Афина Актипис - Клетка-предатель. Откуда взялся рак и почему его так трудно вылечить

С годами мой интерес к хохлатым кактусам перерос в увлечение фасциацией, которое затем расширилось на все древо жизни, в конечном счете охватив все многоклеточные организмы.

Напоминающие рак явления были обнаружены нами с коллегами на каждой ветви животного царства.

В жизни ученого не часто выпадает возможность провести целый год, общаясь и работая с группой людей, полностью разделяющих его научные интересы. Мне выпала честь побыть частью рабочей группы в Институте перспективных исследований в Берлине (называемом Wissenschaftskolleg , сокращенно Wiko ), где нам всем представилась именно такая возможность. Майкл Хохберг, эволюционный биолог-теоретик и эколог, занимающийся изучением рака, организовал рабочую группу по изучению эволюции рака. Большую часть года мы исследовали проявления рака у разных живых организмов, штудируя научную литературу в поисках данных о раке и об опухолеподобных образованиях среди всех представителей живой природы. Мы обнаружили свидетельства наличия подобных явлений у моллюсков, насекомых, всевозможных животных, кораллов, грибов и, конечно же, растений (рис. 5.2).

Рисунок 5.2. Все ветви многоклеточного древа жизни подвержены раку. Нам удалось найти свидетельства обнаружения рака и опухолеподобных процессов (характеризующихся нарушенной дифференциацией и бесконтрольной пролиферацией клеток) на всех ветвях древа многоклеточной жизни.

Схема размещена с разрешения автора

Мы также выяснили, что у всех этих видов рак всегда был связан с нарушением основных правил многоклеточного сотрудничества: бесконтрольной пролиферацией, излишней выживаемостью клеток, неправильным разделением клеточного труда (то есть нарушением клеточной дифференцировки), монополизацией ресурсов и разрушением межклеточной среды.

Как правило, когда раку пытаются дать определение, упор делается на животном царстве и в качестве основных критериев используется инвазия опухоли и образование метастазов.

Инвазия подразумевает прорыв клетками базальной мембраны, однако не у всех живых организмов имеются покрытые базальной мембраной ткани. Не у всех организмов есть кровеносная система, которую рак мог бы использовать для распространения метастазов. Таким образом, более общим подходом будет определять рак через недобросовестное поведение клеток. Это позволит нам использовать общий набор характеристик по всему древу жизни — характеристик, связанных с нарушением базовых устоев многоклеточного сотрудничества.

Многие биологи предполагали, что инвазивный рак невозможен у растений из-за наличия у их клеток стенки и более жесткой структуры тканей. Тем не менее, как мы с вами уже видели, растения также подвержены опухолеподобным образованиям (фасциации). Они не являются инвазивными, однако им свойственны все типичные для рака признаки недобросовестного клеточного поведения: чрезмерная пролиферация, неограниченная продолжительность жизни клеток, нарушение нормального распределения клеточного труда (нарушенная структура цветения), а также разрушение общей среды (например, повышенный риск гибели тканей, делающий все растение более восприимчивым к инфекциям). Более того, инвазивные образования у растений порой все-таки появляются. Одним из обнаруженных нами сюрпризов стала научная работа, в которой сообщалось об обнаружении инвазивных образований у растений — фронта клеток, прорывающегося через существующие ткани растения. Это отвечает даже более строгому традиционному определению рака, говорит нам о том, что у растений по всем меркам и определениям бывает рак.

Следует предупредить, что в нашем первом исследовательском проекте по изучению рака по всему древу жизни мы опирались только на опубликованные работы по данной теме. Эта деятельность помогла увидеть общую картину того, как рак затрагивает все ветви, соответствующие различным многоклеточным организмам. Но это был лишь первый шаг на долгом пути. Дальнейшие шаги включают систематический анализ как можно большего объема информации о раке среди всего мира живой природы.

Сейчас я работаю над этим совместно с несколькими участниками первоначальной рабочей группы Wiko , многие из которых теперь стали частью Центра изучения эволюции рака в Аризоне. Мы занимаемся анализом уровня заболеваемости раком у разных видов. Проект возглавляет специалист по биологии рака и эволюционный биолог Эми Бодди из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Бодди руководит масштабной работой по созданию всеобъемлющей базы данных онкологических заболеваний путем объединения информации из зоопарков, ветеринарных клиник и других источников. Эта база содержит около 170 тысяч записей о животных, относящихся к 13 тысячам различных видов. На данный момент нам не удалось найти ни одного животного, включенного в эту базу, с полной устойчивостью к раку — по каждому виду с как минимум 50 медицинскими записями по крайней мере одна указывала на наличие каких-либо новообразований.

САМЫЙ ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ РАСПРОСТРАНЕННОСТИ РАКА НА МОМЕНТ НАПИСАНИЯ ЭТОЙ КНИГИ БЫЛ ОБНАРУЖЕН СРЕДИ ХОРЬКОВ, ЕЖЕЙ И МОРСКИХ СВИНОК. ОЧЕНЬ ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ НАБЛЮДАЕТСЯ У ГЕПАРДОВ И ТАСМАНСКИХ ДЬЯВОЛОВ (ДАЖЕ БЕЗ УЧЕТА ТРАНСМИССИВНЫХ ОПУХОЛЕЙ ЛИЦА, РАСПРОСТРАНЕННЫХ СРЕДИ ПОСЛЕДНИХ).

В дополнение к работе с этой базой данных мы также занимаемся изучением пластинчатых и губок — простых форм жизни, которые с первого взгляда оказались невосприимчивыми к раку (пластинчатые и губки не были включены в вышеупомянутую базу, так как обычно их лечением не занимаются ветеринары и работники зоопарков, откуда мы берем данные). Мой коллега Анджело Фортунато руководит проектом, который изучает эти древние многоклеточные формы жизни и их способность противостоять раку. У Фортунато две докторские степени — по эволюционной биологии и биологии рака, что наделяет его уникальным набором навыков и опыта для исследования эволюции механизмов подавления рака. Изучив механизмы сопротивляемости раку у этих видов, мы сможем лучше понять, как они появились в ходе эволюции, а то и вовсе открыть неизвестные средства подавления рака. Кроме того, мы можем больше узнать о человеческих болезнях и о более эффективных способах лечения и профилактики рака у людей.

Фортунато сосредоточил свою работу на нескольких видах, у которых, судя по всему, не бывает рака (в ходе первоначального изучения научной литературы нам не удалось найти никаких свидетельств обнаружения рака у них). Одним из первых видов, принесенных Фортунато в лабораторию, была морская губка Tethya wilhema — организм, представляющий собой лишь скопление практически не дифференцированных клеток с порами и каналами, позволяющими проникать внутрь воде и питательным веществам. Фортунато обнаружил, что губки демонстрируют невероятную устойчивость к раку: они способны переносить экстремально высокий уровень радиации (которая вызывает повреждения ДНК) без каких-либо явных опухолеподобных новообразований. Наблюдая за реакцией губок на радиацию, он заметил, что иногда они на несколько дней сжимаются, после чего возвращаются к своему прежнему размеру, однако никаких очевидных странных наростов или пятен, которые могли бы указывать на рак, ему обнаружить не удавалось. На данный момент Фортунато использует различные молекулярные методы в попытке раскрыть механизмы, ответственные за такую устойчивость к повреждениям ДНК.