Царь всех болезней. Биография рака - Сиддхартха Мукерджи

По другую сторону реки Чарльз от лаборатории Вайнберга в охоту на Rb включился еще и Тадеуш Дрыя, офтальмолог, переквалифицировавшийся в генетики. Лаборатория Дрыи располагалась на шестом этаже Массачусетской больницы глазных и ушных заболеваний — в «Глазе», как прозвали это место студенты-медики. Офтальмологическая больница славилась клиническими исследованиями глазных болезней, однако не считалась хорошим ресурсом по части лабораторных испытаний. Институт, где работал Вайнберг, похвалялся новейшими технологиями, армией механизмов, способных секвенировать тысячи образцов ДНК, могущественными флуоресцентными микроскопами, с помощью которых можно заглянуть в самое сердце клетки. «Глаз», с гордостью демонстрирующий коллекцию луп и линз — экспонаты девятнадцатого века в старомодных застекленных деревянных витринах, — отличала демонстративная анахроничность.

Дрыя не был типичным генетиком. В середине 1980-х годов, пройдя клиническую практику по офтальмологии в Бостонской больнице, он перебрался на другой конец города в научную лабораторию Детской больницы, чтобы изучать там генетику глазных заболеваний. Для него, офтальмолога, интересующегося раком, выбор объекта напрашивался сам собой: ретинобластома. Но даже Дрыя, оптимист по природе, не решался взяться за поиски Rb. «Бренда Галли и Вебстер Кавини — оба увязли на этом пути, пытаясь клонировать Rb. Время было тяжелое, сплошные разочарования».

Дрыя начал охоту за Rb с нескольких ключевых предположений. Он знал, что нормальные клетки человека имеют по две копии каждой хромосомы (кроме половых хромосом) — по одной от каждого родителя: всего двадцать три пары, то есть сорок шесть штук. Таким образом, в каждой нормальной клетке содержится две копии гена Rb в тринадцатой паре хромосом.

Если предположить, что теория двух ударов Кнудсона верна, то каждая опухоль глаза будет иметь две независимые дезактивирующие мутации гена Rb, по одной на каждую хромосому. Мутации могут происходить в самых разных видах. Это может быть крошечное изменение в ДНК, активирующее ген, или же глобальная структурная утрата куска гена (делеция), затрагивающая большой кусок хромосомы. Поскольку для возникновения ретинобластомы ген Rb должен быть инактивирован, Дрыя рассудил, что в данном случае мутация представляет собой второй вариант, делецию гена. В конце концов, вырезать большой кусок гена — это самый простой и быстрый способ парализовать его и сделать его неактивным.

Дрыя предположил, что в большинстве ретинобластом две делеции в разных копиях гена Rb будут затрагивать разные части гена. Поскольку мутации происходят случайным образом, то получить две одинаковые мутации в обеих хромосомах — все равно что выбросить две шестерки при игре в кости, где у каждой кости сотня граней. Скорее одна делеция ударит, например, по началу гена, а вторая по концу (функциональные последствия в обоих случаях будут одинаковыми — инактивация Rb). То есть в большинстве опухолей два удара будут несимметричны и затронут разные участки хромосом.

Тем не менее даже на костях с сотней граней, если кидать их много раз подряд, иногда выпадает двойная шестерка. Дрыя понимал, что изредка будет попадаться опухоль, в которой делеции случились в одной и той же части гена в обеих сестринских хромосомах. В таком случае этого отрезка хромосомы в клетке не будет совсем, ни в каком виде. Если найти метод выявления полностью отсутствующей части тринадцатой хромосомы в опухолевых клетках ретинобластомы, тем самым мгновенно обнаружится и ген Rb. Дрыя остановился на простейшей стратегии: чтобы найти ген с отсутствующей функцией, надо искать отсутствие структуры.

Для определения такого пропавшего участка хромосомы Дрые нужны были своего рода структурные вешки по всей длине тринадцатой хромосомы — выстроенные вдоль хромосомы маленькие кусочки ДНК, называемые пробами. Дрыя использовал эти кусочки в такой же «склеивающей» реакции, что проводил Бишоп в 1970-х годах: если в опухолевой ДНК есть парный участок, то пробный кусочек ДНК приклеится к нему, если же нет — не приклеится. Дрыя собрал серию таких проб. Вдобавок он уже располагал и вторым необходимым ресурсом — огромной коллекцией замороженных опухолей. Шансы найти совпадающую в обеих хромосомах делецию были ничтожны, так что предстояло проверить множество образцов.

В этом и состояло главнейшее преимущество Дрыи над всеми профессиональными лабораториями Бостона и Хьюстона. Лабораторные исследователи редко покидают свои лаборатории в поисках человеческих образцов, однако у клинициста Дрыи ими был полон холодильник. «Я одержимо запасал опухоли, — рассказывал он с детским восторгом коллекционера. — Распространил среди врачей и пациентов весть, что я интересуюсь случаями ретинобластомы. Каждый раз, как кто-нибудь сталкивался с ретинобластомой, он тут же говорил: „Позовите-ка Дрыю“. Я немедленно приезжал, прилетал или хоть пешком приходил и забирал себе образец. Всех пациентов я знал поименно. Поскольку ретинобластома — семейное заболевание, я звонил им домой, интересовался, не обнаружилось ли ретинобластомы у кого-нибудь из братьев и сестер или еще каких родственников. Иногда я узнавал про опухоль раньше семейного доктора».

Неделя за неделей Дрыя извлекал из образцов хромосомы и при помощи проб ДНК анализировал их структуру. Если проба связывалась с хромосомой, на геле оставался след, если этого кусочка не было — не было и сигнала. Как-то утром, прогнав на анализ очередную дюжину опухолей, Дрыя пришел в лабораторию и, держа блот на просвет у окна, с привычным автоматизмом пробегал глазами ряд за рядом, точно читающий нотные записи пианист. В опухоли, результаты которой он смотрел, в обеих хромосомах недоставало одной и той же пробы — он назвал ее НЗ-8. На миг Дрыю бросило в жар от восторга, но тот быстро сменился дурнотой. «Тогда-то я и осознал: ген у нас в руках. Мы нашли ретинобластому».

Дрыя определил участок ДНК, отсутствующий в обеих хромосомах. Далее требовалось найти соответствующий участок, присутствующий в нормальных клетках, и таким образом выделить ген Rb. Приближаясь к концу исследований, Дрыя напоминал акробата на последнем, самом опасном отрезке каната. Крошечная лаборатория гудела от напряжения, работая на пределе. Дрые не хватало ни технических средств, ни опыта и умений по части выделения генов. Ему отчаянно требовалась помощь на этом последнем броске. Исследователи в лаборатории Вайнберга тоже охотились за геном ретинобластомы. Перед Дрыей стоял простой выбор: скооперироваться с Вайнбергом или же попытаться выделить ген самому — и проиграть.

В вайнбергской лаборатории выделением гена Rb занимался Стив Френд. Веселый молекулярный генетик, наделенный быстрым умом и непринужденной легкостью в общении, Френд как-то вскользь упомянул Дрые, что тоже интересуется Rb. В отличие от Дрыи, работавшего с пополняющейся коллекцией опухолевых тканей, Френд наращивал коллекцию нормальных клеток, в которых ген Rb был цел и невредим. Подход Френда состоял в том, чтобы найти гены, присутствующие в нормальных клетках сетчатки глаза, а потом выявить, какой из них будет деформирован в ретинобластоме, — то есть он двигался навстречу Дрые с другого конца пути.

Для Дрыи было очевидно, что эти два подхода идеально дополняют друг друга. Он определил участок ДНК, отсутствующий в опухолях. Сумеют ли Френд с Вайнбергом вытащить из нормальной клетки целый полноразмерный ген? Исследователи договорились о сотрудничестве между лабораториями. Однажды утром 1985 года Дрыя взял пробу НЗ-8 и бегом бросился через мост Лонгфелло, ставший основной трассой онкогенеза, спеша принести образец на лабораторный стол в институте Уайтхед.

Френду не потребовалось много времени, чтобы проверить пробу Дрыи. При помощи все той же «склеивающей» реакции ДНК он выявил и выделил из нормальной клетки ген, реагировавший на пробу НЗ-8. Этот изолированный ген, как и предсказывалось, обитал в тринадцатой хромосоме. Проверив ген на своем банке опухолевых образцов, Дрыя обнаружил то, что предположил Кнудсон более десяти лет назад: все клетки ретинобластомы обладали неисправными генами в обеих сестринских хромосомах — два удара, — тогда как у нормальных клеток было по две нормальных копии гена. Ген, выделенный Френдом, без всяких сомнений, оказался именно искомым Rb.

В октябре 1986 года Френд, Вайнберг и Дрыя опубликовали результаты в журнале «Нейчур». Статья идеально дополняла предыдущую статью Вайнберга о гене ras — как инь и ян: выделение активированного протоонкогена (ras) и выявление антионкогена (Rb). «Пятнадцать лет назад, — писал Вайнберг, — Кнудсон обеспечил теоретическую базу опухолегенеза ретинобластомы, предположив, что для развития опухоли требуется как минимум два генетических события… Мы выделили (человеческий ген), по всей вероятности, представляющий собой один из примеров подобных генов-супрессоров опухоли».