Откуда берется рак и почему он продолжает становиться все более непобедимым

Фотография: Shutterstock

Старение и вредные привычки ослабляют организм и позволяют раку одерживать победу над здоровыми тканями — именно это, а не мутации генов, является главной причиной формирования злокачественных опухолей. Ученые рассказали отделу науки «Газеты.Ru», как победить рак и почему клетки нашего тела можно сравнить с динозаврами.

Первые в истории человечества описания злокачественных опухолей были составлены еще древними египтянами, а термин для обозначения болезни — рак — предложил древнегреческий врач Гиппократ. Первые операции по удалению раковых образований проводились примерно с I века до н.э.

Впрочем, несмотря на все попытки диагностирования и борьбы с заболеванием, на протяжении многих веков они оставались неудачными. Лишь в конце XVIII века появились четкие и подробные «инструкции» по удалению разных видов раковых опухолей.

А детальное изучение злокачественных образований стало возможным только с появлением первых усовершенствованных микроскопов и развитием патологической анатомии во второй половине XIX века.

В начале прошлого столетия врачи приблизились к пониманию процессов, которые вызывают рак: была раскрыта вирусная природа некоторых сарком, выявлено канцерогенное влияние рентгеновского и ультрафиолетового излучения, началось изучение влияния факторов окружающей среды и образа жизни. На данный момент общепринятой в научных кругах теорией образования рака является мутационная теория канцерогенеза. Согласно этой гипотезе, причиной возникновения злокачественных опухолей становятся мутации, накапливаемые в геноме клетки. Доказательством теории мутационного канцерогенеза считается открытие особых клеток — протоонкогенов и генов-супрессоров.

Для того, чтобы разобраться, что из себя представляют эти клетки и каким образом они связаны с образованием рака, необходимо вспомнить, что в подавляющем большинстве случаев злокачественная опухоль возникает всего лишь из одной клетки с мутировавшим геномом. На данный момент ученым известно несколько десятков генов, которые при мутации начинают вырабатывать вызывающие рак белки. Такие гены называются онкогенами, а многие противораковые лекарства направлены на подавление их работы.

Протоонкоген — это обычный здоровый ген, который под влиянием разнообразных факторов может превратиться в онкоген и начать вырабатывать смертельно опасные белки. Деятельность же генов-супрессоров, наоборот, направлена на выработку белков, препятствующих образованию опухоли. Получается, что система взаимодействия протоонкогенов и супрессоров представляет собой своеобразные весы, на одной чаше которых находятся вызывающие опухоль клетки, а на другой — клетки, которые пытаются этому противостоять.

Мутация одного гена может стать толчком, который приведет к лавинообразному мутационному процессу в других клетках. Накопление уже 3-6 генетических повреждений приводит к «перевесу» раковой чаши и появлению злокачественной опухоли.

Описанная выше теория мутационного канцерогенеза доказана многочисленными научными исследованиями, однако все равно у ученых есть ответы далеко не на все вопросы. Например, до настоящего момента исследователи не могли объяснить так называемый парадокс Пето (Peto’s paradox). Его суть заключается в следующем: если теория мутационного канцерогенеза верна, это означает, что теоретически любая клетка может стать злокачественной. Количество клеток в организме кита превышает число клеток в теле мыши примерно в миллион раз, а живут киты примерно в 50 раз дольше грызунов — это значит, что шансы кита заболеть раком должны в разы превышать риск в случае с мышами. Однако на самом деле это почему-то не так: и мыши, и киты страдают от рака примерно с одинаковой частотой, а некоторые породы грызунов и вовсе «обгоняют» китов по этому показателю.

Кроме того, ученые утверждают, что

большинство мутаций накапливаются во время первой половины жизни организма — примерно в тот период, когда человек или животное перестает расти. Тем не менее рак чаще всего возникает уже в пожилом возрасте.

Исследователи из Школы медицины Колорадского университета в Денвере Андрей Рожок и Джеймс Дегрегори предложили новую экспериментально подтвержденную теорию, описывающую причины формирование рака и объясняющую парадокс Пето. Статья ученых была опубликована в журнале PNAS.

Поясняя, в чем заключается суть гипотезы, Джеймс Дегрегори рассказал: «Давайте мысленно перенесемся на 65 млн лет назад, во времена, когда на нашей теплой и влажной планете жили динозавры, а одновременно с ними — незначительное количество первых млекопитающих. Потом в планету ударил гигантский метеорит, произошли и другие изменения среды обитания животных, которые нарушили существовавшую экосистему. В результате этого доминировать на Земле стали теплокровные млекопитающие».

То, что динозавры вымерли, вовсе не означает, что они стали более слабыми или неприспособленными к жизни, или то, что млекопитающие смогли каким-то образом одержать над ними верх. Изменилась среда обитания, что стало естественным толчком к смене «лидера». По мнению авторов исследования, похожие процессы происходят и в человеческом организме:

в результате старения и под воздействием вредных привычек состояние здоровых тканей нашего тела ухудшается, и в какой-то момент организм уступает более сильным раковым клеткам.

Разумеется, раковые клетки обладают некоторыми особыми свойствами — например, они могут жить и успешно размножаться в тканях с низким содержанием кислорода, однако это не делает их некими «супер-клетками». Это свойство будет давать мутировавшим генам преимущество только в том случае, если ткань действительно будет бедна кислородом, что нетипично для здорового человека. Онкогенетические (то есть способные спровоцировать рак) мутации почти всегда присутствуют в организме, но защитные системы держат их под контролем — до того момента, когда не изменится вся «экосистема». Именно к этому заключению пришли Андрей Рожок и Джеймс Дегрегори после проведения многочисленных экспериментов на мышах.

Джеймс Дегрегори ответил на несколько вопросов «Газеты.Ru», подробнее рассказав о результатах работы.

— Джеймс, скажите, пожалуйста, означают ли полученные вами выводы, что изменение состояния тканей организма вносит больший «вклад» в образование рака, чем накапливание мутаций?

— Да. Это доказывается как построенными нами математическими моделями, так и экспериментами.

— Значит ли это, что специалистам следует начать работу над созданием новых методик диагностики и лечения рака?

— Я бы так не сказал. Тем не менее, наша теория показывает, что сфокусироваться стоит не на предотвращении мутации генома клетки, а на том, насколько «выигрышной» для раковых клеток является среда, в которой они обитают. Необходимо понимать, как та или иная терапия повлияет на состояние здоровой ткани: если ее повредить в процессе лечения, то эти повреждения помогут развиваться оставшимся раковым клеткам, и болезнь вернется. И наоборот, терапия, которая сделает здоровую ткань более «выносливой», замедлит развитие опухоли.

Эту проблему можно воспринимать как экологическую: если вы хотите сохранить популяцию лемуров на Мадагаскаре, вы же не будете вырубать лес, в котором они живут!

— В таком случае что люди могут сделать, чтобы замедлить старение и изнашивание тканей собственного организма?

— Что ж, старение отменить нельзя, но можно замедлить — а в этом поможет здоровый образ жизни. Мы же все знаем, что правильное питание, спорт и отказ от курения не позволяют развиться некоторым заболеваниям — теперь мы доказали, что это верно и в случае с раком.

— Ваша теория может создать впечатление, что рак — болезнь в своем роде неизбежная, а человечество может сделать очень немногое в борьбе с ней. Так ли это?

— Нет, конечно, не так. Я уже пояснил, как правильный образ жизни может существенно снизить риск развития опухоли. Да, старение неизбежно, но можно же продлить тот период времени, на протяжении которого человек сохраняет здоровье. Впрочем, в какой-то степени наша жизнь зависит от случая, поэтому рак может появиться и у того, кто заботится о здоровье. Однако это совсем не значит, что мы должны опускать руки!