Канцерогенез как видообразование

По мнению учёных, причиной рака служат масштабные хромосомные перестройки, а вовсе не точечные мутации в нескольких генах. Раковые клетки в итоге получают собственный, относительно стабильный кариотип, который позволяет назвать очередной рак новым биологическим видом. Мысль о том, что рак — это не только болезнь, но и этап видообразования, далеко не нова; подобные взгляды высказывал, например, биолог-эволюционист Джулиан Хаксли в 1956 году. Критерием нового вида для него была автономность: как только клетка становится независимой от своего окружения, её можно считать если и не новым видом, то по крайней мере уверенно вставшей на путь видообразования. Раковые клетки действительно обладают такой способностью: они не подчиняются законам хозяйского организма и сами решают, где, как и когда им жить и размножаться. Наконец, есть пример долгоживущих линий раковых клеток вроде HeLa. Попытки описать развитие раковых клонов в терминах эволюционной теории предпринимались, но в случае со злокачественными опухолями перед эволюционистами вставала одна проблема: кариотип раковых клеток не отличается постоянством.

Хромосомный набор нормальной (слева) и раковой клетки (рисунок авторов исследования).

Питер Дьюсберг и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли в своей статье в журнале Cell Cycle описывают канцерогенез как один из способов видообразования, исходя как раз из нестабильности кариотипа раковых клеток. При этом г-н Дьюсберг покушается на господствующую ныне теорию, объясняющую злокачественное перерождение множественными мутациями, которые попадают в какие-то ключевые гены. Напротив, по убеждению исследователей, причиной канцерогенеза служат хромосомные неполадки: удвоения, делеции, перемонтирование хромосом, когда к одной пришивается кусок другой, и т. п. Эти изменения затрагивают даже не десятки, а тысячи генов. В результате таких перестроек появляется новая клетка, которая вполне может претендовать на звание родоначальника нового вида.

Одно из самых известных клинических последствий хромосомной аберрации — синдром Дауна, когда у человека появляется третья копия 21-й хромосомы. Такое явление называется анеуплоидией, это изменение в числе копий одной или нескольких хромосом, а не всего их набора. Анеуплоидия свойственна всем раковым клеткам, это известно давно, но, как подчёркивают авторы статьи, это не следствие, а причина ракового перерождения. У клетки что-то портится в механизмах удвоения и (или) разделения хромосом, предшествующих делению клетки; в результате одна из дочерних клеток может оказаться обладательницей лишней копии хромосомы, а вторая, наоборот, недополучает копии одной или нескольких хромосом. Обычно для клетки это равносильно смертному приговору (только растения спокойно переносят масштабные перестройки в кариотипе). Но может случиться и так, что хромосомная аберрация окажется «совместима с жизнью», и спустя десятилетия в потомках этой клетки закрепится стабильный, но отличающийся от «нормального» набор хромосом.

Раковые клетки обладают довольно нестабильным, подвижным хромосомным набором, что отличает их от обычных биологических видов. Но при этом им нет нужды беспокоиться о размножении, которое у всех прочих в первую очередь страдает от хромосомных перестроек. Злокачественная клетка делится митотически, и, пока гены, управляющие митозом, не затронуты, она может позволить себе значительные подвижки в кариотипе. Исследователи проанализировали кариотипы нескольких раковых клеточных линий в пределах нескольких поколений. Оказалось, что в пределах одной линии набор и строение хромосом у клеток не меняются, но при этом могут сильно отличаться от хромосомного набора опухоли иного типа или даже от опухоли такого же рака, но взятого у другого пациента. Самым выдающимся примером тут служит опять-таки линия клеток HeLa, которую в 1951 году взяли у больной Генриетты Лакс: с тех пор эта линия существует автономно, вне организма и обладает вполне стабильным кариотипом по сравнению с тем, который у неё был в первые годы её существования.

Индивидуальный кариотип, набор и строение хромосом — это «удостоверение личности» биологического вида. До сих пор не было обнаружено видов с одинаковым кариотипом, он различается даже у человека и шимпанзе, хотя количество общих генов у нас с шимпанзе достигает 99%. Наличие собственного кариотипа позволяет отнести линии раковых клеток к новым видам или хотя бы к начальным этапам видообразования. В качестве удобной аналогии их можно сравнить с паразитическими организмами, тем более что существуют как минимум три вида опухоли, которые могут передаваться как паразиты — с помощью отдельных раковых клеток от особи к особи (к таким относят лицевую опухоль дьявола, которая губит сумчатых тасманийских дьяволов, трансмиссивную венерическую саркому собаки и третий, аналогичный вид рака, обнаруженный у хомяков).

По словам учёных, в рамках такой гипотезы можно объяснить и долгий временной интервал, разделяющий начальную хромосомную перестройку и появление полноценного рака: далеко не всякая вариация в наборе хромосом может привести к появлению самостоятельного, видоспецифичного кариотипа.

Такой взгляд на вещи может сильно изменить подход к терапии онкологических заболеваний. Ведь в действительности очень и очень немногие лекарственные препараты, разработанные на основе концепции рака как следствия нескольких точечных мутаций, принесли хоть какую-то пользу. Впрочем, мощь научно-фармакологической индустрии, неустанно производящей подобные лекарства, такова, что вряд ли можно надеяться на скорое «изменение парадигмы»...