Кривое зеркало жизни

Научный редактор Дмитрий Купраш, д-р биол. наук

Редактор Наталья Нарциссова

Иллюстрации Олега Добровольского

Художественное оформление и макет Андрея Бондаренко

Руководитель проекта А. Шувалова

Корректоры И. Астапкина, С. Чупахина

Компьютерная верстка М. Поташкин

Оформление обложки и макет А. Бондаренко

© Кондратова М., 2019

© Добровольский О., иллюстрации, 2019

© Бондаренко А., художественное оформление, макет, 2019

© ООО «Альпина нон-фикшн», 2019

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

Предисловие

Почему ученые боятся рака и любят рак

“Когда мне хочется прочесть книгу, я ее пишу”, – под этим по-британски отточенным афоризмом Бенджамина Дизраэли охотно подпишется большинство литераторов, в том числе и я. Писатели рождаются из читателей. Научно-популярная литература – не исключение.

Мне давно хотелось прочитать (а стало быть – написать) занимательную книгу о последних открытиях в биологии для широкого круга читателей, но останавливала очевидная необъятность задачи. С чего начать? На чем остановиться? Как связать разнообразные и разнонаправленные факты в единый рассказ и, наконец, как убедить читателя-небиолога продраться к самому интересному сквозь неизбежные трудности, возникающие у любого неспециалиста при знакомстве со сложным понятийным аппаратом современной науки? У меня не было ответов на все эти вопросы, и написание книги откладывалось снова и снова.

Ответ, как водится, подсказала сама жизнь. В 2014 году мне предложили работу в Институте Кюри – одном из крупнейших мировых научных центров, занимающихся исследованиями в области молекулярной онкологии. До этого я никогда особенно не интересовалась раком и знала о механизмах возникновения злокачественных новообразований лишь самые базовые вещи из курса медицинской биохимии без малого 20-летней давности. Тем интереснее было открывать для себя новую область знаний. Чем глубже я погружалась в предмет, тем отчетливее становилось ощущение, что рак не просто болезнь и даже не группа заболеваний, но явление, по сложности сопоставимое с самой жизнью. Его и изучают, как живую материю, – на самых различных уровнях: от молекулярного до популяционного (эпидемиология) и даже культурологического. (Современная писательница Сьюзен Сонтаг, умершая от лейкемии, посвятила раку множество ярких и беспощадных страниц в своем философском эссе “Болезнь как метафора”[1].) Влияние онкологических заболеваний на нашу жизнь выходит далеко за рамки собственно медицины, делая рак не только биологическим, но и культурным, социальным и даже политическим феноменом. Ощущение, что злокачественная трансформация клеток – это больше чем просто болезнь, – превратилось в уверенность, когда я узнала, что рак (как и жизнь!) – явление без определения.

Наука начинается с дефиниций: “Остров – часть суши, окруженная водой”, “Византия – государство, образовавшееся после разделения и распада Римской империи”, “Пушкин – великий русский поэт”. Предмет биологии – науки о живом – строгого определения не имеет. Не стоит думать, что ученые и философы не пробовали ответить на вопрос “что такое жизнь?”. Пробовали – и неоднократно, но каждая такая попытка оставляла ощущение недосказанности и неполноты. Как будто одним из неотъемлемых свойств живого является его несводимость к кратким и однозначным понятиям. Недаром ведь говорят, что если физика и химия – “науки правил”, то биология – это, скорее, “наука об исключениях”. В конце концов, чтобы не тратить время в бесконечных спорах, биологи решили довольствоваться нестрогими “признаками живого”, которые по сути своей являются не столько догматом, сколько ориентиром, очень приблизительной границей, очерчивающей “территорию живого” в материальном мире.

Списки этих признаков также разнятся от учебника к учебнику, но в целом большинство авторов согласны, что живая материя способна поддерживать постоянство своего состава и внутренней среды (гомеостаз), обменивается веществом и энергией с окружающей средой (метаболизм) и обладает сложной структурой. Живые объекты способны к росту и размножению. Они реагируют на изменения, происходящие в окружающей среде, и способны адаптироваться к внешним условиям. И наконец (этот признак живого я добавляю уже от себя лично), жизнь как явление, единожды возникнув, способна существовать и развиваться, по-видимому, практически бесконечно, однако “бессмертие” живой материи в целом достигается за счет смертности отдельных ее единиц – клеток, организмов, видов и целых групп живых существ вроде исчезнувших динозавров.

Самое поразительное, что большинство этих признаков можно обнаружить на любом уровне существования живой материи: от клеточного до планетарного (биосферного). Элементарная единица жизни – клетка – обладает сложной внутренней структурой, и функции ее органелл более-менее повторяют функции настоящих органов большого многоклеточного организма. Экосистема способна к поддержанию гомеостаза. После пожара лес восстанавливается, “залечивая раны”, так же как со временем восстанавливается функция поврежденного органа. На изменения в окружающей среде реагируют не только отдельные особи, но целые группы животных и растений. Эволюция цветковых растений впечатляет не меньше эволюции динозавров.

Все эти фундаментальные признаки живого – способность к росту и размножению, чувствительность к сигналам внешней среды, клеточную структуру – мы находим и в раке, но в сильно искаженном, извращенном виде. Клеточное деление, необходимое условие существования многоклеточного организма, становится причиной болезни и смерти. Способность тела залечивать раны превращается в источник опухолевого роста. Сотрудничество клеток организма оборачивается неспособностью иммунной системы противостоять вторжению. Как пишет об этом свойстве недуга американский врач и писатель Сиддхартха Мукерджи в книге “Царь всех болезней. Биография рака”[2]: “Противостояние раку равносильно борьбе с параллельным видом, причем видом более приспособленным к выживанию, чем мы сами”.

Ученые и врачи много лет пытались подобрать лаконичную формулировку для выражения сути этой болезни, но так и не смогли ничего сделать. В конце концов два выдающихся онколога, Дуглас Ханахан и Роберт Вайнберг, предложили коллегам пойти по пути общей биологии и, не вводя определений, ограничиться перечислением “ключевых признаков рака”. Первоначально их было шесть, потом десять, а к тому времени, когда книга будет завершена и опубликована, число может измениться еще раз, но суть в принципе, а не в числе. Для каждого из этих признаков нашлось место в книге.

Согласно концепции Ханахана и Вайнберга, злокачественным опухолям присущи следующие черты:

■ поддержание клеточного деления (глава 3);

■ уклонение от механизмов, ограничивающих рост (глава 3);

■ избегание иммунного контроля (глава 7);

■ клеточное бессмертие (глава 4);

■ хроническое воспаление (глава 6);

■ инвазия и метастазирование (глава 6);

■ усиленный рост сосудов (глава 6);

■ геномная нестабильность (глава 2);

■ нарушение процессов апоптоза (регулируемой клеточной смерти) (глава 4);

■ нарушения энергетического обмена (глава 5).

Возможно, некоторые пункты (и даже большинство) из этого списка на первый взгляд кажутся невнятной научной абракадаброй, но дальше мы разберемся с каждым из них.

Почему же рак привлекает такое внимание исследователей, причем не только медиков, но и биологов, занимающихся не прикладной, а самой что ни на есть фундаментальной наукой? Наблюдая за искажениями, присущими злокачественным клеткам, ученые могут лучше понять молекулярные механизмы нормальных, здоровых проявлений живого.

В одной из ранних повестей братьев Аркадия и Бориса Стругацких “Полдень, XXII век” описывается шуточный эксперимент, который провели ученые-программисты, работавшие с мощным суперкомпьютером, способным создавать материальные модели исследуемых объектов. Вместо описания нормального барана озорники подсунули электронно-вычислительной машине образ пятиногого животного, лишенного мозжечка, и бедный компьютер начал клепать невероятных монстров, пытаясь разрешить нерешаемую задачу. Когда причина аномалии была установлена, программистов сначала хотели побить. Однако потом коллеги осознали, что благодаря подобному хулиганству их научная группа получила доступ к богатейшей коллекции данных по машинным ошибкам, и обрадовались новому материалу для исследований и анализа.

Раковые клетки, если взглянуть на них с живым научным любопытством и без суеверного ужаса, – это, по сути своей, такие же пятиногие уродцы, жертвы многочисленных ошибок – генетических, сигнальных, метаболических. Однако, вглядываясь в это “кривое зеркало”, мы лучше понимаем жизнь, какой она должна быть. Именно благодаря экспериментам на раковых клетках и было совершено подавляющее большинство открытий, о которых я хотела бы рассказать читателю! Словосочетание “Нобелевская премия” встретится в книге не меньше десятка раз не оттого, что я пристально слежу за историей этой престижной научной награды, а лишь потому, что значительная часть фундаментальных открытий в биологии и медицине за последние 100 лет прямо или косвенно связана с онкологической тематикой. Последняя, на момент написания этой книги, Нобелевская премия по биологии и медицине 2018 года была вручена за новые методы иммунотерапии рака на основе “контрольных точек” иммунного ответа. Я как раз заканчивала править соответствующую главу. Бывают странные сближенья…

В конце концов я не стала писать еще один популярный учебник молекулярной биологии “в общем”, а написала книгу о раке. Но не о болезни и смерти, а о жизни – ее сложности, совершенстве и хрупкости. Я ученый, а не врач, и мне грешно для подогрева читательского интереса спекулировать на описании людских страданий, поэтому трагических “клинических” примеров в книге будет совсем мало, зато их место займет подробный (и, надеюсь, достаточно оптимистичный) рассказ об успехах молекулярной биологии.

Как известно, фундаментальная наука есть “удовлетворение личного любопытства за государственный счет”. Но деньги, взятые у государства, берутся у всего общества. Честный исследователь должен быть готов рассказать людям, почему те или иные средства должны быть израсходованы на развитие науки, а не на строительство нового стадиона, дороги, социального жилья. Связь “хорошей науки” и “хорошей жизни”, что бы там ни говорили сами ученые, отнюдь не очевидна для обывателя. Молекулярная онкология является редким и действительно впечатляющим примером того, как фундаментальное научное знание о структуре генома и системах клеточной регуляции претворяется в лекарства и методы диагностики, спасающие тысячи жизней.

Мало какая болезнь, мало какое состояние человеческого организма (кроме разве что беременности) мифологизировано в нашем обществе так, как рак. Но, начиная книгу, посвященную разбору наиболее популярных заблуждений в данной области, мне меньше всего хотелось бы вставать в позу “пророка от науки”, свысока высмеивающего и разоблачающего чужое невежество. Мифы возникают не на пустом месте, они сигнализируют о том, что общество – широкий круг “неспециалистов” – считает тот или иной вопрос, ту или иную тему волнующей и важной для себя, но не имеет доступа к качественной научной информации и заполняет пробелы в знаниях чем придется. Как мы увидим дальше, в основе многих распространенных мифов об онкологических заболеваниях лежат отголоски действительных научных теорий, донельзя искаженных и примитивизированных при пересказе. Задача этой книги – попытаться отделить зерна от плевел и дать массовому читателю пусть несколько упрощенное, но адекватное и, главное, научное представление о природе раковых заболеваний и современных методах их диагностики и лечения. А мифам – место в мифологии, не в медицине.

Каждый из нас хотя бы раз в жизни слышал одно или несколько “авторитетных” суждений из этого списка:

1. Раковый диагноз – это смертельный приговор. Лечи не лечи – результат один.

2. Прогресс в лечении онкологических заболеваний? Не смешите меня. Как 100 лет назад все умирали, так и сейчас мрут.

3. Раньше этого вашего рака не было вовсе, потому что люди правильно жили, в гармонии с природой. А сейчас – экология, радиация, стрессы, мобильные телефоны… От этого и рак. Он – болезнь прогресса. Ничего тут не поделаешь.

4. Рак – наследственное заболевание, если кто-то из близких родственников болел – твое дело труба.

5. Рак – заразное заболевание. Про онковирусы слышали?

6. Рак “просто так” не возникает. Вы сами виноваты, что заболели! Что, не пили, не курили, занимались спортом и все равно?.. Не верю!

7. Лечение рака опаснее, чем сама болезнь. Опухоль может еще и сама пройдет, а от “химии” человек точно загнется.

8. Раковая опухоль способна жить вечно, так что рак может даровать человечеству ключ к бессмертию.

9. Злокачественной опухоли нужен сахар, рак – болезнь сладкоежек!

10. Онкологические заболевания “закисляют” организм, а его, напротив, надо “защелачивать”. Сода – простое и эффективное лекарство от рака.

11. Акулы не болеют раком, поэтому акулий хрящ – проверенное средство профилактики и лечения этой болезни.

12. Метастазы возникают потому, что опухоль “потревожили” операцией или химиотерапией. А если ее не трогать, то никаких метастазов не будет.

13. Рак – это такое воспаление.

14. Народные средства, укрепляющие иммунитет, могут победить рак. Про иммунотерапию слышали? Вот это она и есть.

15. Народная медицина так же эффективна, как и “официальная”, а может быть, даже еще эффективнее!

16. Универсальное лекарство от рака давно открыто, но алчные фармкомпании и коррумпированные врачи скрывают его от пациентов, чтобы продолжать наживаться на людских страданиях.

Мы насчитали 16 таких мифов, но, возможно, вы знаете еще… В нашей книге мы внимательно рассмотрим каждое из этих распространенных заблуждений и попытаемся разобраться, что же на самом деле знает наука по каждому из затронутых вопросов (связь наследственности и рака, влияние образа жизни на вероятность возникновения заболевания, и т. д.). Нам предстоит пугающее, но увлекательное путешествие по раковой опухоли, в ходе которого мы попытаемся разобраться в клеточных механизмах, нарушение которых превращает здоровую ткань в злокачественную, и узнаем, как современная медицина использует молекулярные особенности раковых клеток для разработки новых эффективных средств диагностики и лечения болезни.

Для заинтересованных читателей в конце каждой главы есть список рекомендованного чтения, состоящий из качественных научно-популярных текстов, более глубоко разбирающих затронутые вопросы. Все эти тексты находятся в свободном доступе в интернете. Полную научную библиографию издания вы найдете в конце книги.

Глава 1

Мифы истерические и исторические

История вопроса

Историческая хроника рака на одном из лучших англоязычных ресурсов, посвященных этому заболеванию, открывается сообщением: “70–80 млн лет назад – раковые клетки в костях динозавра”. Собственно, одной этой фразы достаточно для того, чтобы начать и закончить дискуссию на тему “А вот раньше-то никакого рака не было”. Как мы видим, даже динозавры – и те не убереглись. Что же касается наших человекообразных предков, то их старейшие окаменелости со следами раковых повреждений датируются 4,2–3,9 млн лет до н. э. и принадлежат человеку прямоходящему (Homo erectus).

К сказанному следует добавить, что среди млекопитающих от злокачественных заболеваний страдают не только люди. Раковые опухоли часто встречаются у “лучших друзей человека” – собак и кошек. Многие научные данные, приведенные в этой книге, были получены с использованием лабораторных животных – крыс и мышей, у которых развиваются новообразования, во многом совершенно аналогичные человеческим. Именно сходство человека с другими млекопитающими в этом вопросе делает возможным использование животных для разработки и первичного (доклинического) тестирования новых антираковых препаратов.

Упоминания об опухолях, похожих на злокачественные, и методах их лечения встречаются в медицинских трактатах всех древних цивилизаций: Египта и Вавилона, Индии и Китая. В античной Греции рак изучал Гиппократ, а в древнем Риме – великие врачи Гален и Цельс. “Отец медицины” Гиппократ полагал, что тело человека содержит четыре гумора, или жидкости, – кровь, слизь, желтую и черную желчь, дисбаланс которых и приводит к возникновению различных заболеваний. Причиной рака, согласно этой теории, являлось скопление черной желчи. По наблюдениям античных врачей, “сок меланхолии” был особенно склонен накапливаться в рыхлых участках тела, таких как “женская утроба” (матка) и грудь. Судя по подобным обобщениям, рак груди и рак матки были достаточно распространенными заболеваниями уже в те далекие времена.

В древности наружные онкологические опухоли лечили прижиганиями и мазями, а внутренние не лечили вовсе. При тогдашнем уровне развития хирургии это было в высшей степени человеколюбивое и разумное решение. Опухоль, конечно, убивала больного, но делала это относительно медленно, в то время как хирургическое вмешательство в отсутствие антисептиков и обезболивания почти наверняка гарантировало быструю и болезненную смерть.

В XVII веке в Европе распространилось представление о раке как о паразите, пожирающем тело больного, что привело к появлению нового необычного метода терапии – к опухоли стали прикладывать куски сырого мяса. Считалось, что это дает передышку пациенту, так как паразит временно прекращает грызть его тело и переключается на предложенную подачку. Некоторое время рак по аналогии с чумой и проказой считали заразным заболеванием и онкологических больных пытались изолировать от общества, но, к счастью, это заблуждение просуществовало недолго.

В XIX веке в трудах Иоганна Петера Мюллера и других выдающихся цитологов рак впервые был описан как клеточная патология. Было показано, что метастазы, дающие начало новым опухолям, появляются в результате распространения злокачественных клеток в организме. Примерно в это же время появилась общая анестезия и начала стремительно развиваться медицинская хирургия. Вплоть до начала ХХ века хирургическое вмешательство оставалось единственным способом лечения онкологических заболеваний. Однако, к сожалению, удаление первичной опухоли не гарантировало исцеление пациента. Болезнь возвращалась снова и снова. Хирурги пробовали все более “радикальные” методы борьбы с болезнью. В конце XIX века, вырезая опухоль груди, врачи удаляли не только ближайшие к ней лимфатические узлы, но и большие куски грудных мышц, чтобы предотвратить возвращение рака. Подобная операция гарантировала пациентке инвалидность, но, к сожалению, не гарантировала исцеления. У “радикально” прооперированных женщин рецидивы опухоли возникали почти так же часто, как у тех, кого подвергли менее разрушительным операциям. А ведь существовало еще много неоперабельных опухолей, а также злокачественных заболеваний крови (лейкозов), к которым хирургические методы были в принципе неприменимы. В начале ХХ века стало совершенно ясно, что наши возможности справиться с раком только хирургическими методами ограничены самой природой заболевания. Исследователи стали искать способы сдержать размножение раковых клеток. Так, в арсенале онкологов появились радиотерапия и химиотерапия. К этому же периоду относятся первые попытки заставить ополчиться против рака собственные защитные силы организма (токсины Коли). Подробнее об этом будет рассказано в главе 7.

Второй прорыв в диагностике и лечении злокачественных заболеваний произошел в конце ХХ века, когда наука сделала следующий шаг вглубь живой материи: от клеточной биологии к молекулярной. Об этой “молекулярной революции” в онкологии будет подробно рассказано дальше.

Об окончательной победе над раком говорить еще рано, но с 1970-х годов до наших дней выживаемость пациентов с онкологическим диагнозом выросла в среднем в два раза и для некоторых онкологических заболеваний составляет 80–95 %. К сожалению, не все опухоли поддаются терапии одинаково хорошо. Лечение опухолей головного мозга, поджелудочной железы, печени и легких остается проблематичным и в наши дни. Ключевым фактором, определяющим шансы пациента на излечение (при любой форме заболевания), является ранняя диагностика. На начальной стадии большинство злокачественных опухолей поддаются полному и окончательному излечению, но вероятность выздоровления резко падает по мере роста и распространения новообразования.

ФАКТ: русское название болезни – “рак” – является “вольным переводом” с греческого и латыни. Термин “карцинома”, предложенный древнегреческим врачом Гиппократом, буквально означал “опухоль, похожая на краба”, потому что внешне, из-за наличия выростов, направленных в разные стороны, она напомнила ученому именно это животное. На латынь этот термин был переведен римским ученым Цельсом как cancer (краб) и в этом виде прижился в международном научном языке. В России ближайшим аналогом “краба” естественным образом оказался “рак”.