Первая клетка. И чего стоит борьба с раком до последнего - Азра Раза

созданию практически нового вида клеток, которые до неузнаваемости отличаются от своих родительниц по морфологии, генотипу, фенотипу и биологическому поведению. Искусственно выращенные клетки могут повторять некоторые, но не все характеристики клеток, от которых они произошли. В частности, они, как правило, не растут вечно. Однако, чтобы сохраниться на тот или иной период времени, клетки претерпевают дополнительные радикальные изменения, которые затрагивают не только исходный геном, но и экспрессию генов, и довольно скоро клетки in vitro почти утрачивают сходство с родительскими клетками. Например, период деления у клеток в культуре гораздо меньше. В сущности, клетки отбираются для долгого пребывания в лаборатории именно за свою способность быстро делиться и расти. Кроме того, у культур раковых клеток совсем другие отношения с кислородом. В организме раковые клетки существуют при низком уровне кислорода, а клетки в лаборатории получают его значительно больше, чуть ли не в десять раз.

Помимо приобретенных генетических мутаций, клетки в культуре обладают и другой особенностью – речь идет об экспрессии генов посредством информационных РНК. Совокупность всех транскриптов, отражающих экспрессию на уровне РНК, называется “транскрипто́м”. Когда ученые исследовали профили экспрессии различных линий клеток, полученных из разных видов рака, оказалось, что транскриптомы линий клеток были похожи друг на друга больше, чем клетки органов, откуда они были взяты.

Все осложняется еще и открытием того, что некоторые особенно быстрорастущие клетки культур регулярно попадают в соседние чашки Петри, – даже при самых строгих лабораторных протоколах. Первые тревожные сигналы появились еще в начале семидесятых, когда хромосомные исследования клеточных линий, полученных из разных видов рака, показали, что все они “заражены” клетками HeLa – Матерью Всех Загрязнений.

Можно с уверенностью утверждать, что лекарства, испытанные на этих линиях клеток, вызовут реакцию у линий клеток. Однако испытания in vitro не имеют никакого прогностического значения у постели больного. Клетки HeLa точно предсказывают эффективность лекарств при воздействии на клетки HeLa. Не у людей. Несмотря на всю пользу для генетических и прочих научных экспериментов, на клетки, выращенные in vitro, при разработке лекарств опираться нельзя.

Здесь было бы логично отказаться от самой идеи разрабатывать лекарства на моделях in vitro. Но нет – в доклиническую модель привносили все больше и больше искусственного. Хотя может показаться, что линии клеток, выращенные у животных, а не в пластиковых чашках, больше похожи на раковые опухоли, растущие у людей, осталось неясным, какие именно условия in vivo обеспечивают этим клеткам благоприятную среду, а главное – сопоставимый рост. Бесконечная сложность человеческого организма непостижима и невоспроизводима. Тогда исследователи стали думать, как заставить организм суррогата выращивать линии опухолевых клеток. На сцену вышли лабораторные мыши.

* * *

Утром 3 мая 1998 года мой муж Харви, у которого в марте нашли рак, поднял глаза от чашки кофе и протянул мне газету New York Times. “Надежда из лаборатории, – гласил громкий заголовок. – Лекарства, уничтожающие опухоли у мышей, встречены с осторожным оптимизмом”. Первая строчка статьи должна была вызвать фурор: “Если все пойдет хорошо, уже в течение года появится первый онкологический больной, которому введут два новых препарата, способных уничтожить любой вид рака и не вызывающих ни явных побочных эффектов, ни резистентности – у мышей. Некоторые исследователи рака утверждают, что еще не видели такого восхитительного средства, как эти препараты”. Далее приводились слова Ричарда Клаузнера, директора Национального института рака: он назвал эту работу “самым перспективным открытием на горизонте”. Джим Уотсон, удостоившийся Нобелевской премии за открытие структуры ДНК, сказал: “Пройдет не больше двух лет, и Джуда вылечит рак”. Сам Джуда Фолкман, ученый, ставший главным героем этой истории, высказывался более осторожно; по словам Джины Колата, автора статьи, “доктор Фолкман говорит, что ему известно лишь следующее: «если ты мышь и у тебя рак, у нас есть для тебя хорошее лечение»”.

Нам с Харви в профессиональной жизни довелось стать свидетелями множества циклов подобных сенсаций, вызванных очередными победами лекарств в лабораториях, за которыми следовало полное крушение надежд у людей. Но теперь это было личное. Харви выразил скептицизм, но свойственное любому онкологическому больному тоскливое ожидание чуда заставило его спросить меня, что я об этом думаю. Основная идея стратегии сулила очень многое, данные исследований на животных были весьма убедительными. Механизм действия обоих лекарств состоял в перекрывании кровотока к опухоли, отчего клетки голодали, рост их прекращался и в конце концов опухоль регрессировала, не вызывая никакой интоксикации. Благодаря статье в New York Times сенсационная история мгновенно вышла за пределы исследовательской лаборатории в Бостоне и обернулась газетными заголовками и телерепортажами по всей стране. Онкологические пациенты умоляли своих врачей достать лекарства, уговаривали отобрать их для клинических испытаний, были готовы ехать куда угодно. Акции компании EntreMed, производившей лекарства, за одно утро подскочили в семь раз – с двенадцати долларов до восьмидесяти пяти. Я связалась с доктором Фолкманом, который оказался человеком необыкновенно добрым и отзывчивым. Он пригласил меня на однодневную конференцию в Бостоне, где должны были быть представлены все данные, а также планы клинических испытаний. Я записалась на конференцию и вернулась очень воодушевленная: все говорило о неминуемом успехе и появлении лекарств в протоколах. Однако вскоре стало известно, что при всех потрясающих результатах на мышах испытания на людях ждал такой же потрясающий провал.

Хотя геномы мышей и людей разошлись примерно 85 миллионов лет назад, люди делали выводы о своей физиологии из наблюдений над физиологией мышей еще на заре цивилизации. Систематические попытки понять человеческий онтогенез, изучая анатомию и физиологию животных, восходят еще к Древней Греции, а аристотелевская методология распространилась по древним торговым путям, и испытания на животных стали общепринятым исследовательским инструментом у арабских, а затем и у европейских врачей.

Одомашнивать разные виды мышей и держать их для забавы начали в XVIII веке в Китае и Японии, и это впоследствии позволило вывести современных лабораторных мышей. Викторианская Англия оживленно торговала “модными” мышами, и к началу XX века применение экспериментальных моделей на животных стало общепринятым методом биологических исследований. Скрещивание мышей помогло проверить менделевскую теорию наследования, и генетическое картирование шло полным ходом уже в 1915 году. При создании моделей на мышах для изучения рака применялись разные подходы, и о каждой модели можно сказать, что у нее есть свои плюсы и минусы. Например, около 97 % человеческих генов имеют свои гомологи в геноме мыши – понятно, почему мыши гораздо лучше других лабораторных организмов. Однако нуклеотидные последовательности геномов мыши и человека совпадают всего на 50 %.

Многие из этих различий прямо связаны с различиями в среде, в которой эволюционировали два наших вида. К тому же у мышей и людей принципиально разные жизненные циклы. Половой зрелости мышь достигает в шесть-восемь недель, вынашивает выводок из пяти-восьми мышат меньше трех недель, а живет всего года три. Скорость метаболизма у мыши втрое