Геном - Мэтт Ридли

He удивительно, что белку p53 присвоили имя «защит­ник генома», или даже «Ангел-хранитель генома». Ген 7Р53 представляет собой что-то вроде капсулы с ядом во рту сол­дата, которая растворяется только при первых признаках измены. Такое самоубийство клеток называют стоппюзисом, от греческого слова, обозначающего осенний листопад. Это наиболее эффективное естественное средство борь­бы с раком, последняя линия обороны организма. Сейчас все больше накапливается сведений о том, что почти все современные успешные средства лечения рака так или ина­че оказывают влияние на белок р53 и его коллег. Раньше считалось, что эффект радиотерапии и химиотерапии сво­дится к разрушению ДНК в быстро делящихся клетках. Но если это так, почему в одних случаях лечение эффективно, а в других — не оказывает никакого эффекта? В развитии любой раковой опухоли наступает момент, когда ее клетки перестают реагировать на радио- и химиотерапию. Какова причина этого? Если терапия просто убивает растущие клетки, эффективность лечения должна только увеличи­ваться по мере ускорения роста опухоли.

Скотт Лоу (Scott Lowe) из лаборатории Колд-Сприн- Харбор нашел ответ на этот вопрос. «Противоопухолевая терапия действительно, повреждает в некоторой степени ДНК в растущих клетках, — сказал он, — но в недостаточ­ной степени, чтобы убить их». Зато фрагменты разрушен­ной ДНК являются лучшими стимуляторами активности белка р53, который запускает процесс самоуничтожения раковых клеток. Таким образом, радио- и химиотерапия больше напоминает вакцинацию — процесс активизации внутренних защитных сил организма. Вскоре появились экспериментальные данные, подтверждающие теорию Лоу. Облучение, а также химические вещества 5-фторурацил, этопозид и доксорубицин, часто используемые в химиоте- риппп, вызывали аиоитозис в лабораторной культуре тка­ней, инфицированной онковирусом. А в тех случаях, когда на поздних стадиях заболевания раковые клетки перестают реагировать на терапию, этому всегда сопутствует мутация в гене ТР5Г У неподдающихся лечению опухолей кожи, лег­ких, молочной железы, прямой кишки, крови и простаты мутация в гене ТРЧЗ происходит еще на ранних стадиях раз­вития болезни.

Это открытие имело важное значение для поиска но­вых средств борьбы с раком. Вместо того чтобы искать вещества, убивающие растущие клетки, врачам следовало бы вести поиск веществ, запускающих процесс клеточно­го суицида. Это не означает, что химиотерапия бесполез­на, но ее эффективность явилась следствием случайного совпадения. Теперь, когда механизмы терапевтического влияния на раковые клетки становятся более понятными, можно ожидать качественного прорыва в создании новых лекарств. В ближайшей перспективе можно будет по край­ней мере избавить больных от лишних мук. Если врач с по­мощью генетического анализа установит, что ген ТР53 уже разрушен, то нет необходимости подвергать пациента бо­лезненной, но бесполезной терапии в последние месяцы его жизни (Lowe S. W. 1995. Cancer therapy and p53. Current Opinion in Oncology 7: 547-553).

Онкогены, в их нормальном немутированном состоя­нии, необходимы клеткам для роста и деления на протяже­нии жизни организма: кожа должна регенерировать, долж­ны формироваться новые клетки крови, срастаться кости, затягиваться раны и т.д. Механизмы подавления роста ра­ковых клеток должны регулироваться таким образом, что­бы не мешать нормальному росту и развитию организма. В организме есть средства, позволяющие клеткам не только быстро делиться, но и быстро прекращать рост в нужный момент. Лишь сейчас становится ясно, как эти механизмы реализуются в живой клетке. Если бы эти механизмы кон­троля были разработаны человеком, мы бы поражались его нечеловеческому гению.

И вновь ключевым элементом системы выступает апоп- тозис. Онкогены заставляют клетку расти и делиться, од­нако в то же время, как это ни удивительно, некоторые из них выступают в роли триггеров клеточного самоубийства. Например, ген MYC отвечает одновременно за рост и за смерть клетки, но его убийственная функция временно блокируется внешними факторами, называемыми сигнала­ми жизни. Если сигналы жизни прекращают поступать, а белок гена MYC все еще находится в активной форме, насту­пает смерть клетки. Творец, зная несдержанный характер гена MYC, снабдил его двумя противоположными функци­ями. Если в какой-то из клеток ген MYC выбивается из-под контроля, этот же ген ведет клетку к самоубийству сразу по­сле того, как прекращают поступать сигналы роста. Творец предпринял также дополнительные меры предосторожно­сти, увязав вместе три разных онкогена, MYC, BCL-г и RAS, так, чтобы они контролировали друг друга. Нормальный рост клетки возможен, только если все три гена координи­руют свою работу друг с другом. По словам ученых, открыв­ших этот феномен, «как только пропорции нарушаются, срабатывает затвор ловушки, и клетка оказывается мерт­вой или в таком состоянии, что уже не представляет собой онкологической угрозы» (Huber А.-0., Evan G. I. 1998. Traps to catch unwary oncogenes. Trends in Genetics 14: 364-367).

Моя история о белке р53, как и вся моя книга, должна послужить аргументом в споре с теми, кто считает генети­ческие исследования опасными для человечества и пред­лагает всячески ограничивать ученых в проникновении в тайны природы. Все попытки разобраться в работе слож­ных биологических систем, не прикасаясь к ним, ущербны и бесплодны. Самоотверженный труд врачей и ученых, в течение столетий изучавших рак, хотя и заслуживает при­знания, дал ничтожно мало по сравнению с достижениями последнего десятилетия, когда врачи получили в свои руки генетические методы исследований. Одним из первых идею проекта «Геном человека» озвучил в 1986 году ита­льянский лауреат Нобелевской премии Ренато Дулбекко

(Renato Dulbecco), который просто заявил, что это един­ственный способ победить рак. Впервые у людей появилась реальная возможность получить лекарство от рака — наибо­лее частой и ужасающей своей неотвратимостью причины смерти современных людей. И эта возможность была обе­спечена генетиками. Те, кто пугает людей мифическими монстрами генетических экспериментов, должны помнить об этом (Cook-Deegan R. 1994. The gene wars: science, politics and the human genome. W. W. Norton, New York).

Как только природа находит удачное решение одной про­блемы, этот же механизм используется для решения других проблем. Помимо выполнения функции устранения рако­вых клеток, апоптозис играет важную роль в противостоя­нии инфекциям. Если клетка обнаруживает, что заражена вирусом, для организма будет лучше, если она самоликви­дируется (заболевшие муравьи и пчелы также покидают ко­лонию, чтобы не заражать своих собратьев). Есть экспери­ментальные подтверждения суицида зараженных клеток, и известны механизмы, с помощью которых некоторые ви­русы пытаются заблокировать апоптозис клеток. Была от­мечена такая функциональность мембранного белка вируса Эбштейна-Барра, вызывающего мононуклеоз. Два белка у вируса папилломы человека, который вызывает рак шейки матки, блокируют ген ТР53 и другие гены-супрессоры.

Как я отмечал в главе 4, синдром Хантингтона вызывает незапланированный апоптозис нервных клеток мозга, ко­торые уже ничем не удается заменить. У взрослого челове­ка нейроны не восстанавливаются, поэтому повреждения головного и спинного мозга часто ведут к необратимым по­следствиям. Способность к размножению нейроны утрати­ли в ходе эволюции, поскольку в ходе развития организма каждый нейрон приобретает свою неповторимую функцио­нальную уникальность и особое значение в сети нейронов. Замена нейрона молодой, наивной и неопытной клеткой принесет больше вреда, чем пользы. Поэтому апоптозис зараженных вирусами нейронов в отличие от апоптозиса в других тканях приводит лишь к эскалации заболевания.

Некоторые вирусы по неизвестным пока причинам актив­но стимулируют апоптозис нервных клеток, в частности энцефалитный альфавирус (Krakauer D. С., Payne R. J. Н. 1997. The evolution of virus-induced apoptosis. Proceedings of the Royal Society of London, Series В 264: 1757-1762).

Апоптозис играет важную роль в элиминации активных транспозонов. Особо строгий контроль над эгоистичными генами установлен для половых клеток. Было определен­но, что контрольные функции берут на себя фолликуляр­ные клетки яичников и клетки Сертоли в семенниках. Они индуцируют апоптозис в созревающих половых клетках, если в них обнаружены хоть какие-то признаки активности транспозонов. Так, в яичниках пятимесячного эмбриона женского пола находится до 7 млн яйцеклеток. К моменту рождения из них остается только 2 млн, и только около 400 яйцеклеток произведут яичники в течение жизни женщи­ны. Все остальные клетки, которые строгие контролеры посчитали недостаточно совершенными, получают коман­ду на самоубийство. Организм — это тоталитарное деспо­тичное государство.