту и распространению. Клетки рака молочной железы, проникшие в мозг, тоже, по всей видимости, подключаются к этим структурам (по крайней мере у мышей). Больные раком, пережившие химиотерапию, часто говорят о «химиомозге» – туманной забывчивости, которая зачастую оказывается побочным эффектом лечения. Если эти нежелательные раковые связи влияют на нормальные функции мозга, то нельзя исключать того, что имеет место и такая вещь, как «онкомозг». Пока все это очень спекулятивно, но мысль об этом определенно занимает одно из первых мест в Списке действительно странных вещей, которые я обнаружила, когда писала эту книгу. Тем не менее самое первое место занимает история, о которой я собираюсь рассказать сейчас.

Копаясь в литературе и беседуя с учеными, я иногда наталкивалась на вещи столь диковинные, что у меня голова шла кругом. Мало того, что на своем пути от клеточного «мошенничества» до непобедимой опухоли раковые клетки эволюционируют самыми невероятными способами – они в придачу и сексом занимаются! Будь это правдой, такое было бы просто невероятно. Мы привыкли к идее бесполого размножения раковых клеток путем разделения их на две части, как это происходит у дрожжей или бактерий. Но что, если они умеют сливаться вместе, объединять свои генетические активы и производить на свет еще более смертоносное потомство? Только представьте, какие последствия для современного понимания эволюции опухолей повлечет за собой подтверждение того, что раковые клетки, вместо того чтобы мутировать самим, улавливают друг у друга, а потом и распространяют между собой мутации резистентности!

Тем не менее всякий раз, когда я пытаюсь найти убедительные доказательства подобных слухов, у меня ничего не выходит. Да, кто-то слышал, как о чем-то таком говорили на конференции или в баре после нее, но вспомнить детали никак не получается. Мне удалось обнаружить несколько малозаметных обзоров в научной периодике, авторы которых рассуждали о том, что необычайно крупные клетки с удвоенными геномами, иногда встречающиеся в опухолях, могли быть сформированы в ходе слияния двух клеток, а не из-за утраченной одной из них способности правильно делиться, как принято считать. Время от времени тот или другой исследователь из числа тех, с кем я встречалась, между делом упоминал о странных вещах, происходивших с выращенными в лаборатории клетками, а один ученый вообще признался мне в том, что пытался произвести интересующую меня процедуру принудительно, выращивая два типа опухолевых клеток в одной чашке Петри и наблюдая за тем, будут ли они размножаться.

Почти потеряв надежду узнать правду, я встретила Кеннета Пиенту, красноречивого уролога из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, который выступал на небольшом мероприятии в Париже. Вскрывая причины быстрого появления устойчивости к лекарствам при раке предстательной железы, он заметил необычно крупные раковые клетки, появляющиеся в резистентных опухолях. Эта странность усугублялась тем, что в гигантских клетках было по крайней мере вдвое больше ДНК, чем ожидалось. В научной терминологии нормальные клетки тела с парным набором хромосом (23 пары, по одной от отца и матери) называются диплоидными, в то время как пухлые клетки с множественными геномами известны как полиплоидные.

Чтобы узнать побольше о происхождении этих загадочных полиплоидных гигантов, Пиента и его коллеги построили то, что они назвали «ускорителем эволюции». Это гексагональный микрофлюидный чип площадью не больше ногтя, содержащий миниатюрный кремниевый ландшафт, отведенный под освоение раковыми клетками[50]. Внутри чипа находится сеть крошечных взаимосвязанных камер, соединенных туннелями, размеры которых достаточны для перемещения диплоидных клеток, но малы для более крупных полиплоидных. В отличие от условий обычной чашки Петри, где все клетки омываются одним и тем же количеством питательных веществ, кислорода и лекарств, «ускоритель эволюции» позволяет ученым задавать в этом крошечном мире химические градиенты. Пиента и его команда установили чип с низкой концентрацией химиотерапевтического препарата (доцетаксела) с одной стороны и высоким его уровнем с другой, поместили на арену группу чувствительных к лекарству раковых клеток предстательной железы. Потом они начали наблюдать за тем, что будет происходить.

Используя метод цейтраферной микроскопии, команда в течение нескольких недель отслеживала клетки, блуждавшие по своему стеклянному миру. В нем быстро начали появляться гигантские полиплоидные клетки, особенно в областях с самым высоким уровнем доцетаксела. Чем выше была концентрация препарата, тем большим было количество гигантов, что указывало на их устойчивость к лечению. Напротив, более мелкие диплоидные клетки в основном быстро уничтожались самыми высокими концентрациями доцетаксела, а выжившие их представители старались мигрировать в менее токсичные области.

Присмотревшись, Пиента обнаружил, что полиплоид мог образовываться двумя способами. Первый заключался в неполном делении клетки, в процессе которого она создает копию своей ДНК, но затем не делится на две части. Этого следовало ожидать, учитывая, что действие доцетаксела основано на повреждении им молекулярного каркаса, который управляет клеточным делением. Однако был обнаружен и второй способ создания полиплоидов: им оказалось слияние клеток. Повсюду пары диплоидных клеток сливались вместе, образуя гигантских монстров. А дальше стало еще страшнее. Мало того, что клетки сливались, образуя полиплоиды; эти гиганты, в свою очередь, также давали потомство в виде новых диплоидных дочерних клеток, поголовно устойчивых к препарату.

«Эти клетки просто выстреливают одна за другой, – говорил Пиента, представляя полученные данные ошеломленной аудитории, – и чем дольше продолжается терапия, тем больше полиплоидов мы получаем».

Хотя это и звучит шокирующе, открытие клеточного слияния внутри опухоли, возможно, не так уж и странно в конечном итоге. Слияние происходит и в нормальных ситуациях человеческой жизни, например во время формирования плаценты, когда мышечные клетки сливаются вместе, образуя длинные волокна, или же при заживлении ран. Бесспорно, способность двух клеток объединяться уже закодирована в нашей ДНК, и поэтому нет ничего удивительного в том, что опухолевые клетки тоже способны получить доступ к этой программе и активировать ее.

Исследователи заметили, что раковые клетки могут целиком поглощать целые клетки внутри опухолей (этому явлению присвоили довольно симпатичное название «эмпериополез»)[51]. Ранее слившиеся клетки были найдены в нескольких видах рака: они возникали в ответ на химиотерапию, лучевую терапию или изменения в микросреде опухоли. Тем не менее их считали безобидной диковинкой, которая вряд ли будет воспроизводиться и, скорее всего, обречена на смерть.

Существуют также доказательства слияния раковых клеток со здоровыми клетками, что, по мнению некоторых ученых, может быть главным триггером распространения рака. Эту идею впервые выдвинул более 100 лет назад немецкий патолог Отто Айхель, который, увидев, как белые кровяные тельца атакуют раковые клетки, задумался над тем, не могут ли они, наоборот, объединять свои усилия. Несмотря на интригующие намеки, полученные в ходе экспериментов на животных, было трудно понять, происходило ли нечто подобное в человеческой популяции и имеет ли это практическое значение. Тем не менее в статье 2018 года, опубликованной командой Орегонского университета здоровья и науки в Портленде, штат Орегон, были представлены убедительные доказательства слияния опухолевых и иммунных клеток у пациентов с раком поджелудочной железы. Авторы этого текста утверждали, что чем больше образуется слитых клеток, тем ниже шансы больного на выживание.

Теперь, когда Пиента знает, что гигантские клетки существуют, и представляет, на что они способны, он видит их повсюду. Посмотрев на клетки опухоли предстательной железы, растущие в обычной большой колбе и погруженные в одну и ту же жидкую среду, он обнаружил, что около 3 % из них были полиплоидными, а все остальные – диплоидными. После добавления внушительной дозы доцетаксела доля первых возросла до 90 %, а когда лечение прекратили, снова снизилась до 3 %. Однако все диплоидные клетки теперь оказались устойчивыми к препарату.

Описанные Пиентой слияние клеток и образование их резистентного потомства очень походили на тот неуловимый феномен, информацию о котором я искала. Когда он прервал выступление, чтобы ответить на вопросы, я робко подняла руку. Затем между нами состоялся следующий диалог.

«То, что вы описываете, с моей точки зрения, очень похоже на секс, причем, возможно, неплохой секс», – говорю я.

Пока Пиента кивает в знак согласия, слышу смешки из зала.

«Если все происходит именно так, – продолжаю я, – не создает ли это… определенные проблемы?» «Вы абсолютно правы. И это страшно», – подтверждает он.

Пиента не шутит. Все более многочисленные свидетельства того, что при раке действительно происходит слияние клеток, напрямую сказываются как на лечении, так и на возникновении резистентности. Гигантские клетки, похоже, редко встречаются в первичных опухолях до начала лечения, но результаты Пиенты показывают, что все более сильные дозы химиотерапии способствуют образованию полиплоидных и отторгающих лечение клеток, которые действуют как стволовые клетки, порождая армию резистентных «дочек». Он также подозревает, что именно эти крупные полиплоиды выступают в роли «живучих эмигрантов», ответственных за перемещение рака по организму и развитие вторичных опухолей.

Пиента представляет нам картину метастатического рака предстательной железы, который распространился в легкие: значительная его часть состоит из полиплоидных клеток. Дело выглядит так, будто полиплоиды могут находиться в спящем состоянии, пока их вновь не активируют, тогда, по его словам, «они вдруг выскакивают и взрываются». По-видимому, эта их особенность объясняет, почему рак может казаться успешно вылеченным, а затем внезапно возвращается с катастрофическими последствиями.

По мнению Пиенты, эти гигантские полиплоиды можно уподобить пчелиным маткам в улье; это элитная популяция раковых клеток, которые способны «размножаться» путем оплодотворения резистентных диплоидов. Главные пчелы иногда отправляются на поиски нового улья: аналогичным образом и метастазы опухолей расползаются по всему телу. Возможно, предполагает он, нам стоит воспринимать опухоли как суперорганизмы – группы индивидуальных клеток, которые, действуя сообща, генерируют коллективное поведение. У опухоли нет «мозга», но в результате такого сотрудничества может возникнуть «коллективный разум».

Все это выглядит так, будто бы раковые клетки-«мошенницы», отвергнув своего многоклеточного хозяина и вернувшись к одноклеточному образу жизни, начали объединяться и заново переходить в многоклеточную форму. Это еще одно биологическое изобретение, которое появилось в далеком прошлом, поэтому нет ничего неожиданного в том, что его можно встретить в эволюционном горниле рака.

Чем глубже ученые погружаются в сложные молекулярные детали рака, тем больше странностей они находят. Хотя, на мой взгляд, все эти открытия не должны удивлять: это просто эволюция, которая делает свое дело. История жизни говорит, что эволюция способна порождать невероятное разнообразие. Многоклеточность неоднократно эволюционировала. Секс тоже несколько раз переживал метаморфозы. Виды размножаются, мигрируют, адаптируются и диверсифицируются. Размножающиеся продолжат размножаться. Мутирующие продолжат мутировать. Шейкер жизни продолжает работать.

Виды на Земле, от мельчайших бактерий до величайших синих китов, боролись, выживали, процветали и умирали на протяжении миллионов и миллионов лет, а их гены, клетки и тела оттачивались естественным отбором под влиянием среды, в которой они жили. Как писал Дарвин в своей главной работе «Происхождение видов»,

Конечно, никто не утверждает, что рак – это красиво и чудесно. Он ужасен, уродлив и разрушителен, он крадет людей, которых мы любим. Эта болезнь – абсолютная мерзость, которая неизгладимо меняет каждого, кто с ней сталкивается. Однако это также и хрестоматийный пример естественного отбора в действии: пожар в мусорном баке эволюции, вместо тысячелетий укладывающийся в считаные месяцы или годы. Причем за ним нет никакой рациональной и долгосрочной стратегии, поскольку рак в конечном итоге зачастую исчезает сам, умирая вместе с несчастным телом, в котором он возникает.

С учетом того что раковые клетки, по-видимому, испытали на себе все известные биологические пути, открытие того, что они способны сливаться и давать потомство, не должно нас удивлять. На базовом биологическом уровне стремление сделать последний репродуктивный бросок кости в условиях, когда все рушится, выглядит эволюционно логичным: если вы не выживете, то, возможно, это удастся вашему потомству. Сюжеты многочисленных фильмов строились вокруг того, как на фоне катастроф и бедствий люди ищут утешения в объятиях друг друга. Что же остается делать раковым клеткам, которых «обстреливают» токсичными препаратами, выжигают радиотерапией, травят иммунными хищниками, – когда кажется, что весь их мир рушится? Разумеется, заниматься сексом.

Затем, согласно типовому киносценарию, им надо попытаться покинуть свою обреченную родную планету.

Поэтому, вероятно, нам не следует удивляться также и тому, что иногда им все-таки удавалось совершить окончательный эволюционный скачок.

Возможно, наиболее известные четвероногие обитатели Тасмании, сурового острова, лежащего у побережья Южной Австралии, – тасманийские дьяволы. Эти хищные млекопитающие ведут одиночный и ночной образ жизни, они заслужили свое название из-за жестокого поведения по отношению к своим сородичам, агрессивного визга и кусания друг друга за морду, если их пути пересекаются. Черный мех, ярко-красные уши, злобный взгляд и привычка питаться падалью дополняют их сатанинский образ[53]. Даже их латинское название – Sarcophilus harrisii – несет в себе ощутимый оттенок тьмы.

К сожалению, готическому облику этого животного угрожает болезнь, которая называется лицевой опухолью тасманийского дьявола, – агрессивный и неприятный рак, проявляющийся в язвенных опухолях вокруг рта и челюстей, в конечном итоге дающих метастазы во внутренние органы. К несчастью для дьяволов, и без того находящихся под угрозой исчезновения, рак быстро распространился в их популяции после первых случаев, зарегистрированных в середине 1990-х годов. Всего за несколько лет болезнь привела к значительному сокращению численности вида, и ныне свободными от рака остались лишь несколько изолированных групп.

То, как болезнь распространилась по популяции после первого зарегистрированного случая, натолкнуло специалистов на мысль, что она каким-то образом связана с вирусом, похожим на вирус саркомы Пейтона Роуса или папилломы Шоупа (см. гл. 3). Звучали также опасения, что вирус может поражать и человеческий организм, подогреваемые тем фактом, что в сельских районах острова Тасмания регистрировалось необычно высокое число случаев рака крови.

Истинную природу этого заболевания раскрыла Энн-Мари Пирс, специалист, работающий в правительстве штата. На протяжении 1980-х годов она была цитогенетиком в Королевской больнице Хобарта, столицы Тасмании, и изучала дефектные хромосомы в опухолях для совершенствования диагностики и лечения. Помимо изучения онкологических заболеваний у людей, Пирс имела дело и с непрерывно поступающими образцами тасманийских дьяволов. К 2004 году ее интерес к безудержному распространению лицевой опухоли обернулся тем, что она сделалась ведущим цитогенетиком программы «Спасем тасманийского дьявола» в правительственной лаборатории здоровья животных. Пирс надеялась найти виновника недуга, поразившего островного хищника.

Почти сразу же она заметила в хромосомах клеток исследуемых опухолей нечто странное: они все были абсолютно одинаковыми. Что еще удивительнее, они ничуть не походили на хромосомы животных, из которых были извлечены. Это повергало в крайнее недоумение. По причине того, что каждый вид рака возникает в клетках определенного организма, каждая опухоль является уникальным генетическим событием с самобытными хромосомными особенностями, включая и те случаи рака, которые вызваны инфекционными вирусами. Тем не менее полученные Пирс результаты со стороны выглядели так, будто раковые клетки сами переходили от одного животного к другому, распространяя болезнь.

Описывая свое любопытное открытие в одностраничной статье в престижном журнале Nature в 2006 году, Пирс и ее коллега Кейт Свифт выдвинули предположение о том, что опухоль тасманийского дьявола представляет собой не вирус, а инфекционный рак, который передается одному животному от другого. Дальнейшая работа, осуществленная командой из Сиднейского университета в Австралии, окончательно подтвердила гипотезу Пирс и Свифт: лицевые опухоли были вызваны неумирающим клоном злокачественных клеток, которые по какой-то причине порвали связь с организмом животного, в котором они изначально выросли, и приобрели способность переноситься от одного зверя к другому. Тем не менее по-прежнему не было информации о том, откуда взялся этот тяготеющий к приключениям рак и почему он стал заразным.

Выросшая на Тасмании генетик Элизабет Мерчисон не раз замечала по обочинам местных дорог мертвых тасманийских дьяволов, попадавших под колеса машин, когда они пожирали других животных, ставших жертвами дорожного движения. Сейчас, став руководителем группы в Кембриджском университете в Великобритании, она со своей командой изучает происхождение и генетику лицевых опухолей тасманийского дьявола, внося вклад в спасение этого вида. Один из первых исследованных ими образцов был доставлен в лабораторию самой Мерчисон, которая, заметив труп зараженного животного по пути из похода, положила его в багажник своей машины.

В 2010 году она опубликовала свою первую большую статью о «дьявольских» опухолях, в которой сравнила образцы рака, взятые у этого первого несчастного животного, с несколькими другими, которые она собирала на протяжении многих лет. Сопоставив паттерны генной активности раковых клеток и клеток различных частей тела здорового животного, она поняла, что заболевание, вероятно, начинается в шванновских клетках. Эти клетки обычно действуют как своеобразная изоляционная лента, обвивающая нервные клетки и защищающая электрические импульсы, идущие от мозга и обратно. Что интересно, они тоже любят двигаться. Шванновские клетки быстро мигрируют по телу и распространяются вдоль нервных волокон, поэтому им изначально присуща склонность к распространению. Возможно, обретение способности перекидываться с одной особи на другую стало лишь очередным шагом в их эволюционной одиссее.

Кроме того, Мерчисон и ее команда занялись детальным изучением ДНК раковых клеток тасманийского дьявола. Многие части опухолевой ДНК очень похожи на геном животных этого вида, продолжающих здравствовать и сегодня, что позволяет предположить, что первая особь, с которой началось распространение рака, жила сравнительно недавно – где-то на рубеже 1980-х и 1990-х годов. Как и у остальных млекопитающих, в клетках самок сумчатых животных содержатся две половые хромосомы X, а у самцов – X и Y. Хотя Мерчисон и ее команда не обнаружили явных половых хромосом, они нашли что-то похожее на остатки двух X-хромосом, встроенных в другие части генома опухоли, но не выявили никаких следов Y-хромосомы. Отсюда был сделан вывод о том, что рак тасманийского дьявола, по всей видимости, впервые развился в организме самки. Хотя она и умерла еще до того, как заболевание разошлось по всему острову, ее раковые клетки продолжали жить, постоянно развиваясь и изменяясь по мере распространения среди быстро тающей популяции.

Обнаружение заразного вида рака, который возник совсем недавно, но с весьма разрушительными последствиями, не могло не вызвать удивления. Поэтому вдвойне странным показалось скорое открытие Мерчисон и ее командой второго такого вида. Анализируя образцы опухолей пяти особей тасманийского дьявола, найденных в южной части Тасмании, ученые были ошеломлены, увидев, что хромосомы их раковых клеток выглядят совершенно иначе, нежели аналогичные хромосомы исходных клеток лицевой опухоли, хотя во всех остальных отношениях они не различались ничем. Большим откровением стало наличие в новых опухолях Y-хромосомы, доказывавшее, что особью – основателем второго типа рака был самец. Внешне, однако, невозможно было распознать различия ни в самих инфицированных животных, ни в их опухолях. Перефразируя ирландского поэта Оскара Уайльда, скажем: наличие у вашего вида одного заразного рака можно считать несчастьем, но иметь два заразных рака сразу – это похоже на беспечность[54]. Так как же понимать все это?

«Чтобы рак стал заразным, должны произойти два события, – объясняет мне Элизабет, когда мы сидим в ее офисе, украшенном мягкими игрушками в виде тасманийских дьяволов. – Во-первых, он должен найти способ перебираться от одного хозяина к другому, а во-вторых, ему нужно приобрести адаптации, позволяющие избежать столкновения с иммунной системой, которая будет воспринимать его как чужеродный имплант. Каждое из этих событий не слишком вероятно, а еще менее вероятно то, что они произойдут одновременно».

Глядя на то, как эти животные, обычно живущие в одиночку, ведут себя по отношению к своим соседям, начинаешь понимать, как лицевой опухоли удалось выполнить первое условие. Несмотря на то что тасманийские дьяволы довольно покладисты с людьми, они не слишком ласковы по отношению друг к другу. Когда они дерутся и кусаются, скопления раковых клеток с клыков инфицированного зверя попадают в свежие раны, нанесенные противнику. Без столь легкого способа передачи этот вид рака едва ли произвел бы такое фатальное воздействие на популяцию. Но остается второй вопрос: почему иммунная система тасманийских дьяволов не распознает захватчика и не противостоит ему?

Млекопитающие и сумчатые развили очень сложную иммунную систему, которая непрерывно ищет и уничтожает все, чему, по ее оценкам, не место в организме, включая клетки незнакомого животного того же или другого вида. Задача разграничения между «я» и «не я» упрощается генами, известными как главный комплекс гистосовместимости (ГКГС). Это разнообразные части генома, кодирующие молекулы, которые находятся на поверхности клеток, подобно развевающимся флагам. Если эти флаги выглядят странно или чужеродно, то иммунная система срабатывает и уничтожает агрессора[55].

Защитные свойства системы ГКГС объясняют, почему при трансплантации так важно самым тщательным образом подбирать доноров, подходящих для реципиентов. Даже при максимальных совпадениях людям, которым пересадили органы, приходится принимать иммунодепрессанты, чтобы предотвратить отторжение. Любопытно, что организмы тасманийских дьяволов обычно отвергают перемещенную ткань других особей своего вида, поэтому хотя бы в какой-то мере их система иммунного наблюдения работает. Вместе с тем, как выяснилось, раковые клетки опухолей первого типа полностью растеряли гены ГКГС, поэтому их перемещению в любого тасманийского дьявола ничто не мешает. Второй, более свежий вид рака все еще содержит такие гены, но, поскольку популяция тасманийских дьяволов мала и инбредна, некоторые животные обмениваются и этими раковыми клетками тоже.

Подобная нехватка разнообразия означает, что раковые клетки обладают возможностью перемещаться в узком кругу генетически схожих животных, не беспокоя иммунную систему. Кроме того, похоже, что вторая опухоль скоро тоже утратит свои ГКГС-гены, что позволяет строить догадки о дальнейшей эволюции этих видов рака: потеря ГКГС не так уж важна для того, чтобы опухоль стала заразной, но она действенно повышает способность клеток перемещаться в более многочисленную популяцию хозяев.

Пару лет назад казалось, что лицевые опухоли вообще покончат с тасманийскими дьяволами в дикой природе. Их рак не реагирует на химиотерапию, даже если инфицированных животных удается вовремя поймать и начать лечить, а численность некоторых популяций уже сократилась на 90 %. Если вынести за скобки несколько изолированных «застрахованных» популяций, то, как считали многие, стремительное распространение болезни и наличие второго штамма обернутся для этих культовых сумчатых неминуемой катастрофой. Однако, обвиняя эволюцию в том, что ее адаптационные механизмы позволили лицевым опухолям тасманийских дьяволов перескакивать с одной особи на другую, следует иметь в виду, что та же эволюция может и помочь животным дать отпор болезни.

Занимающийся экологией дикой природы Родриго Хамеде и его коллеги из Университета Тасмании пристально следят за сокращающейся популяцией тасманийских дьяволов, опираясь на помощь местных жителей, которые сообщают о перемещениях животных через специальное приложение в смартфоне. К настоящему моменту, похоже, некоторые из особей научились вырабатывать иммунитет к лицевым опухолям, сопротивляясь заражению раковыми клетками. Ученые также обнаружили более двадцати случаев, когда инфицированные тасманийские дьяволы сумели излечиться самостоятельно: кровавые опухоли исчезли у них без какого-либо вмешательства человека. Пока преждевременно говорить о том, что вымирающий вид сумел спасти себя, – кстати, новая система придорожных ограждений и предупредительных сигналов тоже помогает снизить смертность этих сумчатых на местных шоссе, – но их будущее выглядит явно не таким устрашающим, как несколько лет назад.

Довольно легко понять возникновение двух штаммов заразных лицевых опухолей, помня об уникальных обстоятельствах, характерных именно для этих животных: о простом пути заражения в сочетании с небольшим масштабом популяции, отличающейся к тому же небогатым генетическим разнообразием. Гораздо труднее объяснить, как прорыв к независимости обеспечил себе рак, поражающий гораздо более распространенные и генетически разнообразные виды.

В спаривании собак нет никакой романтики. Как только самец эякулирует, конец его пениса набухает и застревает в половых путях самки, удерживая двух участников встречи сцепленными друг с другом в тот момент, когда они, вероятно, уже предпочли бы разойтись по своим делам. Попытки разорвать эту «совокупительную связь», нередко предпринимаемые собаками до того, как спадет отек, может привести к травмам соответствующих органов обоих партнеров. Как и в случае с тасманийскими дьяволами, подобное поведение непреднамеренным образом привело к появлению другого заразного вида рака.

В 1876 году русский ветеринар Мстислав Новинский зафиксировал неприятный на вид рак, поражающий гениталии собак, который, как он предположил, передается в результате спаривания. Чтобы подтвердить свою теорию, он втирал фрагменты опухоли одной зараженной собаки в небольшие порезы, которые специально делались на половых органах другой, что вело к развитию болезни у второго животного. В то время эти эксперименты вызвали оживленную дискуссию среди ученых, которые все еще горячо спорили о причинах рака. Идея о том, что рак сам по себе может быть заразным, не только казалась интригующей, но и служила оправданием стигматизации и изоляции больных.

Спустя четверть века после экспериментов Новинского немец Антон Стикер, ветеринар, переквалифицировавшийся в доктора, тоже приступил в своей лаборатории во Франкфурте к исследованию этого необычного вида собачьего рака, а также к выяснению того, можно ли трансплантировать другие типы рака (включая человеческие опухоли) от одного индивида другому. Он подтвердил вывод Новинского о том, что опухоли могут передаваться от собаки к собаке, и в основном массиве научной литературы упомянутое заболевание теперь связано именно с его именем (саркома Стикера). Эстафета изучения заразных опухолей была подхвачена и другими специалистами: в частности, впечатляющую приверженность этому делу продемонстрировали Альфред Карлсон и Фрэнк Манн – двое ученых из Миннесотского университета в Рочестере. Сообща они провели пересадку одного и того же рака нескольким поколениям собак, обнародовав результаты своих исследований в начале 1950-х годов.

Тем не менее вопреки всей этой работе исследователи рака с начала XX века понемногу укреплялись в выводе о том, что болезнь возникла либо в результате хромосомных изменений, либо под влиянием инфекционных вирусов. Заразная саркома Стикера, сегодня известная как трансмиссивная венерическая опухоль собак (canine transmissible venereal tumour – CTVT), считалась не более чем научной диковинкой, несмотря на то что она поразила бесчисленное количество собак по всему миру. Идея о том, что опухоли могут переноситься клетками от одного животного к другому животному, казалась нелепой и маловероятной. Твердая убежденность в том, что в деле должен присутствовать вирус, сохранялась, невзирая на всю тщетность попыток спровоцировать рак посредством высокофильтрованных бесклеточных экстрактов опухолей, – именно этот подход, как мы помним, Роус и Шоуп использовали для обнаружения своих одноименных вирусов (см. гл. 3).

Загадка заинтриговала Робина Вайса, вирусолога из Университетского колледжа Лондона, тоже уверенного в том, что CTVT вызывается неуловимым вирусом, который пока никому не удалось обнаружить. Преисполнившись решимости стать его первооткрывателем, он приступил к анализу ДНК опухолевых образцов, взятых у шестнадцати собак из Италии, Индии и Кении. В ходе этой работы вместо потайных следов неуловимого вируса он обнаружил то же явление, которое озадачило Энн-Мари Пирс, изучавшую на другом конце света рак тасманийского дьявола. Геномы опухолей были почти одинаковыми, но при этом они полностью отличались от геномов здоровых клеток животных, в которых они росли. Еще 40 практически идентичных опухолей, собранных на пяти континентах, подтвердили горькую правду: речь шла о заразных клетках, а не об инфекционных вирусах.

Статья Вайса была опубликована в 2006 году, всего через шесть месяцев после публикации Пирс о болезни тасманийских дьяволов. Подобно лицевым опухолям дьяволов, передающимся через раны, вызванные укусами морды, CTVT распространяется по собачьей популяции через повреждения гениталий, нанесенные во время спаривания. Но, в отличие от лицевых опухолей, которые, по всей видимости, возникли в последние несколько десятилетий, опухоли у собак гораздо старше. Сравнивая ДНК опухолей с геномами различных собачьих пород по всему миру, команда Университетского колледжа Лондона пришла к выводу о том, что особь, с которой начался этот рак, принадлежала к какой-то древней породе из Азии, возможно китайской или сибирской. Не исключено также, что это был волк.

CTVT, насколько нам известно сегодня, – самый старый из ныне существующих раков. За свою историю он пережил 19 млн мутаций; не остановившись на этом, он продолжает развиваться и адаптироваться в разных частях мира. Как и в случае с первым раком тасманийских дьяволов, венерические опухолевые клетки собак потеряли свои гены «совместимости» ГКГС: это объясняет, почему им не составляет труда переходить от одного хозяина к другому.

Подобно тому как Чарльз Свэнтон и его команда умеют воссоздавать «генеалогическое древо» рака легкого, развивающегося и распространяющегося в организме пациента (см. гл. 6), Элизабет Мерчисон смогла проследить путь распространения CTVT по миру. Согласно ее последним разработкам, болезнь впервые возникла в Центральной Азии приблизительно 4000–8500 лет назад и не выходила за пределы этого региона на протяжении нескольких тысяч лет. Собачий рак начал распространяться с I века, а спустя несколько столетий отправился «автостопом» в Америку: это случилось в XVI веке, когда отважные мореплаватели начали брать своих дворняг в море. Спустя столетие он совершил обратный путь. Мерчисон удалось также создать «фоторобот» собаки-основателя, в организме которой впервые выросла опухоль: она предполагает, что это был зверь среднего или крупного размера, похожий на современных аляскинских маламутов, с черной или грязно-песочной шерстью, стоячими ушами и заостренным носом. К сожалению, она не смогла определить, было ли это животное самцом или самкой, поэтому у нас нет возможности узнать, имеем ли мы дело с «хорошим мальчиком» или с «хорошей девочкой».

С момента появления в своем первом пушистом хозяине CTVT распространился почти везде, где можно встретить собак, – за одним примечательным исключением. Летом 2018 года Мерчисон убедила Алекса Кейгана, молодого ученого с докторской степенью из Института Сэнгера, совершить поездку в Припять на северо-востоке Украины – место бывшей Чернобыльской АЭС. В апреле 1986-го на станции взорвался реактор номер 4, осыпав территорию радиоактивными частицами. В ходе спешной эвакуации местным семьям многое пришлось оставить, включая и четвероногих питомцев. Тридцать лет спустя потомки брошенных животных беспечно бродят по округе, занимаясь тем, что лучше всего получается у одичавших собак: питаются, дерутся и… разумеется, спариваются.

Учитывая тот факт, что все прочие собачьи популяции планеты подвержены CTVT, резонно было бы предположить, что и у этих животных тоже найдется эта разновидность рака. Мерчисон и Кейгану хотелось узнать, оставила ли чернобыльская радиация свой мутационный след в ДНК раковых клеток, который мог бы передаваться по мере распространения болезни от собаки к собаке. Связавшись с Фондом чистого будущего, который реализовал программу по поддержанию здоровья и стерилизации собак в окрестностях Чернобыля, Кейган направился в зону отчуждения на поиски генитального рака. (Судя по фотографиям, размещенным им в институтском блоге, от потенциальных пациентов там не было отбоя.) В Кембридж тем не менее он вернулся с пустыми руками. После осмотра двухсот собак, занявшего две недели, ученый не смог обнаружить ни одной трансмиссивной опухоли, хотя у животных, живущих в Киеве, всего в 150 километрах от Чернобыльской станции, болезнь явно присутствует.

Никто не знает, почему щенки из Припяти избавлены от CTVT. Может быть, это просто случайность: если ни одна собака в исходной популяции не болела этой болезнью, а рак не заносился извне, то в таком изолированном сообществе он никогда не появится. Не исключено, что их иммунная система нестандартно сильна, что позволяет местных псам побеждать рак. Наконец, и вот это по-настоящему дикая идея, возможно, радиоактивность в здешних местах действует как своеобразная лучевая терапия, эффективно исцеляя всех животных в округе и искореняя болезнь.

CTVT отличается высокой чувствительностью к лучевой терапии и химиотерапии, которая повреждает ДНК, поэтому с порога отметать последнюю возможность нельзя. Однако в связи с тем что специалисты, работавшие в течение последних тридцати лет на чернобыльской территории, вполне обоснованно интересовались здоровьем людей и радиационной безопасностью, а не собачьими гениталиями, мы, скорее всего, никогда не узнаем правды.

До 2015 года считалось, что CTVT и два штамма лицевой опухоли представляют собой обособленное трио интригующих аномалий в анналах онкологических исследований. Но затем появились моллюски.

С 1970-х годов морских биологов беспокоит странная болезнь, охватившая колонии моллюсков с мягким панцирем вдоль северо-восточного побережья США. Подобно лейкозу у людей, она вызывает безудержный рост гемоцитов – имеющегося у моллюсков эквивалента красных кровяных телец, – которые наполняют все тело маленького организма и в конечном итоге приводят к смерти. До 90 % колонии могут погибнуть от этого недуга, который является не только биологической, но и экономической катастрофой, поскольку моллюски остаются важной частью индустрии морепродуктов.

О беде с моллюсками узнал Майкл Мецгер, молодой ученый из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Как и Вайс, который искал вирус, лежащий в основе CTVT, Мецгер подозревал, что эта болезнь тоже имеет вирусную природу, и попытался раскрыть ее. Анализируя ДНК зараженных моллюсков, он обнаружил, что раковые клетки действительно содержат вирусоподобный фрагмент ДНК, получивший название Steamer, который внедряется в случайные места в геноме на определенном этапе своего клеточного цикла.

Поразительным было то, что место, которое Steamer выбирал для внедрения в геном моллюска, оказалось одинаковым для всех образцов раковых клеток, которые были проанализированы, причем даже если моллюски обитали в совершенно разных локациях. Трудно было представить, что такой подвижный элемент, как Steamer, всегда проникает в тело моллюска через одну и ту же точку чисто случайным образом: это было бы невероятным совпадением. Продолжив генетический анализ, Мецгер пришел к странному, но напрашивающемуся выводу: по-видимому, он столкнулся с еще одним заразным раком, передаваемым через лейкозные клетки, поступающие в окружающую морскую воду от инфицированных особей.

Места обитания североамериканских ракушек не единственные области, пораженные подобными видами рака. Мецгер захотел выяснить, вызывались ли столь же смертельные заболевания, фиксируемые в других местах, теми же раковыми клетками моллюска, дрейфующего в Атлантике. К своему удивлению, он обнаружил еще четыре не связанных между собой трансмиссивных лейкоза: один у канадских мидий, две отдельные разновидности у моллюска-сердцевика и один у раковин морских петушков на испанском побережье. Еще более запутывало дело то, что последний тип, похоже, изначально произошел от совершенно другого вида – от двустворчатых моллюсков Venerupis corrugata. Раковина этих морских обитателей, что любопытно, не демонстрирует никаких признаков восприимчивости к заболеванию морских петушков и, должно быть, каким-то образом успела выработать устойчивость к нему. Совсем недавно Мецгер со своей командой обнаружил еще два типа мидий, инфицированных теми же трансмиссивными раковыми клетками, которые впервые возникли у третьего вида. Один из них обитает в морях, омывающих Южную Америку, а другой – в европейских водах, что позволяет предположить, что раковые клетки каким-то образом пересекли Атлантику в поисках новых хозяев.

Наряду с открытием второй опухоли тасманийских дьяволов поразительные результаты Мецгера позволили расширить состоящий ранее из двух пунктов список известных трансмиссивных видов рака, спонтанно возникающих в дикой природе, до почти десяти наименований. Это произошло всего за несколько коротких лет, и я не удивлюсь, если их число вырастет в будущем. Более того, анализ научной литературы позволяет говорить о еще нескольких – и гораздо более тревожных – примерах рака, научившегося преодолевать барьер между индивидуальными организмами, пусть пока и не выказавшего впечатляющую заразность.

Большинство этих примеров связаны с беременностью, поскольку переплетенные кровеносные сосуды в плаценте служат удобным каналом для блуждающих клеток. За последние 150 лет или чуть более того было зарегистрировано 26 случаев, когда рак перешел от матери ребенку, причем в основном это были меланома и рак крови. Если учесть, что на 100 млн ежегодно появляющихся на свет младенцев приходятся лишь 500 000 матерей, которые могут быть больны раком (выявленным или скрытым), то шансы на подобный исход следует признать крайне низкими.

Раковые клетки также могут передаваться от одного однояйцевого близнеца другому в утробе матери. Первый случай, когда однояйцевые близнецы одновременно страдали детским лейкозом, был зарегистрирован в Германии в 1882 году, и с тех пор подобное повторилось еще в семидесяти случаях. Тщательный генетический анализ показал, что эти раковые заболевания возникали из-за того, что клон больных клеток, появлявшийся у одного близнеца, затем переходил к брату или сестре через узловатые кровеносные сосуды их общей плаценты. Следует также упомянуть о редких видах рака, известных как хориокарциномы, которые зарождаются в самой плаценте – ткани, составляющей часть организма раннего эмбриона, а потом распространяются на организм матери.

Кроме того, существуют искусственные пути передачи. В марте 2018 года врачи из Нидерландов опубликовали необычный отчет о четырех людях, у каждого из которых рак развился после того, как им произвели пересадку органов от одного и того же донора, 53-летней женщины, скончавшейся от кровоизлияния в мозг. На момент ее смерти не было ни малейших признаков, указывавших на то, что с ней что-то не так, и уж тем более никаких явных симптомов. Тем не менее три реципиента, получившие от нее легкие, печень и левую почку, умерли от метастатического рака молочной железы в течение семи лет после трансплантации. Особенно тревожным было то, что все три рака оказались идентичными.

Четвертый пациент, молодой мужчина, получивший от скончавшейся женщины правую почку, также обзавелся раком, который был успешно вылечен только путем удаления донорского органа и отказа от иммуносупрессивных препаратов, которые предотвращают отторжение трансплантата организмом реципиента. В данном случае это было правильным решением: его иммунная система сработала и уничтожила раковые клетки. По состоянию на апрель 2017 года он, судя по всему, полностью выздоровел и стоял на очереди на получение второго, более удачного органа[56].

Трансмиссивным раком можно заразиться и случайно. Известен, например, случай хирурга, который порезал себе руку при удалении злокачественной опухоли брюшной полости у молодого мужчины. Спустя пять месяцев на его ладони выросла опухоль размером с мяч для гольфа, причем именно на том месте, где был порез; тесты показали присутствие того самого рака, который он ранее удалял из брюшной полости. Можно также упомянуть о невезучей сотруднице лаборатории, занимавшейся введением мышам онкоклеток человеческого кишечника и случайно вонзившей иглу в левую руку. Через две недели на задетом месте образовалась небольшая опухоль, которая, как оказалось, состояла из тех же опухолевых клеток, с которыми работала лаборантка. И хотя опухоль была успешно удалена, а болезнь больше не проявлялась, это полезный урок для тех, кто, подобно мне самой, ведет себя в лаборатории неуклюже и беспечно.

Наконец, есть и случаи преднамеренного заражения. В истории, которую впору включить в «Анналы абсолютно ужасных исследований, которые никогда не следовало допускать», Честер Саутэм, онколог из Нью-Йорка, на протяжении большей части 1950-х и 1960-х годов занимался тем, что вводил людям раковые клетки без получения на то надлежащего согласия. Одни из его подопытных болели раком и пришли к нему в надежде на выздоровление. Другими были старики с деменцией, лежавшие в Бруклинской еврейской больнице для пациентов с хроническими заболеваниями (Brooklyn's Jewish Chronic Disease Hospital) в Нью-Йорке. Наконец, третьи были совершенно здоровыми заключенными из тюрьмы штата Огайо, причем среди этой категории преобладали афроамериканцы.

Саутэм не только выбирал людей, которые не могли должным образом подтвердить согласие на свое участие в его экспериментах – будь то из-за отчаяния, умственной слабости или нахождения в неволе, он даже не информировал реципиентов о том, какая именно субстанция им вводилась. Чтобы не пугать людей тем фактом, что им вводят раковые клетки, он предпочитал использовать эвфемизм «человеческие клетки, выращенные в лабораторных условиях».

Взаимодействуя с вирусологом Элис Мур, коллегой из нью-йоркского Центра имени Слоуна – Кеттеринга, Саутэм показал, что иммунная система здоровых людей отторгает пересаженные раковые клетки в считаные недели, причем без всяких исключений. Однако организму пациентов, находящихся на поздних стадиях рака, требовалось гораздо больше времени, чтобы отреагировать, а в некоторых случаях в течение нескольких месяцев введенные клетки постепенно превращались в новые опухоли. Несмотря на то что Саутэм заверял пациентов в том, что им ничего не угрожает, двое из них внезапно умерли, а у четырех пришлось хирургически удалять новые опухоли. В некоторых случаях рак возвращался, а у одного человека заболевание распространилось по всему организму.

Подход Саутэма был глубоко неэтичным и вызвал возмущение среди его коллег-врачей. Этот эпизод остается темным пятном на репутации Центра имени Слоуна – Кеттеринга и на истории онкологических исследований в целом. Тем не менее в кажущемся безумии нью-йоркского доктора была своя методика. Как иммунолог, он интересовался использованием чужеродных раковых клеток для пробуждения иммунной системы пациента и ее мобилизации на борьбу с болезнью. Он был не единственным, кто следовал этому подходу, о чем свидетельствует весьма печальная история, обнародованная в 1964 году учеными из Северо-Западного университета, штат Иллинойс. В 1958 году 50-летней женщине была сделана операция по удалению меланомы, появившейся у нее на спине. В 1961 году болезнь вернулась с удвоенной силой, а женщина прошла курс химиотерапии, сопровождавшийся переливанием ей крови пациента, который несколько лет назад успешно вылечился от меланомы.

Осознавая серьезность сложившейся ситуации, 80-летняя мать больной женщины дала согласие на то, чтобы ей ввели раковые клетки дочери, – в надежде, что это запустит у нее выработку антител, которые смогли бы противостоять опухоли, разрушавшей организм ее дочери. 15 августа 1961 года, когда врачи пересадили полусантиметровый фрагмент меланомы дочери в ее брюшную мышцу, мать была полностью здорова. К сожалению, не было никакой надежды на то, что эта отчаянная попытка приведет к излечению: уже на следующий день дочь внезапно умерла от перфорации кишечника.

Примерно через три недели после трансплантации мать скончавшейся пожаловалась на неприятные «тянущие ощущения» в животе. Стало ясно, что меланома начала расти, и поэтому ее быстро удалили вместе со значительными фрагментами мышц и кожи. Но, несмотря на радикальное вмешательство, у пожилой женщины быстро развился метастатический рак: она умерла менее чем через пятнадцать месяцев после трансплантации, а ее тело было пронизано теми же опухолями, которые ранее погубили ее дочь.

Все эти истории укрепляют наше представление о том, что передача рака между людьми возможна, хотя она и наблюдается крайне редко. Однако есть еще одна история, которая показывает, до какой степени причудливым все это бывает. В начале 2013 года в клинику большого колумбийского города Медельина, расположенного высоко в горах, обратился 41-летний мужчина. Семью годами ранее у него диагностировали ВИЧ-инфекцию, и состояние его было ужасным. Он пропускал лечение, терял вес и постоянно кашлял, его мучили лихорадка и истощение.

Наиболее очевидным диагнозом были глисты, поскольку в его стуле обнаружили личинки паразитического ленточного червя. Однако у больного нашлись также странные узелки в легких, печени, лимфатических узлах и надпочечниках. Препарат от глистов ему не помог, а комочки продолжали расти. Когда он вернулся на осмотр через несколько месяцев, врачи более тщательно изучили эти необычные новообразования. Хотя они выглядели как опухоли – были набиты воспроизводящимися клетками, пронизаны кровеносными сосудами, проникали в соседние ткани, в самих клетках было что-то странное. Они были намного меньше типичных раковых клеток человека, но при этом не походили и на нормальные клетки ленточного червя или каких-либо других паразитов.

После того как образцы этих клеток были переданы в Центры по контролю и профилактике заболеваний США (Centers for Disease Control and Prevention) в Атланте, штат Джорджия, выяснилась ужасная правда: опухоли были образованы раковыми клетками ленточного червя. Как предполагалось, заболевание первоначально развилось у одного из паразитов, обосновавшегося в кишечнике мужчины, а потом вторглось в остальные части его тела; ослабленная ВИЧ иммунная система пациента не имела сил остановить это нашествие.

Команда Центров сообщила о своем жутком открытии колумбийским врачам, но было уже поздно. Осложнения, вызванные сочетанием ВИЧ-инфекции и ленточными опухолями, подкосили больного: он умер три дня спустя. Насколько нам известно, это единственный пример рака, которому удалось преодолеть видовой барьер между паразитом и человеком. Однако, учитывая высокую распространенность инфицирования ленточными червями и ВИЧ во многих частях мира, а также сопутствующую этому плохую диагностику рака и несовершенный сбор данных, мы понятия не имеем, был ли это лишь единичный случай.

Дело идет к тому, что трансмиссивные опухоли из биологической диковинки скоро превратятся в нечто вполне знакомое. Большой вопрос, однако, в том, до какой степени редкими их можно считать. Все истории о заразных формах рака объединяет одно: решающим условием закрепления трансмиссивного рака в организме выступает сбой в функционировании иммунной системы.

Все невезучие реципиенты, пережившие трансплантации в Нидерландах, принимали иммуносупрессивные препараты, а иммунная система колумбийского мужчины с ленточным червем была разрушена ВИЧ. Рак у собак и у тасманийского дьявола нашел способ избежать обнаружения иммунной системой, манипулируя комплексом гистосовместимости. Хотя эксперименты Честера Саутэма были ужасны с точки зрения этики, они доказали, что нормально функционирующая иммунная система в обычном состоянии способна противостоять вторжению раковых клеток (хотя истории о неловком хирурге и неуклюжей лаборантке свидетельствуют, что это не всегда так).

На самом деле существует даже идея, согласно которой вся система иммунного распознавания и отторжения возникла в первую очередь для защиты животных от трансмиссивного рака. И хотя это спорно, некоторые специалисты идут еще дальше, утверждая, что сама эволюция спаривания могла предопределяться стремлением пресечь распространение трансмиссивных опухолей. Случайное перемешивание и распределение генетических вариаций, создаваемых при слиянии яйцеклетки и сперматозоида, повышают вероятность того, что ваши клетки будут отличаться от клеток окружающих вас людей, даже если вы находитесь в близком родстве, уменьшая тем самым шансы на передачу рака от одного человека другому.

Учитывая то, что все случаи передачи раковых клеток от человека к человеку до сих пор имели место при весьма необычных обстоятельствах, я задумываюсь над тем, сможет когда-нибудь по-настоящему заразный рак поразить наш вид. Поскольку наиболее очевидным путем передачи заболевания станет, вероятно, секс, многие из нас, хотелось бы надеяться, будут с большей осмотрительностью относиться к тому, что происходит на уровне «телесного низа», – хотя широкое хождение инфекций, передающихся половым путем, намекает на то, что это отнюдь не гарантировано. Впрочем, непосредственный контакт не является единственным путем для проникновения живых клеток. Скажем, комары ответственны за перенос паразитов малярии, которые ежегодно уносят более миллиона жизней. А могли бы они заодно передавать и раковые клетки?

Как это ни ужасно, ответ оказался положительным. Еще в 1960-е годы в лабораторной колонии хомяков обнаружился необычный заразный рак. Происхождение болезни оставалось неизвестным, но зато быстро выяснилось, что она, по-видимому, передается через каннибализм. Пытаясь остановить распространение недуга, зверьков отделили друг от друга барьерами из проволочной сетки. Тем не менее опухоли продолжали появляться, вырастая из раковых клеток, которые распространялись при кашле и чихании. Более того, в тщательно контролируемых экспериментальных условиях исследователи доказали, что разносчиками опухолей могут быть еще и комары. Разумеется, речь идет, во-первых, об искусственно созданной лабораторной системе, а во-вторых, об исключительно заразном заболевании, но мораль, вытекающая из онкологической истории хомяков-каннибалов, сводится к тому, что распространение рака через насекомых, по крайней мере, является возможным.

Трансмиссивные опухоли, несомненно, редки, но они демонстрируют эволюционную способность раковых клеток осваивать новые среды и обходить барьеры иммунной системы. Постоянно тасуя генетическую колоду и создавая для себя все новые возможности – вплоть до выхода за пределы организма, в котором он первоначально возник, – смертоносный рак остается могучим примером эволюции в действии. Именно поэтому с ним так трудно бороться.

Незадолго до Рождества 2015 года Криспиан Джаго, британский IT-консультант, был госпитализирован для проведения операции по удалению массивной опухоли почки, которая уже начала вторгаться в его печень. Операция прошла успешно, но к лету следующего года болезнь вернулась. На этот раз перспектива была безрадостной. В подобной ситуации делать точные прогнозы крайне трудно, но ему сказали, что он проживет, вероятно, около полутора лет. Как ни удивительно, этот человек все еще жив, хотя я встречаюсь с ним почти через четыре года после первичного диагноза. Он не стал посвящать доставшийся ему дополнительный отрезок жизни секвенированию своего генома и молекулярно-таргетным методам; более того, он даже отказался от анализа ДНК своей опухоли. Вместо этого пациент просто продолжает жить, следуя информированному наставничеству Мэттью Уитера, своего онколога из университетской больницы Саутгемптона.

Сначала Криспиан попробовал препарат под названием «Вотриент» (пазопаниб). Казалось, это сработало: через три месяца опухоли уменьшились примерно на 10 %. Однако вскоре удача отвернулась от пациента, поскольку рак развил резистентность. К лету 2017-го опухоли продолжали расти, распространяясь по всему телу, и варианты были на исходе.

Ему назначили новый иммунотерапевтический препарат под названием «Опдиво» (ниволумаб), который благотворно сказывается на некоторых из принимающих его больных. Криспиану не повезло; всего через два месяца лечебного курса стало ясно, что ему препарат вообще не помогает. Однако, как выяснилось позже, хотя «Вотриент» сдерживал развитие рака всего лишь на протяжении года, этого оказалось достаточно для того, чтобы можно было попробовать следующий вариант.

После отказа от «Опдиво», доктор Уитер перевел Криспиана на «Кометрик» (кабозантиниб) – новый препарат, который незадолго до этого был одобрен Национальной службой здравоохранения. Уже в первую неделю лечения мужчина почувствовал себя лучше, и за несколько месяцев рак сократился на 95 %. К изумлению врачей, лекарство каким-то образом сдерживает болезнь, хотя все, что мы знаем об эволюции опухолей, говорит о том, что в определенный момент неизбежно проявится резистентность. Тем не менее больной сохраняет оптимизм: перестанет работать это – подвернется что-то другое.

«Полагаю, я на рубеже, – пожимает он плечами, – мне просто нужно продержаться до того момента, пока не появится следующий препарат».

Не думаю, что есть какой-то типовой образ того, как человек с неизлечимой формой рака должен выглядеть или вести себя, но Криспиан кажется таким благополучным и полным жизни, что трудно представить, как его тело постепенно захватывают «эгоистичные» клетки. Главная перемена, бросившаяся мне в глаза, – это изменение цвета его волос и бороды с каштанового на шокирующе белый всего за год. Он продолжает носить твидовые костюмы-тройки даже в разгар лета и покупает любой альбом Pink Floyd, попадающий ему в руки. Если я научусь относиться к жизненным невзгодам хотя бы с небольшой толикой того позитива, стойкости и юмора, которые демонстрирует он в последние несколько лет, то я буду поистине счастлива.

«В то время, когда мне сообщили, что опухоль распространилась и стала неоперабельной, моя дочь Инди была на первом курсе университета, и до окончания учебы ей оставалось два года, – говорит он. – Врачи сказали, что у меня только восемь месяцев, и я подумал: "По-видимому, я не доживу до этого", но вместе с тем это было не так уж и далеко – можно было задаться целью дотянуть до выпускного».

Он не только смог увидеть, как Инди заканчивает учебу с отличием, но и чувствует уверенность в том, что доживет до 2020 года, когда его младший сын Питер должен будет получить степень. И, по моему мнению, шансы на это достаточно высоки.

Помимо стремления остаться в живых до выпускных церемоний своих детей, Криспиан задался еще одной целью: пережить своего престарелого лабрадора Уилберта. Земной путь пса завершился в октябре 2018 года, и теперь он похоронен в саду очаровательного загородного коттеджа, где Криспиан живет со своей женой Тори. В момент написания этой книги он чувствует себя хорошо и с удовольствием проводит время, играя со сменившим Уилберта черным лабрадором по кличке Стэнли.

Однако есть и не столь хорошие новости. Сканирование, проведенное летом 2019 года, показало, что во фронтальной зоне мозга Криспиана растет опухоль. Хотя препараты, которые он принимает сейчас, сдерживают развитие рака от шеи и ниже, они не способны преодолеть барьер между мозгом и кровотоком – в отличие от скрытых раковых клеток, которым это вполне по силам. Конечно, это большое разочарование, хотя необходимость сдать ключи от любимого Porsche нервирует Криспиана больше, чем перспектива прохождения лучевой терапии.

К тому моменту, когда присутствие рака становится настолько бесспорным, что назначается современная диагностика, опухоль уже содержит от миллиона до триллиона клеток, каждая из которых, вероятно, имеет десятки тысяч генетических мутаций и изменений. Это сложная экосистема, заполненная различными видами клеток, живущими и умирающими в различных микросредах, – одни привыкли к удушающему токсичному болоту, другие предпочитают более приятные условия.

Болезнь каждого человека – что-то вроде особой снежинки, неповторимой из-за изначальной генетической структуры и сформировавших ее эволюционных процессов. Как только она начинает выходить за определенные границы, сопротивление и рецидив становятся практически неизбежными. Обязательно найдутся клетки, которые выдержат все, что есть в нашем медицинском арсенале. Причем ирония заключается в том, что чем более прицельным и специфичным будет лекарство, тем легче раку обойти его.

Удивительная жизнестойкость Криспиана – итог целого столетия исследований. Это история успеха, которая согревает сердца благотворителей и пополняет кошельки фармацевтических компаний. Однако одновременно это и классическая иллюстрация той биологической игры «ударь крота»[57], в какую превратилась современная онкология: попробуйте лечение, подождите, пока оно перестанет работать, попробуйте другое. Прополоскать и повторить, пока варианты не закончатся. А это обязательно произойдет рано или поздно, в зависимости от типа опухоли и доступных методов лечения.

В основе современного лечения рака лежит концепция прецизионной онкологии. Первоначально это означало использование лекарств, которые нацелены на уничтожение определенных дефектных молекул в раковых клетках, подобных препарату «Гливек» от лейкоза, вызванного «филадельфийской» хромосомой, или препарату «Герцептин» (трастузумаб), который атакует клетки рака молочной железы, содержащие дополнительные копии ракового драйвера под названием HER2. Разумеется, применению этих лекарств сопутствуют диагностические тесты, которые определяют, подходят ли они пациенту.

Предложенное выше определение иногда расширяется, включая любую таргетную терапию, разработанную для блокирования специфических сигналов, которые генерируются раковыми клетками. Именно из этого ряда действующие вещества препаратов Криспиана, пазопаниб и кабозантиниб, – и то и другое ингибиторы киназы, подавляющие несколько различных сигналов воспроизведения в раковых клетках. Иногда их называют «умными» лекарствами, противопоставляя «глупой» традиционной химиотерапии.

Онкологи привыкают выбирать лечение, исходя из наличия того или иного дефектного гена или молекулы – так называемой «драйверной мутации» – независимо от того, в какой части тела она проявляется. Не важно, где находится опухоль – в мочевом пузыре, кишечнике или молочной железе; что по-настоящему принципиально, так это то, есть ли в клетках мутация, на которую можно воздействовать лекарством. До недавнего времени высокая стоимость генетического тестирования означала, что подобный подход может применяться лишь к ограниченному числу обычных «подозреваемых». Но по мере того как технология секвенирования ДНК делается все быстрее и дешевле, установление последовательности всего генома опухоли, позволяющее найти действующие мутации, превращается в обычное дело.

Концепция выбора «волшебной пилюли», в основе которой нацеливание на специфическую драйверную мутацию в опухоли отдельного пациента, стремительно превращается из фантазии в реальность. Она выглядит невероятно футуристично, прекрасно вписываясь в наши современные представления о том, что индивидуальным пациентам нужен не единый стандартизированный протокол лечения, а сугубо персонализированная терапия, заботливо подбираемая для каждой отдельной опухоли. Парадигма прецизионной онкологии стала своего рода символом веры в мире онкологических исследований – неопровержимым доказательством того, что три десятилетия каталогизации генов рака и разработки «умных» (а также очень дорогих) таргетных лекарств стоили затраченных усилий.

Вопрос о потенциале описанного подхода и его способности резко повысить выживаемость людей, страдающих от метастатического рака на поздних стадиях, вызывает большой общественный ажиотаж, хотя реальность, похоже, не оправдывает ожиданий. На сегодняшний день истина для большинства пациентов заключается в том, что либо их рак вообще не подвергался должному генетическому тестированию, либо выявленные у больного генетические изменения не покрываются ни одной из «волшебных пилюль».

Онколог Винай Прасад и его коллеги из Орегонского университета здоровья и науки в Портленде, штат Орегон, с 2006 года изучили около тридцати таргетных препаратов, которые были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (U. S. Food and Drug Administration), на предмет их использования в сочетании с генетическим тестированием опухоли пациента. Из примерно полумиллиона людей в США, у которых двенадцать лет назад был диагностирован метастатический рак, около 5 % (т. е. каждый двадцатый) соответствовали требованиям, предъявляемым к подобному лечению. К 2018 году число таковых увеличилось всего лишь до 8 %. Причем стоит иметь в виду, что это лишь те пациенты, которых признали бы годными только после того, как их рак подвергнется тестированию. А ведь есть много других пациентов, опухоли которых никогда не исследовались на генетическом уровне из-за высокой стоимости или непрактичности этой процедуры конкретно для них. В придачу ко всему нет никакой гарантии того, что национальная служба здравоохранения или служба медицинского страхования будет готова оплачивать эти зачастую крайне дорогие методы лечения, даже если генетический тест подтвердит, что они потенциально эффективны.

Хуже того, благотворность этого подхода почти невозможно подтвердить: по оценке Прасада, пользу от такого лечения сумели бы ощутить чуть более половины и без того небольшой части пациентов, которые подошли бы для таргетной терапии, подобранной с помощью генетического тестирования, поскольку его последствия сказывались в среднем немногим менее двух с половиной лет. В целом количество людей, подходящих для генно-таргетной терапии, ежегодно увеличивается примерно на 0,5 %. Хотя подобное лучше, чем ничего, это определенно не тот «квантовый скачок» в раковой терапии, о котором любят рассуждать СМИ.

Заголовки твердят о святом Граале, прорывах и чудесах. Нам внушают, что эти новые методы лечения являются революционной победой, утверждающей наконец-то ту целительную терапию, которую мы так долго ждали. Мне не хотелось бы показаться слишком пессимистичной или игнорировать прогресс, достигнутый в продлении жизни раковых больных за последние годы, но истинная картина отнюдь не так радужна.

В другом своем исследовании Прасад проанализировал новостные сводки, в которых новые онкологические лекарства преподносились в самых превосходных степенях, и обнаружил, что половина описанных журналистами терапевтических методов не получила одобрения со стороны Управления по контролю за продуктами и лекарствами США; более того, лишь один из семи препаратов был лабораторно протестирован, причем ни в одном из этих случаев пациентом не был человек. Разумеется, за гиперболой стоят в первую очередь неуравновешенные журналисты, однако врачи, отраслевые эксперты, пациенты и политики тоже виноваты: ведь они тиражируют безосновательно раздутые истории успеха.

Расширяющееся использование генетического тестирования для подбора правильного метода лечения создает свои собственные проблемы. В 2017 году команда из Вашингтонского университета в Сиэтле одновременно отправила образцы опухолей девяти онкологических больных в две разные компании, предлагающие новейшие технологии секвенирования ДНК для обнаружения мутаций. То, что из этого получилось, должно заинтересовать всех, кто полагает, будто ультрасовременная прецизионная онкология готова к активному использованию.

Согласно информации, представленной обеими фирмами, у одного пациента вообще не выявили генетических изменений. У остальных восьми пациентов лишь пятая часть всех мутаций, обнаруженных в их образцах, совпала на обеих платформах. Когда же компании, основываясь на этих результатах, подготовили рекомендации по таргетным препаратам, пяти пациентам были предложены абсолютно не совпадающие терапевтические наборы. Даже если оставить в стороне возможные технические ошибки, вызвавшие расхождения между двумя тестами, подобный итог не должен вызывать удивления. Мы уже знаем, что типичная опухоль представляет собой мозаику из генетически разнородных клонов и что мутации, обнаруженные в ней, будут зависеть от того, какой фрагмент опухоли был изъят и отправлен на тестирование.

У этой парадигмы прецизионной медицины есть и другие проблемы. Например, обнаружение действующей мутации в опухоли, на которую можно воздействовать конкретным лекарством, вовсе не означает, что оно обязательно сработает. В настоящее время исследователи все чаще сталкиваются с тем, что лекарства, спроектированные для точечного воздействия на дефектные гены, неоднократно проявляющие себя в различных формах рака, эффективны для уничтожения одних типов опухолей, но бесполезны для лечения других, даже если у них есть «подходящие» мутации.

Например, «Зелбораф» (вемурафениб) – показательный образчик таргетной терапии – предназначен для воздействия на сверхактивный сигнал воспроизведения, вызываемый определенной мутацией в гене BRAF. Он помогает продлить жизнь людям со злокачественной меланомой, опухоли которых содержат дефектный ген, но при этом не приносит никакой пользы пациентам с раком кишечника[58], несущим ту же самую мутацию. Опухолевые клетки быстро «перестраивают» свои внутренние пути, активируя альтернативный сигнал, который заставляет их воспроизводиться столь же быстро, как и раньше.

Согласно распространенному мнению, современные «умные» лекарства лучше «жесткой» химиотерапии, поскольку у них якобы меньше побочных эффектов. Подобное суждение делается с учетом типовых циклов внутривенной химиотерапии, реализуемых с перерывами в несколько недель, когда пациент днями страдает от серьезных побочных эффектов, а затем получает передышку. Естественно, хочется предположить, что новые «умные» методы лечения неминуемо повысят качество жизни пациентов. Но это не всегда так.

Исследование, в котором были проанализированы результаты 38 клинических испытаний новых лекарств с участием почти 14 000 человек с двенадцатью различными типами опухолей, не обнаружило сколько-нибудь значимой корреляции между продолжительностью жизни и тем, что называют «качеством жизни, связанным со здоровьем». Это показатель физического, эмоционального и социального благополучия, а также влияния на производственную деятельность или решение иных задач. В целом новые лекарства позволяли отсрочить возвращение рака у принимающих их людей на 1,9 месяца – по сравнению с пациентами, проходившими лечение по контрольному протоколу.

Побочные эффекты, которые Криспиан испытал после своего первого курса пазопаниба, оказались настолько серьезными, что его поместили в больницу. Так бывает не всегда, но считать это редкостью не стоит. Более того, многие методы таргетной терапии предполагают ежедневный прием таблеток со столь же ежедневными побочными следствиями, которые могут быстро ослабить организм. Например, то, что врачи назвали бы «диареей 3–4-й степени», классифицируется как превышение нормы опорожнений в течение дня на семь раз, однако в клинических испытаниях такое состояние трактуется как «терпимое». Возможно, выстраивание своего дневного распорядка вокруг многократных походов в туалет было бы вполне адекватной платой за лекарство, которое спасет вашу жизнь, но проблема в том, что многие из новых терапевтических стратегий повышают шансы на выживание в лучшем случае очень и очень скромно.

Об этой последней проблеме никто не хочет говорить, но на деле она остается самой серьезной из всех. Какими бы впечатляющими ни были заголовки, новейшие лекарства, от изображения которых в СМИ кружится голова, не являются панацеей – этого даже и близко нет. Хотя мы довольно хорошо научились лечить рак на ранних стадиях, особенно в богатых странах, выживаемость после метастатического заболевания на поздней стадии по-прежнему измеряется месяцами или малым количеством лет (хотя, разумеется, всегда будут исключения).

В 2014 году профессор Тито Фоджо из Национального института рака США изучил более семидесяти новых лекарств от рака, появившихся на рынке в 2002–2004 годах. Курсы лечения этими препаратами обходятся во многие тысячи долларов в год. Согласно его выводам, несмотря на всю шумиху, поднятую вокруг новомодных таблеток, они продляют жизнь пациента в среднем лишь на два месяца. В другом отчете, позже подготовленном иной командой, этот показатель вырос до трех с половиной месяцев, хотя здесь оценка могла оказаться завышенной отчасти из-за того, что за основу брались результаты краткосрочных клинических испытаний, а не более длительные периоды наблюдения.

Время от времени случаются чудеса: молодая мамочка или любимый дедушка, которым сказали, что жить им осталось «всего несколько месяцев», продолжают «бросать вызов докторам» благодаря новому «чудо-препарату». Или же встречаются такие люди, как Криспиан, который, переворачивая свои грампластинки в стиле прогрессив-рок, показывает кукиш раку. Действительно, никого нельзя считать в полной мере «средним», да и дополнительное время – вещь ценная, но реальность все-таки такова, что большинство модных лекарств в сравнении с традиционным лечением способны продлить жизнь лишь на несколько месяцев. Кроме того, сейчас они являются одними из самых дорогих субстанций на Земле. Типичное средство для таргетной терапии стоит в шесть раз дороже плутония, вес к весу, в то время как последний протокол иммунотерапии CAR-T стоит более миллиарда долларов за грамм. Но тем не менее стоимость лекарства почти никак не коррелирует ни с его эффективностью, ни с дополнительными сроками жизни, которые оно обеспечивает.

Поэтому закономерен вопрос: почему же препараты, лечение которыми обходится во многие тысячи фунтов, регулярно получают одобрение, а прибыли производящих их компаний стабильно продолжают расти, хотя отдача от них остается весьма низкой?

Отчасти ответ на этот вопрос надо искать в том, как именно проводятся клинические испытания, в ходе которых собираются данные, позволяющие регулирующим органам принять решение об одобрении нового метода лечения. Во многих таких исследованиях критерием, позволяющим оценивать эффективность лекарства, выступает «выживаемость без прогрессирования»: ее коэффициент фиксирует, сколько времени уходит на то, чтобы опухоль снова стала больше, чем до начала лечения. Причем общей выживаемости – тому, действительно ли тот или иной дорогостоящий и потенциально тяжелый препарат продлевает жизнь, – уделяется крайне мало внимания. И хотя в плане «выживаемости без прогрессирования» новая терапия может показаться весьма впечатляющей и способной удерживать болезнь под контролем дольше, чем старые способы лечения, на самом деле она не всегда увеличивает общую выживаемость – если, скажем, в завершение происходит короткий и резкий рецидив.

Еще одна уловка – использование так называемых «суррогатных конечных точек», например уровня содержания конкретной молекулы в крови, который отслеживается синхронно с размером опухоли. Хотя подобные маркеры полезны для определения того, движется ли пациент в правильном направлении, они не дают точного ответа на вопрос, который по-настоящему важен для каждого пациента: предоставит ли мне этот препарат больше времени?

Мы также рассчитываем на то, что новые лекарства будут тестироваться наилучшими способами, доступными в настоящее время. Но это не обязательно так. Существуют примеры терапевтических подходов, которые сопоставляются с методами лечения, более не считающимися наилучшим стандартом. В ходе некоторых испытаний выживаемость людей, принимающих новый препарат сегодня, сравнивается с выживаемостью в том или ином историческом периоде, что уже может повлечь за собой неточности. Иногда одобрение лекарств по ускоренной процедуре делается на основе исходных данных о «выживаемости без прогрессирования» или о «суррогатных конечных точках» в надежде на то, что компании в дальнейшем представят более долгосрочные показатели общей выживаемости. Попробуйте угадать, как часто такое происходит.

Далее, пациенты, принимающие участие в исследованиях, как правило, являются относительно молодыми, находятся в хорошей физической форме и не имеют серьезных проблем со здоровьем – кроме рака, разумеется. Обычно они очень заинтересованы в участии, находятся под регулярным наблюдением и в основном придерживаются курса лечения. Но эта идеальная режиссура клинических испытаний не согласуется с действительностью: большинство людей, страдающих от рака, старше по возрасту и слабее здоровьем, чем типичные группы испытуемых. Между тем разнообразные проблемы со здоровьем налагают серьезные ограничения как на доступные варианты лечения, так и на используемые дозы препаратов: в этом ряду можно упомянуть сердечные заболевания, диабет, деменцию, почечную недостаточность. Иногда пациенты не могут или не хотят приходить в больницу для прохождения тестов и лечения по финансовым или иным практическим причинам. Наконец, они могут прекратить прием лекарств, если решат, что переносить побочные эффекты слишком тяжело.

Еще одна большая проблема заключается в том, что все описываемые препараты в основном похожи друг на друга. Образно говоря, вместо того чтобы снабдить нас набором инструментов, оснащенным всевозможными виджетами и гаджетами, которые мы могли бы использовать для борьбы с раковыми клетками, фармацевтическая промышленность выдала нам сумку, набитую гаечными ключами, кинув еще туда для разнообразия парочку разводных ключей. Большинство терапевтических методик, представленных в настоящее время на рынке, нацелены на относительно небольшой набор мишеней, в который входят в основном киназы и аналогичные сигнальные молекулы. Отчасти это техническая проблема: довольно легко найти лекарства, которые будут блокировать сверхактивные киназы, поскольку у последних есть маленькие и удобные биологические «карманы», в которые лекарство проскальзывает тем же манером, каким ключ вставляется в замок. Но на многие другие продукты мутировавших генов рака воздействовать гораздо труднее, и такие случаи зачастую называют «не поддающимися воздействию препаратов».

Тот факт, что даже мизерный прирост выживаемости сулит огромные финансовые прибыли, еще более усугубляет дело. Именно он во многом способствовал развитию культуры «Я тоже»[59]: как только одна компания придумывает лекарство, которое успешно поражает конкретную мишень, другие вступают в гонку за то, чтобы сделать свою собственную версию того же препарата, которую могут одобрить хотя бы за то, что она чуточку лучше. В этом есть четкий финансовый смысл, поскольку придумывание принципиально новых лекарств – это неизведанная территория, в то время как разработка лечения в формате «Я тоже» опирается на молекулярную карту, которая уже прочерчена. Кроме того, фармацевтические компании остаются конкурентами и не всегда играют по правилам. Наконец, еще одна причина поспешно выпустить собственную версию последнего модного препарата – это возможность задействовать собственные ресурсные комбинации, а не объединяться с кем-либо еще.

Многие новые лекарства одобряются после получения хотя бы крошечного преимущества перед конкурентами; дополнительных нескольких недель уже достаточно, чтобы добиться одобрения от регулятора. Препарат «Тарцева» (эрлотиниб) получил зеленый свет на применение при раке поджелудочной железы на основании исследования, которое показало улучшение выживаемости всего на десять дней. Здесь также есть место для статистических манипуляций. Если компании будут тестировать сразу много лекарств, то некоторые смогут выделиться и показать положительный эффект чисто случайно.

Обычно для проверки того, являются ли результаты клинических испытаний подлинными, а не случайными или ошибочными, применяют оценку уровня значимости, известного как p-значение 0,05. Проще говоря, это означает, что, повторяя один и тот же тест двадцать раз, вы должны ожидать воспроизведения одного и того же результата девятнадцать раз и получения какого-то другого результата один раз. Сказанное верно как для положительных, так и для отрицательных результатов: если вы раздадите мармелад с двадцатью разными вкусами двадцати группам онкологических больных, то вы вправе ожидать, что один вкус позитивно соотнесется с влиянием на выживаемость – просто в силу случайности.

Лекарства от рака не мармелад: они содержат биологически активные химические вещества, действие которых уточняется в лабораториях и в испытаниях на животных. Однако, учитывая количество лекарств, которые разрабатываются и тестируются каждый год, нельзя исключать того, что некоторые из них проскальзывают сквозь сито статистики незамеченными, совсем не увеличивая выживаемость при проведении тестов на людях. Если же статистика откровенно не благоприятствует компании, то на помощь может прийти маркетинг. Я, например, обратила внимание на следующую надпись, набранную мелким шрифтом на бумагах, комментировавших испытания одного из новейших «чудо-лекарств»: в ней говорилось, что полученные результаты «являются не статистически, но клинически значимыми».

С прецизионной онкологией есть еще одна проблема, которая на сей раз неразрывно связана со всей этой концепцией. Благодаря молекулярно-генетическому анализу теперь мы имеем дело с постоянно сокращающимися группами людей, рак которых отличается конкретными генетическими мутациями, а не с огромным количеством пациентов, объединяемых тем, что у каждого из них «рак кишечника» или «рак молочной железы». Миллиардная экономика фармацевтических компаний начинает испытывать стресс, когда потенциальные рынки сокращаются до тысяч человек или даже меньше: им проще иметь дело с лавиной идентичных пациентов, нежели с миллионом особых «снежинок». Уже сейчас производителей фармацевтики весьма сложно убедить в том, чтобы они занялись редкими видами рака – например, детскими опухолями; так неужели они озаботятся попытками поразить столь же редкие мишени?

Новые дорогостоящие лекарства идут широким потоком, несмотря на то что обеспечиваемое ими наращивание выживаемости минимально; так получается из-за того, что отсутствуют стимулы делать все это как-то иначе. Пациенты и публика хотят новых лекарств, потому что им надоело смотреть, как умирают они сами или их близкие. Благотворительные организации, компании и академические или правительственные структуры произвели огромные инвестиции в исследования, которые лежат в основе этих новых методов лечения. Регулирующие органы гордятся тем, сколь много новых лекарств они способны одобрить и с какой скоростью это происходит. А фармацевтические компании, успешно выбрасывающие на рынок очередное новое лекарство, могут получить среднюю прибыль в объеме не менее миллиарда долларов. Мы стали жертвами онкогенно-фармацевтического промышленного комплекса, который финансово неприемлем ни для кого, кроме самых богатых и хорошо застрахованных.

Прежде чем вы начнете думать, что я какая-то чокнутая из числа тех, кто носит колпак из фольги и размещает в интернете мемы о заговорах, скажу, что определенно не верю в то, что все описанное – козни таинственных злодеев, «прячущих настоящее лекарство». И исследователи рака, и сотрудники фармацевтической отрасли тоже люди. Всем нам приходилось терять из-за этой ужасной болезни близких, которых мы любим: от членов семьи и друзей до уважаемых коллег. Мне самой доводилось получать гневные письма с обвинениями в том, что я «подставное лицо фармацевтических гигантов, желающее, чтобы люди и дальше умирали». Причем такая корреспонденция приходила в то время, когда мои друзья, родственники, коллеги проходили курсы лечения от рака.

Фармацевтическая промышленность по-прежнему остается лучшей платформой для проведения крупномасштабных исследований и всестороннего обеспечения вывода на рынок новых лекарств. Коммерческие организации также несут бремя существенных затрат, необходимых для того, чтобы внедрить новые терапевтические методы после длительных клинических испытаний и регистрационных процедур. Однако я убеждена, что многие компании ответственны за то, что все поиски сосредоточены в одном и том же месте, а ход мыслей одинаков для всех. И если они обладают возможностью снять миллиардную прибыль за выпуск лекарства, увеличивающего выживание лишь на несколько месяцев, то никакого стимула к совершенствованию у них не будет. Это все равно что пообещать купить ребенку машину, даже если он получит на экзаменах тройку: зачем ему вообще трудиться ради пятерки?

За последние пару десятилетий, особенно в более богатых странах, мы добились значительного прогресса в увеличении выживаемости больных раком. Но, хотя 50 % онкологических больных в Великобритании могут рассчитывать на то, что после постановки диагноза они проживут еще как минимум десять лет, остаются другие 50 %, которым не удастся сделать это. В зависимости от угла зрения стакан либо наполовину полон, либо наполовину пуст. Да, произошло несколько настоящих прорывов: среди них достойны упоминания скрининг, позволяющий выявлять рак шейки матки; применение «Гливека» при остром миелоидном лейкозе и цисплатина при раке яичек; значительный прогресс в лечении рака у детей; иммунотерапия для той небольшой части пациентов, у которых она работает. Однако по-настоящему ощутимые сдвиги в лечении поздних стадий метастатического рака все еще идут очень и очень медленно. Жизнь коротка и драгоценна, и слишком многие не могут себе позволить ждать так долго. При этом, поскольку на определенной стадии рака развитие резистентности неизбежно, лично я не думаю, что возложение всех наших надежд на постоянно умножающийся арсенал «волшебных пилюль» поможет нам найти способ лечения, в котором мы так отчаянно нуждаемся.

Как известно, наличие определенных мутаций в конкретной опухоли предопределяет, длиннее или короче окажется жизнь после постановки диагноза. Если имеется какой-то явный фактор, подталкивающий раковые клетки к воспроизводству, мы можем более или менее оценить свои шансы. Однако на сегодняшний день мы не располагаем качественными данными, позволяющими утверждать, что назначение такого-то лекарства, нацеленного сугубо на эту мишень, действительно изменит шансы на выживание, идет ли речь о месяцах или годах. Мы не научимся превращать «плохой» рак в «хороший» рак, если будем продолжать в том же духе, что и всегда, – обнаруживать все новые раковые драйверы и придумывать лекарства, которые их блокируют. На этом пути мы будем получать те же результаты, что и прежде, только нишевых и дорогостоящих терапевтических методов будет все больше и больше. Показатели выживаемости при этом будут потихоньку карабкаться вверх, но обеспечить радикальную трансформацию этим не удастся.

Пару лет назад, давая комментарий журналу Nature, Винай Прасад сказал:

Нам нужно лучше стараться. Мы обязаны постараться.

Если вы обсуждаете с большинством онкологов и исследователей вопрос о том, откуда взялась устойчивость к таргетным методам лечения, то ответы, как правило, можно свести к одному слову: коктейли. Комбинации различных вариантов химиотерапии широко используются с 1950-х годов, когда Сидни Фарбер, педиатр-новатор из Новой Англии, начал тестировать смеси из лекарств на своих молодых пациентах с лейкозом – в то время смертельной болезнью. Успех Фарбера, сумевшего превратить искру надежды в полноценную ремиссию, многих будоражил мыслью о том, что в один прекрасный день все виды рака удастся вылечить с помощью правильной комбинации лекарств.

В ходе обычной химиотерапии пациенту предлагается сочетание двух или более препаратов, которые бьют по конкретным внутриклеточным механизмам. Например, ABVD, типовая комбинированная терапия против лимфомы Ходжкина, представляет собой смесь из четырех различных медикаментов: адриамицина, блеомицина, винбластина и дакарбазина. Первое лекарство нарушает работу молекулярных механизмов, раскручивающих ДНК для копирования, второе вызывает разрывы цепочек ДНК, третье парализует работу внутренних каркасов, участвующих в делении клеток, а последнее «склеивает» нити ДНК вместе, не позволяя им разделяться. Однако совокупные побочные эффекты, вызываемые всеми этими препаратами, не только могут оказаться тяжелыми во время лечения, но также провоцируют нарушение работы сердца, бесплодие и даже вторичный рак впоследствии.

Несмотря на то что применение химических коктейлей довольно хорошо показало себя в повышении долгосрочной выживаемости при лейкозе, лимфоме и некоторых солидных опухолях (в частности, при раке яичек), упование на то, что для каждого вида рака будет найдено свое идеальное сочетание лекарств, не оправдалось. Некоторые виды болезни кажутся на редкость устойчивыми к химиотерапии: они выталкивают лекарства из организма, повышая резистентность всеми доступными способами.

Та же самая идея вновь возникает в «дивном новом мире» прецизионной онкологии: секвенируйте опухоль, найдите драйверные гены, а затем накройте максимальное число из них терапевтическим коктейлем, не позволяющим раку эволюционировать. Этот подход, кстати, многое заимствовал у комбинированной терапии при ВИЧ, разработанной в середине 1990-х годов; та же, в свою очередь, опиралась на предшествующие труды Фарбера в сфере комбинирования химиотерапевтических препаратов.

В то десятилетие фармацевтические компании разрабатывали и тестировали лекарства, которые предназначались для уничтожения молекул, генерируемых вирусом, но все они при индивидуальном применении демонстрировали лишь ограниченный эффект: вирус обретал устойчивость, а инфекция возвращалась. Так продолжалось до тех пор, пока иммунолог Дэвид Хо и математик Алан Перельсон не составили математическое уравнение, которое показывало: вероятность того, что у вируса одновременно возникнет устойчивость к трем разным лекарствам, составляет 10 миллионов к одному. Осознание этого факта по-настоящему изменило жизнь, и в результате тройная комбинированная терапия, известная как HAART, обеспечила ВИЧ-положительным людям почти нормальную продолжительность жизни, по крайней мере в странах, где такие лекарства распространены и доступны.

Коктейль из таргетных методов оправдан и с математической точки зрения: если различные лекарства бьют по разным точкам раковой клетки, провоцируя выработку несхожих механизмов резистентности, то вероятность одновременной выработки раком устойчивости к обоим препаратам сильно снижается. Например, если клетка, обладающая резистентностью к какому-либо определенному таргетному препарату, встречается в опухоли с относительно низкой частотой, скажем, один раз на 100 000 клеток, то тогда, учитывая, что даже небольшая опухоль обычно содержит более 100 млн клеток, можно ожидать, что там окажется по крайней мере 1000 резистентных клеток. Лечение может убить 99,999 % рака, но оставшегося крошечного очага сопротивления будет достаточно для того, чтобы побежденная опухоль снова начала расти, – факт, который, к сожалению, в избытке подтверждается в больницах по всему миру каждый день.

Комбинация двух препаратов поднимает планку намного выше: если каждая терапия убивает восприимчивые опухолевые клетки по-разному, то вероятность того, что у клетки найдутся сразу обе мутации, которые гарантируют ее устойчивость, составляет один к 10 млрд. Тем не менее такой вариант все еще в пределах возможного, особенно для очень крупных и быстро развивающихся опухолей, а комбинированные испытания двух препаратов сразу не привели к тому успеху, на который надеялись многие исследователи. Однако наращивание количества лекарств до трех или четырех делает почти невероятным то, что в опухоли обнаружится клетка с полнейшим набором механизмов резистентности. Главное – иметь под руками достаточный ассортимент лекарств, которые воздействуют на разные пути, используемые раковыми клетками для воспроизводства. Однако у нас такого набора нет из-за господства в фармацевтической индустрии того самого принципа «Я тоже», о котором говорилось выше.

В настоящее время мы находимся на той стадии, когда имеющиеся у онкологов ингредиенты позволяют «взбить» лишь ограниченный набор коктейлей. Если в моем барном шкафчике есть десять разных видов водки, три марки вермута, персиковый шнапс и пара фруктовых соков, то я могу приготовить достойный мартини, «Секс на пляже» или «Отвертку». Но я никогда не смогу преподнести вам «Олд фешн» или «Маргариту». Наша нынешняя коллекция таргетных методов лечения рака имеет столь же ограниченную палитру.

Профессор Биссан Аль-Лазикани и ее команда в Институте исследования рака в Лондоне используют большие объемы данных и машинное обучение в надежде расширить содержимое «барного шкафчика» для химиококтейлей. Они начали с того, что выбрали 470 факторов, вызывающих рак, – те гены, которые известны своими мутациями в раковых клетках, – и сосредоточились примерно на 120 кодирующих белках, которые выступали подходящими мишенями для лекарств. Затем они проследили все взаимодействия между различными молекулами внутри раковых клеток, выяснив, какие белки «общаются» друг с другом, могут ли они активировать или дезактивировать другие белки и т. д.

В конце концов исследователи составили карту всей социальной сети – обширной сферы, сконцентрированной вокруг нескольких ключевых, сопряженных друг с другом «хабов» и подобной картам воздушных маршрутов или интернет-соединений. Каждый из них представляет собой кластер взаимосвязанных генов, содержащих потенциально поддающиеся лечению мишени. Однако все цели, которые досягаемы для нынешнего арсенала онкологического лечения, сгруппированы вокруг пары узлов в одном маленьком сегменте сети. И вы можете бить по нему изо всей силы, но остальная часть сети при этом нисколько не пострадает. Она избежит неприятностей, а раковые клетки укрепят резистентность и продолжат расти.

Аль-Лазикани и ее коллеги использовали эту карту, чтобы сражаться с раком наиболее изощренным способом, подбирая такие лекарства, которые могли бы поразить достаточное количество разных целей и загнать болезнь в угол. Этот подход был протестирован в Институте исследования рака с использованием почти пятидесяти различных типов раковых клеток кишечника, выращенных в лаборатории. Комбинации двух таргетных методов лечения, каждый из которых воздействует на разные центры передачи сигналов, было достаточно, чтобы на некоторое время подавить рост клеток, но в конечном итоге все клетки выработали устойчивость к каждой паре лекарств. Тем не менее ни одна из них не сумела устоять после того, как было добавлено еще одно дополнительное лекарство – препарат, призванный блокировать одну из молекул «выживания», которая предотвращает гибель клеток при их повреждении. Третьей мишенью стала совсем другая часть сети, поражение которой лишит клетки всякой возможности эволюционировать в обход тройной угрозы.

Это важный результат, но от демонстрации того, что какая-то субстанция оказывает влияние на раковые клетки, растущие в пластиковой посуде в лабораторном инкубаторе, до безопасного и эффективного лечения, которое помогает пациентам, лежит долгий путь. Что еще хуже, большинство лекарств, которые начинают применяться в академических или промышленных лабораториях, никогда даже не попадут в руки пациенту. В среднем более девяти из десяти новых методов терапии будет отвергнуто на том или ином этапе трудного путешествия от лабораторного стола к больничной постели, а около половины не покажет никаких преимуществ в клинических испытаниях. При этом, возможно, какие-то из этих препаратов-неудачников даже успеют назвать «чудом» или «прорывом».

С учетом высокой стоимости исследований неудивительно, что компании будут отчаянно стараться обеспечить очередному волшебному лекарству одобрение государственных регуляторов. Для этого достаточно хотя бы малейшего намека на его эффективность. Однако меня поражает, насколько велико количество препаратов, которые проходят весь путь до проверки на людях – добровольно, кстати, тратящих свое время и предоставляющих свое тело для участия в испытаниях, – но при этом либо вообще не работают, либо едва эффективны.

К сожалению, проторенный путь разработки лекарств от клеток сначала к животным (обычно мышам), а потом и к человеку на деле не ведет нас к открытию лучших подходов к лечению. Мы отлично умеем находить новые препараты, которые вылечивают рак у мышей, но очень немногие из них работают должным образом, попав в сложную среду человеческой опухоли. Одно из решений этой проблемы – использовать органоиды: трехмерные «мини-опухоли», выращенные в лаборатории из образцов, взятых у пациентов, и ведущие себя более реалистично, чем раковые клетки, живущие в плоских чашках, или же опухоли, трансплантированные мышам. Сейчас исследователи заняты созданием огромных хранилищ подобных органоидов, генерируемых из всех видов рака, используя их для поиска новых лекарств и их комбинаций, которые помогут решить проблему резистентности.

Еще одна интересная новая технология – «органы на чипе». Это маленькие стеклянные пластины, пронизанные крошечными микрожидкостными туннелями, имитирующими сеть трубок внутри реального органа, вкупе с различными типами человеческих клеток или молекул из соответствующей ткани, некоторыми раковыми клетками и всеми питательными веществами, необходимыми им для выживания. Это, разумеется, синтетическая система, но она гораздо более удобна для манипуляций и измерений, чем мышь (в порядке бонуса прилагается сокращение числа животных, используемых в исследованиях), и обеспечивает платформу для масштабных и технологичных проверок новых методов лечения. Добавьте к этому потенциал трехмерной печати с химическими веществами и клетками для создания тканей или даже изготовление целых органов в лаборатории – и открывающиеся возможности станут еще шире.

Аль-Лазикани надеется, что однажды ей удастся сконструировать микросхему, которая точно воспроизведет органы или даже все тело отдельного пациента, воссоздавая уровни содержания молекул в его крови и добавляя принимаемые им прочие лекарства, например статины, необходимые при высоком уровне холестерина. Затем останется только добавить несколько раковых клеток из его организма и посмотреть, какие комбинации препаратов наиболее эффективны и наименее опасны в плане побочных эффектов.

Есть и другие возможности для расширения «барного шкафчика» онкологии. В 2019 году ученые опубликовали первые результаты перспективного исследования с использованием прецизионных молекулярных ножниц (CRISPR), позволивших вырезать все гены до единого в тридцати различных типах раковых клеток. Специалисты зафиксировали более 6000 случаев, когда было достаточно удаления лишь одного гена, чтобы убить клетки, что в сумме дает 6000 потенциальных новых мишеней для лекарств.

Однако многие из этих генов не являются подходящими мишенями для разработки лекарств либо потому, что они нужны здоровым клеткам, либо потому, что белки, которые они кодируют, не имеют молекулярных укромных уголков и трещин, которые создавали бы для препаратов хорошие «карманы». Тем не менее, даже если не принимать во внимание особо сложные мишени, команда все же нашла 600 многообещающих направлений, большинство из которых не вписывается в обычный молекулярный репертуар «Я тоже».

Использование таких технологий, как CRISPR, а также применение органоидов и микрожидкостных чипов для определения новых мишеней и комбинаций лекарств, которые точечно ориентированы на молекулярные дефекты в опухолях, обещают прецизионной медицине хорошие перспективы. Однако, хотя идея идеального химического коктейля, составленного на основе генетической структуры каждого отдельного рака, очень привлекательна, человеческое тело может выдержать не так уж много химии.

Комбинированная ВИЧ-терапия работает потому, что молекулы вируса, которые позволяют ему реплицироваться и распространяться, значительно отличаются от таковых в клетках человека. Это означает, что специфические для вируса препараты могут переноситься в относительно высоких дозах, не нанося попутно большого ущерба организму пациента. (Разработчики лекарств используют в этой связи особый термин, рассуждая о «широком терапевтическом окне».) Но поскольку рак зарождается в наших собственных клетках, всегда велик шанс того, что наведение прицела на мутировавшие молекулы в опухоли может повлиять и на здоровые ткани. Смешайте достаточно много разных препаратов, и «терапевтическое окно» захлопнется.

Последнее серьезное препятствие – скорее нормативное, чем научное. Сейчас для получения одобрения большинство новых противораковых лекарств сначала должны доказать в клинических испытаниях собственную эффективность в качестве самостоятельного агента. Однако такой подход быстро теряет смысл с учетом того, насколько стремительно может развиться резистентность к одному или даже двум методам лечения. Еще труднее найти путь для комбинации из нескольких новых препаратов, которые предназначены для того, чтобы действовать совместно, а не по отдельности. Но даже в подобном случае – с учетом того, что время идет, мутационные перетасовки в любой популяции раковых клеток не прекращаются, а лечение оказывает избирательное давление, – по-прежнему остается шанс на то, что в опухоли останется несколько отчаянных выживших клеток.

Так как же нам перейти от тактики «ударь крота» к чему-то иному? Возможно, решение состоит не в том, чтобы выбирать в качестве мишеней конкретные мутации и неизбежно появляющиеся резистентные клетки, а в том, чтобы отступить на шаг и присмотреться к общему мутационному ландшафту внутри рака – в поисках подсказок, как лучше преодолеть возникшие сложности.

Если говорить о наследственных мутациях, то у Джоша Барнфазера есть одна плохая. Он страдает от пигментной ксеродермы (Xeroderma pigmentosum) – заболевания, вызванного дефектом в кодирующем гене, который должен устранять повреждения от ультрафиолетового излучения. Это делает его кожу чрезвычайно чувствительной к солнечному свету, и поэтому он не может выходить на улицу без солнцезащитного крема, длинных рукавов и огромного черного защитного головного убора, который напоминает нечто среднее между шлемом легионера и шляпой пчеловода. Несмотря на крайние меры предосторожности, его лицо испещрено коричневыми пятнами, оставленными ультрафиолетовым излучением; у него было больше раковых заболеваний кожи, чем он способен припомнить: не менее десяти за тридцать лет его жизни на нашей планете. Все они успешно устранялись хирургическим путем.

Но в начале 2017 года у него обнаружили что-то новое – и явно ужасное. Раковая опухоль того типа, который называется ангиосаркомой, росла прямо над его левым глазом и отнюдь не собиралась сдаваться. Когда ее удалили, а над бровью появилась складка пересаженной кожи, было уже слишком поздно. Через несколько месяцев Джош заметил опухоль на челюсти: рак захватывал его лимфатические узлы. Химиотерапия, лучевая терапия и таргетная терапия сдерживали болезнь, но к ноябрю 2018 года рак уже затронул легкие, печень и слизистую оболочку вокруг сердца. Дыхание давалось ему с трудом, а врачи думали, что он будет счастливцем, если доживет хотя бы до Рождества.

Он еще не встретил женщину, которая спасла ему жизнь.

Клинический генетик Серена Ник-Зайнал занялась онкологическими исследованиями не из-за какой-то особой страсти к поиску волшебного лекарства, а из интереса к технологическим новинкам. Ее завораживало секвенирование нового поколения – революционная технология считывания ДНК, которая наконец позволила анализировать десятки, сотни или даже тысячи полных геномов рака быстро и дешево.

К 2009 году, когда она поступила в аспирантуру Института Сэнгера в Кембридже, исследователи сосредоточились на классификации рака в соответствии со списком генетических мутаций, присущих тому или иному типу опухоли[62]. В итоге исчезло такое понятие, как «рак молочной железы»: ему на смену пришли по крайней мере десять отдельных типов опухолей, каждый из которых отличается собственным набором генетических изменений. Аналогичным образом теперь существуют и не менее четырех видов рака кишечника, причем каждый имеет свои особенности и поддается специфическому типу лечения.

По мере того как поступало все больше данных, извлекаемых из сотен, а затем и тысяч образцов, становилось все очевиднее, что не бывает и двух похожих видов рака. Даже те опухоли, которые зарождаются в одной и той же ткани и выглядят так, будто они принадлежат к одному подтипу, могут иметь абсолютно разные наборы драйверных мутаций. Постепенное раскрытие исследователями подлинных масштабов генетической мозаики уникальных клонов, обосновавшихся внутри индивидуальной опухоли и способствующих развитию резистентности, еще более усложняло картину.

Сейчас Ник-Зайнал, возглавляющая собственную исследовательскую группу на факультете медицинской генетики Кембриджского университета, решила немного отойти от «геноцентричного» воззрения на рак. Вместо того чтобы сосредоточиться на наличии или отсутствии специфических мутаций в отдельной опухоли, она изучает более широкий ландшафт генетических повреждений, отыскивая в различных видах рака общие закономерности, которые способны объяснить лежащие в его основе биологические процессы и обозначить наиболее эффективные способы лечения.

Приступив к изучению целостных геномов различных видов рака, она и ее команда обнаружили, что существуют устойчивые закономерности повреждений, а их обобщение имеет больше смысла, чем простое составление списка отдельных драйверных мутаций. Запустив презентацию на экране своего компьютера, она показывает мне весь геном опухоли молочной железы 47-летней женщины, изображенный на визуальной диаграмме Circos. Картинка представляет собой большой круг с вписанными в него фрагментами разноцветных колец, пересеченных множеством непрерывных и разорванных тонких линий. Это немного похоже на замысловатые узоры мандалы, которые я рисовала на своем спирографе в детстве.

То, что мы видим, – это мутации из среза опухоли, накладываемые друг на друга и не разделяемые на отдельные клоны в стиле TRACERx (см. гл. 6). Сам круг представляет собой «портреты» всех двадцати трех хромосом человека, расположенные вплотную друг к другу. Кольцо из красных точек показывает все «однобуквенные» «опечатки» в ДНК. Внутри него находится кольцо, отражающее информацию о небольших вставках и изъятиях: зеленый цвет отмечает место, где фрагмент ДНК был добавлен, а розовый – где он был утерян. Толстые черные линии, пересекающие центр круга, указывают на те места, где поменялись местами целые участки хромосом.

Этот конкретный рак молочной железы не является чем-то особенным с генетической точки зрения. В его геноме около 2000 мутаций, в том числе пара ключевых ошибок в известных драйверных генах. Пациентка хорошо отреагировала на гормональную терапию и находится в полной ремиссии. Ник-Зайнал переходит к следующему слайду. Это еще один вид рака молочной железы, который на поверхностный взгляд выглядит почти неотличимым от предыдущего. В его геноме тоже около 2000 мутаций с очень похожим генетическим рисунком мандалы, и он также поддается гормональной терапии. Но скоро даже мой не слишком наметанный глаз замечает разницу. Новый рисунок гораздо более сложен, здесь множество линий, образующих паутину в центре, а красные и зеленые полосы гораздо ярче. Интересно, что у этих двух опухолей нет общего генетического дефекта, несмотря на то что они сформировались в одной и той же ткани и ведут себя одинаково.

«Здесь 11 000 мутаций, в том числе 4 000 делеций», – говорит моя собеседница, проводя пальцем по почти сплошному розовому кольцу внутри круга. Это паттерн, в котором она мгновенно распознает особенность опухоли, имеющей мутацию в гене MLH1: ее наличие означает, что ген не в состоянии исправлять конкретное повреждение ДНК посредством процесса, называемого репарацией неспаренных оснований. Однако, хотя такая мутация относительно распространена в опухолях кишечника, при раке молочной железы ее обычно не ищут. Вместо этого пациентка получит стандартное лечение гормонально-положительного заболевания, даже если надежда на то, что оно сработает, невелика.

На этот раз Ник-Зайнал и ее команда смогли найти мутацию драйвера в MLH1. Однако из всех проанализированных ею образцов, которые содержат эту типичную сигнатуру, только около половины имеют обнаруживаемую ошибку в MLH1 или другом соответствующем гене из того же набора инструментов, используемого для восстановления клеток. То же самое можно сказать и об опухолях с ошибками в одном из классических «генов рака молочной железы», BRCA1 или BRCA2. Эти гены кодируют компоненты другого типа механизма репарации, устраняющего разрывы, при которых двойная спираль ДНК полностью разрывается на две части (двухцепочечные разрывы), а мутации в любом из них оставляют характерные «отпечатки пальцев» в геноме. Интересно то, что Ник-Зайнал находила множество образцов опухолей, которые явно имели этот тип повреждения BRCA, но, похоже, не содержали какой-либо соответствующей ему мутации ни в одном из генов.

В поисках объяснения она изучила рак молочной железы более чем у 500 пациенток и обнаружила, что более сотни из них имели типичный признак «BRCA-принадлежности». 22 женщины являлись обладательницами известного наследственного дефекта в одном из генов BRCA, а у 33 была обнаружена ранее не встречавшаяся наследственная мутация. Еще 22 женщины подхватили новую мутацию BRCA во время развития в утробе матери. Наконец, у оставшейся трети был признак, подобный BRCA, но без очевидной генетической причины, лежащей в его основе. Ясно, что Ник-Зайнал и ее команда все еще упускают что-то важное.

Раскрытие того, что опухоль имеет под собой мутационный паттерн, важно, потому что подобное обстоятельство заметно сказывается на лечении. Рак, связанный с BRCA, особенно чувствителен к лекарствам, называемым ингибиторами PARP, которые блокируют «резервный» путь репарации ДНК. Оставшись без инструментов для «ремонта», раковые клетки быстро становятся катастрофически поврежденными и умирают (метод лечения, известный как синтетическая летальность). Подобные терапевтические приемы в настоящее время доступны только для женщин с определенными типами рака, у которых есть известная мутация BRCA. Однако результаты Ник-Зайнал показывают, что эта терапия может иметь гораздо более широкий охват.

«Я просто хочу донести все это до врачей, – решительно говорит она. – Если одна из пяти раковых опухолей молочной железы действительно чувствительна к ингибиторам PARP, то, черт возьми, мы упускаем из виду многих пациенток».

Мораль этой истории состоит в том, что нам стоит притормозить в неустанном преследовании драйверных мутаций, поскольку мы можем никогда их не найти. Во многих случаях изменения в последовательности ДНК конкретного гена могут даже не иметь никакого отношения к его изменившейся активности. Существуют всевозможные молекулярные метки, которые добавляются или удаляются из белков, упаковывающих ДНК; это эпигенетические модификации, влияющие на то, как гены включаются и выключаются, которые, как известно, в раковых клетках испорчены. Перестройки в хромосоме тоже могут сказываться на том, как ДНК организована внутри клеточного ядра: они, скажем, влияют на то, будет ли неактивный ген располагаться рядом с сильным активатором или же он переместится в «зону занятости», где его с большей вероятностью «включат».

Мы никогда не обнаружим такого рода влияния, если будем искать только изменения в последовательности ДНК внутри самого гена. Нам, скорее, следует более пристально присмотреться к общим паттернам и процессам, нацелившись именно на них. Занимаясь подобными делами, мы как будто бы раскрываем modus operandi преступной группировки, но при этом не заботимся о выявлении каждого отдельного гангстера, поскольку на самом деле нас интересует только поимка главаря. Если, проснувшись утром, вы обнаруживаете в своей постели отрезанную лошадиную голову, то вам не обязательно выяснять, что за отморозок положил ее туда; гораздо важнее точно знать, к какой мафиозной «семье» он принадлежит.

Серена Ник-Зайнал работает над тем, чтобы сделать этот вид анализа рутинной частью диагностики рака, подобно тому как пациенты, получая диагноз, сдают анализы крови и проходят компьютерную томографию. Она и ее команда уже могут нарисовать мутационную мандалу из образца опухоли всего лишь за сутки – намного быстрее, чем работают современные методы секвенирования, используемые для поиска поддающихся воздействию мутаций. Врачи – занятые люди, а на рынке уже представлен впечатляющий набор тестов и диагностических средств, поэтому все должно быть простым и очевидным. Начав со способа определения «BRCA-принадлежности», сотрудники Ник-Зайнал разрабатывают программное обеспечение, которое проанализирует сложный ландшафт мутаций в образце опухоли и превратит его в простую сводку, которая поможет докторам решить, как лучше лечить чей-то рак.

Именно в силу своей заинтересованности в том, чтобы соотнести паттерны повреждения раковых клеток с правильной терапией, Ник-Зайнал начала работать с доктором Хивой Фассихи, которая руководит национальной службой Великобритании, опекающей людей с пигментной ксеродермой – заболеванием, от которого страдает Джош Барнфазер. С помощью этого ведомства у Ник-Зайнал появился образец ДНК его ангиосаркомы, взятый в ходе первой операции в 2017 году.

Поскольку клетки Джоша не способны восстанавливать генетический ущерб, вызванный ультрафиолетовым излучением, их ДНК была пронизана сигнатурами повреждений, вызванных солнечным светом. Ник-Зайнал показывает мне диаграмму Circos его опухолевого генома, опоясанную толстым ярко-красным кругом всех ультрафиолетовых мутаций. В этом, понятно, нет ничего удивительного. Но зато по-настоящему странным оказалось обнаружение того, что на генетическом уровне аномалия никак не походила на ангиосаркому, каким бы ни был его диагноз. Из всех 800 000 изменений в геноме опухоли не было ни единого участка из числа тех, которые обычно называют «генами ангиосаркомы».

Затем Ник-Зайнал присмотрелась повнимательнее. Среди хаоса мутаций, причиненных ультрафиолетом, прятался другой признак разрушения. Он был не очень заметен и присутствовал только в небольшой части клеток, взятых из опухоли, но он определенно был там. Одна из мутаций, вызванных ультрафиолетовым излучением, поразила ген, кодирующий молекулярную машину под названием «ДНК-полимераза-эпсилон» (POLE), которая копирует ДНК с чрезвычайно высокой точностью в те моменты, когда клетка готовится к делению. Ошибки в POLE не позволяют клеткам «вычитать» только что скопированную ДНК, наполняя геном тысячами «орфографических ошибок», – такое явление называется ультрагипермутацией. На первый взгляд может показаться, что оно просто добавляет новые нарушения в геноме, который и без того уже разрушен. Но открытие Ник-Зайнал имело серьезные последствия: по ее расчетам, если рак имеет мутацию в POLE, он, вероятно, отреагирует на иммунные ингибиторы контрольных точек.

Применение таких препаратов, обычно называемое иммунотерапией, остается самым популярным средством лечения рака с момента открытия препарата «Гливек». Они работают либо за счет нейтрализации молекулярного «выключателя», который обычно мешает иммунным клеткам атаковать опухоль, либо путем внедрения в «секретное рукопожатие», которое раковые клетки используют, чтобы убедить иммунные клетки в том, что они не представляют угрозы[63].

В отличие от тестов для таргетной терапии, которые полагаются на наличие или отсутствие конкретной мутации, выявить скрытые биологические маркеры, которые определяют, откликнется ли чей-то рак на иммунотерапию, намного сложнее. Появляется все больше свидетельств того, что ингибиторы контрольных точек, как правило, лучше всего работают с раком, который имеет высокую степень гетерогенности, но присутствие мутировавшего гена POLE – или даже просто его «отпечатков пальцев» в геноме – остается одним из немногих позитивных индикаторов, которыми мы располагаем в настоящее время. У Ник-Зайнал не было ни малейших сомнений: иммунотерапия выступает для Джоша единственным шансом.

Прежде чем согласиться на назначение иммунотерапии, медицинская бригада Джоша отправила образец его первичной опухоли для дальнейших лабораторных исследований, призванных подтвердить его готовность к новым процедурам. Первоначальный тест оказался отрицательным, но Ник-Зайнал не сдавалась. Ее собственный анализ свидетельствовал, что мутация POLE присутствовала только в одной из подгрупп раковых клеток Джоша, поэтому, скорее всего, она выявится в одной из его вторичных опухолей, а не в небольшом фрагменте первичного рака. Она так изводила сотрудников лаборатории телефонными звонками, умоляя их проверить еще, еще и еще несколько образцов, что те в конце концов уступали. Как и следовало ожидать, очередной тест на первичной опухоли и уплотнении в одном из лимфатических узлов дал положительный результат.

Но даже этого было недостаточно, чтобы получить доступ к иммунотерапии. В то время когда Ник-Зайнал занималась своими анализами, Национальная служба здравоохранения Великобритании бесплатно предоставляла эти очень дорогие лекарства лишь крайне узкому кругу пациентов с раком легкого и меланомой, а пациенты с опухолями, содержащими POLE-мутации, в это число не входили. Иначе говоря, Джошу каким-то образом нужно было найти 60 000 фунтов, необходимых для первых трех доз, – невероятно трудная задача для аспиранта из небогатой семьи и без солидных сбережений. Оставалась единственная опция – краудфандинг.

За несколько месяцев он собрал десятки тысяч фунтов, причем не только благодаря друзьям и родственникам, живущим в его родном городе Халле, Восточный Йоркшир, но и благодаря людям из других мест. Ради этого устраивались лотереи и уличные сборы, викторины в пабах и рождественские дни джемперов. Этого оказалось достаточно, чтобы приступить к первому курсу иммунотерапии в начале декабря 2018 года.

Когда в январе следующего года я позвонила Джошу по скайпу, он ждал результатов своего первого сканирования с момента начала иммунотерапии – лечения, которое, по мнению его онколога, появилось как раз вовремя, чтобы спасти ему жизнь. Он нервничал, но был преисполнен надежды, приближая бритую голову к камере, чтобы показать мне мягкий пушок на своей макушке, которая раньше была голой шишкой. К февралю обновление на его краудфандинговой платформе подтвердило хорошие новости, которых он так ждал, а к концу 2019 года лечение оставалось по-прежнему действенным – с небольшими побочными эффектами. Я держу за него кулаки.

Итак, какова наша ситуация, когда дело доходит до лечения запущенного метастатического рака? На прецизионную онкологию тратится огромное количество времени, денег и сил, несмотря на очевидные и хорошо задокументированные проблемы, связанные с развитием резистентности практически ко всем лекарствам, которые доступны сейчас для лечения больных. По-прежнему трудно отучить фармацевтические компании от пристрастия к схеме «Я тоже» с ее постоянно сжимающимися полосками продления жизни и заинтересовать их исследованием новых целей и смесей, причем даже в тех случаях, когда совокупные побочные эффекты комбинаций нескольких лекарственных препаратов не слишком токсичны и вполне переносимы.

Иммунотерапия – вещь невероятно заманчивая, но она не всем подходит. Нам еще только предстоит решить, как лучше всего отбирать пациентов, подобных Джошу, у которых рак будет реагировать на эти лекарства, и как находить альтернативные способы пробуждения иммунной системы у людей, у которых этого не происходит. Между тем раковые клетки по-прежнему могут придумывать способы уклонения от иммунных хищников, бродящих по опухолевому ландшафту: так, они научились переходить в «спящий» режим, отключая синтез белков, которые делают их заметными для иммунных клеток.

Если мы собираемся по-настоящему изменить выживаемость при раке в будущем, нам необходимо продумывать все эти проблемы – и потенциал их решения – эволюционно. Нам нужно быть умными. Такими же умными, как сам Чарльз Дарвин.

Если вы смотрели фильм «Мстители: война бесконечности», то наверняка вспомните эту сцену. Разношерстная группа супергероев противостоит злодею Таносу, который собирает полный набор Камней Бесконечности, чтобы истребить половину Вселенной. Ближе к концу фильма есть эпизод, где Доктор Стрэндж парит среди обломков разрушенной планеты и совершает скачки во времени, чтобы увидеть все возможные варианты будущего, которое ожидает группу в предстоящей битве.

«Сколько вариантов вы видели?» – спрашивает Звездный Лорд.

«Четырнадцать миллионов шестьсот двадцать пять», – отвечает Стрэндж.

«В скольких мы выиграли?» – интересуется Тони Старк.

Пауза. Звучит драматичная музыка.

«В одном».

Во многих аспектах ситуация с Мстителями напоминает о вызовах, с которыми сталкивается лечение запущенного метастатического рака. Мутаций так много, раковых клеток так много, возможностей ускользнуть от лекарств так много, что любая надежда на исцеление кажется практически невероятной. Но что было бы, если бы мы умели заглядывать в будущее, как Доктор Стрэндж? Что получилось бы, если бы мы, бросив взор на хаотичную и перегруженную мутациями внутреннюю мозаику опухоли и разрушенную среду вокруг нее, могли бы предсказать, какой окажется ее реакция на любое возможное лечение, будь то химиотерапия, лучевая терапия, прецизионные препараты или иммунотерапия? В этом случае, забросив игру «ударь крота» с ее запоздалым реагированием на появление все новых угроз, мы встали бы у руля, зная, что следующим своим действием направим развитие болезни именно туда, куда нужно нам.

На четвертом этаже невзрачного академического здания Онкологического центра имени Моффитта в Тампе, штат Флорида, Роберт Гейтенби и его коллеги испытывают новое оружие войны – математику.

Клинический радиолог по образованию, глубоко интересующийся математикой, Гейтенби объединил вокруг себя пеструю группу экспериментальных биологов, математиков, специалистов по анализу данных, физиков и клиницистов. Трудность в том, чтобы найти способ, позволяющий им всем говорить на одном языке. Большая часть этажа – открытое офисное пространство, специально разработанное для стимулирования междисциплинарного взаимодействия. Здесь имеется также и центральный «коллабораториум» – большая комната, предназначенная для неформальных и спонтанных дискуссий, заполненная, по настоянию математических традиционалистов в команде, грифельными досками. Есть и маркерная доска – для тех, кто не хочет пачкаться мелом, а также компьютерный проектор для нематематиков, которые предпочитают презентации в PowerPoint уравнениям и формулам.

Необходимость принципиально иного подхода к раку Гейтенби впервые осознал после того, как прочитал статью о капустной моли – прожорливом вредителе сельскохозяйственных культур, преследующем фермеров более столетия, который теперь приобрел резистентность практически ко всем пестицидам, имеющимся на рынке[64]. Он сразу понял, что произошедшее с молью было ровно тем же, что случилось с раком: устойчивость к терапии эволюционировала до такой степени, что распространилась повсеместно.

По мнению Гейтенби, одним из самых больных мест в современной терапии рака остается то, как прописываются лекарства, а именно установка так называемой максимально переносимой дозы (МПД). Это наибольшее количество препарата, которое можно выдать пациенту до того, как он начнет испытывать неприемлемые побочные эффекты; она устанавливается в надежде устранить максимальное число раковых клеток за один мощный химический удар. Предельная доза для большинства методов лечения рассчитывается на ранних стадиях клинических испытаний: сменяющим друг друга группам добровольцев постепенно наращивают дозировку, фиксируя предел лишь в тот момент, когда обнаруживаются серьезные побочные эффекты. Однако, как мы видели, практически неизбежная резистентность сопровождается ощутимой токсичностью и лишь незначительным ростом выживаемости.

Руководствуясь примером с капустной молью, фермеры десятилетиями боролись с проблемой устойчивости к пестицидам, используя подход, который называют интегрированной борьбой с вредителями. Подобно опухоли, состоящей из генетически уникальных клеточных клонов, часть из которых будет устойчива к терапии, популяция уничтожающих урожай вредителей будет представлять собой группу генетически разнообразных существ. В то время как некоторых из них можно будет убить спреем от насекомых, другие не обратят на него ни малейшего внимания. Важно отметить, что генетические вариации, которые наделяют насекомых устойчивостью к пестицидам, как правило, делают их чуть менее успешными в питании и размножении («менее приспособленными», выражаясь в терминах эволюции), и поэтому их вытесняют особи, чувствительные к пестицидам. Иначе говоря, в нормальных условиях резистентной остается лишь небольшая часть популяции.

Ударив по этой смешанной группе насекомых огромной дозой инсектицида, вы уничтожите всех особей, чувствительных к химикатам, и оставите ядро устойчивых вредителей, которые теперь смогут кормиться и спариваться сколько угодно. Однако если вы зададитесь целью просто сократить популяцию до разумного уровня, а не тотально искоренить ее, то тогда в ней останется достаточно восприимчивых к яду особей, которые победят резистентных и удержат их под контролем.

Вместо того чтобы пытаться уничтожить вредителей всех до единого, фермеры учатся жить с ними. Они регулярно следят за популяциями насекомых и смиряются с определенным уровнем уничтожения своих посевов, используя пестициды только тогда, когда ситуация выходит из-под контроля. Аналогичные подходы сейчас используются для борьбы с сорняками и другими нежелательными видами, даже с плодовитой молью, причем принцип остается одним и тем же: не искоренять, а контролировать, сокращая побочный ущерб за счет минимизации токсичных химикатов, выбрасываемых в окружающую среду. В свою очередь, все это снижает шансы на появление неодолимых суперштаммов, которые вызовут гораздо больше проблем в будущем.

Параллели с раком очевидны. Некоторые опухоли можно полностью вылечить хирургическим путем: это сравнимо с отрубанием больной ветки дерева, раздавливанием насекомого или прополкой изолированного участка сорняков. Как любят говорить хирурги, «ничто так не лечит, как хладная сталь». Другие виды рака оказываются подчас незначительными заражениями, достаточно маленькими и однородными для того, чтобы их можно было искоренить с помощью быстрой химиотерапии и затравить хищными клетками иммунной системы (их можно сравнить с биологическими инструментами типа крошечных червей, которых используют для борьбы со слизнями). Однако запущенное метастатическое заболевание похоже на капустную моль. Такой рак уже повсюду, и у нас нет сил его контролировать.

Мы должны перестать игнорировать эволюционные процессы, происходящие прямо у нас под носом, и не только принять их, но и начать использовать в своих интересах. Мы пытались (и не преуспели) искоренить рак, бросив против него химиотерапевтический эквивалент Agent Orange[65]. Именно это заставило Гейтенби задуматься, нельзя ли приспособить для сражения с онкологическими заболеваниями что-то похожее на интегрированную борьбу с вредителями – переориентировавшись с желания исцелить болезнь на стремление установить над ней жесткий контроль.

Принимая во внимание потенциал резистентности, Гейтенби исходил из предположения о том, что в опухоли изначально будет присутствовать небольшая группа клеток, устойчивых к препаратам, но менее приспособленных к обычной жизнедеятельности, которые будут расти, чтобы заполнить пустоту, оставшуюся после гибели их «сестер», восприимчивых к терапии. Вместо применения максимально переносимой дозы лекарства для предельной минимизации опухоли новая стратегия сводится к использованию более низких доз, сокращающих рак до такой степени, чтобы вокруг все еще оставалось достаточно чувствительных клеток, способных держать в узде резистентные клетки. Как только популяция чувствительных клеток становится слишком большой, им дают еще одну дозу того же лекарства, которая снова их прореживает. Такой подход Гейтенби называет адаптивной терапией: в его основе – идея о том, что с эволюцией надо играть по ее же правилам.

В основе адаптивной терапии лежит следующая логика: несмотря на то что резистентность к лечению выступает преимуществом раковых клеток, подвергаемых химиотерапии, она превращается в помеху в нормальных условиях, поскольку с биологической точки зрения неуступчивость лекарствам обходится дорого. Например, молекулярные «насосы», которые выталкивают химиотерапию из резистентных клеток, потребляют до трети совокупного энергобюджета клетки, оставляя слишком мало энергии для дальнейшего распространения. Некоторые раковые опухоли превращаются в своеобразных «наркоманов», попадая в зависимость от тех самых химических веществ, которые призваны причинять им вред. Так, клетки меланомы, которые изменили свои привычки, чтобы сделаться устойчивыми к конкретной таргетной терапии, становятся нестабильными и склонными к гибели, когда привычное для них лекарство вдруг отменяют. В обычных условиях, т. е. при отсутствии лечения, эти издержки накапливаются и резистентные клетки начинают расти медленнее. Гейтенби использует аналогию с большим и громоздким зонтом: он невероятно полезен, когда идет дождь, но превращается в серьезную обузу во все остальное время.

Ранее уже предпринимались попытки использовать периодические циклы лечения по принципу «включено-выключено, выключено-включено» для повышения выживаемости при запущенном раке, но испытания этого подхода (известного как метрономная химиотерапия) не увенчались особым успехом. Причиной было то, что циклы лечения не учитывали статус борьбы, идущей между резистентными и чувствительными клетками. Просто отказаться от еще одной дозы препарата, не зная, какая популяция в настоящее время выигрывает схватку, столь же бессмысленно, как сбрасывать бомбы на поле боя, не зная точного местоположения вражеских войск. Можно совершить несколько удачных ударов, но, сделав это много раз подряд, в какой-то момент вы обязательно совершите катастрофическую ошибку.

Чтобы разобраться в том, как работает эволюционная динамика, Гейтенби и его команда начали с математики. Используя измерения, полученные в лабораторных экспериментах, они составили набор уравнений, отражающих то, насколько быстро чувствительные клетки и устойчивые клетки растут, а также то, какой эффект на каждую из этих групп оказывает лекарственная терапия. Затем они воспользовались своими расчетами, чтобы создать виртуальную симуляцию того, как две популяции будут расти и сокращаться с началом лечения, обозначив точные отметки ввода каждой очередной дозы терапии. Удовлетворенные тем, что разработанный подход позволял контролировать рост опухоли в долгосрочной перспективе, они протестировали его на мышах, которым прививались клетки рака яичников.

Как только опухоли вырастали до размера небольшой горошины, каждому животному вводили инъекцию карбоплатина – лекарства, которое обычно используется для лечения людей, но при этом несколько животных для сравнения оставлялись вообще без лечения. Затем обработанных мышей разделили на две группы. Некоторые из них получали стандартную дозу карбоплатина каждые четыре дня по строгому расписанию, имитируя метрономный график, в то время как другие перешли на режим адаптивной терапии. Раз в три дня один из исследователей тщательно измерял размер опухоли у каждого грызуна с помощью набора крошечных штангенциркулей и соответствующим образом корректировал дозу лекарства: немного больше, если опухоль росла, и немного меньше, если она уменьшалась, согласно расчетам Гейтенби.

Несмотря на то что это был довольно бессистемный эксперимент в искусственно созданной системе, результаты оказались поразительными. Через шесть месяцев после первоначальной трансплантации опухоли у животных, получавших регулярные дозы, увеличились более чем в четыре раза и были даже немного больше, чем у мышей, которые вообще не получали никакого лечения. Однако опухоли у их собратьев, получавших адаптивную терапию, были того же размера, что и вначале. Да, на этом пути были взлеты и падения, но в целом способ сработал.

Возможно, впрочем, ученым просто повезло с выбранной ими моделью рака яичников. Следующей задачей было опробовать адаптивную терапию с иным протоколом лечения другого вида рака. На этот раз исследователи наблюдали за мышами, которым вводили два типа клеточных линий рака молочной железы – одну от типичной гормоночувствительной опухоли, а другую от так называемого тройного негативного рака, который труднее лечить, – и сравнивали стандартную и адаптивную дозировки лекарственного средства под названием «паклитаксел».

Через пять лет после публикации первой статьи о раке яичников Центр Моффитта наконец приобрел МРТ-аппарат тех габаритов, которые подходят для мышей, так что Гейтенби и его команда смогли провести более сложные измерения размера опухоли, позволяющие еще точнее настроить лечение. И снова результаты оказались в высшей степени примечательными. У животных, проходивших адаптивную терапию, опухоли стабилизировались и оставались небольшими при постепенном использовании все меньших и меньших доз препарата. В некоторых случаях рак стабилизировался даже после полного прекращения лечения. Это действительно работало.

Пришло время расширить масштаб. Хотя эксперименты на животных проводились с раком молочной железы и яичников, Гейтенби теперь решил привлечь к своим первым человеческим испытаниям пациентов с раком простаты. Это было чисто практическое решение: принципиально важным компонентом адаптивной терапии является возможность точно отслеживать изменение количества раковых клеток в организме (опухолевую нагрузку) на регулярной основе, в идеале с помощью неинвазивных тестов. Слишком часто делать пациентам КТ или МРТ логистически сложно и дорого; кроме того, в случае компьютерной томографии они подвергаются лишнему воздействию рентгеновского излучения. Но клетки рака предстательной железы производят химическое вещество, называемое PSA, уровень которого фиксируется простым анализом крови, производимым в местной поликлинике. Это, конечно, не идеальное считывание данных, но вполне удовлетворительное.

Гейтенби объединил усилия с Цзинсонгом Чжаном, специалистом по раку предстательной железы из Центра Моффитта, который ознакомился с результатами исследований на мышах и очень хотел принять участие в клинических испытаниях. Цель заключалась в том, чтобы рекрутировать небольшое количество мужчин с запущенным метастатическим раком предcтательной железы на поздней стадии, испробовавших все методы лечения, кроме одного – нового дорогостоящего препарата под названием «Зитига» (абиратерон), который останавливает выработку тестостерона, подпитывающего опухоль. К моменту испытаний большинство мужчин, принимавших этот препарат по стандартному графику, могли ожидать, что пройдет в среднем восемнадцать месяцев или около того, прежде чем их опухоли выработают резистентность и снова начнут расти.

Команда часами думала над правильными цифрами, которые следовало ввести в математическую модель, размышляя о популяциях клеток, присутствующих в типичном раке предстательной железы, об их возможной реакции на лекарство, а также о том, что будет приемлемым с практической точки зрения. Хотя расчеты были непростыми (Гейтенби даже пришлось, чтобы не напугать комитет, исключить из заявки на одобрение клинического испытания все уравнения), идея была довольно элементарной. В начале испытания предлагалось замерить уровни PSA у всех мужчин-участников. После этого пациентам предстояло получать регулярные ежедневные дозы абиратерона, проходя новые тесты на PSA каждые четыре недели, а КТ и сканирование костей – каждые три месяца.

Согласно плану, как только уровень PSA упадет до середины начального значения, пациенту следует прекратить прием препарата. А потом нужно будет ждать. В определенный момент – спустя недели или месяцы, в зависимости от индивидуального рака каждого мужчины, – уровень PSA вновь начнет повышаться, свидетельствуя о возобновившемся росте опухоли. Как только она достигнет тех же размеров, что и в самом начале, пациент возвращается к абиратерону, и цикл повторяется. По крайней мере, так выглядел первоначальный замысел.

Наблюдение за первым участником исследования заставило ученых сильно понервничать. Хотя Гейтенби был вполне уверен, что его метод сработает, он не скрывает, что разволновался, когда мужчина впервые перестал принимать абиратерон, а его уровень PSA пополз вверх. «Я подумал: а вдруг мы ошибаемся? Что будет, если это не сработает, рост продолжится, мы снова проведем терапию, а она опять не сработает? – говорит он, морщась при воспоминании. – Кроме того, приходится наблюдать, как опухоль вновь растет в следующем цикле. Сейчас у меня больше уверенности, но я по-прежнему волнуюсь – ведь хочется помочь, а не навредить».

Первостепенное желание не навредить оборачивалось тем, что экспериментаторам потребовалось гораздо больше времени для набора пациентов, чем они рассчитывали. Команда договорилась о том, что если у первых трех пациентов не будет ожидаемых циклов уменьшения и роста опухоли, то исследование придется остановить. Хотя математические модели предсказывали, что цикл может составлять от трех месяцев до полутора лет, ученые не смогли учесть то, насколько разными могут оказаться их пациенты. У одного из самых первых больных, включенных в исследование, цикл был невероятно длинным: на то, чтобы его рак вернулся на уровень, позволяющий возобновить лечение, ушла большая часть года. Конечно, для самого пациента это была отличная новость, но Гейтенби и его коллеги были разочарованы.

Кстати, для пациентов, участвовавших в испытании, этот момент оказался наиболее трудным для понимания. Зачем прекращать эффективное лечение до того, как оно полностью завершит свою очистительную работу, и намеренно позволять раку вернуться? Внешне это просто не имеет смысла. Двое пациентов не смогли этого вынести. Как только их уровень PSA упал до 50 %, они начали настаивать на продолжении лечения, низводящего достигнутые пороги до минимума. В каждом из этих случаев последовал быстрый рецидив, завершившийся смертью.

Но для некоторых других участников идея адаптивной терапии оказалась очень полезной. Гейтенби рассказывает мне о пациенте, который громче всех его защищает, – о Роберте Батлере, британском инженере-нефтянике, который переехал в Тампу, желая насладиться пенсией во Флориде, и у которого в 2007 году был диагностирован рак предстательной железы. Гормональная терапия и лучевая терапия не смогли сдержать болезнь, и его последней надеждой оставалась адаптивная терапия. Во время моего визита в Центр Моффитта в мае 2018 года Роберт проходил десятый цикл приема абиратерона, удерживая рекорд выживаемости на испытании. Как человек с техническим складом ума, он выстраивал очевидные для него параллели между разумным применением лекарства, поддерживающим баланс в популяции раковых клеток в его организме, и устройством вроде термостата, которое срабатывает только тогда, когда становится слишком холодно. Температура в комнате может колебаться при включении и выключении обогрева, но общий результат остается довольно стабильным.

У тех людей, которые проявили мужество и прокатились на «американских горках» абиратерона, результаты оказались впечатляющими. Предварительные итоги, обнародованные в конце 2017 года, свидетельствовали, что состояние десяти из одиннадцати пациентов было полностью стабильным, а их опухоли проходили нормальный цикл разрастания и уменьшения в среднем за двадцать семь месяцев – почти на год дольше, чем если бы они следовали стандартному протоколу. Только у одного пациента рак не ответил на лечение так, как предполагалось, и его состояние ухудшилось. Важно отметить, что мужчины принимали в среднем около половины обычной дозы абиратерона – некоторые из них потребляли препарат только один месяц в году – и демонстрировали лишь минимум побочных эффектов, ни один из которых не был серьезным.

Хотя адаптивная терапия направлена на то, чтобы стабилизировать рак путем установления контроля над популяцией устойчивых к лекарствам клеток, они по-прежнему остаются в организме пациента, продолжая там воспроизводиться, пусть даже относительно медленно. Математические модели Гейтенби показывают: возможно, популяциям резистентных клеток удастся взять верх лишь после двадцати циклов лечения, но в какой-то момент это неминуемо произойдет.

К февралю 2019 года, когда я присутствовала на презентации, которую Джоэл Браун, коллега Гейтенби, представлял в Париже, в исследование были вовлечены 16 человек. В среднем они продержались до рецидива в два раза дольше, чем ожидалось, причем один мужчина прожил до возвращения болезни целых четыре года. К сожалению, в итоге рецидив настиг всех, поскольку резистентные к лекарству клетки все же победили, но тем не менее участники испытаний в большинстве своем еще были живы и пробовали какие-то иные варианты терапии. Все они чувствовали себя намного лучше, чем похожая группа мужчин, принимавших абиратерон по обычному графику. По любым меркам исследование было успешным: оно сработало.

Теоретически адаптивная терапия может быть применима к любому виду рака или лечения. Для этого нужно только иметь достаточно информации о различных типах резистентных и чувствительных клеток, чтобы создать математическую модель, а также располагать надежным способом регулярного измерения опухолевой нагрузки. Последнее обстоятельство на сегодняшний момент выступает серьезным камнем преткновения; мы отчаянно нуждаемся в простых, дешевых и неинвазивных методах, позволяющих отслеживать прогресс рака без многократного повторного сканирования.

Самой многообещающей идеей в этой области представляется концепция «жидкой биопсии» – анализ уровней и генетического состава опухолевой ДНК или клеток, выбрасываемых опухолью в кровоток, а также розыск еще большего количества молекул, подобных PSA, которые обеспечивают надежную оценку опухолевой нагрузки. Перспектива применения «жидкой биопсии» для наблюдения за тем, как рак реагирует на лечение, а также, возможно, для выбора наиболее подходящей терапии или даже для изначальной диагностики вызывает большой общественный ажиотаж. За этим направлением определенно стоит понаблюдать в будущем.

Постепенный отказ от лечения рака путем мощных ударов максимальными дозами и переориентация на более нюансированный эволюционный подход поднимают довольно интригующие вопросы о видах лекарств, которые лучше всех прочих подходят для долгосрочного контроля. Есть определенная ирония в том, что адаптивная терапия, нацеленная на поддержание баланса внутри опухоли, а не на уничтожение максимального количества раковых клеток, оказывается более приспособленной к работе с теми лекарствами, которые принято считать «менее удачными», – с терапиями, которые не впечатляют уровнем поражения рака, но зато имеют меньше побочных эффектов и низкую долгосрочную токсичность.

Полки фармацевтических компаний забиты множеством таких молекул, отвергнутых из-за недостаточной эффективности после лабораторных или клинических испытаний и готовых к перевоплощению в более тонком адаптивном контексте. Есть также немало готовых лекарств, уже одобренных и используемых для лечения других заболеваний, например противопаразитарные средства или сердечные препараты, многие из которых имеют низкую токсичность и могут быть полезны для лечения рака в эволюционном контексте, даже если они и не «работают» согласно общепринятой модели, базирующейся на понятии «максимальной дозы»[66]. В качестве дополнительного бонуса стоит упомянуть и о том, что сроки действия патентов на многие старые методы лечения вот-вот истекут. Обычно компаниям гарантируется исключительное право на реализацию какого-то лекарства в течение определенного периода времени после его одобрения: это позволяет им окупить затраты на разработку и компенсировать неудачи с другими продуктами, не добирающимися до рынка. Производство непатентованных лекарств в качестве дженериков обходится гораздо дешевле, чем изготовление новых препаратов: это не только делает их привлекательными для поставщиков медицинских услуг, но и расширяет доступ в те страны, где онкологическое лечение испытывает недофинансирование. (Хотя, конечно, я ни в коем случае не собираюсь недооценивать таланты представителей фармацевтической отрасли в извлечении прибылей.)

Контраст между результатами исследования рака простаты в Центре Моффитта, эффективно продемонстрировавшего удвоение выживаемости без прогрессирования при метастатическом раке, и теми жалкими месяцами, которые с огромным трудом выигрываются в случае новых таргетных методов лечения, не может не впечатлять. Если бы это был новый ингибитор киназы, то фармацевтические компании, опережая друг друга, бросились бы регистрировать его, но применение в онкологическом лечении теории эволюции не вызвало у них почти никакого интереса. Идеи долгосрочного контроля, призванного заменить лечение, по-прежнему вытесняются разговорами о «волшебных пилюлях», прецизионной медицине и все более дорогих препаратах. Забавно то, что адаптивная терапия есть как раз то самое, в чем приверженцы теорий заговора зачастую обвиняют фармацевтическую промышленность, утверждая, что та хочет держать людей больными, а не придумывать по-настоящему действенные лекарства. Тем не менее массовому сознанию требуется время, чтобы обратить на все это должное внимание и как следует разобраться.

Когда я впервые услышала об адаптивной терапии, мои волосы зашевелились. От этого веяло чем-то новым и свежим, кардинально отличающимся от приливной волны таргетных методов лечения с их мизерными преимуществами для выживания. Новость об исследовании рака предстательной железы, проведенном Центром Моффитта, широко распространилась; ее подкрепили сообщения об онкологах из других американских больниц, применявших тот же подход к своим пациентам. Гейтенби и его команда сейчас приступают к новому этапу исследований, тестируя адаптивную терапию в качестве первой линии обороны от рака предстательной железы, а не как последнее средство борьбы с ним. Если их «американские горки» удастся поддерживать на протяжении нескольких лет или даже десятилетий, то это станет похожим на реальный способ превратить запущенный рак из стремительного убийцы в долговременное хроническое заболевание.

Однако моего личного энтузиазма недостаточно, чтобы убедить врачей, представителей регулирующих органов или пациентов. Было бы глупо приходить в восторг из-за результатов одного испытания и нескольких экспериментов на животных. Наиболее весомым доказательством стала бы демонстрация того, что новый подход работает снова, снова и снова, причем у все большего числа пациентов со всеми видами рака.

В настоящее время запланировано гораздо больше испытаний адаптивной терапии, предназначенной для различных типов опухолей – от самых распространенных заболеваний типа метастатического рака молочной железы до редчайших, но смертоносных детских онкологических заболеваний и опухолей головного мозга, где любой выигрыш в выживаемости имеет большое значение. Хотя со временем резистентность, вероятно, в каждом случае будет расти, как это происходило с мужчинами, участвовавшими в исследовании рака простаты, после этого можно будет попробовать терапию второй или даже третьей линии. Это пока еще игра «ударь крота», но ее временны́е рамки уже гораздо шире.

Есть и другие идеи, подталкивающие в том же направлении, использующие эволюционные и математические принципы для перехода от краткосрочных провалов к долгосрочному контролю над раком или даже к полному его исчезновению. Одна из моих любимых – это erzatzdroges, или препараты-приманки. Многие опухоли вырабатывают устойчивость к терапии, запуская ряд молекулярных «насосов», которые выкачивают химиотерапевтические препараты прямо из раковых клеток, прежде чем они начнут причинять им вред. Эти «насосы» потребляют огромное количество энергии, но ради сохранения жизни дело того стоит. Между тем команда Гейтенби обнаружила: если воздействовать на резистентные раковые клетки верапамилом, старым и относительно нетоксичным препаратом для нормализации кровяного давления, то можно заставить их «насосы» работать на полную мощь, потребляя огромное количество энергии и не оставляя топлива для воспроизведения («весь вспотел, а толку нет» – так это образно описывается в статье).

По контрасту химиочувствительные клетки имеют конкурентное преимущество – они быстро растут, но их количество с легкостью можно сокращать с каждым раундом лечения. Использование лекарств-приманок для сдерживания роста устойчивых к препаратам клеток может стать ценным дополнением к адаптивной терапии, гарантирующим, что между циклами лечения устойчивые клетки не будут расти быстрее, чем их чувствительные соседи. Есть и другие способы, делающие резистентность к лекарствам очень дорогостоящей с биологической точки зрения. Например, если устойчивые клетки особенно прочно зависят от определенных питательных веществ, таких как некоторые аминокислоты (строительные блоки белков), то провоцирование селективного голодания усложнит им жизнь и облегчит процветание чувствительных клеток.

Еще одна революционная идея эволюционного толка – это «гамбит неудачника». Идея состоит в том, чтобы толкнуть раковые клетки на такой эволюционный путь, где они обязательно встретятся с такой новой угрозой, от которой не смогут защититься. Привлекая аналогию из природного мира, представим себе вид быстро размножающихся мышей, на которых охотятся два хищника: змеи и ястребы. Мыши, бегающие по открытым пространствам, попадают в когти птицам, а ищущие убежища в подлеске пожираются змеями. Мышиная популяция, таким образом, оказывается в безвыигрышном с эволюционной точки зрения состоянии: она не может адаптироваться к существованию в какой-то одной среде обитания, поскольку каждый из двух хабитатов для них одинаково опасен. Для рака эквивалентным было бы использование двух методов лечения, вырабатывающих взаимоисключающие механизмы резистентности: если клетки научатся расти, невзирая на одно лечение, то это будет означать их неизбежную уязвимость перед другим лечением. Следовательно, при использовании обоих типов терапии они просто не смогут развиваться.

Еще один метод – это «доброкачественные ускорители», предложенные Карло Мейли, человеком, изучающим резистентных к радиации губок (мы познакомились с ним в главе 1). Речь идет о препаратах, стимулирующих рост внутри опухоли доброкачественных и неинвазивных клеток, которые вытесняют и подавляют любые агрессивно злокачественные клоны вместе с их экспансионистскими замыслами. При этом следует помнить о нескольких очевидных правилах, которые необходимо соблюдать: доброкачественные клетки должны с легкостью поддаваться контролю, если они вдруг отбиваются от рук (например, из-за химиотерапии), и они должны обладать конкурентным преимуществом перед агрессивными раковыми клетками. Компьютерное моделирование показало, что «доброкачественные ускорители» способны демонстрировать эффективность в борьбе с запущенным метастатическим раком или в предотвращении рецидива, даже если их мобилизуют в самом конце игры. В той же логике можно работать над предотвращением рака или ускорением роста здоровых клеток, чтобы вытеснить любые раковые клоны. Мейли и его команда сейчас ищут пути для наилучшего способа проверить эту идею на практике.

К настоящему моменту они провели тесты на клетках, растущих в пластиковых чашках в лаборатории, обнаружив, что такое химическое вещество, как аскорбиновая кислота, помогает нормальным клеткам пищевода вытеснять предраковые клетки, обнаруженные лабораторным путем при заболевании, известном как синдром Барретта. Аскорбиновая кислота, или привычный витамин С, содержится во фруктах и овощах, а также в пищевых добавках. Мы абсолютно не знаем, способно ли проглатывание добавок или отхлебывание фруктового сока предотвращать восстание раковых клеток в человеческом пищеводе, и я не рассматривала бы единственный лабораторный отчет о витамине С в качестве рекомендации для какого-либо медицинского вмешательства[67]. Однако в этих интригующих предварительных изысканиях подчеркивается необходимость еще более систематического изучения способов, посредством которых можно уравновесить конкуренцию между раковыми и здоровыми клетками или же победить злокачественные клоны в опухоли за счет доброкачественных клонов.

Прежде я размышляла об использовании эволюционных стратегий для борьбы с раком и о превращении с их помощью болезни из скорого на руку убийцы в долговременное состояние. Однако как насчет того, чтобы использовать те же стратегии для лечения?

На деле предметом нашего обсуждения здесь выступает вымирание – полное устранение определенной популяции из окружающей среды. На протяжении истории нашей планеты подобное происходило много раз, будь то в результате форс-мажорных обстоятельств типа изменения климата, случайных падений астероидов, болезней и т. д. или из-за человеческого вмешательства. Более 99 % видов, когда-либо живших на Земле, исчезли, причем многие из них были более многочисленными и генетически разнообразными, чем клетки в обычной опухоли. Иначе говоря, если мы желаем разыграть против рака эволюционную партию, нам стоит внимательно изучить практику вымирания в живой природе.

Когда мы думаем о вымирании, первое, что приходит на ум, – это удар астероида, нанесенный по динозаврам: грандиозная и глобальная катастрофа, произошедшая около 66 млн лет назад, которая уничтожила три четверти всех животных и растений на Земле. Однако, хотя все гигантские ящеры из-за нее действительно погибли, самые маленькие смогли уцелеть, превратившись потом в современных птиц[68].

Но в большинстве своем случаи вымирания не столь величественны, а отдельные виды уходят, как правило, под аккомпанемент не громкого взрыва, а тихого поскуливания. Первым шагом к исчезновению становится некий кризис вроде жесткой агрессии хищников или охотников, утраты привычной среды обитания или изменения природных условий, из-за чего популяция сокращается до небольшой группы выживших, которые не способны адаптироваться к последующим внезапным изменениям. Небольшие популяции отличаются низким генетическим разнообразием, их представители имеют, как правило, множество общих генетических вариаций, и поэтому их потенциал адаптации и преодоления трудностей невелик. Кроме того, из-за инбридинга они более подвержены неприятностям со здоровьем и более восприимчивы к заболеваниям: в подобных случаях всегда существует риск того, что несколько неудачных событий уничтожат всю популяцию. В подобных точках жизнь становится крайне опасной, а наиболее вероятным исходом выступает вымирание.

В статье, написанной совместно с биологом-эволюционистом Джоэлом Брауном, Боб Гейтенби ссылается на историю верескового тетерева как на пример вымирания в действии. Эти красивые дикие птицы во множестве водились на восточном побережье Северной Америки, когда туда прибыли первые европейские поселенцы. Как и ожидалось, соблазн отлова столь крупных пернатых оказался неодолимым, и колонисты с великим энтузиазмом принялись охотиться на них и поедать их. Не исключено, что самой первой индейкой ко Дню благодарения стал именно вересковый тетерев.

По мере экспансии европейских поселений среда обитания этого вида сужалась. К 1870 году на острове Мартас-Винъярд у побережья Новой Англии осталось всего пятьдесят птиц. Островитяне объединились, чтобы спасти своих пернатых друзей, и за следующие несколько десятилетий островная популяция выросла примерно до 2000 особей. А затем вмешалась судьба. Сначала ареал гнездования опустошил пожар, а потом последовало несколько необычно суровых зим. Наконец, пришло инфекционное заболевание, и все оставшиеся птицы исчезли. Последний вересковый тетерев, которого местные жители прозвали Гулким Беном, умер в 1932 году.

Колониальная экспансия и охота стали первым ударом по популяции, снизив ее численность до критически низкого уровня, – итог, который был удручающе предсказуем, исходя из развертывания подобных ситуаций в других местах. Тетерева угодили в географическое и генетическое бутылочное горлышко – небольшая популяция племенных птиц застряла в узком месте, – что подвергло их риску. Последующие менее серьезные удары были случайными, но вид уже полным ходом шел к исчезновению.

Во всем мире защитники природы изучают сокращение популяций и их хабитатов, разрабатывая математические и генетические модели, призванные оценить риск вымирания видов и наметить наилучшую стратегию их спасения от исчезновения. Поскольку раковые клетки можно уподобить таким же популяциям, осваивающим хабитат тела, к ним применимы те же модели. Только в данном случае вместо того, чтобы пытаться спасти эти клетки и стимулировать их процветание, мы целенаправленно хотим свести их количество к нулю.

Как отмечают в своей статье Гейтенби и Браун, такая стратегия уже используется для лечения детей с острым лимфобластным лейкозом, хотя обычно ее не трактуют в столь явных эволюционных терминах. На протяжении многих лет врачи путем проб и ошибок продумывали спасительную комбинацию методов лечения, реализуемую по определенному алгоритму и превращавшую болезнь из безальтернативно смертельной в излечимую – в девяти случаях из десяти. При этом они применяли ту же стратегию, которая обрекла на гибель верескового тетерева. Первый большой удар – интенсивная химиотерапия – убивает большую часть популяции раковых клеток, оставляя после себя небольшую группу выживших. Затем следует второй удар с использованием лекарства, действующего иначе, который поражает клетки, устоявшие при первой атаке. А потом следуют третий и четвертый удары.

Вместо того чтобы составлять сложные комбинации в ходе многократных итераций, математические модели Гейтенби позволяют разрабатывать стратегии вымирания с чистого листа. Если свести проблему к эволюционному и экологическому вымиранию – генетически разнообразную популяцию надо сократить до той степени, когда она начнет рушиться и дальше не сможет противостоять уничтожению, – то эти идеи представляются невероятно очевидными. Трудность, однако, в том, что они полностью противоречат тому, как лечат пациентов сегодня. Например, когда мужчин с прогрессирующим раком простаты лечат препаратом, блокирующим гормоны, скажем абиратероном, им обычно назначают максимальную дозу, которую требуется принимать в течение длительного срока. В этот период входит время, необходимое не только для того, чтобы опухоль сократилась в размерах, но и для того, чтобы она снова выросла, наполнившись резистентными клетками[69]. Когда такая точка будет достигнута, врач может предложить переключиться на другой протокол химиотерапии – и все снова пойдет по кругу.

Но если вы хотите добиться вымирания, то зачем же дожидаться того, чтобы популяция опухолевых клеток опять сделалась большой? Ведь гораздо лучше пнуть их, когда они еще остаются поверженными. Лучшее время для использования второго препарата – тот момент, когда популяция раковых клеток минимальна, т. е. сразу после того, как первый удар абиратерона нанес ей урон. Оставшиеся в живых раковые клетки будут болезненными и слабыми, они будут расходовать свои силы на поддержание резистентности к терапии, и поэтому второй удар губительной химиотерапией, скорее всего, прикончит их совсем. На первый взгляд эта идея не вяжется с логикой: зачем менять терапию, когда кажется, что и применяемая работает? Но так гораздо больше шансов покончить с болезнью.

Объединяя эволюционные и математические знания ради постижения проблемы рака, Гейтенби и его коллеги рассматривают болезнь как своеобразную игру. Хотя использование этого слова грозит тривиализацией или упрощением серьезнейшей темы, теория игр представляет собой тщательно продуманный набор математических правил, которые можно применять ко всем видам взаимодействия между индивидуальными сущностями, будь то люди, животные или клетки. Разбираясь в правилах, согласно которым раковые клетки адаптируются и реагируют на терапию, мы сумеем победить их в их собственной игре.

Что немаловажно, у нашей команды есть преимущество: наличие разума. Онкологи (более или менее) разумные существа. Они принимают продуманные стратегические решения о том, какое лечение и когда использовать, а также знают, что делать дальше. Рак же остается сущностью сугубо реактивной, он приспосабливается к точечному давлению на среду его обитания – присутствию лекарств, низкому содержанию кислорода, истощению питательных веществ и т. д., но он никогда не может предсказать, что ждет его впереди. Гигантские динозавры процветали, пока удар астероида не изменил атмосферу планеты. Если изменившиеся условия вдруг станут несовместимыми с характеристиками, которые были выработаны раковыми клетками для обеспечения собственного выживания, то они могут быстро оказаться на пути к вымиранию.

С этим тузом в рукаве можно начинать играть. В отличие от игры «камень, ножницы, бумага», где игроки делают ходы одновременно, партия, разыгрываемая между доктором и болезнью, соответствует игровой модели, которую впервые разработал немецкий экономист Генрих фон Штакельберг: в ней игроки делают ходы по очереди. Это обеспечивает первому игроку преимущество, так как соперник вынужден делать свой ход, отвечая на чужой первый шаг, ограничивающий имеющиеся у него опции.

Иллюстрацией могут послужить крестики-нолики, где после первого поставленного крестика число мест, куда можно поставить нолик, сокращается. Из опыта частых побед над младшими сестрами в детстве я хорошо усвоила, что если вы пойдете первым против менее опытного игрока, то, как правило, выиграете. То же самое должно распространяться и на «игру Штакельберга» против рака: если врач делает первый ход, а рак каждого конкретного пациента в начале лечения предстает чистым новичком, то тогда мы должны суметь разработать правила, которые позволят нам выигрывать каждый раз. Но, к сожалению, пока этого не происходит.

Сейчас онколог может сделать первый шаг, выбрав конкретный препарат, но затем он теряет свое преимущество, продолжая лечение до тех пор, пока не появится резистентность. Когда он переключается на другую терапию, уже слишком поздно: рак успел завоевать преимущество, и каждый последующий вариант лечения оказывается лишь ответом на очередной его шаг. Это все равно что, начав игру в крестики-нолики, нарисовать крестик, потом дождаться, пока оппонент поставит свой нолик, а затем снова нарисовать крестик в том же самом квадрате. Вы потеряли преимущество лидера, вам остается только следовать за противником. И поэтому вас, по всей видимости, ждет проигрыш.

Осваиваясь в офисе Гейтенби, расположенном на четвертом этаже Центра Моффитта, я замечаю, что пол покрыт цветными квадратами ковровой плитки, похожими на шахматную доску. Кроме того, пространство весьма обширно. «Может быть, сыграем в "игру Штакельберга"? Прямо здесь?» – с энтузиазмом предлагаю я.

Мы определяемся с правилами. Я врач, а он рак. В этой погоне я побеждаю в том случае, если ему больше некуда двигаться. Занимаем исходные позиции, нас разделяет один квадрат. Я зловеще усмехаюсь, и битва начинается. Я разыгрываю гамбит с традиционной MTD-терапией[70], предполагающей продолжение одного и того же лечения до тех пор, пока оно не перестает работать. Я делаю шаг вперед. Гейтенби делает шаг назад. Я делаю еще один шаг вперед. Он отходит в сторону. Он выработал резистентность. Я делаю еще один шаг вперед – в конце концов, я приближаюсь к цели, так зачем же менять свою стратегию сейчас? Его следующий шаг ставит его вровень со мной. Я делаю новый шаг вперед, уходя в отрыв. Теперь он свободен и выиграл игру, а я быстро утыкаюсь в стену. Даже если бы я сменила тактику, когда он оказался на одном уровне со мной, я упустила бы тот момент, когда он уклонился.

Мы начинаем следующий раунд. На этот раз я буду умнее. Шагаю вперед. Он отступает. Я снова шагаю вперед. Он делает шаг влево. Я следую за ним, двигаясь вправо. Он движется боком, возвращаясь туда, откуда пришел. Я преследую его. Какое-то время мы продолжаем этот незамысловатый танец, подтрунивая друг над другом и меняясь местами, но ни один не обходит другого. Не идеально, конечно, ведь в конечном итоге один или оба устанут и сдадутся, но по сути это ничья.

Начинаем снова. Наконец у меня появилась идея, как выиграть. Я, как и прежде, шагаю вперед. Он отходит в сторону. Я достаю корзину для бумаг из-под его стола и ставлю перед собой, а затем тоже отступаю в сторону. Боковой путь побега теперь для него закрыт. Ему приходится отступить. Начинается погоня, и вскоре я загоняю его в шкаф.

«Я проиграл! – смеется он. – Но это было весело!»

Я смогла выиграть по трем причинам. Во-первых, офис Гейтенби – ограниченное пространство и там не слишком много мест, куда он мог бы пойти. Во-вторых, я следила за каждым его шагом и меняла свою стратегию, предугадывая, куда он, вероятнее всего, пойдет дальше. Кроме того, из-за преимущества первого хода я всегда была хозяином положения и лидировала в каждом раунде. Наконец, я применила свое секретное оружие – корзину для бумаг.

Раковые клетки способны использовать в игре весь человеческий геном, перемешивая и ослабляя его множественными мутациями, но имеющиеся в их распоряжении опции все равно не бесконечны. Хотя есть множество генетических путей, используя которые раковые клетки приспосабливаются к испытываемым ими стрессам, они все-таки тяготеют к одним и тем же исходам. Эволюция действительно может быть умнее нас, но на нашей стороне блага науки. Изучая эволюционные реакции у сотен, а затем и у тысяч онкологических больных, мы получим возможность просчитать игровые стратегии раковых клеток. И тогда откроется следующий этап: мы попытаемся предсказывать, как рак любого конкретного пациента отреагирует на то или иное лечение.

Во-первых, нам нужно будет определить, из чего состоит каждый случай рака, нанести на карту все разновидности его клеток, включая иммунные и поддерживающие, а также получить представление о его молекулярной среде. Затем нам потребуется выяснить, как клетки отреагируют на различные варианты лечения, и выбрать тот, который, скорее всего, окажется наиболее действенным. Необходимо будет наблюдать за тем, что происходит, и извлекать соответствующие уроки, выясняя, имеют ли опухоли со схожими генетическими профилями предрасположенность к тому, чтобы восстанавливаться одним и тем же образом, и одновременно оценивая вероятность этого. Наконец, мы должны быть готовы наметить наилучшую терапию второй линии, а также сменяющее ее лечение и потом еще одно после предыдущего. И не исключено, что мы сможем найти фармакологический эквивалент офисной корзины Гейтенби, также отрезающий путь к сопротивлению. Выполнив все вышеперечисленное, мы станем неоспоримыми хозяевами положения, эволюционно направляя болезнь к желаемому результату.

Рак – сложная и развивающаяся система; из-за этого игра, в которую мы вовлечены, больше похожа не на офисные догонялки, а на самые настоящие шахматы. Нам нужно научиться выигрывать. По ходу игры возникает огромное число вариантов расстановки фигур, но правила неизменно остаются одними и теми же. Слоны ходят по диагонали, кони умеют скакать, ферзи перемещаются в любом направлении. Каждая игра уникальна – как и любой рак индивидуален – от выбора гамбита до финальной конфигурации мата, поэтому бездумное выполнение одной и той же последовательности ходов никогда не сработает.

К счастью, у нас есть главное стратегическое преимущество – обладание интеллектом. За исключением заразных разновидностей рака, подобных лицевым опухолям тасманийского дьявола, рак каждого отдельного человека не в состоянии передать следующему поколению раковых клеток те эволюционные хитрости, которые он освоил. Он умирает вместе с телом своего хозяина. Но мы, напротив, умеем извлекать уроки из каждого отдельного случая, чтобы точно выяснить, как и почему что-то пошло не так, и попробовать что-нибудь другое во время следующего хода. Нам, вероятно, придется корректировать нашу стратегию, откликаясь на возникающие по ходу игры неожиданности, но если мы досконально выучили правила, то вполне сможем стать гроссмейстерами, просчитывающими свои действия на пять или шесть ходов вперед. В конечном счете, поскольку каждый отдельный рак есть разовое событие – и, следовательно, в игре всегда участвует новичок, – мы в состоянии выигрывать каждый раз.

По мнению Боба Гейтенби, более глубокое понимание этих эволюционных игр срочно должно стать неотъемлемой составляющей разработки новых лекарств и ее нормативного регулирования. Оно должно прийти на смену выбрасыванию на рынок все большего числа «волшебных пилюль» без какой-либо оценки того, что будет, когда очередная из них провалится. Когда компании, производящие пестициды, хотят вывести на рынок новый продукт и получить на него одобрение, они обязаны представить программу управления резистентностью, вскрыв в ней возможные точки сопротивления и наметив пути их преодоления. Это делается еще до получения санкции регулирующих органов. Почему же, размышляет Гейтенби, аналогичная процедура не применяется в отношении лекарств от рака?

Проблема заключается в том, что утверждение подобного понимания и рассмотрение резистентности к препаратам и эволюции опухолей в описанном ключе означают признание исследователями и врачами важного факта: им придется согласиться с тем, что методы лечения запущенного рака не работают, и выяснить, почему так происходит. Хотя никому не нравится расписываться в собственных ошибках, причем медикам и фармацевтическим боссам в первую очередь, отбрасывание этой концепции не имеет оправдания – в особенности если сравнить раковую медицину с другими отраслями, где ставки также измеряются жизнями и смертями. Подумайте, например, об объемах расследовательской работы, которая проводится каждый раз, когда происходит очередная авиакатастрофа: прекращают полеты, ищутся и расшифровываются черные ящики, внедряются новые, еще более жесткие меры безопасности.

Когда пациент умирает от рака, есть несколько причин, помогающих оправдать это нежелание на время отступить и серьезно проанализировать, что же пошло не так. В отличие от авиакатастроф, после которых потрясенные семьи и скорбящие правительства требуют самых решительных действий, призыв провести расследование по поводу того, почему конкретное лечение от рака не помогло, будет выглядеть неуместным. Несмотря на то что лечение запущенного рака обходится очень дорого, а отдача от него более чем скромна, все силы фармацевтической промышленности и регулирующих органов по-прежнему брошены на поиск новых решений, а вовсе не на выяснение того, что не так с их очередными провалившимися наработками и почему они не удовлетворяют пациентов, отчаянно нуждающихся в продлении жизни.

Если руководствоваться перспективой врача, то он может опасаться критики и обвинений: так вы приняли неправильные решения? Неужели вы не могли поступить иначе? Причем эти страхи подпитываются процветающим в наших обществах культом скандала, немедленно подхватывающим любой намек на медицинскую халатность. А это, в свою очередь, уравновешивается патернализмом и высокомерием медиков, которые всегда настаивают на том, что сделали все возможное и никто не виноват, что это не сработало. Наконец, есть еще и ощущение фатализма, особенно в отношении тех онкологических заболеваний, при которых долгосрочное выживание остается неодолимо низким. Каждый хотел бы сдвинуть дело с мертвой точки, но, если даже удвоение выживаемости по-прежнему будет означать, что 90 % пациентов умрут в ближайшие несколько лет, трудно верить в радикальное изменение ситуации. Причем ни одна из перечисленных установок не углубляет нашего понимания того, как лучше лечить людей в будущем.

Финальное препятствие – самое болезненное. Чтобы выяснить, почему и как чей-то рак развил устойчивость к терапии и в конечном итоге убил пациента, ученым нужны образцы опухолей, полученные после того, как все кончилось. Смерть любимого человека от рака приносит много переживаний тем, кто остался: они испытывают печаль, утрату, гнев, разочарование и даже облегчение от того, что страданий больше нет. Наряду с эмоциональной нагрузкой, связанной с горем, им приходится иметь дело со множеством практических вопросов, поэтому не удивительно, что желание участвовать в исследовательском проекте окажется, скорее всего, на последних позициях в списке их приоритетов. Когда очевидно, что кто-то умер от рака, вскрытие не проводится, и получить образцы опухолей таким путем тоже невозможно. Между тем этот материал абсолютно необходим, если мы хотим разобраться в эволюционном сценарии от начала и до конца.

Но ситуация, впрочем, постепенно начинает меняться. Исследователи все охотнее ведут трудные беседы с пациентами и их семьями, а финансирующие организации теперь готовы тратить деньги на исследования, которые раньше казались слишком болезненными и удручающими, чтобы о них думать. В Университетском колледже Лондона доктор Мариам Джамал-Ханджани проводит уникальное исследование под названием «Посмертная оценка прогрессирующей раковой среды» (Posthumous Evaluation of Advanced Cancer Environment – PEACE) – витиеватое название, придуманное для создания идеального акронима, – в рамках которого она собирает образцы опухолей у пациентов после кончины, чтобы восстановить заключительные этапы эволюционного пути их болезни. PEACE выросла из программы по изучению эволюции легочного рака TRACERx (см. гл. 6), которой Джамал-Ханджани тоже занимается. Пациенты, принимавшие участие в TRACERx, настолько привыкли к регулярной сдаче образцов опухолей на протяжении всей болезни, что все чаще сами интересуются у куратора программы, нельзя ли будет помочь исследованию и после кончины.

В рамках всей этой работы предполагается рекрутировать 500 пациентов, пока они еще живы, будь то люди с опухолями мозга или с любым другим типом рака, который распространился по их телу. Джамал-Ханджани и ее команда специалистов-патологов регулярно собирают у них образцы крови: из них извлекаются раковые клетки и ДНК. Они также заранее получают согласие на получение срезов опухолей и здоровых тканей сразу после смерти пациента. Подобные программы «теплого вскрытия» реализуются также в небольшом, но постоянно расширяющемся числе онкологических центров в США и других странах. На данный момент более 150 человек вызвались участвовать в PEACE, зачастую с немалым энтузиазмом. Основное противодействие оказывают брезгливые коллеги-клиницисты, которым эта программа кажется слишком щекотливой и противоречивой. Между тем типичная реакция пациентов такова: «Здесь не о чем думать, Мариам, когда мы умрем, ты сможешь взять столько ткани, сколько тебе нужно».

И для онкологической науки, и для общества в целом пришло время признать тот факт, что, если мы не найдем в себе смелости понять, почему мы не преуспели, у нас никогда не появятся те знания, которые жизненно необходимы для нашей будущей победы в эволюционной игре против рака.

В 9 часов утра холодным апрельским утром 2018 года я пришла, чтобы оказать помощь в отравлении своей подруги Тэмсин. После регистрации в Онкологическом центре Макмиллана, работающем при госпитале Университетского колледжа Лондона, и сдачи нескольких анализов мы ждем, пока освободится кресло для химиотерапии. В течение пары часов я пытаюсь отвлечь ее, делая вид, что не вижу, как химические субстанции стекают по трубке, идущей из толстого пластикового пакета в порт, который встроен в ее грудь. Препараты чувствительны к свету, поэтому пакетик прикрыт ярко-оранжевым рукавом. Он точно такого же цвета, как и сумка для экстренной помощи, которую я беру в воскресные походы. И вообще, во многих отношениях это как раз и есть экстренная ситуация, только разворачивающаяся в замедленном темпе.

У Тэмсин диагностировали рак кишечника сразу после Рождества 2017 года, примерно в то время, когда я начала работать над этой книгой. После операции и нескольких курсов химиотерапии ее прогноз благоприятен, несмотря на то что раковые клетки были готовы вот-вот распространиться по ее телу. Она блестящий ученый-климатолог, специализирующийся на компьютерных моделях, которые предназначены для прогнозирования будущего нашей планеты, и поэтому прекрасно представляет свои личные вероятности и шансы. По ее подсчетам, наличие таких преимуществ, как молодость, хорошая физическая форма и здоровье, означает, что ее рак не более опасен, чем обычное восхождение на Эверест, причем ее шансы с каждым годом должны повышаться. Впрочем, это слабое утешение, когда живешь в городе, а альпинистскому снаряжению предпочитаешь коктейли, но таков тот путь, в который ее отправили.

Прошел год, она устала, но силы не покидают ее, и мы все полны надежды, что это просто черная полоса, которая скоро останется в далеком прошлом. Однако чем больше я разговариваю с такими людьми, как Боб Гейтенби и другие ученые, работающие над эволюционной природой рака, тем чаще у меня в голове возникает один и тот же вопрос: правильно ли мы поступаем? Возможно, отвечать на него следует положительно, ведь современные онкологи используют имеющиеся у них инструменты наилучшим образом, исходя из доступных им данных клинических испытаний.

Благодаря коллективным усилиям ученых и врачей, предпринятым за последнее столетие, половина всех пациентов в Великобритании, у которых диагностирован рак, будут жить еще не меньше десяти лет. Но тем не менее я убеждена: если мы собираемся заполнить полупустой стакан до краев, то нам потребуется полный пересмотр нынешних представлений о происхождении, профилактике и лечении рака – с момента его зарождения в качестве одинокого, но напористого клона до превращения в злокачественного дарвиновского монстра.

Предотвращение болезни должно стать нашим основным приоритетом, а не занимать последнее место в статьях финансирования. Затем последует ранняя диагностика, позволяющая выявлять проблемные клоны в тот момент, когда для исцеления достаточно будет точечного хирургического вмешательства и минимального лечения. В свою очередь, это должно идти рука об руку с разработкой тестов, помогающих отличить «злые» клетки от просто «печальных»; предаваться же поискам любых неровностей и шероховатостей, не выясняя, действительно ли они опасны, – стратегия бесполезная. Наконец, потребуются и более эффективные долгосрочные методы лечения запущенных форм рака, которым удается проскользнуть через расставленную нами сеть.

Я прослушала множество докладов на научных конференциях, внимая тому, как исследователи раз за разом повторяют одну и ту же историю: мы попробовали увеличить дозу такого-то препарата, но рак вернулся; мы попытались усилить дозу другого лекарства, но рак вернулся; мы обратились к нашей новейшей терапии, но… рак опять вернулся. Каждая нисходящая линия на их графиках представляла потерянную человеческую жизнь и обличала нашу коллективную неспособность бороться с резистентностью раковых клеток к лекарствам.

Меня озадачивает то, что многие люди, занимающиеся онкологией, не замечают параллелей между происходящим в их профессиональной сфере и тем, что делается в более широком мире экологии и эволюции. Возможно, виной тому определенный снобизм ученых в белых халатах, обосновавшихся в своих совершенных лабораториях и считающих, что у экологов, которые любят запачкать ботинки, мало чему можно научиться. Но, вопреки такой установке, опыт последних подсказывает нам, что секрет долгосрочного сдерживания запущенного рака надо искать не только в изучении резистентности и подготовке к ней, но и в активном ее планировании и управлении ею.

Люди – фундаментально оптимистичные создания. Мы хотим верить, что идем вперед и меняем жизнь к лучшему; кроме того, мы убеждены, что делать хоть что-нибудь лучше, чем не делать ничего. Однако химиотерапия и таргетная терапия оказывают жесткое избирательное давление на крайне агрессивные и быстро развивающиеся виды рака, потенциально усугубляя их. И пока мы не найдем более эффективные способы усмирить самых опасных «эгоистичных монстров», которые уже расползлись по всему телу, нам, возможно, стоит признать, что иногда лучшим лечением может оказаться полное воздержание от лечения.

Появляется все больше свидетельств того, что выбор паллиативного лечения, облегчающего симптомы и снимающего боль, на деле ведет к более длительной выживаемости и лучшему качеству жизни для людей, у которых почти не осталось времени, – по крайней мере, в сопоставлении с последними «исцеляющими» методами, подобными химиотерапии в высоких дозах или дорогостоящей таргетной терапии. Сказанное особенно актуально в свете исследования, проведенного в 2013 году учеными из Института рака Даны – Фарбера в Бостоне, штат Массачусетс, которое показало: большинство пациентов с очень запущенным раком не понимают, что интенсивное лечение вряд ли их вылечит. Откуда бы ни исходила соблазнительная надежда на чудесное исцеление – от врачей, фармацевтических гигантов, средств массовой информации, интернета, она вводит людей в заблуждение в самый уязвимый момент их жизни.

Дело не в том, чтобы сделаться пессимистом, – нужно просто стать реалистом.

Парадигма прецизионной онкологии и максимально переносимых доз не смогла продлить сроки выживаемости при запущенном раке, в чем мы так остро нуждаемся. Теория соматических мутаций рака начала разваливаться, когда выяснилось, что даже в здоровых тканях к среднему возрасту воцаряется мутационный хаос. Пришло наконец время осмыслить рак в эволюционном ключе, рассматривая эту болезнь в качестве сложной и развивающейся системы, возникающей изнутри той изменчивой среды, какой является человеческое тело. Вместо того чтобы концентрироваться на длинных списках мутаций и молекулярных мишеней, нам стоило бы черпать вдохновение в той работе, которая предпринимается в моделировании других сложных природных систем – таких, например, как климат. И мы должны признать, что лечить рак с помощью «волшебных пилюль» больше нельзя – как невозможно использовать дробовик, чтобы остановить ураган.

Летом 2016 года группа исследователей расположилась в уютном конференц-центре в сельской Англии. Вокруг раскинулись зеленые просторы Кембриджшира, а в окна можно было видеть Институт Сэнгера с его огромными хранилищами неутомимых секвенаторов, занятых чтением геномов тысяч образцов опухолей, которые собирались у пациентов со всего мира. Ученые съехались сюда для того, чтобы разработать принципы новых способов мышления и обсуждения рака. В конечном итоге детищем этого собрания стал опубликованный к концу 2017 года внушительный трактат, в котором предлагается видение того, как постулаты эволюции и экологии следовало бы применять для более эффективного лечения рака.

Идея состоит в том, чтобы классифицировать опухоли не только по наличию определенных мутаций или тому месту в организме, где они возникли, но и по так называемому индексу Eco-Evo – показателю того, насколько быстро раковые клетки эволюционируют и до какой степени изобильна внутренняя среда, в которой они произрастают. Компонент Evo помогает оценить степень неоднородности внутри опухоли – присутствуют ли в ее генетической мозаике лишь пара-тройка больших участков, или же это полнейший беспорядок уникальных клонов – и то, насколько быстро она меняется с течением времени. Происходящее в ней больше похоже на систему постепенно расширяющихся государств или на постоянную вражду банд, молниеносно меняющую конфигурацию ландшафта? Идет ли речь о неспешной дарвиновской эволюции, поддерживаемой низким темпом мутаций, или же о кипящем котле разрушающихся хромосом и «эгоистичных монстров»?

На эти вопросы можно ответить с помощью подробного секвенирования ДНК и других тестов, которые учитывают трехмерную организацию клеток в опухоли, с регулярным повторным тестированием, позволяющим увидеть, как все меняется. Когда-нибудь можно будет даже предсказывать эволюционный потенциал опухоли на основе единственного исходного образца, основываясь на типах мутаций и паттернов, которые в нем присутствуют. Экологию оценивать труднее, но это не менее важная часть уравнения. Растут ли опухолевые клетки в бесплодной среде с низким содержанием питательных веществ, где бродят яростные иммунные хищники и царит жесткая конкуренция со стороны здоровых клеток? Или же они обосновались в богатых токсичных болотах, в которых выживают страннейшие? Это принципиальные вопросы.

В целом классификация Eco-Evo делит рак на шестнадцать типов на основе всех возможных комбинаций высокой или низкой гетерогенности, быстрой или медленной скорости мутации, широкой или ограниченной доступности ресурсов, а также опасной или безопасной обстановки с точки зрения иммунных хищников и других угроз. Некоторые комбинации вряд ли могут существовать в реальной жизни, но тем не менее учет каждой из них выступает полезным инструментом для понимания того, как любой конкретный рак может вести себя на основе этих измерений.

Опухоли, получающие наименьшее количество баллов по всем показателям, подобны пустыням с ограниченными ресурсами и небольшим разнообразием. Следовательно, жизнь в них не может процветать и развиваться. На другом конце шкалы оказываются раковые образования, похожие на богатые ресурсами тропические леса, населенные разнообразными и быстро меняющимися видами клеток. Здесь постоянно появляются новые клоны, которые жестоко преследуются иммунными клетками. Где-то посередине находятся раковые образования, которые можно уподобить ухоженным садам, поддерживающим множество сытых видов, которые защищены от хищников и мало меняются со временем. Это опухоли с богатым разнообразием и обильными ресурсами, но с низким уровнем хищничества и невысоким эволюционным потенциалом.

Наиболее полезно то, что индекс Eco-Evo также подсказывает наилучший подход для лечения каждого из шестнадцати типов. Рак с очень низким разнообразием, невысокой эволюционной способностью и отслеживаемыми драйверными мутациями можно полностью истребить за один-два раунда таргетного лечения. Другие виды рака можно вывести, осторожно и упорядоченно применяя селективное давление или подвергая их иммунотерапии. Быстро развивающиеся опухоли, отличающиеся большим генетическим разнообразием, стали бы, вероятно, первейшими кандидатами для адаптивной терапии, изначально направленной на долгосрочный контроль, а не на исцеление. Наконец, оставшимся может помочь «экотерапия», которая осушает токсичное болото и улучшает микросреду, снижая ее восприимчивость к раковым клеткам.

Организовать все это будет непросто, ведь если мы хотим делать точные прогнозы о поведении конкретного рака, то нам понадобится очень много данных. Кроме того, это должны быть правильные данные, отражающие пространственные и временн´ые параметры, хранящие информацию о трехмерной внутренней структуре опухоли и собираемые с регулярностью. Иначе говоря, потребуются не только элементарные генетические данные, но и «холистическая» информация о фенотипе, иммунных клетках, состоянии микросреды и всего остального тела, которую можно обработать с помощью алгоритмов и моделей, используемых для прогнозирования иных сложных систем, таких как климат.

Непозволительно долгое время я считала математическое моделирование чем-то вроде причудливых анимаций биологических процессов. Но на практике оно предполагает предварительный сбор большого массива вводных данных, основанных на измерениях, которые связаны с реальными клетками и реальными опухолями, – в частности, фиксирующих количество клеток в опухоли, скорость их воспроизведения и умирания, насыщенность их среды питательными веществами, – а затем помещение всей этой информации в уравнение, которое будет рассказывать о том, как эти клетки собираются себя вести. Отталкиваясь от введенных в нее базовых параметров, полученная таким образом формула предсказывает, что будет происходить с опухолью в течение заданного периода времени. Затем вы задаете себе вопрос: совпадают ли прогнозы модели с тем, что мы наблюдаем в действительности?

Если нет, то вам нужно будет усложнять модель до тех пор, пока она не начнет выдавать реалистичные результаты. Возможно, вам придется принять во внимание тот факт, что клетки способны перемещаться и распространяться или что уровень кислорода в центре опухоли намного ниже, чем по краям. Если прогнозы сбываются, тогда все отлично: вы создали эффективную компьютерную симуляцию реальной жизни и можете начинать «экспериментировать» с ней. Можно, например, задать какое-то начальное число клеток, «поиграть» с уровнями питательных веществ или поднять уровень смертности, имитируя эффект от приема лекарства, убивающего рак, а затем посмотреть, что произойдет в дальнейшем. Если рост вашей виртуальной опухоли начнет замедляться или полностью прекратится, то это станет свидетельством обретения вами потенциально полезного подхода, пригодного для тестирования в клинических условиях.

Персонализация описанной модели путем ввода данных отдельного пациента может послужить мощным способом спрогнозировать наилучший способ лечения рака в эволюционной перспективе или по крайней мере выбрать наиболее рациональную точку для его начала. Вместо того чтобы запускать бесконечные симуляции, нацеленные на поиск идеальных способов борьбы с конкретной опухолью, стоит привлечь таланты людей, которые тратят свое время, планируя гибель собственных врагов для развлечения, а именно геймеров. Подобно другим краудсорсинговым научным проектам, которые трансформируют лабораторные данные в компьютерные игры, позволяющие отслеживать изменения ДНК в раковых клетках или охотиться за новыми галактиками, можно было бы и сюда пригласить умных людей, предложив им придумывать стратегические комбинации оружия и заклинаний для борьбы с темными силами. Это могло бы стать хорошим источником ярких идей: мне, например, по душе образ подростка-геймера, сидящего в своей комнате в Манчестере и придумывающего график лечения для пенсионера во Флориде.

Красивые метафоры, компьютерные игры и консенсусные заключения – все это очень хорошо, но весь этот эволюционный материал нужно мобилизовать на дело: ему все еще предстоит доказать свою ценность, обеспечивая более длительное выживание больных. Исследование рака предстательной железы, проведенное Бобом Гейтенби, можно признать многообещающим началом (см. гл. 10), но единственного исследования, проведенного на одном типе опухоли, явно недостаточно. Еще несколько находятся в разработке, но она потребует времени и денег. Подобно тому как есть «климатические» скептики, которые отвергают результаты сложных моделей и симуляций, придумываемых исследователями типа моей подруги Тэмсин, имеются люди, которые сомневаются в том, что идеи Eco-Evo позитивно скажутся на том, как будут лечить людей. Кроме того, не будем сбрасывать со счетов и представителей фармацевтической отрасли, которые предпочли бы получить одобрение на очередной ингибитор киназы стоимостью в миллиард долларов, нежели разработать план борьбы с резистентностью к тем ингибиторам, которые у них уже есть.

Отчасти в этом сказываются пять десятилетий геноцентрических исследований, в рамках которых наше тело рассматривалось как машина, а гены и молекулы в наших клетках – как компоненты, аналогичные электронной схеме или компьютерному коду. Такая связь сформировалась из-за того, что революция в молекулярной биологии 1960-х годов совпала с подъемом бытовой электроники и вычислительной техники, и от нее потом было очень трудно избавиться. В итоге в занятиях экологов и эволюционных биологов не усматривали никакого отношения к внутренней работе организма, а клеточные биологи и физиологи уступили позиции под натиском теории соматических мутаций и последовавшей за ней генетической «золотой лихорадке». Как писал израильский биохимик Исаак Беренблюм еще в 1974 году,

Теперь, спустя четыре десятилетия, что-то наконец в самом деле начинает меняться.

Я не могу дописать свою книгу, не сославшись на знаменитую фразу генетика Феодосия Добржанского: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Впервые она прозвучала в выступлении на съезде Национальной ассоциации учителей биологии в 1972 году в США. Добржанский начал свое выступление с рассказа о том, как в 1966 году шейх Абд аль-Азиз бин Баз написал королю Саудовской Аравии, прося владыку покончить с распространившейся повсюду ужасной ересью, согласно которой Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Коперник доказал это еще в XVI веке, поэтому Добржанский усомнился в том, что шейх мог просто не слышать о свидетельствах множества астрономов и физиков, подтверждающих, что действительно eppur si muove («…и все-таки она вертится»). Добржанский заключил: «Скорее всего, этот человек столь безнадежно пристрастен, что никакие доказательства не впечатлят его. В любом случае пытаться переубедить его было бы пустой тратой времени».

Точно так же и в раке нет смысла, кроме как в свете эволюции. Неспособность признать этот простой, но неудобный факт жизни остается главной причиной того, почему выживаемость при запущенном метастатическом раке с годами практически не меняется. И пока мы не начнем разбираться в эволюционной природе этой болезни, я не верю, что нам удастся заметно продвинуться вперед. Это процесс, продолжавший действовать на протяжении всей истории жизни на Земле: игнорирование все более многочисленных свидетельств того, что он также работает и на клеточном уровне в нашем теле, все ощутимее превращается в ересь.

По-прежнему остается много безответных вопросов, а впереди предстоит большая работа, но, как отмечает Добржанский,

Среди онкологов ходит апокрифическая история о докторе, который только что закончил лечить двух женщин, страдавших от рака молочной железы. Одна из них приходит к нему и спрашивает: «Доктор, я вылечилась?» Он отвечает: «Понимаете, мы не можем сказать, что вы вылечились. Болезнь может вернуться через пять, десять, двадцать лет». Она начинает плакать и говорит: «Но как же так? Ведь я прошла все лечение. Я потеряла грудь. Я потеряла работу. Я потеряла друзей. А теперь вы говорите мне, что я даже не вылечилась?»

Позже в тот же день приходит другая женщина и задает тот же вопрос: «Доктор, я вылечилась?» Помня о том, что произошло раньше, врач говорит: «Можете считать себя выздоровевшей». Женщина тоже начинает плакать и говорит: «Но как же так? Ведь я потеряла грудь. Я прошла химиотерапию. Я потеряла работу. Я потеряла мужа. Я больше никогда не буду прежней. Как же можно говорить, что я вылечилась?»

Финальный сдвиг, который должен произойти для перехода к более эволюционному подходу к лечению рака, имеет психологическую природу. Любой, кто пережил рак, знает, что эта болезнь никогда не покинет вас. Вы навсегда изменились. Спустя годы шок от диагноза проходит, но страх рецидива присутствует всегда. Некоторые люди носят страх на себе подобно тому, как таскают пристроившееся на плече животное – учась сосуществовать с ним и вечно ощущать его вес. Другие же прячут его глубоко внутри, лишь изредка выпуская в сумерках – для ночного обхода.

Если адаптивная терапия или аналогичные стратегии долгосрочного контроля станут обычным явлением для запущенных форм рака, то наше отношение к опухолям, растущим внутри нашего тела, тоже должно измениться. Пациентам, участвовавшим в испытаниях Боба Гейтенби, пришлось научиться жить с осознанием того, что их болезнь не расстается с ними ни на миг и, более того, что ей умышленно позволяют возвращаться. Необходимо будет обновить и язык, которым мы пользуемся: новые методы стоит уподобить ухаживанию за садом, который содержат в порядке: в нем и цветочные клумбы прополоты, и живые изгороди подстрижены. А вот лексику, которая предполагает сожжение всего дотла и молитвы, чтобы ничего больше на выжженной земле не выросло, придется отложить в сторону.

Психологические перемены коснутся и профилактики рака: это произойдет благодаря более тонкому пониманию взаимодействия между мутациями и микросредой. Обычно мы либо возлагаем вину за рак на конкретные факторы (особенно если их можно избежать), проповедуя при этом «здоровый образ жизни», либо просто пожимаем плечами и ссылаемся на судьбу. Но стоит помнить, что раковые клетки и мутации в них – это только половина картины. Расшифровка мутационных «отпечатков пальцев», обнаруживаемых в опухолях, открывает реальные возможности для предотвращения рака путем минимизации воздействий, которые повреждают ДНК (и для потенциального порицания тех организаций, которые не хотят контролировать производимые ими канцерогены). Однако при этом невозможно избежать ущерба, который наши собственные клетки наносят себе сами – просто из-за фундаментальной биохимии жизни.

Здоровые клетки и среды, в которых они обитают, являются не менее важным компонентом; возможно, для обеспечения порядка в нашем клеточном сообществе нам стоило бы больше фокусироваться на масштабной проблеме поддержания в здоровом состоянии наших тканей и предотвращения длительных и хронических воспалений, а не на составлении списка тех вещей, которых нам лучше избегать. Мы должны радоваться невероятной способности нашего тела подавлять клетки-«мошенницы», пока оно в состоянии заниматься этим, и не укорять себя напрасно, когда одна из них проскользнет сквозь сети и превратится в «мятежницу». По мере совершенствования ранней диагностики и лечения мы, возможно, даже привыкнем рассматривать рак не как злую судьбу, а как нормальную часть старения – этап жизни, через который пройдут многие. Первый период, первые седые волосы, первые морщинки, первая клональная экспансия.

Объявление войны биологической концепции рака не самая глупая идея, которая когда-либо приходила в голову политикам, но «война с раком», объявленная Никсоном в 1971 году, внушила нам веру в то, что мы можем победить. Вместо этого все обернулось полным сумбуром с растущими потерями и гигантскими суммами, утекающими в онкогенно-фармацевтический промышленный комплекс. Три десятилетия спустя, в 2003 году, Эндрю фон Эшенбах, в то время директор Национального института рака США, объявил, что цель работы возглавляемого им учреждения – «искоренить страдания и смерть, причиняемые раком», к 2015 году. Тем не менее, несмотря на усилия этой организации (а также тысяч других по всему миру), люди все еще страдают и умирают, хотя мы уже вступили в 2020-е.

Как человек, который более десяти лет своей жизни проработал в благотворительной организации, поддерживающей исследования рака, я ценю потребность во вдохновляющих лозунгах и больших мотивационных идеях. Однако чрезмерные обещания и не соответствующие им результаты – это прямой путь к общественному разочарованию, а также к созданию атмосферы, в которой будут процветать заговоры и шарлатанство. Ставить жесткие сроки, когда речь идет о таких вещах, как рак, – это значит практиковать магическое мышление. Однако, когда кто-то осмеливается заметить, что все может быть сложнее, чем казалось первоначально, в ответ демонстрируется нежелание принять истину.

Когда Мэл Гривз основал Центр эволюции и рака при Институте исследований рака в 2014 году, он провел брифинг для прессы, на котором разъяснил, почему реалии естественного отбора означают, что мы, возможно, никогда не сможем излечивать запущенный рак из-за неизбежного развития резистентности. Он предложил альтернативное видение превращения фатальных метастатических опухолей в долгосрочные хронические состояния, при которых выживаемость будет измеряться годами, а не месяцами. Чтобы добиться этого, Гривз рекомендовал научиться управлять силами эволюции.

На следующий день в издевательской редакционной статье, опубликованной в The Times, его раскритиковали за недостаток вдохновения. В материале говорилось:

Но каким все-таки должен быть этот новый слоган? К чему мы должны стремиться, сражаясь с раком в свете реалий многоклеточности и эволюции? В ходе написания этой книги я общалась с более чем пятьюдесятью вдумчивыми исследователями и пролистала бесчисленное количество книг и статей. Я пришла к выводу, что лучше всего нашу цель можно сформулировать словами Питера Кэмпбелла, одного из ведущих мировых генетиков-онкологов из Института Сэнгера, который сказал мне: «Какова цель? Думаю, люди должны жить достаточно долго для того, чтобы умирать не от рака, а от чего-то другого».

Реальная жизнь не мифический эпос и не сказка. В конце концов все умирают. Бессмертны только боги, но их нет. Наша цель должна заключаться в том, чтобы каждый на этой планете мог жить в добром здравии столько, сколько пожелает; главное же здесь в том, чтобы не позволять всем и каждому заболевать раком раньше времени, независимо от возраста. Если все больше и больше людей будут жить десятилетиями после постановки диагноза, то нам надо будет гораздо больше делать для смягчения побочных эффектов лечения и поддержания их физического и психического благополучия.

Хотя человечество отличается 100-процентной смертностью своих представителей, сама жизнь продолжается. Клетки и дальше будут воспроизводиться, сохраняя неразрывную биологическую связь, ведущую вплоть до LUCA. Рак – цена жизни. Объявить ему войну – это все равно что воевать с многоклеточностью или эволюцией. Без опасных генов, которые заставляют одну клетку превращаться во множество, никто из нас никогда не станет ребенком в утробе матери и не сможет восстанавливать и заменять стареющие части тела. Без многоклеточности мы все еще оставались бы одноклеточными каплями, бессмысленно плавающими в первозданном бульоне. Однако именно те правила, которые заставляют работать многоклеточность, одновременно порождают добропорядочное сообщество, с неизбежностью генерирующее мятежных клеточных «мошенниц».

Без эволюции ни мы, ни прочие удивительно разнообразные организмы на этой планете вообще не существовали бы. Рак берет самую творческую силу в природе и использует ее, чтобы сеять ужасные разрушения. Тем не менее он не способен планировать наперед: каждая опухоль – это новый эволюционный эксперимент, из которого можно извлекать новые знания, применяя их потом себе на пользу.

Нам нужно рассказать новую историю о раке, где он предстанет не инопланетным чудищем, которое нужно сбросить с орбиты, а неотъемлемым свойством самой многоклеточной жизни. Мы должны трактовать рак в перспективе эволюции и экологии внутренних ландшафтов тела. Там, где возможно, нам следует искоренять его, загоняя в эволюционный тупик, где каждая отдельная его клетка, исчерпав все возможные пути эволюции, столкнется с вымиранием как единственной опцией. Там, где такое невозможно, альтернативой становится преследование опухолей по одному и тому же кругу – наблюдение, ожидание, лечение, наблюдение, ожидание, лечение… и так десятилетиями. И хотя это, возможно, не совсем то Лекарство от рака, которое мы себе представляли, приступая к его поискам, речь идет о чем-то весьма и весьма похожем.