Правила ведения боя. #победитьрак

Выходит, надо нарушить еще один запрет: нормальная клетка не занимается привлечением сосудов, значит, те клетки, которые не научились это делать, не дадут опухоль. Они немножко вырастут, станут голодны, остановятся. Выходит, клетке нужно приобрести еще одно свойство: либо привлекать сосуды, либо не обращать внимания на голод. Потому что у нормальной клетки есть четкий молекулярный механизм, определяющий концентрацию глюкозы (а глюкоза – как деньги для клетки, и если глюкозы мало, то этот механизм сообщает в ядро информацию, что делиться нельзя, нужно, наоборот, умерить метаболизм и начать перерабатывать накопленные жиры). Если этот механизм выключить, то и человек, и опухоль становятся безответственными. Они продолжают делиться. Как в недоразвитых странах: несмотря на то, что нет денег и нет еды, семьи рожают десятки детей.

Предположим, клетка научится делиться, научится добывать себе пищу или деньги, на которые эту пищу можно купить. Образует ли она рак, который даст метастазы? Нет, потому что у каждой клетки соматической, не половой, ограниченное количество делений, которые она может проделать. А затем остановится навсегда, потому что у нее кончатся теломеры».

Позволю себе ненадолго прервать триллер профессора Гудкова о клетке, с ловкостью Доктора Зло разрушающей все поставленные на ее пути преграды, для того, чтобы хотя бы в нескольких словах, без претензии на академичность, объяснить роль и значение открытия теломер в понимании механизмов зарождения рака в нашем организме. Но прежде определимся с тем, что вообще такое теломеры.

Представьте, что на кончике каждой хромосомы расположены маленькие песочные часы, отмеряющие время жизни до смерти, – это и есть теломеры. Естественный механизм старения и гибели клетки. В 2009 году за разгадку тайны этого механизма американский ученый-цитогенетик Элизабет Блекберн вместе с Кэрол Грейдер и Джеком Шостаком получили Нобелевскую премию по медицине и физиологии. Вот что она сказала в своей нобелевской лекции в Стокгольме: «Мы обнаружили, что с ходом клеточных делений теломеры постепенно укорачиваются, клетка и весь организм стареют. Мы также нашли, что хронический стресс укорачивает теломеры, и это может объяснить, почему некоторые люди стареют ускоренно».

Среди блестящей публики, аристократов крови и духа, ученых, которые внимали словам госпожи Блекберн, вполне мог оказаться и русский биолог-теоретик Алексей Оловников. В 1971 году, когда Блекберн еще и не приступала к своим исследованиям, он в деталях предсказал не только роль теломер в процессе старения, но и сам факт их существования. Но только на бумаге, а не в пробирке, чем и объясняется тот факт, что Блекберн всемирно известна, а о судьбе и научной деятельности Алексея Оловникова знает только узкий круг специалистов.

Объясняя ход своей мысли, биолог Оловников сказал: «Я долго размышлял насчет того, каким образом клетки могли бы определять, сколько они сделали делений. Я понимал, что клетки умеют считать, но было важно узнать, как именно они это делают».

Озарение пришло к Оловникову осенью 1971 года, когда, задумчиво пиная опавшие листья, Алексей шел по привычному маршруту – от университета к метро. Из головы не выходило: «часы смерти» должны быть очень простыми, и их устройство напрямую вытекает из структуры ДНК – знаменитой двойной спирали. Если ее распрямить, будут рельсы – две очень длинные нити, которые при делении копируются. Это озарение совпало с моментом входа Оловникова внутрь станции «Университет» Московского метрополитена имени Ленина. Спустя годы Оловников вспоминал: «Я спустился в метро. И в этот момент с грохотом идет, а затем останавливается поезд. И я как раз подхожу туда, к тому месту, где он останавливается. И тут, Боже мой, так вот всё-всё уложилось сразу воедино. Если рельс, по которому идет поезд, – это ДНК, а ДНК – полимераза, то есть фермент, который делает копию, – это сам поезд, то тогда получается полная аналогия!»

Оловников еще раз внимательно взглянул на уходящий поезд. Этот октябрьский день окажется самым важным в его жизни. Его статью в 1972-м согласились опубликовать «Доклады Академии наук», которые попадали на Запад с черепашьей скоростью и в дурном переводе. Но идея была заброшена в головы сотен ученых: десятки лабораторий стали искать часы смерти внутри молекулы ДНК, забыв о том, кто эту идею подал. Спустя четверть века подтвердились все предсказания ученого Оловникова. В том числе и о роли теломер в старении и регулировании жизненного цикла нормальной клетки. Пройдет двадцать семь лет, и Нобелевскую премию за открытие теломер получит группа американки Элизабет Блекберн, много цитировавшая Оловникова в своих работах.

Смысл открытия в том, что при каждом клеточном делении обе дочерние клетки получают одинаковую генетическую информацию, поэтому перед делением каждая молекула ДНК удваивается. Оловников представил, что ДНК – это рельсы, а поезд, который по ним движется, и есть фермент, который делает ее точную копию для вновь образующихся клеток. Получается, тот кусок, который находится под поездом, не удвоится, соответственно и новый путь будет короче ровно на длину состава. Каждая следующая копия будет еще короче, пока вся теломера – фрагмент ДНК, к которому может прикрепиться фермент, – не израсходуется.

Представьте себе три клетки. С виду абсолютно одинаковые. Но первая, молодая, поделилась всего пару раз, вторая, как бы среднего возраста, уже сделала 30 копий, а третья – 49. Внешне вы не найдете никаких различий. А вот концы хромосом отличаются. Чем больше делений совершила клетка, тем короче концы хромосом. У самой старой хвосты – их назовут теломерами – почти не будут видны. Больше она делиться не будет. Будильник смерти зазвонил.

Только два вида клеток не подчиняются общему закону. Половые – ведь мы, рождаясь, не наследуем возраста наших родителей. И раковые. Потому что и те, и другие делятся бесконечно и, в сущности, бессмертны.

Предсказание Алексея Оловникова, предвосхитившее удостоенное Нобелевской премии открытие Блекберн – Грейдер – Шостака, – это прорыв науки в решении проблемы бесконечно делящейся раковой клетки и трагически конечных возможностей для деления клетки обыкновенной. Если научиться управлять теломерами, можно научиться управлять продолжительностью жизни клетки.

Судя по всему, раковые клетки обладают каким-то особым ферментом, который бесконечно достраивает концы ДНК до исходной длины и обнуляет возраст клеток. Способность делиться бесконечно половым клеткам (не собственно сперматозоидам и яйцеклеткам, а их предшественникам – так называемым клеткам «зародышевой линии») дает работающий в них, но не в других клетках нормального организма, фермент теломераза, который постоянно достраивает концы ДНК до исходной длины и тем самым обнуляет возраст клеток. Собственно, за открытие теломеразы и расшифровку механизма ее действия и получило Нобелевскую премию трио ученых. Доказанный факт, что теломераза производится только клетками репродуктивной системы, объяснил постулат Августа Вейсмана, который 100 лет назад говорил о бессмертной зародышевой плазме и смертной соме. В советское время – речь о десятилетиях доминирования «теории» академика Лысенко – взгляды Вейсмана считались реакционными и буржуазными, а его теория – идеалистической и религиозной. «Вейсманист» для биолога периода Лысенко стал эквивалентом клейма «враг народа» со всеми вытекающими последствиями и сильно затормозил советскую научную мысль, касающуюся канцерогенеза.

Теперь вернемся к наглядному примеру профессора Андрея Гудкова: долгому и тернистому пути, который проходит нормальная клетка, чтобы стать клеткой-преступником, то есть раковой, той самой, которая для удлинения своего жизненного цикла умеет обманом удлинять теломеры.

«Бедной опухолевой клетке, для того чтобы стать убийцей, нужно так много всего придумать и от такого большого багажа избавиться, что на это нужно много времени. Но нет никакого правила: сначала сделай это, потом это, – говорит Гудков. – Все события происходят случайно, потому что для каждого нужна мутация либо некая эпигенетическая перестройка. В любом случае требуется достаточно кардинальное событие, а поскольку эти события стохастические (система репарации генома работает очень эффективно), наши ДНК-полимеразы делают ошибку очень редко – один раз на миллион нуклеотидов за цикл репликации, – да и ту почти всегда находят и исправляют системы репарации. Но поскольку у нас сотни миллиардов клеток, такие события, пусть и чрезвычайно редко, все-таки реализуются. И почти всегда пресекаются отбором: неправильная клетка почти мгновенно погибает».

А если не погибает, что дальше? Клетка научилась делиться, но еще ничего плохого не приобрела – это будет доброкачественная микроопухоль, как родинка. (Родинки, кстати, это такие клетки, в которых включились онкогены, они начали расти, потом у них кончились теломеры, и они остановились навсегда, став как бы старыми.) Но вот в организме есть клетка, которая научилась бесконтрольно делиться, а еще где-то в ткани есть другая клетка, которая включила теломеразу и научилась, как и клетка зародышевой линии, удлинять теломеры, – станет она от этого раковой? Скорее всего, нет. Во всяком случае не сразу: она лишь станет потенциально бессмертной – так обычно ученые называют клетки, способные к бесконечному делению, – но если у нее нет второго изменения, создающего постоянный стимул делиться, она будет хорошим, нормальным жителем. И тем не менее клетка, нарушившая хотя бы один из законов, по которым строится нормальная жизнь в организме, по теории вероятности поднимется на ступеньку выше в своих шансах стать, в конце концов, раковой. Это значит, что с каждым новым приобретением ей надо набрать всё меньше и меньше дополнительных очков для того, чтобы окончательно и бесповоротно стать раком, стать преступником, врагом своему организму. Если вернуться к аналогии того, как обыкновенный человек становится преступником, то совершенно очевидно, что ключевое событие в жизни преступника – это потеря совести. Так же и с клетками. Совестливая клетка считает себя обязанной покончить жизнь самоубийством, если что-то в ее жизни пошло не так и она или ее потомки могут принести организму вред. Такое альтруистическое самоубийство наших клеток называется апоптозом.