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

Поддержание баланса клеточной свободы и контроля клеточного поведения — это динамический процесс, который не прекращается на протяжении всей жизни организма. Гены вроде TP53 экспрессируют белки не постоянно, — если бы это было так, то нас на канате слишком сильно склонило бы влево, что имело бы свои собственные негативные последствия (вроде преждевременного старения или низкой репродуктивной функции). Слонов не просто сильнее клонит вправо — их организму приходится более тщательно и активно следить за поддержанием баланса, чем животным меньшего размера, таким как мыши. Большой размер и высокая продолжительность жизни требуют одновременно и более эффективного подавления рака, и более тщательного контроля отвечающих за это систем, чтобы не дать организму свалиться с натянутого каната в течение его жизни. Таким образом, важно не просто производить больше белков, которые усиливают клеточный контроль, но и делать это в нужное время и в необходимом количестве.

Как же организмы контролируют контролеров? Одним из способов является создание генных сетей (связей между генами, позволяющих им оказывать влияние на состояние друг друга), объединяющих гены, способствующие клеточной свободе, с генами, которые усиливают контроль клеточного поведения. Отслеживая и регулируя производство генетических продуктов, эти сети помогают организму дольше поддерживать это шаткое равновесие (как мы уже видели ранее на примере того, как ген TP53 считывает сигналы).

Гены, склоняющие баланс в сторону клеточной свободы (способствующие более активной пролиферации клеток), — самые древние. Они появились еще в эпоху одноклеточной жизни.

Гены же, которые склоняют баланс в сторону большего клеточного контроля, появились в геноме в результате перехода к многоклеточной жизни. Многие их этих генов, которые иногда называют генами-смотрителями или генами общего контроля, способствуют межклеточному сотрудничеству, без которого невозможно существование жизнеспособного многоклеточного организма. Существует еще одна категория генов, занимающих промежуточное положение между «одноклеточными» генами свободы и «многоклеточными» контроля. Эти гены, называемые генами-привратниками, или генами хранителями клеточного цикла, помогают поддерживать равновесие всей системы, динамически реагируя на любые изменения и посылая сигналы обеим сторонам, чтобы они корректировали уровень своей активности по мере надобности.

Гены-привратники, находящиеся на стыке между «одноклеточными» и «многоклеточными», — самые молодые с эволюционной точки зрения. Они позволяют крупным и долгоживущим формам жизни — вроде людей или слонов — уравновешивать и согласовывать противоречивые потребности в клеточной свободе и клеточном контроле на протяжении всей своей жизни. Эти гены помогают организмам управлять непрерывно меняющимися силами, которые в противном случае свалили бы их с натянутого каната. О дьяволах и собаках

Мешать развиваться раку внутри себя организму приходится на протяжении всей жизни. Между тем это не единственная связанная с раком задача, с которой он сталкивается. С самого зарождения многоклеточной жизни организмам приходилось бороться как с потенциальным развитием рака изнутри, так и с его возможным вторжением снаружи.

МНОГИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА О ТРАНСМИССИВНЫХ ВИДАХ РАКА ПОЯВИЛИСЬ СОВСЕМ НЕДАВНО, — ГДЕ-ТО ЗА ПОСЛЕДНИЕ ДЕСЯТЬ ЛЕТ, — ОДНАКО ЗАРАЗНЫЙ РАК ТАК ЖЕ СТАР, КАК И САМА МНОГОКЛЕТОЧНАЯ ЖИЗНЬ.

То, что мы теперь называем заразным, или трансмиссивным, раком, было огромной проблемой для самых первых форм многоклеточной жизни. Первые многоклеточные организмы, по сути, представляли собой собрание клеток, которые сотрудничали между собой, чтобы выживать и размножаться целой группой, а не как отдельные клетки. В начале эволюции многоклеточной жизни некоторые клетки специализировались на вторжении в эти клеточные сообщества с целью недобросовестного использования их ресурсов, вместо того чтобы самим создавать и поддерживать свои собственные клеточные структуры. Одни клетки предназначались для внедрения в зародышевую линию [12] Группа клеток многоклеточного организма, которая передаст генетический материал потомству. , чтобы эксплуатировать все многоклеточное сообщество в интересах собственного размножения — такой процесс еще называют паразитизмом зародышевой линии. Другие клетки специализировались на проникновении в тканевые ниши стволовых клеток, чтобы использовать эту систему обновления организма для производства собственных копий — такой процесс называют паразитизмом стволовых клеток. Для своей жизнеспособности первым многоклеточным организмам пришлось выработать различные способы защиты от таких незваных гостей. Одной из самых важных адаптаций для защиты от клеток-паразитов стала иммунная система.

Риск вторжения клеток-паразитов стал одним из первых примеров давления отбора в эволюции первых иммунных систем. С самого зарождения многоклеточной жизни иммунные системы организмов не переставали формироваться, становясь все сложнее. Наша иммунная система включает как врожденный иммунитет, который отвечает за быструю и более общую реакцию на угрозы со стороны различных клеток, включая так называемых естественных киллеров, и приобретенный иммунитет, отвечающий за долгосрочную реакцию на конкретные угрозы за счет соматической эволюции, о которой мы уже говорили в предыдущей главе. Кроме того, частью иммунной системы является и кожа, которая помогает защищать нас от внешних угроз.

Когда в иммунной системе возникает проблема — будь то нарушение кожного барьера, захват системы репликации иммунных клеток или вывод из строя способности иммунных клеток идентифицировать угрозы — это увеличивает риск успешного перехода раковых клеток из одного организма в другой.

Около 10 тысяч лет назад один предок аляскинского маламута — красивой ездовой собаки с подшерстком, защищающей ее от холода, — дал начало новому и крайне необычному виду псовых. Этот новый вид, скорее всего, появился попросту в результате спаривания между самцом и самкой, однако он была совершенно не похож на своих прародителей. На самом деле он вообще не был похож на собаку. Это был одноклеточный вид собак, который жил в виде паразита — раковой опухоли, передающейся половым путем [13] Речь идет о том, что эти клетки появились в результате спаривания древних собак, а затем зажили своей жизнью — они кочуют из одного организма в другой, образуя раковые опухоли, чей геном отличен от генома организма-носителя. Изначально геном опухоли был близок к геному псовых, и анализ изменений генома опухоли указывает на то, что их общий предок жил именно в это время. Получается, эти клетки, этот рак можно рассматривать как отдельный паразитический организм со своей собственной эволюцией. Таким образом, «новый вид» собак — это большая условность, подразумевающая лишь сходство генома. .