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

Он также изучает и механизмы подавления рака у пластинчатых (вид Trichoplax adhaerens ) — организмов, которые формально считаются животными, однако по сути представляют собой бесформенный мешок клеток с внешним слоем, который помогает ему передвигаться. Облучая пластинчатых радиацией, Фортунато иногда замечал участки потемнения (потенциальный рак), которые увеличивались в размерах. Иногда эти затемненные области перемещались к внешнему краю организма и отделялись, освобождая его тем самым от этих потемневших клеток (рис. 5.3).

Рисунок 5.3. В результате воздействия радиации в организме пластинчатых иногда образуются затемненные участки, которые постепенно смещаются к краю и вытесняются наружу, полностью освобождая организм от поврежденных клеток. Вполне вероятно, что подобное вытеснение является примитивным механизмом подавления рака. На фотографии представлен организм, получивший дозу рентгеновского излучения 160 Гр. Снимок сделан при 150-кратном увеличении с использованием подсветки

Это может быть механизмом подавления рака, используемым организмами без сложных тканей и систем органов, таких как пластинчатые, — по сути, проблемные клетки попросту выбрасываются наружу. Может показаться, что такая стратегия работает только для самых простых структур, однако, если поразмыслить, выталкивание проблемных клеток может быть эффективной стратегией в масштабах ткани даже у таких крупных организмов, как человек. Например, в толстом кишечнике человека клетки с чрезмерно активной пролиферацией могут вытесняться соседними. Расположенные по соседству клетки могут образовывать кольца, состоящие из актина и миозина (белки, придающие мышцам их свойства), которые буквально выталкивают проблемные клетки. Схожее явление было обнаружено и у плодовых мушек (дрозофил): нормальные клетки могут вырабатывать филамин и виментин, из которых формируются длинные, напоминающие руки, выступы, вытесняющие мутировавшие клетки. Этот механизм, однако, работает лишь при условии наличия нормальных клеток вблизи мутировавших, что указывает на важную роль микроокружения опухоли в данном процессе. Вытеснение мутировавших клеток помогает защищать организм от потенциальной угрозы, которую могут представлять для него оставшиеся поврежденные клетки. Судя по всему, этот способ избавления от мутировавших клеток присущ не только пластинчатым.

Работа Фортуната знакомит нас с возможными способами защиты от недобросовестного клеточного поведения, появившимися у простых организмов в результате эволюции. Она должна пробудить интерес к расширению области исследований рака на все древо жизни, чтобы лучше понять, какими механизмами подавления рака снабдила нас эволюция.

В предыдущем разделе я обсуждала механизмы подавления рака у маленьких и относительно простых форм жизни, но что насчет более крупных и сложных организмов — таких как люди или слоны? Как крупные и сложные формы жизни удерживают рак под контролем достаточно долгое время, чтобы успеть размножиться?

Без пролиферации клеток невозможно само существование многоклеточного организма, однако она также усиливает нашу восприимчивость к раку, поскольку при любом своем делении клетка может мутировать. Чем крупнее организм, тем больше раз клеткам необходимо поделиться, чтобы он достиг такого размера, и тем чаще им приходится делиться, чтобы такой размер поддерживать. Кроме того, чем крупнее организм, тем больше в нем в любой момент времени содержится клеток с мутациями. Если рассмотреть статистику распространенности в рамках одного вида, можно обнаружить, что у более крупных особей риск развития рака обычно выше. Так, у более крупных пород собак (тяжелее 20 килограмм) риск развития рака выше, чем у собак поменьше, равно как и высокие люди подвержены большему риску развития рака, чем низкие — с каждыми дополнительными 10 сантиметрами роста риск развития рака увеличивается примерно на 10 %. Если же рассматривать данные по всем видам, то такой закономерности уже не наблюдается — риск развития рака не увеличивается с увеличением размера.

В начале этой главы уже говорилось, что у слонов примерно в 100 раз больше клеток, чем у людей, однако они не болеют раком в 100 раз чаще, чем мы. Для своего размера и продолжительности жизни эти животные отличаются удивительной сопротивляемостью раку. Более того, они болеют им реже, чем многие другие организмы меньшего размера, включая людей. Мыши, напротив, болеют раком намного чаще нас с вами, несмотря на свой гораздо меньший размер. Аналогичный парадокс связан и с продолжительностью жизни: чем дольше живет та или иная особь, тем выше вероятность развития у нее рака, так как увеличивается общее количество клеточных делений, равно как и суммарное воздействие потенциальных мутагенов. Тем не менее, если рассматривать весь животный мир, прямой зависимости между средней продолжительностью жизни вида и его уровнем заболеваемости раком не наблюдается.

Отсутствие корреляции между риском развития рака и размером тела или продолжительностью жизни называют парадоксом Пето. Он впервые был замечен в 1970-х годах Ричардом Пето, специалистом по статистической эпидемиологии из Оксфорда. Он отметил, что клетки человека должны быть более устойчивы к раку, чем клетки мыши — в противном случае у нас у всех бы в юном возрасте развивался рак. Исследования, проведенные мной и моими коллегами за последние несколько лет, подтвердили эту закономерность: у более крупных и долгоживущих видов животных риск развития рака не возрастает, по сравнению с животными меньшего размера и с меньшей продолжительностью жизни.

Жизненные стратегии

Каждый из нас идет по натянутому канату, балансируя между клеточной свободой и клеточным контролем. Чрезмерная свобода увеличивает риск развития рака, в то время как контроль чреват задержкой развития и эволюционным провалом. В этом мы мало отличаемся ото всех остальных многоклеточных организмов. Каждому живому существу приходится находить этот баланс, чтобы его клетки могли выполнять все необходимые функции по поддержанию жизни и способности к репродукции, но чтобы при этом их поведение контролировалось достаточно строго для недопущения их перерождения в раковые.

Каждый организм достигает этого баланса по-своему. Одних, например мышей, всю их короткую жизнь клонит на этом канате влево. Они позволяют клеточному хаосу доминировать, пока не будут пойманы хищником. Другие организмы, например слонов, всю жизнь клонит вправо. Они усиленно подавляют рак, чтобы прожить долгую жизнь и оставить потомство в более позднем возрасте.