Царь всех болезней. Биография рака - Сиддхартха Мукерджи

Видно, Снарк был Буджумом!

Льюис Кэрролл. Охота на Снарка

Сол Шпигельман безнадежно сбился с пути, охотясь за ретровирусами, вызывающими рак у человека. Неудача оказалась крайне симптоматична: вся научная онкология, Национальный институт онкологии, специальная программа поиска вирусов, вызывающих рак у человека, — в начале 1970-х годов все так пылко поверили в существование онкоретровирусов, что теперь, когда эти вирусы не материализовались, охотникам казалось, что они лишились чего-то жизненно важного, частицы души и воображения. Если ретровирусов рака человека не существует, значит, рак возникает благодаря иному, таинственному механизму. Резко качнувшись в сторону вирусной теории происхождения рака, маятник так же резко откачнулся в другую сторону.

Темин к середине 1970-х годов тоже отказался от теории, что причиной рака являются ретровирусы. Обнаружение им обратной транскриптазы, несомненно, опровергло центральную догму клеточной биологии, однако практически не продвинуло понимание механизма канцерогенеза у людей. Темин знал, что вирусные гены способны прикрепляться к геному клетки-хозяина, но это еще не объясняло, как именно вирусы вызывают рак.

Оказавшись лицом к лицу с очередным расхождением между теорией и практикой, Темин выдвинул новое смелое предположение — опять же опираясь на шаткую опору экспериментальных данных. Шпигельман и другие охотники за ретровирусами, сказал он, смешали аналогию с фактом, перепутали послание и посланца. Вирус саркомы Рауса и в самом деле способен вызывать образование рака за счет внедрения в клетку вирусных генов. Это доказывает, что генетические изменения способны вызывать рак. Темин предположил, что генетические изменения происходят не из вируса. Вирус просто приносит в клетку некое послание. Чтобы понять генезис рака, необходимо определить послание, а не гонца. Охотники за раковыми вирусами должны вернуться под старый фонарь, но на этот раз с новым вопросом: какой именно вирусный ген запускает в клетке череду патологических митозов? И как он соотносится с внутренней мутацией в клетке?

В 1970-е годы на поиски этого гена нацелилось сразу несколько лабораторий. На счастье исследователей, в геном ВСР входило всего четыре гена. В Калифорнии, где находился идейный центр исследований раковых вирусов, вирусологи Стив Мартин, Питер Вогт и Питер Дюсберг создали мутантов вируса Рауса, которые нормально реплицировались, но утратили способность вызывать опухоли — что наводило на предположение, будто в них нарушен именно отвечающий за это ген. Проанализировав измененные в таких мутантах гены, исследователи наконец сумели привязать способность ВСР вызывать рак к конкретному гену, получившему название src (произносится «сарк»), уменьшительное от саркомы.

Итак, src был ответом на загадку Темина — вызывающим рак «посланием», переносимым вирусом саркомы Рауса. Вогт и Дьюсберг удалили или инактивировали src, продемонстрировав, что лишенные этого гена вирусы не вызывают ни избыточного клеточного деления, ни злокачественной трансформации. Исследователи предположили, что src является чем-то вроде гена злокачественности, приобретенного ВСР в ходе эволюции и приносимого вирусом в нормальные клетки. Он получил название «онкоген»[30], то есть ген, способный вызывать рак.

Функции src прояснило случайное открытие, сделанное в лаборатории Рэя Эриксона из Колорадского университета. В начале 1960-х годов, когда Темин обнаружил существование ретровирусов, Эриксон был студентом-дипломником в его мэдисонской лаборатории. Он стал свидетелем открытия в Калифорнии гена src и с тех самых пор был одержим желанием исследовать функционирование этого гена. В 1977 году, совместно с Марком Коллетом и Джоан Брюгге, Эриксон попытался расшифровать функции src. Как выяснилось, этот необычный ген кодировал белок, основная функция которого состояла в том, чтобы модифицировать другие белки, прикрепляя к ним небольшое химическое соединение, фосфатную группу — по сути, как бы играя с ними в пятнашки. В нормальных клетках ученые нашли множество подобных белков — ферментов, которые прикрепляли к другим белкам фосфатную группу. Такие ферменты получили название киназы. Вскоре стало ясно, что киназы играют роль внутриклеточных молекулярных переключателей. Прикрепление к какому-то другому белку фосфатной группы работало как включение и активировало работу такого белка. Нередко одна киназа включала другую киназу, а та — третью и так далее. С каждым новым шагом цепной реакции сигнал усиливался, так что в итоге одновременно активировалось множество молекулярных переключателей. Их совместная деятельность обеспечивала мощный внутренний сигнал клетке сменить состояние — например, перейти от фазы покоя к фазе деления.

Ген src и был такой прототипической и невероятно активной киназой. Образуемый этим геном белок обладал такой силой и активностью, что фосфорилировал буквально все вокруг себя, в том числе и белки, играющие важную роль в жизненном цикле клетки. Таким образом, src запускал волну неизбирательного фосфорилирования, «включая» множество молекулярных переключателей клетки. Рано или поздно деятельность src приводила к активации белков, контролирующих деление клетки, то есть ген насильственно заставлял клетку перейти из покоящегося состояния к делению, в конечном итоге вызывая ускоренные митозы, типичный признак рака.

К концу 1970-х годов объединенными усилиями биохимиков и опухолевых вирусологов была разработана относительно простая модель механизма работы гена src и его способности трансформировать клетки. Вирус саркомы Рауса вызывал у куриц рак за счет внедрения в их клетки гена src, кодирующего неукротимую и сверхактивную киназу, которая запускала каскад клеточных сигналов, побуждающих клетку беспрестанно делиться. Все это являло пример прекрасной, тонкой, методичной и аккуратнейшей научной работы, однако при отсутствии ретровирусов, вызывающих рак у человека, все эти исследования, казалось, не имели никакого касательства к реальным ракам человека.