Мальчик, который не переставал расти… и другие истории про гены и людей - Эдвин Кёрк

Так как же обстоит дело с отведенными вашему организму 10 квадрлн клеточных делений? Насколько точно копируется ДНК? Оказывается, как показали недавние исследования, в среднем происходит примерно одна ошибка на клеточное деление. Да, вы прочитали правильно — чуть ли не при каждом делении клетки что-то идет не так и геном копируется неточно. Ваш геном разрушается ежедневно, ежеминутно. В некотором — достаточно буквальном — смысле у вас нет «вашего генома» — у вас есть триллионы слегка различающихся версий того генома, которым вы обладали на момент зачатия. Практически невозможно найти две клетки, в точности совпадающие по составу генов.

Если у нас имеются 3 млрд нуклеотидов ДНК и при их копировании могут произойти 10 квадрлн ошибок, следовательно, едва ли не каждая из возможных простых генетических мутаций непременно произойдет много раз в течение жизни одного человека. Тьма шансов, что «гены-тормоза» сломаются и перестанут работать или что «гены-акселераторы» заклинит во включенном положении. А то и возникнет совершенно новый «акселератор», как в случае с филадельфийской хромосомой.

Вы удивитесь, как мы вообще еще живы; как при этом можно прожить, не заболев раком, от зачатия до рождения, а тем более от детства до зрелых лет?

Оказывается, на этот вопрос существует два различных ответа. Во-первых, что самое главное, перерождение здоровой клетки в раковую не происходит в одночасье и (как правило) не случается из-за одной-единственной генетической ошибки. Существуют системы резервного копирования, так что обычно одной ошибки недостаточно, чтобы вызвать рак: нужно, чтобы к ней добавились новые и чтобы все это, разумеется, произошло в одной и той же клетке. Довольно трудно определить, сколько именно ошибок для этого понадобится, поскольку одна из особенностей раковых клеток состоит в том, что их ДНК зачастую копируется небрежно и это само по себе приводит к ошибкам. Некоторые из них — не факторы перерождения клетки в раковую, а следствия хаоса, который возникает в результате такого перерождения. А значит, наряду с мутациями, которые «рулят», есть и «пассажиры»[24] — не источники проблемы, а ее попутчики, и при изучении ДНК раковых клеток не всегда ясно, кто есть кто[25].

Получив возможность секвенировать весь геном опухоли и сравнить его со здоровой тканью, мы начинаем представлять картину того, как проходит путь от добропорядочной функциональной клетки до общественно опасного элемента. Оказывается, что ошибок, по-видимому, нужно для этого не так уж много — нередко — всего шесть-семь, а при некоторых типах рака и меньше — всего одна-две. Но помните, что требуется именно такая удачная (т. е. неудачная) комбинация ошибок. В нашем организме полно «недораковых» клеток, которые ведут себя тихо и совершенно нас не беспокоят.

Насколько велика угроза? Если у вас слабые нервы, возможно, вам захочется пропустить следующий сюжет.

В 2015 г. группа ученых из Великобритании приступила к выяснению вопроса, насколько все плохо (хотя они вряд ли формулировали задачу таким образом). Четыре пациента, делавшие пластическую операцию по подтяжке век, отдали на исследование обрезки кожи. Под микроскопом образцы кожи выглядели совершенно нормально. Упомянутые исследователи взяли эти обрезки, отщипнули от них 234 крошечных пробы и прочли генетическую последовательность каждой из них. Они рассматривали только 74 гена, достоверно связанных с развитием рака, и искали в них изменения, которые можно с достаточным основанием счесть потенциальными раковыми факторами.

Не знаю, что они ожидали найти, но обнаружили они нечто ужасающее. Вот иллюстрация из статьи[26].

На этой картинке представлен 1 кв. см кожи. Каждый кружочек — это область, заполненная клетками с мутациями, потенциально способными вызывать рак. Каждый кружочек появился из одной клетки, которая размножалась, пока ее дочерние клетки не заполнили обозначенное пространство. Перекрывающиеся кружочки обозначают, что в клетках имеется больше одной мутации, вызывающей рак. Пять ключевых генов или комбинаций генов обозначены разными цветами, а остальные 67 генов — неокрашенными кружочками.

Если это вас несколько напугало (мне, безусловно, стало не по себе, когда я впервые прочитал эту статью), то там есть и моменты, которые могут вас утешить. Кожа была загорелой, и мутации были в основном те, что возникают из-за ультрафиолетового излучения[27]. К тому же пациентам было от 55 до 73 лет. Ничего подобного вы бы не увидели, скажем, в образце мышечной ткани 20-летнего человека. С другой стороны, все они — жители Британских островов. Ну какое же там солнце?

Так почему же мы все до сих пор не умерли? Во-первых, необходимо, чтобы череда поломок неудачно для нас совпала в одной и той же клетке. Во-вторых, наша иммунная система неплохо умеет избавляться от раковых клеток — всякая раковая опухоль, чтобы прижиться и начать расти, должна вначале избежать клеточной полиции. По этой причине у людей с недостаточным иммунитетом наблюдается повышенный риск развития рака.

Есть еще одна группа людей с повышенным риском онкологических заболеваний. Некоторым не повезло унаследовать от одного из родителей сломанный ген-тормоз или ген-акселератор. Если мутация изначально присутствует во всех клетках, потенциальный рак получает фору. Так появляются династии больных раком кишечника, раком груди и яичников и т. п. В таких семьях рак можно диагностировать намного раньше, чем во всех остальных, потому что раковые клетки формируются в более раннем возрасте. Поэтому, когда нам попадается семья, в которой много больных с определенными видами рака, связанными, по нашим данным, с конкретными генами (например, рак груди и яичников), и притом заболевание часто диагностируется в молодости, мы подозреваем, что в семье присутствует какая-то из этих мутаций.

Таких мутаций на удивление много, но по большей части они встречаются крайне редко. На данный момент самые распространенные из них связаны с высоким риском (преимущественно) рака кишечника и высоким риском (преимущественно) рака груди либо яичников. Выявить семьи с подобными мутациями не всегда так просто, как кажется. Рак встречается часто, и можно нажить заболевание, сходное с наследственной формой рака, просто по несчастливому совпадению. В то же время «повышенный риск» не означает предопределенности, и многие люди, унаследовавшие тот или иной поломанный ген, до конца своих дней так и не заболеют раком. Ко всему прочему, мужчины, унаследовавшие мутацию в одном из генов, связанных с раком груди, BRCA1 или BRCA2, заболевают раком гораздо реже, чем женщины. У них бывает рак груди, причем чаще, чем в среднем у всего населения, но все-таки достаточно редко. У них также повышается риск других раковых заболеваний, но закономерности не столь отчетливы. Все это означает, что родословная не всегда нам помогает и разобраться в ней порой бывает непросто.