Джейсон Фанг

Код жизни. Как защитить себя от развития злокачественных новообразований и сохранить тело здоровым до глубокой старости

THE CANCER CODE: A Revolutionary New Understanding of a Medical Mystery

by Dr. Jason Fung

Copyright © 2020 by Fung Health Consultants, Inc. All rights reserved.

© Захаров А.В., текст, 2022

© ООО «Издательство «Эксмо», 2022

Эта книга содержит советы и информацию, связанные со здоровьем. Они призваны дополнять, а не заменять советы вашего врача или иного квалифицированного медицинского специалиста. Если вы подозреваете или знаете, что у вас проблемы со здоровьем, рекомендуем сначала обратиться к своему врачу, прежде чем прибегать к каким-либо медицинским программам или методам лечения. Были предприняты все возможные попытки убедиться в том, что информация, содержащаяся в этой книге, точна на момент публикации. Однако организм каждого человека уникален и требует персонализированного подхода, а потому издатель и автор отказываются от ответственности за какие-либо медицинские результаты, которые могут стать следствием применения методов, предложенных в книге.

Часть первая рак как избыточный рост

(парадигма рака 1.0)

1 окопная война

Однажды я побывал на собрании в больнице, на котором директор новой программы презентовал ее достижения за последний год. Удалось собрать более $1 млн пожертвований, на программу возлагали большие надежды. На меня на самом деле результаты, которыми хвалился директор, особенного впечатления не произвели, но я молчал, потому что на самом деле это было не мое дело и потому, что мама учила меня, что, если не можешь сказать ничего хорошего, лучше вообще промолчать. Тем не менее я не мог не думать о том, что программа стала просто тратой драгоценного времени и ресурсов.

Остальные участники, окружавшие меня, выражали свою поддержку. «Отличная работа! Поздравляем! Все замечательно!» Хотя всем было очевидно, что ничего особенно ценного за год добиться не удалось, большинство профессионалов-медиков подыгрывали основной продвигавшейся идее: все здорово, просто здорово. Никто, в том числе и я, не воскликнул: «А король-то голый!»

Эта проблема не уникальна только для моего госпиталя – она пронизала всю систему публичного здравоохранения. Так работает любая бюрократия. Держать критическое мнение при себе, бесспорно, бывает полезно в личных отношениях, но вот для научного прогресса это не слишком полезно. Чтобы решать проблемы, мы должны в первую очередь знать об их существовании. Только тогда мы сможем понять, по какой именно причине не работают нынешние решения и как их улучшить. В конце концов, от этого зависят жизни. Но в медицинских исследованиях мнения, которые отклоняются от общепринятых, не приветствуются. От этой проблемы страдают целые дисциплины – в частности, изучение ожирения, диабета 2-го типа и – да, рака.

Ожирение

Мы наблюдаем величайшую эпидемию ожирения за всю историю человечества. Посмотрите любые статистические данные и поймете, что новости очень печальны. Еще в 1985 году ни в одном американском штате распространенность ожирения не превышала 10 %. В 2016 же году Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) объявили, что распространенность ожирения во всех штатах выше 20 %, и лишь в трех из них она ниже 25 %[1]. Ничего себе! На плохие гены такое не спишешь, потому что ситуация изменилась буквально за 30 лет – это жизнь одного поколения. Нам явно нужно вмешаться – найти устойчивые решения, которые помогут людям сбросить лишние килограммы, а потом поддерживать здоровый вес.

Много десятилетий мы обманывали себя, считая, что у нас есть отличный рецепт против ожирения: подсчет калорий. В рекомендациях CDC[2] говорится: «Чтобы сбросить вес, вы должны расходовать больше калорий, чем употребляете. Поскольку 1 фунт жира (450 г) содержит примерно 3500 калорий, нужно уменьшить калорийность потребляемой пищи на 500–1000 калорий, чтобы сбрасывать по 1–2 фунта в неделю». Это довольно стандартный совет, который повторяют врачи, диетологи, журналы, учебники и газеты всего мира. Этот же совет я слышал, когда и сам учился в медицинском институте. Врача, который упоминает любые другие способы сбросить вес, чаще всего считают шарлатаном. Но несмотря на всю одержимость медицинского сообщества подсчетом калорий, успеха в борьбе с эпидемией ожирения добиться не удалось. Если мы не найдем сил признаться себе, что наши решения совершенно недостаточны, то ничего не сможем поделать с эпидемией ожирения.

Очень немногие готовы согласиться, что совет «Меньше ешьте и больше двигайтесь» не работает. Но важнейший первый шаг к победе над ожирением – это признать наши недостатки. Совет подсчитывать калории бесполезен и неэффективен. Вместо этого, как я уже не раз заявлял, нужно признать, что ожирение – это дисбаланс гормонов, а не калорий. Давайте смиримся с этой истиной и будем двигаться дальше, чтобы разработать медицинские интервенции, которые реально работают. Только так мы сможем сдержать распространение этого медицинского кризиса. Как однажды выразился великий экономист Джон Мэйнард Кейнс, «труднее всего – не разработать новые идеи, а сбежать от старых».

Диабет 2-го типа

Ужасающая эпидемия диабета 2-го типа распространяется почти так же быстро, как и ожирение. По данным CDC, диабетом 2-го типа болен почти каждый десятый американец – больше 30 млн человек. Хуже того, в последние несколько десятилетий эта цифра лишь растет, и спасения не видно.

Стандартный метод лечения диабета 2-го типа – лекарства, снижающие уровень глюкозы в крови, например инсулин. Со временем пациентам требуются все бо́льшие и бо́льшие дозы этих лекарств. Если вам приходится принимать больше инсулина, чем раньше, это, очевидно, означает, что ваш диабет 2-го типа стал еще тяжелее. Но мы, медицинское сообщество (ученые и врачи), просто придерживаемся позиции, что диабет 2-го типа – это хроническое, прогрессирующее заболевание, и ничего с этим не поделаешь.

Все это неправда. Когда пациент избавляется от лишнего веса, практически всегда улучшаются и симптомы диабета. Не нужно прописывать диабетикам больше лекарств: нужно просто улучшить их диету. Но мы не желаем признать, что наш подход к лечению неверен – после этого ведь развалится еще и наш прекрасный рассказ о том, как ученые и врачи храбро добиваются прогресса в борьбе с ужасной болезнью. Признать проблему? Ну уж нет. Результат? Продолжающаяся эпидемия. Опять-таки, как и в случае с ожирением, если мы не сможем заставить себя признать, что преобладающие протоколы лечения и близко не помогают справиться с проблемой, то так и останемся бессильными в борьбе с нею.

Рак

Вот мы и добрались до рака. Нам ведь удалось добиться невероятного прогресса в борьбе с ним, правильно? Почти каждый день мы слышим новости о каком-нибудь прорыве в онкологии или медицинском чуде, открытом очередной командой замечательных ученых. К сожалению, если взглянуть на вещи трезво, то доступные данные показывают, что прогресс в исследовании рака отстает практически от всех остальных отраслей медицины.

В начале XX века рак не привлекал особенно ничьего внимания. Самой большой угрозой для общественного здоровья были инфекционные заболевания – пневмония, желудочно-кишечные инфекции, туберкулез. Но санитарные условия постепенно улучшались, а в 1928 году британский ученый Александр Флеминг открыл пенициллин, и это открытие изменило мир. Ожидаемая продолжительность жизни в США начала расти, и основной фокус сместился к хроническим заболеваниям – болезням сердца и раку.

В 1940-х гг. Американское общество по контролю за раком (ASCC, которое позже превратилось в Американское онкологическое общество) всячески подчеркивало важность раннего обнаружения и агрессивного лечения. ASCC, без сомнений, рекомендовало регулярно делать мазок Папаниколау – гинекологический скрининг на рак шейки матки. Результаты были потрясающе успешными: благодаря раннему обнаружению смертность от рака шейки матки быстро и значительно снизилась. Начало вышло превосходным, но вот смертность от других типов рака продолжала расти.

Решив, что дальше это терпеть уже нельзя, в 1971 году тогдашний президент США Ричард Никсон объявил войну раку в своей речи «О положении в стране», предложив провести «интенсивную кампанию по поиску лекарства от рака». Он подписал Национальный закон о раке и выделил почти $1,6 млрд на онкологические исследования. Тогда все смотрели в будущее с оптимизмом. США только что отправили человека на Луну с помощью программы «Аполло». Атомная эра тоже началась с Америки и «Манхэттенского проекта». Что по сравнению с этим какой-то рак? Его тоже удастся победить. Некоторые ученые даже с энтузиазмом предсказывали, что рак удастся вылечить уже к 200– летнему юбилею США, в 1976 году.

Двухсотлетие пришло и ушло, а вот лекарство от рака так и не появилось. В 1981 году, когда «война против рака» шла уже десятый год, в газете New York Times задали вопрос: действительно ли эта широко разрекламированная десятилетняя война «помогла добиться реального прогресса в борьбе с ужасной болезнью, или же… потраченные на нее $7,5 млрд просто вылетели в трубу?»[3] Смертность от рака продолжала безжалостно повышаться, а все предпринятые за десять лет усилия даже не замедлили ее роста. «Война против рака» оказалась полным фиаско.

Это не стало новостью для инсайдеров вроде доктора Джона Бейлара III из Национального института онкологии (NCI), который также служил консультантом New England Journal of Medicine и лектором Гарвардской школы здравоохранения. В 1986 году доктор Бейлар поставил под сомнение эффективность всей программы исследования рака в редакторской колонке в New England Journal of Medicine[4]. В статье Бейлар отмечал, что с 1962 по 1982 год количество американцев, умерших от рака, увеличилось на 56 %. Даже с поправкой на рост населения это означало, что смертность от рака повысилась на 25 %, несмотря на то что от всех других заболеваний она быстро снижалась: общая смертность от всех других болезней, кроме рака, уменьшилась на 24 %. Доктор Бейлар отмечал, что данные «не дают никаких доказательств того, что целых 35 лет интенсивных и растущих усилий по улучшению лечения рака возымели сколько-нибудь заметное действие на один из самых фундаментальных показателей клинических результатов – смерть. Собственно говоря, если брать рак в целом, мы вынуждены постепенно отступать перед ним». Он в открытую спросил: «Почему рак – это единственная причина смерти, для которой смертность с поправкой на возраст по-прежнему растет?»

Смертей от рака на 100 тыс. человек

Доктор Бейлар был настоящим инсайдером раковых войн, знакомым с публикациями во всех значимых медицинских журналах мира; по сути, эта статья была восклицанием «А король-то голый!» Он понимал, что отупляющей трясине онкологических исследований, которые превратились в живую мумию, снова и снова повторяющую одни и те же провальные парадигмы, требуется новое, свежее мышление. Признав этот провал медицинского сообщества, доктор Бейлар сделал смелый первый шаг к настоящему прогрессу в войне с раком.

Смертность от рака в США

Смертность от рака, 1900–2000

К сожалению, остальной онкологический истеблишмент еще не был готов признать проблему. Статья доктора Бейлара вызвала шквал критики; в лучшем случае ее называли «ошибочной», в худшем – «достойной осуждения». В вежливом ученом мире такие выражения – это эквивалент самых жутких ругательств[5]. Доктор Бейлар был подвергнут почти полному остракизму в том самом сообществе, которое когда-то возглавлял. Его мотивация и интеллект постоянно подвергались сомнениям.

Винсент Де Вита-младший, тогда – директор NCI, назвал редакторскую колонку доктора Бейлара безответственной и вводящей в заблуждение и даже намекнул, что сам доктор Бейлар «оторвался от реальности»[6]. Президент Американского общества клинической онкологии назвал доктора Бейлара «великим пессимистом нашего времени». Оскорблений в адрес Бейлара было еще много, но вот статистику никто отрицать не мог. Ситуация с раком становилась хуже, но этого просто никто не хотел признавать. Научное сообщество просто казнило гонца, принесшего дурную весть. «Все просто замечательно», – настаивали они, несмотря на растущую гору трупов.

Ничего не изменилось и через 11 лет, когда доктор Бейлар опубликовал продолжение своей колонки под названием «Рак не побежден»[7]. Смертность от рака с 1982 по 1994 год увеличилась еще на 2,7 %. Война против рака из простого фиаско превратилась в резню. Тем не менее в мире онкологии так и не желали признавать проблему. Да, удалось добиться некоторых реальных успехов. Детская смертность от рака снизилась на 50 % по сравнению с 1970 годами. Но рак – это типичнейшая «болезнь старости», так что большая победа была одержана в мелкой стычке. Из 529 904 умерших от рака в 1993 году были всего 1699 детей (3 %). Рак наносил нам все новые убойные апперкоты в челюсть, а мы едва-едва сумели испортить ему прическу.

Второй фронт в войне против рака открылся благодаря все новым и новым открытиям в области генетики в 1980-х и 1990-х гг. «Ага, – подумали мы, – рак – это генетическое заболевание». Мы сосредоточили усилия на поиске генетических слабостей рака. В 2003 году был завершен международный проект «Геном человека», в который были вложены миллионы долларов. Научное сообщество было совершенно уверено в том, что эта генетическая карта содержит в себе план окончательной победы над раком. Мы получили полную диаграмму всего человеческого генома, но, как ни удивительно, даже это не приблизило нас к победе над раком. В 2005 году запустили еще более амбициозный проект: «Атлас ракового генома». В попытке обнаружить новые слабости рака составляли карты геномов сотен людей. Этот огромный исследовательский проект тоже пришел и ушел, а рак спокойно продолжал свое размеренное шествие.

Ежегодное число смертей

Мы пришли на войну с раком, вооруженные нашей человеческой изобретательностью, огромными исследовательскими бюджетами и программами сбора пожертвований, чтобы создать новое оружие, которое наконец пробьет неуязвимую броню рака. Мы считали, что война против рака будет высокотехнологичной битвой с применением «умного» оружия, а на деле нас ждала окопная война в духе Первой мировой. Линии фронта никуда не двигались, боевые действия тянулись и тянулись без особого прогресса, а список жертв все рос.

Патовая ситуация в борьбе с раком ярко контрастирует с головокружительными успехами в других отраслях медицины. С 1969 по 2014 год смертность от заболеваний сердца в США снизилась примерно на 17 %, несмотря на рост населения. А как дела с раком? В тот же период времени смертность от рака увеличилась на жуткие 84 %.

В 2009 году в New York Times вышла статья, отражающая эти реалии: «Попытки вылечить рак не увенчались успехом»[8]. В ней отмечалось, что скорректированные показатели смертности от рака с 1950 по 2005 год снизились всего на 5 %; для сравнения смертность от заболеваний сердца понизилась на 64 %, а от гриппа и пневмонии – на 58 %. И снова президент США, на этот раз – Барак Обама, обещал «приложить новые усилия, чтобы победить болезнь, затронувшую жизнь практически любого американца, в том числе и меня, чтобы найти лекарство от рака еще при нашей жизни»[9]. Нобелевский лауреат Джеймс Уотсон, один из первооткрывателей двойной спирали ДНК, с горечью отметил в колонке в New York Times, вышедшей в том же 2009 году, что в 2006 году рак убил 560 тыс. американцев – на 200 с лишним тысяч больше, чем в 1970 году, за год до начала «войны против рака»[10].

Ежегодная смертность от заболеваний сердца и рака в США

Стагнация в войне против рака вызвана уж точно не недостатком финансирования. Бюджет Национального института онкологии на 2019 год составляет $5,74 млрд, причем он полностью финансируется деньгами налогоплательщиков[11]. Некоммерческие организации растут как грибы после дождя. По некоторым подсчетам, некоммерческих организаций, посвященных борьбе с раком, больше, чем посвященных борьбе с болезнями сердца, инсультами и СПИДом вместе взятыми. Американское онкологическое общество ежегодно получает более $800 млн пожертвований.

Возможно, читая эти строки, вы думаете: «А как же все эти прорывы в онкологии, о которых мы слышим в новостях? Эти бюджеты ведь тратят, чтобы спасать жизни». Да, верно: прогресса в лечении действительно удалось добиться, и это действительно меняет ситуацию. Но, к сожалению, все эти новые методы спасают не так много жизней, как вам кажется.

Лекарства от рака одобряются Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), если они показывают действенность и минимальную токсичность. Но действенность можно определить многими разными способами – и не во все эти определения входит спасение жизней. К сожалению, 68 % лекарств против рака, одобренных FDA с 1990 по 2002 год, далеко не всегда продлевают жизнь. Но если эти лекарства не помогают выжить, то как они вообще помогают? Самая распространенная причина одобрения лекарства называется «скоростью частичного ответа опухоли» – это значит, что лекарства уменьшают размер первичной опухоли более чем на 50 %. Звучит все неплохо – пока вы не узнаете, что этот показатель практически никак не влияет на выживаемость.

Рак смертельно опасен из-за своей склонности к распространению – метастазированию. Рак смертельно опасен потому, что он подвижен, а не потому, что он большой. Опухоли, которые не дают метастазов, называют «доброкачественными», потому что они очень редко вызывают тяжелые заболевания. А вот опухоли, которые дают метастазы, называют «злокачественными», потому что они убивают.

Например, липома, от которой страдают примерно 2 % людей старше 50 лет, – это доброкачественная опухоль жировых клеток. Липомы бывают огромными – весом до 18 кг. Но несмотря на эти невероятные размеры, опухоль не опасна для жизни. А вот злокачественная меланома (один из видов рака кожи) может весить всего 50 граммов, но при этом она в несколько тысяч раз более смертоносна из-за своей склонности к распространению. После начала метастазов многие виды рака становятся абсолютно неудержимыми.

Именно поэтому локальные методы лечения рака – операции и радиотерапия – имеют лишь ограниченную действенность после того, как рак дал метастазы. Хирурги изо всех сил стараются искоренить рак «полностью». Они вырезают у пациентов огромные куски здоровых тканей, чтобы, не дай бог, не упустить хоть несколько раковых клеток. Раковые опухоли удаляют хирургическим путем, чтобы предотвратить метастазы, а не потому, что они слишком большие. Способность лекарства уменьшить опухоль мало влияет на вероятность выживания пациента. Лекарство, которое уничтожает половину опухоли, эффективно примерно так же, как операция, при которой вырезают только половину опухоли, – иными словами, практически полностью бесполезно. Убить рак наполовину – все равно, что не убить его вообще.

Тем не менее большинство новых лекарств против рака одобряли только на основании этого сомнительного показателя «действенности». С 1990 по 2002 год было выдано 71 разрешение для 45 новых лекарств. Из этих 45 лишь 12 реально спасали жизни, причем большинство из них продлевали жизнь лишь на несколько недель или месяцев. В то же самое время фраза «cancer breakthrough» («прорыв в онкологии») упоминалась в 691 опубликованной статье. Интересная, однако, математика: 691 прорыв = 71 разрешению на лекарство = 45 новым лекарствам = 12 лекарствам, которые едва продлевают жизнь пациентов.

Все это блестящее новое оружие в войне против рака сильно напоминало изукрашенную драгоценными камнями рукоять сломанного меча. К середине 2000-х гг. надежда выиграть войну стремительно таяла. А потом вдруг произошло нечто странное: мы начали побеждать.

Новый рассвет

Во мраке вдруг забрезжили лучи надежды. Смертность от рака с поправкой на возраст и рост населения вышла на пик в начале 1990-х гг., а потом начала стабильно снижаться. Что изменилось? Отчасти в этом заслуга неустанных кампаний по борьбе с курением, которые начались еще в 1960-х. Но еще произошла революция в самой нашей парадигме понимания рака, которая позволила нам найти новые способы лечения, обеспечившие нынешний прогресс – и остается лишь надеяться, что он будет продолжаться и дальше.

Самый главный вопрос в исследованиях рака – одновременно самый простой и самый трудный. Что такое рак? В этой войне, которая длится вот уже полвека, мы просто по-настоящему не знали своего древнего врага. У «Манхэттенского проекта» была четкая цель: расщепить атом. У проекта «Аполло» она тоже была: отправить человека на Луну, а потом, если повезет, вернуть его оттуда живым. Во Второй мировой войне был очевидный враг: Адольф Гитлер. Но что такое рак? Это очень туманный враг, который проявляет себя сотнями разновидностей. Войны с расплывчатыми идеями – с нищетой, наркотиками, терроризмом, – обычно заканчиваются разочарованием.

Если подойти к проблеме не с той стороны, вы ни за что не сможете ее решить. Если вы бежите не в ту сторону, то, как бы быстро вы ни бежали, до финиша добраться не сможете. Эта книга – исследование истории рака. В ней нет громких заявлений о том, что рак можно полностью излечить. Это пока что далекая и малодостижимая цель. Моя цель – всего лишь составить хронику нашего полного сюрпризов путешествия к пониманию величайшей тайны человеческих болезней. Пожалуй, это самая странная и интересная история во всей науке. Что такое рак? Как он появляется?

В последние 100 лет в нашем понимании рака случилось три значительных сдвига парадигмы. Сначала мы считали рак болезнью избыточного роста. Это абсолютно верно, но при этом никак не объясняет, почему он растет. Затем мы стали считать рак болезнью накопившихся генетических мутаций, которые вызывают избыточный рост. Это опять-таки абсолютно верно – и опять-таки не объясняет, почему генетические мутации накапливаются. Наконец, в последнее время появилась совершенно новая концепция рака.

Рак, как бы невероятно это ни прозвучало, не похож ни на какую другую известную нам болезнь. Это не инфекционное заболевание, не иммунное, не сосудистое, не токсическое. Рак развивается в наших собственных клетках, но потом превращается в нечто совершенно чуждое. Благодаря этой парадигме появились новые лекарства, которые впервые дают нам надежду на победу в этой затянувшейся окопной войне.

2 история рака

Рак терзает людей с доисторических времен; о нем знали уже в Древнем Египте. В папирусе Эдвина Смита, переведенном в 1930 году, изложены медицинские учения египетского врачевателя Имхотепа, жившего примерно в 2625 году до н. э. Там описывается случай «набухшей массы в груди», которая была холодной и твердой на ощупь.

Инфекции и абсцессы обычно воспаляются; на ощупь они теплые, а при прикосновении вызывают боль. Эта же масса была твердой, холодной и не вызывала боли – она была чем-то намного худшим, чем воспаление. Автор папируса не смог предложить никакого метода лечения. Греческий историк Геродот, живший около 440 года до н. э., описывает в своем труде персидскую царицу Атоссу, которая, вероятно, страдала воспалительным раком груди. В тысячелетнем могильнике в Перу в одном из мумифицированных тел нашлась опухоль на кости, хорошо сохранившаяся в сухом пустынном климате. Даже на человеческой челюсти возрастом 2 млн лет, найденной археологом Луисом Лики, обнаружились следы перенесенной лимфомы, необычного рака крови[12]. Рак сопровождает человечество с самого его зарождения.

Рак – это наш враг, который, если можно так сказать, «был всегда», что делает его настоящим уникумом среди болезней. Недуги приходили и уходили. Оспа и «Черная смерть» когда-то свирепствовали, выкашивая целые поселения, но сейчас практически исчезли из современного пантеона опасностей. А что же рак? Рак был с нами с самого начала, сопровождал нас все время и никуда не делся и сегодня – сейчас ситуация вообще хуже, чем когда-либо.

Несмотря на то что наши медицинские познания постоянно расширяются вот уже не одну тысячу лет, рак по-прежнему терзает нас. Скорее всего, в древние времена рак был редкостью, потому что это возрастная болезнь, а ожидаемая продолжительность жизни при рождении была невысокой. Если большинство людей умирают молодыми из-за голода, болезней и войн, то рак вряд ли их сильно беспокоит.

Древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460 года до н. э. – ок. 370 года до н. э.), которого часто называют отцом современной медицины, нашел очень удачное название для нашего древнего врага: каркинос (это греческое слово означает «рак»). Это просто невероятно емкое и точное описание рака. Если рассматривать рак под микроскопом, то видно, как опухоль выпускает многочисленные спикулы (похожие на шипы отростки), хватаясь за окружающие ткани. Словно миниатюрная версия своего вооруженного клешнями тезки, рак отличается от других болезней тем, что умеет переползать из одного места организма в другое. Рана на бедре не может дать метастазы, превратившись в рану на голове, но вот рак легкого может легко превратиться в рак печени.

Во II в. н. э. другой греческий врач, Гален, впервые использовал термин онкос («опухоль») для описания рака: часто его обнаруживали в виде твердого узелка. Именно от этого корня происходят слова онкология (наука о раке), онколог (специалист по лечению рака) и онкологический (связанный с раком). Кроме того, именно Гален стал обозначать раковые опухоли суффиксом – ома. Гепатома – это рак печени, саркома – рак мягких тканей. Меланома – рак клеток кожи, содержащих меланин. Цельс (ок. 25 года до н. э. – ок. 50 года н. э.), римский энциклопедист и автор текста «De Medicina», перевел греческий термин каркинос на латынь, получив cancer – именно так слово попало в английский язык. Слово опухоль означает любой локализованный рост ненормальных клеток; опухоли бывают доброкачественными или злокачественными.

Первым определением рака было следующее: обильный, нерегулируемый и неконтролируемый рост тканей. У нормальных тканей есть четко определенные закономерности роста. Нормальная почка, например, растет с рождения до взрослого возраста, а затем останавливается. После этого она лишь поддерживает уже существующий размер, если, конечно, не вмешиваются болезни. Здоровая почка не растет в течение всей жизни, пока не становится настолько огромной, что полностью занимает всю брюшную полость. А вот раковые клетки продолжают расти до тех пор, пока кто-то не умирает – либо они, либо вы.

Опухоли обычно делятся на доброкачественные и злокачественные. Доброкачественные опухоли растут, но не дают метастазов. Примеры – липома и базалиома. Они могут достигать довольно больших размеров, но доброкачественные опухоли особенно нас не беспокоят, потому что они редко бывают смертельно опасными. Убивают чаще всего те виды рака, которые умеют передвигаться и распространяться – метастазировать.

Именно злокачественные опухоли называются раком, и в этой книге мы будем говорить только о них. Многочисленные виды рака (груди, кишечника, простаты, легких, миелома и т. д.) обычно называются по тем клеткам, из которых они появились. Скорее всего, видов рака существует столько же, сколько в организме есть видов клеток. Злокачественные опухоли бесконтрольно растут и умеют покидать место образования, чтобы обосноваться на новом, удаленном месте.

Опухоли делятся на доброкачественные и злокачественные. Первые растут, но не дают метастазов. А вторые способны передвигаться по организму и прорастать в новых местах.

Любая раковая опухоль развивается из нормальных клеток. Рак груди начинается в здоровых клетках груди. Рак простаты – в здоровых клетках простаты. Рак кожи – в здоровых клетках кожи. Это особенно неприятное и необычное свойство рака: источником болезни служим мы сами. Рак – это не захватчик, приходящий извне; его скорее можно сравнить с восстанием внутри страны. Война против рака – это война против нас самих.

Безусловно, все типы рака разные, но в этой книге мы попробуем обсудить происхождение рака в целом, обращая внимание в первую очередь на сходство между видами рака, а не их различия. Фундаментальный вопрос, который задается в этой книге, следующий: что превращает здоровые клетки в раковые у некоторых людей в некоторых ситуациях, а у других людей в других ситуациях не превращает? В чем причина рака?

Опухоли делятся на доброкачественные и злокачественные. Первые растут, но не дают метастазов. А вторые способны передвигаться по организму и прорастать в новых местах.

Древние греки верили в гуморальную теорию заболеваний, которая утверждает, что все болезни вызываются дисбалансом четырех «влаг»: крови, флегмы, желтой желчи и черной желчи. Воспаление – это результат избытка крови, гнойники – флегмы, желтуха – желтой желчи. Причиной рака считали переизбыток в организме черной желчи. Локальные скопления черной желчи превращались в опухоли, которые можно было прощупать. Но вот сама болезнь считалась результатом системного переизбытка желчи во всем организме.

Лечение рака, соответственно, состояло в избавлении от этого избытка черной желчи и включало в себя старые недобрые методы: кровопускание, рвотные и слабительные средства. К местному удалению опухолей не прибегали – уже тогда рак считался системным заболеванием. Еще одно на удивление проницательное наблюдение античных врачей, которое наверняка спасло многих больных раком от хирургического вмешательства – в древние времена это была жуткая процедура. В отсутствие антисептиков, анестезии и обезболивающих вы бы скорее умерли от самой операции, чем от рака.

Гуморальная теория рака продержалась не одно столетие, но с ней была одна большая проблема. Три из четырех «влаг» удалось обнаружить: кровь, лимфу и желтую желчь. Но где была черная желчь? Врачи искали и искали, да так ничего и не нашли. Они исследовали опухоли, которые считались локальными скоплениями черной желчи, но никакой черной желчи в них не нашли. Если она вызывает рак, то где же она прячется?

В XVIII в. на смену гуморальной теории пришла лимфатическая. Рак стали считать результатом ферментации и дегенерации застоявшейся лимфы, которая не циркулировала по организму как должно. Опять-таки, пусть сама теория и была неверна, в ней тоже содержались на удивление проницательные наблюдения по поводу природы рака. Во-первых, она утверждала, что раковые клетки развиваются из собственных здоровых клеток организма, которые почему-то перестают работать как надо. Во-вторых, там отмечалась склонность раковых клеток распространяться по лимфатическим сосудам и узлам.

Изобретение микроскопов и надежных красителей для окраски образцов тканей позволило сделать еще один большой скачок вперед. В 1838 году жидкостную теорию сменила клеточная – так называемая теория бластем. Немецкий патолог Иоганнес Мюллер показал, что рак не вызывается лимфой: он появляется из клеток. По его мнению, раковые опухоли развивались из зарождающих элементов, «бластем», расположенных между клетками. В том же году патолог Роберт Карсвелл, который изучал несколько случаев широко распространившегося рака, одним из первых предположил, что рак может распространяться по кровеносной системе.

Раковые опухоли – это клетки, правда, странного вида и с нерегулируемым ростом. Это я называю «парадигмой рака 1.0», первой великой современной парадигмой понимания рака. Это болезнь избыточного роста. Если проблема состоит в том, что клетки слишком много растут, очевидное решение – убить их. Эта логика подарила нам хирургию, радиотерапию и химиотерапию, которые до сих пор лежат в основе многих протоколов лечения рака.

Хирургические операции

Хирургическое лечение рака впервые описано во II в. н. э.: Леонид Александрийский описывал пошаговую, вполне логичную хирургическую операцию по удалению рака груди, при которой удалялась вся опухолевая ткань и здоровые ткани на ее границе. Раны уже тогда умели прижигать, чтобы остановить кровотечение, но операция все равно была чревата большой опасностью. Хирургические инструменты не стерилизовали. Если после операции у вас начиналась инфекция, антибиотиков для ее лечения не было. Большинство из нас сейчас не доверило бы цирюльникам, которые в те стародавние времена делали операции, даже подстричь нам волосы, не то что резать какую-нибудь часть тела. В 1653 году изобрели и вовсе жуткое устройство: гильотину для ампутации пораженной груди.

С появлением современной анестезии и антисептики хирургия превратилась из чего-то больше похожего на варварское ритуальное жертвоприношение в довольно разумную медицинскую процедуру. Древние греки считали рак системным заболеванием, но вот врачи XIX века все чаще думали, что рак – это локализованная болезнь, поддающаяся оперативному лечению. Соответственно, решение казалось вполне очевидным: вырезать опухоль целиком, и так они и поступали. С развитием хирургических технологий и знаний местное удаление опухолей стало возможным практически при всех видах рака. Другой вопрос – а всегда ли эта процедура была полезной?

Рак неизбежно возвращался, обычно – прямо на месте операции. Рак действительно вел себя как рак, хватаясь невидимыми микроскопическими клешнями за соседние ткани. Эти крохотные остатки опухоли неизменно приводили к рецидиву. Так что у врачей возникла новая теория: если небольшая операция – это хорошо, значит, большая операция, возможно, даже еще лучше.

В начале 1900-х гг. доктор Уильям Холстед стал предлагать все более радикальные операции, чтобы «вырвать рак груди с корнем». Само слово радикальный, например «радикальная мастэктомия» или «радикальная простатэктомия», происходит от латинского слова, означающего «корень». Кроме самой пораженной груди, Холстед удалял немало здоровой ткани – в том числе почти всю грудную стенку, грудные мышцы и лимфатические узлы, в которых могли содержаться «семена» рака. Осложнения были ужасными, но тогда считалось, что это того стоит. Радикальная мастэктомия была болезненной и сильно уродовала тело, но альтернативой был рецидив рака и смерть. Менее инвазивные операции, как считал Холстед, делаются, конечно, из добрых побуждений, но это ошибочный метод. Операции по Холстеду стали стандартом для лечения рака груди в следующие 50 лет; по сравнению с ними даже гильотина для груди выглядела почти гуманной.

Результаты, полученные Холстедом, были одновременно очень хорошими и очень плохими. Пациентки, у которых рак был локализован, после операции жили очень хорошо. А вот если рак уже дал метастазы, то им было очень плохо. После того как рак дает метастазы, уже практически неважно, сколько именно тканей вы вырежете вместе с опухолью: это в любом случае будет локальное лечение системной болезни. К 1948 году ученые показали, что менее инвазивные операции позволяют добиться такого же локального контроля над заболеванием, как и операции Холстеда, но при этом осложнений возникает гораздо меньше.

В 1970-х гг. метастазы стали обнаруживать на ранних сроках с помощью предоперационной рентгенографии и компьютерной томографии, и это предотвращало необязательные операции. Кроме того, теперь стало возможным точно определить расположение опухоли и необходимую степень хирургического вмешательства еще даже до того, как врач возьмет в руки скальпель. Сегодня мы знаем, что подобные таргетированные операции могут полностью вылечить рак – если его обнаружили на ранних сроках. Благодаря достижениям современной технологии осложнений после операций становится все меньше, и послеоперационная смертность по сравнению с 1970 годами снизилась более чем на 90 %[13]. Хирургические операции остаются важным оружием в борьбе с раком, но только в нужное время и в нужной ситуации.

Радиотерапия

В 1895 году немецкий физик Вильгельм Рентген открыл икс-лучи, электромагнитное излучение высокой энергии; за это открытие в 1901 году он был удостоен Нобелевской премии. Невидимые икс-лучи могли повреждать и даже убивать живые ткани. Буквально через год американский студент-медик Эмиль Груббе стал первопроходцем радиотерапии в онкологии, облучив рентгеновскими лучами пациентку с раком груди на поздней стадии[14]. Груббе, занимавшийся также производством электронных ламп, подверг воздействию рентгеновских лучей свою руку, на ней образовалась воспалительная сыпь, и с ней он обратился к одному из старших врачей. Отметив повреждение тканей, врач сказал ему, что эти «икс-лучи», возможно, могут стать полезны и в терапевтических целях, например против волчанки или рака. И так уж вышло, что Груббе именно тогда ухаживал за пациенткой, которая болела и волчанкой, и раком груди. 29 января 1896 года он подверг опухоль в груди воздействию рентгеновских лучей на целый час. Целый час! Современные радиотерапевтические процедуры длятся буквально несколько секунд. Вспомнив о том, как пострадала его рука, Груббе защитил кожу вокруг груди свинцовыми пластинками из китайского чайного сундучка. Можно лишь с содроганием предполагать, что бы случилось с пациенткой, если бы Груббе не любил чай.

Тем временем в том же году во Франции физик Анри Беккерель совместно с легендарными учеными Мари и Пьером Кюри открыл спонтанную радиоактивность; за эту работу все трое разделили Нобелевскую премию. В 1901 году Беккерель нес в нагрудном кармане пробирку с чистым радием (ой-ой-ой!) и обнаружил у себя на груди сильный ожог. Ученые из парижского госпиталя Святого Людовика воспользовались этим радием для разработки более сильных и точных методов рентгеновской терапии. В 1903 году появилось сообщение об излечении рака шейки матки с помощью радия[15]. В 1913 году благодаря «горячей катодной лампе», контролировавшей качество и количество радиации, впервые стала возможна дозировка, а не просто беспорядочное облучение опухоли.

В первый период существования радиотерапии, с 1900 по 1920 год, в отрасли доминировали немцы, которые предпочитали лечение несколькими длительными, едкими дозами радиации. Им удалось добиться впечатляющих ремиссий и не менее впечатляющих побочных эффектов, но вот полностью излечить болезнь удавалось очень редко. Ожоги и повреждения тела были неизбежны, и в 1927 году французские ученые поняли, что одна большая доза радиации обжигает кожу, но при этом практически не действует на опухоль. Вместо этого они стали использовать несколько небольших доз в течение нескольких дней (это называется фракционной радиотерапией) – такой метод позволял добраться до скрытой цели, но при этом не так сильно повреждать поверхность кожи. Все потому, что раковые клетки более чувствительны к повреждению от рентгеновских лучей, чем окружающая их нормальная ткань.

Первое излечение рака с помощью облучения было зафиксировано в 1903 году. Пациентке помог радий.

При фракционной радиотерапии используется эта разница в чувствительности: она убивает в основном раковые клетки, а нормальные только повреждает, и у них есть шанс на восстановление. Даже сейчас этот метод радиотерапии остается предпочтительным. В 1970-х гг. благодаря «войне против рака», объявленной президентом Никсоном, наконец удалось получить достаточное финансирование для полноценного развития этого высокотехнологичного метода.

Но самая большая проблема и с операциями, и с радиотерапией состоит в том, что это, по сути, своей локальные методы. Если рак остается локализованным, то эти методы эффективны, но вот если рак дает метастазы, то локальное лечение практически не дает надежды на выздоровление. К счастью, одновременно с радиотерапией шло и развитие системного метода лечения с использованием химических веществ (лекарств).

Первое излечение рака с помощью облучения было зафиксировано в 1903 году. Пациентке помог радий.

Химиотерапия

Логичное решение проблемы распространения рака по организму – так называемая «химиотерапия», использование системных избирательных токсинов, которые уничтожают раковые клетки везде, где они прячутся, но при этом оставляют относительно невредимыми нормальные клетки. В 1935 году Управление исследований рака, которое позже вошло в состав Национального института онкологии США, запустило методичную программу поиска лекарства для лечения рака, в которой были задействованы более 3 тыс. химических соединений. Лишь два из них добрались до стадии клинических испытаний, но оба потерпели неудачу из-за слишком сильной токсичности. Найти избирательный токсин оказалось нелегким делом.

Прорыв пришел, откуда не ждали – благодаря ядовитому газу, который использовали в Первую мировую войну. Иприт, или горчичный газ, который так называли из-за неприятного острого запаха, впервые использовала в качестве химического оружия Германия в 1917 году Смертоносный газ, разработанный Фрицем Хабером, великолепным химиком и лауреатом Нобелевской премии 1918 года, проникает через кожу, обжигая легкие. Жертвы умирали медленно – путешествие на тот свет иной раз занимало до шести недель.

Что интересно, у иприта есть занимательное свойство: он уничтожает только определенные части костного мозга и лейкоцитов[16]. Иными словами, это избирательный яд. В 1929 году израильский ученый Ицхак Беренблюм, изучавший канцерогенный эффект дегтя, решил добавить к смеси иприт, надеясь спровоцировать развитие рака с помощью его раздражающего действия, но как ни парадоксально это прозвучит, опухоль уменьшилась[17].

Два врача из Йельского университета предположили, что этот избирательный яд можно использовать в терапевтических целях, чтобы убивать ненормальные лейкоциты, которые развиваются при раке, известном как неходжкинская лимфома. После успешных испытаний на животных они проверили свою теорию на добровольце – человеке, известном лишь под инициалами J.D. 48-летний мужчина страдал от поздней стадии лимфомы, не поддававшейся радиотерапии; опухоли в нижней челюсти и груди были такими большими, что он не мог ни глотать, ни сложить руки на груди. Больше вариантов у него не оставалось, так что он согласился на секретное экспериментальное лечение.

В августе 1942 года J.D. получил первую дозу иприта, который тогда называли «вещество X»[18]. На четвертый день начались признаки улучшения. На десятый день рак уже практически исчез[19]. Выздоровление казалось почти чудесным, но через месяц наступил рецидив, и 1 декабря 1942 года в медицинской карте J.D. появилась короткая запись: «Умер». Тем не менее начало было очень хорошим – оно показало, что идея в принципе может быть эффективной. Так родился метод лечения, ныне называемый химиотерапией, хотя из-за ограничений военного времени результаты разрешили опубликовать лишь в 1946 году. Производные иприта, в частности хлорамбуцил и циклофосфамид, до сих пор используются в химиотерапии.

Другая форма химиотерапии использовала особенности метаболизма фолиевой кислоты. Фолиевая кислота – один из витаминов группы B, она необходима для производства новых клеток. Когда в организме возникает дефицит фолиевой кислоты, он не производит новые клетки, и это становится серьезным ударом для быстрорастущих клеток, например рака. В 1948 году Сидни Фарбер, патолог из Гарвардской школы медицины, первым использовал лекарства, блокирующие фолиевую кислоту, для лечения некоторых видов детской лейкемии[20]. Ремиссии были потрясающими – раковые опухоли в буквальном смысле растворялись. К сожалению, позже они всегда возвращались.

Развитие химиотерапии продолжалось. В 1950-х гг. удалось добиться заметных успехов в борьбе с некоторыми редкими видами рака. Доктор Мин Чиу Ли, ученый из Национального института онкологии, в 1958 г. сообщил, что с помощью режима химиотерапии удалось вылечить несколько случаев хориокарциномы, рака плаценты[21]. Ему поверили очень немногие коллеги, и, когда он стал настаивать на дальнейшем применении своего «безумного» метода лечения, его настоятельно попросили уволиться из NCI. Он вернулся на работу в госпиталь имени Слоуна – Кеттеринга в Нью-Йорке, и позже ему все же удалось отстоять достоинства своего метода лечения, который оказался подходящим не только для хориокарциномы, но и для метастатического рака яичек.

Разработка нескольких видов химиотерапевтических препаратов дала врачам больше вариантов. Если одного яда недостаточно, почему бы не попробовать соединить сразу несколько ядов в химический коктейль, от которого уж точно не выживет ни одна раковая клетка? В середине 1960-х гг. доктора Эмиль Фрейрих и Эмиль Фрей разработали сочетание из четырех лекарств для лечения лейкемии у детей, и им удалось добиться немыслимого для тех времен процента ремиссии – 60 %[22]. Процент ремиссии для поздней стадии лимфомы Ходжкина взлетел с почти нуля до 80 %[23]. Уже к 1970 году лимфома Ходжкина стала считаться практически излечимой болезнью. Все смотрели в будущее с оптимизмом. Химиотерапия стала более респектабельной – уже считалась не «ядом», а «медикаментозным лечением».

Большинство химиотерапевтических лекарств – это избирательные яды, убивающие в основном быстрорастущие клетки. Поскольку раковые клетки растут быстро, они особенно уязвимы для химиотерапии. Если вам везло, то рак погибал быстрее, чем ваш пациент. Быстрорастущие здоровые клетки, например волосяные фолликулы и слизистая оболочка желудка и кишечника, тоже страдали – именно поэтому самыми знаменитыми побочными эффектами от химиотерапии стали облысение, тошнота и рвота. Более новые лекарства, в частности многие таргетированные антитела, часто даже не называют «химиотерапией» из-за негативных коннотаций, связанных с классическими медикаментами.

Парадигма рака 1.0

Первая великая парадигма рака, которую я называю «парадигмой 1.0», дает следующее определение: рак – это нерегулируемый рост клеток. Если проблема – в избыточном росте, значит, для ее решения растущие клетки нужно убить. А чтобы убить клетки, вам понадобится оружие массового клеточного поражения: их нужно вырезать (операция), сжечь (радиация) или отравить (химиотерапия). Для локализованного рака используются локальные методы разрушения (хирургическое удаление или радиотерапия). Для метастатического рака уже требуются системные яды (химиотерапия).

Парадигма рака 1.0 стала огромным шагом вперед для медицины, но она не ответила на самые фундаментальные вопросы: что вызывает этот неконтролируемый рост клеток? Какова глубинная причина рака? А чтобы понять это, нужно ответить на самый важный вопрос: что такое рак?

3 что такое рак?

Легендарный биолог Чарльз Дарвин считается первым ученым, обсуждавшим так называемую «проблему ламперов и сплиттеров»[24]. В начале XIX в. классификация была фундаментальной частью любых естественнонаучных исследований. Биологи объехали весь мир в поисках новых животных и растений. После тщательных наблюдений эти живые существа разделяли на научные категории: вид, семейство, тип, царство.

Ламперы и сплиттеры были двумя соперничающими фракциями в деле классификации. Что делать с теми или иными животными: объединять (lump) в одну категорию или разделять (split) на разные? Например, людей, медведей и китов можно объединить в одну категорию млекопитающих, но при этом разделить на наземных и водных животных. Лампинг уменьшает количество категорий, сплиттинг – увеличивает. И тот, и другой процесс дают разную, но важную информацию. Сплиттинг подчеркивает индивидуальные различия, лампинг – сходства.

Термин рак описывает не одно-единственное заболевание, а целый ряд болезней, сходных друг с другом определенными качествами. В зависимости от определений можно идентифицировать по крайней мере 100 разных типов рака. Онкологические биологи ведут себя как сплиттеры – они считают каждый вид рака отдельным заболеванием в зависимости от вида клеток, в которых он зародился. Раковые клетки происходят от обычных человеческих клеток и, соответственно, сохраняют немало свойств исходных клеток. Например, у клеток рака груди могут быть гормональные рецепторы для эстрогена или прогестерона, как и у здоровых клеток молочной железы. Клетки рака простаты вырабатывают простатический специфический антиген (ПСА), как и здоровые клетки простаты, и уровень этого антигена в крови можно измерить.

Практически каждый тип клеток в человеческом организме может стать местом зарождения рака. Существуют раки внутренних органов и тканей, самые распространенные из них – рак легких, груди, толстой кишки, простаты и кожи. Существуют также раки крови, которые иногда называют «жидкими» раками, потому что они не дают одной большой опухоли (массы раковых клеток). В этот список входят, например, лейкемия, миелома и лимфома. Каждый вид клеток дает собственный вид рака с собственной естественной историей и прогнозом. Рак груди ведет себя совершенно не так, как, скажем, острая лейкемия, и лечится тоже совсем иначе. Соответственно, разделение всех видов рака на отдельные болезни может быть полезно при лечении, но при этом мы делаем акцент на их различиях, а не сходстве. Если мы фокусируемся на уникальных характеристиках отдельных видов рака, то никак не сможем раскрыть тайну рака как явления.

Знаменитые ученые-онкологи Дуглас Ханахан и Роберт Вейнберг понимали, что рак – это категория различных болезней, объединенных определенными свойствами. Но что это за свойства? Во всей обширной литературе, посвященной раку, никто еще так и не составил списка принципов, объясняющих, чем все виды рака сходны между собой. В 2000 году Ханахан и Вейнберг решили изложить принципы злокачественного преображения, опубликовав в журнале Cell важнейшую статью под названием «Характерные особенности рака»[25]. Авторы ничего особенного от этой статьи не ожидали, считая, что их работа быстро забудется.

Но было в этой статье что-то особенное – настолько, что она быстро превратилась в наиболее влиятельную работу за всю историю онкологии. Она заложила основы понимания рака как единой болезни, а не множества специфических заболеваний. Ханахан и Вейнберг оказались ламперами, окруженными океаном сплиттеров. Они задали самый важный вопрос из всех: что делает рак… раком?

Характерные особенности рака

В исходной статье 2000 года были перечислены шесть особенностей, характерных для большинства видов рака. В 2011 году удалось идентифицировать и добавить к списку еще две[26]. Несмотря на то, что различных видов рака существует не одна сотня, практически все они обладают восемью нижеперечисленными свойствами, которые важны для выживания раковых клеток. Если бы клетки не обладали этими восемью свойствами (или, по крайней мере, большинством из них), они не были бы раковыми.

Восемь характерных особенностей рака

1. Поддержка пролиферативных сигналов

2. Избегание супрессии роста

3. Сопротивление клеточной смерти

4. Достижение репликационного бессмертия

5. Вызывание ангиогенеза

6. Активирование инвазии и метастаза

7. Дерегулирование клеточной энергетики

8. Избегание иммунного разрушения

Особенность № 1. Поддержка пролиферативных сигналов

Первая особенность, пожалуй, самая фундаментальная из всех, состоит в том, что раковые клетки продолжают делиться и расти постоянно, а здоровые клетки – нет. В человеческом организме содержатся триллионы клеток, так что рост должен тщательно контролироваться и координироваться. В детстве и юности новые клетки рождаются быстрее, чем отмирают старые, поэтому дети вырастают. Во взрослом возрасте количество создаваемых клеток в точности равно количеству отмирающих клеток, так что общий рост организма прекращается.

А вот рак теряет этот сложный баланс – он постоянно растет, что приводит к ненормальному накоплению раковых клеток и образованию опухолей. Нормальный рост клеток тщательно регулируется гормональными сигнальными путями, которые, в свою очередь, контролируются генами. Существуют гены, которые ускоряют рост (они называются протоонкогенами), и гены, которые его замедляют – гены-супрессоры опухолей. Два этих вида генов работают подобно педалям газа и тормоза в автомобиле. Протоонкогены ускоряют рост, а супрессоры замедляют. Обычно работа этих генов уравновешивает друг друга.

Ненормальный рост может начаться при избыточной активации протоонкогенов (организм словно выжимает педаль газа) или недостаточной активации супрессоров опухолей (организм не нажимает на тормоз, когда это нужно). В некоторых нормальных ситуациях, например при заживлении ран, сигнальные пути роста на короткое время активируются. После того как рана заживает, рост должен вернуться обратно к нейтральному положению. Но раковые клетки поддерживают пролиферативные сигналы, вызывая рост клеток даже тогда, когда это не полезно для организма. Когда генетические мутации вызывают избыточную активацию протоонкогенов, их называют уже просто онкогенами. Первый онкоген, который называли src, потому что он вызывает рак мягких тканей (саркому), открыли в 1970-х гг.

Рак – это не просто гигантская «капля» из растущих клеток, которая пожирает все на своем пути, словно главный персонаж одноименного фантастического фильма «Капля». Раковым клеткам приходится преодолеть немало трудностей, прежде чем вырасти в большую опухоль, и еще больше – чтобы дать метастазы. В разное время раковая опухоль должна расти, отращивать новые кровеносные сосуды и отрываться от основной массы, чтобы дать метастазы. Одной-единственной генетической мутации для такого обычно недостаточно, поэтому необходимы и другие особенности.

Особенность № 2. Избегание супрессоров роста

Многие нормальные гены в нашем организме активно подавляют рост клеток. Первый ген-супрессор опухоли (Rb) был обнаружен в ретинобластоме, редком виде рака глаза у детей. Генетическая мутация, которая деактивирует ген Rb, отключает «педаль тормоза» роста клеток, что приводит к их избыточному росту и, соответственно, развитию рака.

Гены-супрессоры опухолей при раке страдают едва ли не чаще всего; например, мутации в гене p53 обнаруживаются чуть ли не в 50 % всех случаев рака у людей. Мутации в хорошо известном супрессоре опухолей, гене рака груди 1 и 2 (обычно их сокращают до BRCA1 и BRCA2), по некоторым оценкам, вызывают от 5 до 10 % всех случаев рака груди.

Особенность № 3. Сопротивление клеточной смерти

Общий рост тканей – это просто разница между количеством создаваемых и отмирающих клеток. Когда нормальные клетки стареют или получают необратимые повреждения, они проходят процесс запрограммированной клеточной смерти, известный как апоптоз. Благодаря тому, что каждая клетка имеет «срок годности», наш организм работает гладко и вовремя обновляет все свои клетки. Эритроциты, например, в среднем живут всего три месяца, после чего им на смену приходят новые красные кровяные тельца. Клетки кожи обновляются каждые несколько дней. Процесс, если угодно, похож на замену масла в двигателе. Прежде чем налить туда новое масло, нужно сначала слить старое. В организме старые или поврежденные клетки уничтожаются, чтобы дать возможность вырасти новым клеткам. Апоптоз – это упорядоченное уничтожение клетки, которая уже не способна приносить пользу.

Клетка может умереть двумя способами: путем некроза или апоптоза. Некроз – это незапланированная, неконтролируемая клеточная смерть. Если вы случайно хватите себе молотком по пальцу, то ваши клетки погибнут бессистемно и беспорядочно. Содержимое клетки расплескается, как желток яйца, брошенного из окна на тротуар. Начнется большой беспорядок, который вызовет сильное воспаление, и организму придется очень тяжело работать, чтобы все исправить. Некроз – это токсичный процесс, которого нужно всеми силами избегать.

Апоптоз – это активный процесс, для которого требуется энергия. Контролируемое уничтожение клетки настолько важно для выживания, что эволюция сохранила процесс апоптоза в самых разных живых существах – от мушек и червей до мышей и людей[27]. Разница между апоптозом и некрозом – примерно как между званым ужином, на который заранее разослали приглашения, и толпой из 20 шумных коллег вашей второй половины, заявившихся к вам на ужин без спроса. И то, и другое можно назвать ужином за большим столом, только вот один из них – тщательно контролируемый, приятный процесс, а другой – хаотичный, в комнате постоянно кто-то орет, и кого-то неизбежно приходится пристраивать ночевать на диване.

Апоптоз, механизм контролируемой клеточной смерти, встречается у всех многоклеточных организмов. Давая старым клеткам (например, кожи) умереть и заменяя их новыми, организм обновляет себя, хотя, конечно, отдельным клеткам для этого приходится погибнуть. Чтобы избежать избыточного роста, количество уничтоженных старых клеток и заменяющих их новых клеток должно быть тщательно сбалансировано. А вот раковые клетки сопротивляются апоптозу; это меняет баланс между клеточным делением и смертью и способствует избыточному росту[28]. Если отмирает меньше клеток, чем нужно, то ткань в целом начинает расти, создавая благоприятные условия для рака.

Особенность № 4. Достижение репликационного бессмертия

В 1958 году ученые еще считали, что человеческие клетки, выращенные в лаборатории, бессмертны, потому что могут делиться сколько угодно раз. В конце концов, грибок или бактерия в питательной среде делятся вечно. Но Леонард Хейфлик, ученый из Вистарского института, входящего в состав Пенсильванского университета, не смог заставить человеческие клетки жить дольше определенного срока, что бы ни делал. Поначалу Хейфлик считал, что просто совершил какую-то глупую ошибку. Может быть, он дает недостаточно питательных веществ или не вычищает отходы как надо? Но что бы он ни делал, клетки не желали жить дольше.

После трех лет изнурительных экспериментов он предложил радикальную новую идею: клетки могут делиться лишь ограниченное количество раз, а после этого прекращают[29]. Это открытие, которое фундаментально изменило понимание и старения, и рака, научное сообщество приняло не сразу – для этого, по словам Хейфлика, понадобилось «10 или 15 мучительных лет». Хейфлик с горечью вспоминал: «Торпедировать укоренившуюся за 50 лет идею нелегко – даже в науке»[30]. Сейчас мы знаем, что человеческие клетки действительно смертны и не могут делиться вечно. Ограничение клеточного долголетия получило название предела Хейфлика.

Клетки обычно могут делиться лишь 40–70 раз, после чего останавливаются. Хейфлик интуитивно понял, что это форма клеточного старения, которое происходит в ядре, где содержатся хромосомы. Лауреатки Нобелевской премии Элизабет Блэкберн и Кэрол Грейдер позже продемонстрировали, как клетки, продвигаясь к пределу Хейфлика, «подсчитывают» количество делений с помощью теломер, «крышечек» на концах хромосом. Теломеры защищают ДНК во время деления клеток, и каждый цикл деления укорачивает теломеры. Когда теломера становится слишком короткой, клетка больше не может делиться и запускает апоптоз – процесс запрограммированной клеточной смерти. Этот процесс обеспечивает естественную защиту от нерегулируемого размножения раковых клеток. Клеточный возраст измеряется не годами, а количеством делений клетки.

Нормальные клетки смертны, а вот раковые – бессмертны: они, как и бактерии, не ограничены пределом Хейфлика и могут делиться сколько угодно. Раковые клетки вырабатывают специальный фермент – теломеразу, увеличивающую длину теломер на концах хромосом. Поскольку теломерная «крышечка» не изнашивается, клетки могут делиться так долго, как им хочется. Теломераза блокирует и естественное клеточное старение (одряхление), и запрограммированную клеточную смерть (апоптоз). В клеточной культуре раковые клетки можно выращивать как угодно долго.

Сейчас эта история уже хорошо известна, но все равно стоит напомнить, что онкология находится в огромном долгу перед женщиной по имени Генриэтта Лэкс. 4 октября 1951 года 31-летняя Лэкс умерла от рака шейки матки в госпитале Джонса Хопкинса. Раковые клетки, извлеченные из ее тела – стоит отметить, что без ее согласия, – произвели настоящую революцию в медицине. Ученым впервые удалось получить линию человеческих клеток, неограниченно размножающихся вне организма. Клетки HeLa, названные в честь Лэкс, использовались для изучения вакцин, генетики, новых лекарств и рака. За все время было выращено более 50 млн т клеток HeLa; эти клетки были использованы при написании 60 с лишним тысяч научных статей[31].

Здоровые клетки, достигнув предела Хейфлика, не могут делиться дальше. А вот раковые клетки размножаются точно так же, как компьютерные файлы. Вы можете передавать и копировать их сколько угодно со 100-процентной точностью. С точки зрения организма убивать дефектные или старые клетки полезно. Когда в вашей одежде со временем протираются дырки, вы выбрасываете ее и покупаете новую. Это ведь лучше, чем до сих пор носить старые, выцветшие, порванные джинсы клеш, купленные еще в в 1970-х годах? Когда клетки перестают приносить организму пользу, они отмирают и заменяются новыми. Раковые клетки умеют обходить процесс апоптоза, достигая репликационного бессмертия.

Особенность № 5. Вызывание ангиогенеза

Ангиогенез – это процесс роста новых кровеносных сосудов, которые поставляют кислород и питательные вещества и выводят из клеток отходы. Когда опухоль растет, новые клетки появляются вдали от кровеносных сосудов – примерно как новые дома в пригороде строятся далеко от главной дороги. Новым домам требуются новые дороги, а новым раковым клеткам – кровеносные сосуды.

Ангиогенез требует тщательной координации сигналов роста для клеток многих разных типов. Опухоль в груди, например, не может просто создавать новые клетки рака груди вдалеке от существующих кровеносных сосудов. Опухоль должна каким-то образом заставить существующие кровеносные сосуды отрастить новые ответвления – примерно как при присоединении новых домов к системе канализации. Для этого нужно вырастить новые клетки гладких мышц, соединительную ткань и эндотелий (внутреннюю поверхность сосудов); чтобы опухоль росла, ей необходимо выполнить эту невероятно сложную задачу.

Особенность № 6. Активирование инвазии и метастаза

Рак настолько смертоносен потому, что умеет вторгаться в другие ткани и давать метастазы – именно метастазами вызваны 90 % всех смертей от рака. После того как появляются метастазы, судьба исходной опухоли, например в груди, уже не имеет особого значения. Опухоли, которые не могут давать метастазы, называются доброкачественными, потому что их легко вылечить, и они почти никогда не приводят к смерти. Доброкачественные опухоли обладают всеми пятью перечисленными выше особенностями. Но без метастазов опухоль – это скорее просто неудобство, чем серьезная проблема для здоровья.

Метастаз – это, пожалуй, самая сложная задача, которую должна решить раковая опухоль: этот процесс состоит из нескольких непростых этапов. Сначала раковая клетка должна оторваться от окружающей ее структуры, в которой ее удерживают молекулы клеточной адгезии. Вот почему клетки молочной железы обычно не попадают, например, в кровь или легкие. Освобожденные раковые клетки должны пережить путешествие по кровеносным сосудам, а затем колонизировать место метастаза – совершенно чуждую среду, не похожую на ту, в которой они росли. На каждом этапе метастатического сигнального пути раковая клетка приобретает новые наборы невероятно сложных «навыков», что требует многочисленных генетических мутаций уже существующих путей. Представьте, что людей выпустили на Марс без скафандров и требуют от них основать успешную колонию.

Классическая версия гласит, что метастазы начинаются на позднем этапе естественной жизни рака, после долгого периода роста первичной опухоли. Мы долго считали, что раковая опухоль остается сравнительно локализованной и неизменной, пока не начинает выбрасывать раковые клетки в кровь. Однако новые данные показывают, что микрометастазы начинаются уже на раннем этапе развития; впрочем, эти сброшенные опухолью клетки обычно не выживают.

НОВЫЕ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

В 2011 году Ханахан и Вейнберг дополнили свою статью, добавив еще две новые отличительные особенности и две способствующие характеристики – свойства, которые позволяют раковым клеткам легче получать отличительные особенности. Первая способствующая характеристика – нестабильность и мутации генома. Раковые

Особенность № 7. Дерегулирование клеточной энергетики

Клеткам необходим надежный источник энергии для сотен задач, которые они выполняют каждый день. Клеточная энергия хранится в молекуле под названием аденозинтрифосфат (АТФ). Глюкозу можно переработать в энергию двумя способами: с помощью кислорода (аэробное дыхание) и без кислорода (анаэробная ферментация). Химический процесс под названием окислительное фосфорилирование – это самый эффективный метод извлечения энергии. Во время этого процесса глюкоза и кислород сжигаются вместе, образуя 36 молекул АТФ и отходы – углекислый газ, который выдыхается организмом. Окислительное фосфорилирование проходит в митохондриях, которые часто называют «энергостанциями клеток».

Когда кислород недоступен, клетки сжигают глюкозу с помощью другого химического процесса – гликолиза, который вырабатывает всего две молекулы АТФ, а также отходы – молочную кислоту. В некоторых обстоятельствах это вполне разумный компромисс: получить АТФ менее эффективным способом, но зато без кислорода. Например, высокоинтенсивные физические нагрузки вроде бега на короткие дистанции требуют большого количества энергии. К клеткам притекает недостаточно крови, чтобы полностью обеспечить потребность в кислороде, так что мышцам приходится использовать анаэробный (бескислородный) гликолиз. Именно из-за молочной кислоты у нас болят мышцы после сильных физических нагрузок. Гликолиз позволяет вырабатывать энергию даже без кислорода, но вырабатывает лишь две, а не 36 молекул АТФ из одной молекулы глюкозы. Соответственно, вы не сможете далеко убежать со всех ног – ваши мышцы устанут, и придется остановиться и отдохнуть. К мышцам прильет кровь, смоет накопившуюся молочную кислоту, и вы постепенно восстановитесь.

опухоли достигают своих целей, вызывая мутации в нормальных генах, а с нестабильным генетическим материалом это сделать легче. Вторая способствующая характеристика – воспаление, вызывающее опухоли. Воспаление – это естественная реакция на травму или раздражение ткани. Обычно это защитная реакция организма, но в некоторых случаях она может способствовать прогрессу рака.

Окислительное фосфорилирование в митохондриях вырабатывает из одного и того же количества глюкозы в 18 раз больше энергии, чем гликолиз. Это такой эффективный процесс, что нормальные клетки при доступности кислорода почти всегда используют фосфорилирование. А вот раковые клетки, как ни странно, действуют иначе. Раковые клетки почти всегда используют менее эффективный гликолитический сигнальный путь, даже если кислорода достаточно[32]. Это не новое открытие – впервые данное явление описал еще в 1927 году Отто Варбург, один из величайших биохимиков в истории. Такое метаболическое перепрограммирование встречается в 80 % всех случаев рака; оно называется эффектом Варбурга.

Поскольку эффект Варбурга (аэробный гликолиз) менее энергоэффективен, раковой опухоли требуется намного больше глюкозы, чтобы поддерживать метаболизм. Чтобы компенсировать этот недостаток, раковые клетки экспрессируют на своей поверхности намного больше глюкозных транспортеров GLUT1. Это ускоряет перемещение глюкозы из крови в клетку. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) эксплуатирует эту жадность раковых клеток до глюкозы. В организм вводится глюкоза, помеченная с помощью радиации, и клеткам дается время, чтобы впитать ее. А потом томография показывает те области, которые усваивают глюкозу быстрее всего. Такие «горячие точки» – свидетельство опухолевой активности.

Это очень интригующий парадокс. Раковая опухоль быстро растет и, соответственно, требует больше энергии – почему она тогда целенаправленно выбирает менее эффективный путь выработки энергии? Как говорится, «все страньше и страньше»[33], и эту занимательную аномалию нужно объяснить, потому что, именно пытаясь объяснить и осмыслить парадоксы, мы продвигаем науку и создаем новые парадигмы понимания.

Особенность № 8. Избегание иммунного разрушения

Иммунная система активно ищет и уничтожает раковые клетки. Например, естественные киллеры (NK-клетки) здоровой иммунной системы постоянно патрулируют кровь в поисках незваных гостей – бактерий, вирусов, раковых клеток. Именно поэтому у пациентов с нарушениями иммунной системы – например ВИЧ-инфицированных или принимающих иммунодепрессанты (скажем, после трансплантации органов) – вероятность развития рака намного выше.

Чтобы выжить, раковые клетки должны каким-то образом прятаться от иммунной системы, созданной для того, чтобы их убивать. Пока опухоль растет внутри ткани, эта ткань может служить для нее укрытием – иммунной клетке нелегко попасть внутрь. Но вот когда рак начинает распространяться по крови, он сталкивается с враждебными иммунными клетками непосредственно.

Определение рака

Восемь вышеперечисленных особенностей представляют собой общее мнение лучших ученых; характерные признаки помогают определить, с раком мы имеем дело или нет. Чтобы объединить множество видов рака в одно заболевание, приходится, конечно, отбросить немало мелких деталей, но зато большая картина становится видна яснее. Например, эти восемь отличительных особенностей можно еще упростить, получив в результате четыре.

Новообразование можно считать раком, если оно:

• Растет – поддерживает пролиферативные сигналы (1), избегает супрессоров роста (2), сопротивляется клеточной смерти (3) и вызывает ангиогенез (5);

• Бессмертно – достигает репликационного бессмертия (4);

• Передвигается – активирует инвазию и метастазирование (6) и избегает иммунного разрушения (8); и

• Использует эффект Варбурга – дерегулирует клеточную энергетику (7).

Чтобы получить эти четыре особенности, клетка должна пройти десятки или даже сотни генетических мутаций. Определение особенностей – это, конечно, хорошее начало, но простое описание не говорит нам ничего о том, почему (причины) или как (механика) развивается рак.

Многие считают, что мы не знаем, что вызывает рак, но на самом деле мы знаем об этом уже немало.

Парадигма рака 1.0

4 канцерогены

Что вызывает рак? Вот это – вопрос на миллион, а то и миллиард долларов. Большинство людей, включая многих профессиональных медиков, ответят, что рак вызывается генетическими мутациями. На сайте клиники Майо, например, так напрямую и говорится: «Рак вызывают изменения (мутации) в ДНК внутри клеток»[34]. Это не совсем верно. За исключением редких случаев, генетические мутации – это механизм, а не причина болезни. Клетка, в которой развивается много генетических мутаций, становится раковой. Да, именно так начинается рак. Но почему в клетке развиваются эти мутации? Вот в чем вопрос. Например, что вызывает рак легких? Ответив, что рак легких вызывается курением, вы будете более правы, чем сказав, что он вызван генетическими мутациями в клетках А, Б и В.

Факторы, которые вызывают развитие рака, называются канцерогенами, и они уже известны не одно столетие. В 1761 году лондонский врач, ботаник и медицинский писатель Джон Хилл впервые описал внешний фактор, вызывающий рак: один из типов бездымного табака[35]. Впервые курить табак начали американские индейцы. Европейцы занесли в Новый Свет оспу, а в обмен увезли в Старый Свет табак – и я даже не могу в точности сказать, что именно убило больше народу. К 1614 году в Европе уже шла бойкая торговля табаком: в одном только Лондоне было примерно 7 тыс. табачных лавок. Курение табака тогда считалось антисанитарией и уделом неотесанных мужланов, а в приличном обществе табак предпочитали нюхать, непосредственно вдыхая щепотку измельченного табака, предварительно поместив ее на тыльную сторону ладони в углубление между большим и указательным пальцем. (В медицине эту область до сих пор поэтому называют «анатомической табакеркой»). Доктор Хилл описал два случая «полипов» в носу, которые, как он считал, были раковыми опухолями.

Именно эти случаи стали первыми описаниями канцерогенов – химических веществ, вызывающих рак. Сейчас табак нюхают редко – эта практика вышла из моды примерно одновременно с моноклями и цилиндрами, так что особенного клинического значения уже не имеет.

Ассоциация между нюханьем табака и раком была лишь гипотетической, но сэр Персиваль Потт (1714–1788) предоставил более убедительные доказательства существования химических веществ, вызывающих рак. Потт, уроженец Лондона, считавшийся одним из величайших хирургов своего времени, проходил обучение в госпитале Св. Варфоломея и заслужил почетный диплом от экзаменационной комиссии Компании цирюльников и хирургов[36]. В 1756 году он получил открытый перелом лодыжки и за время вынужденного простоя успел найти новую революционную точку зрения сразу по нескольким важным для медицины темам. Потт был внимательным наблюдателем за болезнями: его имя носят перелом Потта (один из видов перелома лодыжки) и болезнь Потта (туберкулез костей позвоночника), а еще он обнаружил причину рака мошонки.

В 1775 году Потт описал растущую эпидемию рака мошонки, поразившую лондонских трубочистов. После Великого Лондонского пожара 1666 году городские власти приняли новый противопожарный кодекс, который, помимо всего прочего, требовал изменить конструкцию дымоходов, сделав их более узкими и извилистыми. Это, безусловно, снизило вероятность нового большого пожара, но вот чистить такие дымоходы длинными прямыми щетками стало бесконечно труднее. Кроме того, в извилистых дымоходах скапливалось больше сажи и креозота, и их требовалось прочищать чаще, чем раньше. Итак, дымоходы стали меньше, грязнее и труднее в очистке. Как же решить эту проблему? Правильно: сделать трубочистами маленьких детей!

Трубочисты стали брать себе детей-подмастерьев, начиная чуть ли не с трех с половиной лет; большинство из них, впрочем, были старше шести лет, но только потому, что младшие дети считались слишком слабыми, не могли работать полный рабочий день, да и вероятность того, что они «уйдут» (умрут), была куда выше. В договорах, заключаемых с подмастерьями, был пункт о еженедельном мытье, но большинство из них следовали традиции, сложившейся среди лондонских трубочистов: мыться три раза в год. В конце концов, зачем сегодня идти в баню, если завтра все равно предстоит лезть в пыльный, грязный, опасный дымоход?

Тем временем в 1773 году влиятельный английский филантроп Джонас Хенвей вернулся из Китая и принес ужасную весть: родители-китайцы безжалостно убивают новорожденных дочерей в рамках государственной программы контроля роста населения. Решив разузнать о бедах детей на родине, он ужаснулся полученной статистике: лишь семи из каждых 100 осиротевших детей удавалось прожить больше года. Детей часто отправляли в работные дома, где их содержали в ужасных условиях. Хенвей убедил законодателей ограничить применение детского труда, из-за чего тысячи голодных детей оказались на улице без работы. Для многих единственной альтернативой голодной смерти стал рискованный труд трубочиста – прочистка раскаленных дымоходов от сажи. Мастера-трубочисты часто брали на работу по несколько десятков детей-подмастерьев – столько, сколько могли прокормить.

Маленькие лондонские трубочисты могли умереть буквально миллионом ужасных способов. Они застревали в дымоходах, падали с большой высоты, задыхались, когда на них падала сажа, сгорали заживо. А если им все же удавалось дожить до подросткового возраста, их зачастую ждал еще один, последний ужас: «рак трубочистов». Рак мошонки диагностировали даже у восьмилетних детей. Начиналось все с так называемой «сажной бородавки». Если ее успевали заметить на достаточно раннем сроке, то отрезали бритвой. А вот если нет, рак поражал кожу, затем мошонку и яички, а потом проникал в брюшную полость. На этом этапе больных чаще всего ждала мучительная, болезненная смерть.

Это явно был профессиональный риск, потому что во всех других обстоятельствах рак мошонки был огромной редкостью. Редок он был и среди трубочистов других стран, которых обеспечивали более качественной защитной одеждой. Персиваль Потт понял, что сажа вызывает рак мошонки, скапливаясь в складках кожи и вызывая хроническое раздражение. После того как о бедственном положении трубочистов узнали все, были приняты законы о защите детей, и болезнь снова стала большой редкостью.

Главным канцерогеном в саже, скорее всего, был бензопирен, содержащийся в угольном дегте. Деготь стал первым хорошо изученным химическим канцерогеном, но далеко не последним.

Асбест

Во многих отношениях асбест был идеальным материалом для промышленной эпохи. Этот натуральный минерал встречается в изобилии, и из него можно шить легкую ткань. Он является одновременно огнеупорным и хорошим изолятором. Когда мир перешел из эпохи телег и лошадей в эру паровозов, автомобилей и огромных машин, необходимость в огнеупорных и электроизолирующих материалах резко выросла. Но, к сожалению, асбест еще и вызывал рак.

Асбест был идеальным материалом для защитной одежды, изоляции и многих других продуктов. Асбестовые волокна гибкие и мягкие, из них легко сделать как одежду, так и изоляцию для стен и труб. Во время Второй мировой войны потребность в огнеупорных материалах снова подскочила, особенно на военных судах. В Северной Америке асбест часто примешивали к цементу и другим стройматериалам, чтобы улучшить пожарную безопасность. В конце концов материалы, содержащие асбест, начали применять при строительстве жилых зданий, и миллионы людей подверглись его воздействию прямо в своих домах, контактируя с изоляцией и системами отопления и охлаждения.

Асбест использовали еще в Древнем Египте. В асбестовые саваны заворачивали бальзамированные тела фараонов, об этом писал древнегреческий историк Геродот. Древние римляне вплетали асбестовые нити в скатерти и салфетки, после чего их можно было чистить, бросив в огонь – из огня их доставали еще более чистыми, чем раньше. Отличный фокус для вечеринки.

Но даже тогда токсичные свойства асбеста уже были известны. Греческий географ Страбон писал, что рабы-шахтеры, добывавшие асбест, часто страдали «болезнью легких»[37]. В Риме добытчики асбеста пытались защищать себя, прикрывая нос и рот тонкой мембраной, извлеченной из мочевого пузыря козы.

Асбест был полезным и дорогим, а человеческие жизни – дешевыми. Так что каждый раз, когда требовался какой-нибудь огнеупорный материал, в этих целях использовали асбест. Несгораемые деньги? В XIX в. итальянское правительство стало делать банкноты с добавлением асбеста. Несгораемая одежда? Пожарные в Париже в 1850-х гг. носили асбестовые куртки.

Благодаря расцвету Промышленной революции добыча асбеста стала прибыльной индустрией. За последние 100 лет было добыто более 30 млн т асбеста – и за это время он превратился в чуть ли не самую распространенную экологическую угрозу.

За резким ростом популярности асбеста последовал такой же резкий всплеск легочных заболеваний. Первая официально задокументированная смерть от асбеста случилась в 1906 году. В легких 33-летнего работника фабрики асбестового текстиля нашли огромное количество асбестовых волокон; по сути, они задушили его изнутри. Но пик потребления асбеста в США был пройден лишь в 1973 году, хотя к тому времени о его пагубном влиянии на здоровье уже знали не одно десятилетие. Асбестовые волокна не видны невооруженным глазом и не имеют вкуса и запаха. Они не вызывают немедленных острых проблем со здоровьем, так что подвергаться их воздействию можно буквально десятилетиями. Человеческий организм не способен ни разрушить асбест, ни вывести его с помощью выделительной системы; при вдыхании асбест неумолимо накапливается в легких, вызывая все более заметные рубцы на легочной ткани.

Рак? Да, рак тоже был проблемой. К 1938 году стало известно, что асбест вызывает редкий рак внутренней поверхности легких – мезотелиому плевры[38]. Впрочем, узнать, что асбест – это канцероген, и признать, что он канцероген – вещи очень разные: производители асбеста прилагали все усилия, чтобы опровергнуть обвинения в адрес своего высокодоходного продукта.

В 1940-х гг. ученый Лерой Гарднер доказал канцерогенный потенциал асбеста: 82 % мышей, вдыхавших асбест в рамках его эксперимента, заболели раком. Это, так сказать, немного пугало. Доктор Гарднер хотел как можно скорее опубликовать свои научные результаты, но его спонсор, корпорация Johns-Manville, напомнила ему, что по контракту он обязан молчать. Да, согласно подписанному договору корпорация имела право на цензуру. Исследования, которые должны были доказать безопасность асбеста, на самом деле показали прямо противоположную картину. Но более четырех десятилетий эти результаты, которые могли бы спасти множество жизней, оставались засекреченными[39].

Сокрытие этой важной информации помогло компаниям получить немалые барыши. Со времен Древнего Рима мало что изменилось: асбест был дорог, а человеческие жизни – дешевы. Но в 1973 году был выигран первый судебный иск против производителей асбеста, после чего начался целый вал новых судебных разбирательств. Из-за этого все производители асбеста вскоре обанкротились. Судебные иски против них, впрочем, продолжились – это было одно из самых массовых коллективных требований по возмещению ущерба за всю историю США. Лишь после нескольких громких судебных дел в 1980-х наконец-то была обнародована душераздирающая переписка доктора Гарднера с его корпоративными спонсорами.

Резкий рост добычи асбеста совпал с ростом легочных заболеваний. Асбестовые волокна не имеют вкуса, цвета и запаха, но накапливаются в легких и приводят к удушению.

В 1950-х гг., еще до того, как асбест стали широко применять при строительстве жилых домов, распространенность мезотелиомы составляла примерно 1–2 случая на миллион жителей[40]. В 1976 году эта цифра уже равнялась 15 тыс. случаев на миллион. Вы можете себе представить рост заболеваемости на 1,5 млн процентов[41]? Риск развития мезотелиомы в течение жизни у мужчин, родившихся в 1940-х гг., по расчетам, составлял 1 %. Просто убийственно. Из невероятно редкой, почти неизвестной болезни мезотелиома превратилась в рак, поражавший немалую часть населения страны, – и ее распространение можно было связать только с фактором окружающей среды: асбестом. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) впервые опубликовала предупреждение об опасности асбеста лишь в 1986 году, много позже того, как его опасность стала очевидной[42]. Да, все лошади уже давно сбежали из конюшни – как раз самое время запереть дверь.

Асбест и табак стали первыми известными химическими канцерогенами, но не последними. Международное агентство по исследованию рака (МАИР), подразделение ВОЗ, ведет реестр известных и возможных канцерогенных факторов для человека, разделяя их на следующие группы:

Резкий рост добычи асбеста совпал с ростом легочных заболеваний. Асбестовые волокна не имеют вкуса, цвета и запаха, но накапливаются в легких и приводят к удушению.

• Категория 1: канцерогенные для человека;

• Категория 2A: весьма вероятно канцерогенные для человека;

• Категория 2B: вероятно канцерогенные для человека;

• Категория 3: не классифицируемые как канцерогенные для человека;

• Категория 4: не канцерогенные для человека.

К первой категории относится множество производимых человеком химикатов, от ацетальдегида и мышьяка до винилхлорида. Но есть в этом списке и немало натуральных веществ, например афлатоксин (содержащийся во многих грибах) и древесная пыль. Некоторые лекарства тоже являются канцерогенами, например химиотерапевтическое средство циклофосфамид. Как интересно: лекарство, которое используется для лечения рака, может также вызывать его. Радиация, которой иногда лечат рак, тоже может его вызывать. Какая ирония.

По состоянию на 2018 год в первую категорию канцерогенов входит 120 факторов[43]. В четвертую категорию, с другой стороны, входит всего одно вещество (капролактам, который используется для производства нейлона, волокон и пластика). Как странно: есть много вещей, которые совершенно определенно вызывают рак, и всего одна, которая, возможно, его не вызывает. (К этой мысли мы еще вернемся позже.)

Радиация

Одна из величайших исследовательниц рентгеновских лучей и радиоактивности стала еще и одной из первых, кто умер из-за них. Мария Склодовская-Кюри (1867–1934) родилась в Польше; она была младшей из пятерых детей и настоящим вундеркиндом. В 1891 году Мария переехала в Париж и познакомилась там со своим будущим мужем Пьером Кюри; это потрясающее научное партнерство продлилось до тех пор, пока их не разлучила смерть.

В феврале 1898 году супруги Кюри, работая с урановой смолкой[44], обнаружили, что она испускает больше радиации, чем ожидалось. Догадавшись, что в минерале содержится и другое, доселе неизвестное радиоактивное вещество, Кюри открыли новый химический элемент, который назвали полонием, в честь родины Марии. Полоний оказался в 330 раз радиоактивнее урана.

Но и после удаления полония урановая смолка осталась радиоактивной, так что супруги Кюри переработали оставшийся материал и обнаружили в нем еще один новый элемент. Всего через несколько месяцев после открытия полония им удалось открыть чистый радий. Блокнот, в котором Пьер Кюри написал слово radium, происходящее от латинского корня, означающего «луч», до сих пор крайне радиоактивен. Радий до сих пор остается самым радиоактивным веществом из известных человечеству.

Мария Кюри в 1903 году была удостоена Нобелевской премии по физике за открытие радиоактивности. Ее муж Пьер трагически погиб в 1906 году на улице Парижа, но даже это не помешало ей достигнуть новых невероятных научных высот. В 1911 году она получила Нобелевскую премию по химии, став единственным человеком в истории, которого награждали премией и по химии, и по физике.

Новооткрытый элемент, радий, светился в темноте, что не могло не привлечь внимания публики. Вскоре началось производство «радиевых» потребительских товаров, например светящихся в темноте наручных часов. Тысячи молодых женщин вручную раскрашивали радиевой краской миллионы часовых циферблатов. Из-за обилия мелких деталей на часах «радиевые девушки» нередко облизывали кисточки с радиевой краской, и радиоактивный элемент попадал к ним в рот.

К 1922 году стало ясно, что происходит что-то очень страшное: «радиевые девушки» начали буквально разваливаться на части. У них без всякой причины выпадали зубы. Один стоматолог сообщил, что после слабого прикосновения нижняя челюсть пациентки раскрошилась. К 1923 году об этом разрушении костей уже знали все, и болезнь окрестили «радиевой челюстью». Проглоченный радий скапливался в костях нижней челюсти и постоянно излучал радиацию, которая, по сути, сжигала и кости, и окружающие их ткани. Одна «радиевая девушка» умерла, когда мягкие ткани ее челюсти деградировали до такой степени, что открылось кровотечение из яремной вены. Другая, гуляя по дому в полной темноте, обнаружила, что ее кости светятся в зеркале. Ее организм впитал в себя столько радия, что она буквально светилась – превратилась в «девушку-привидение». У тех «радиевых девушек», чьи тела не рассыпались в пыль, начали расти огромные, чудовищные раковые опухоли в мягких тканях – саркомы. В 1930-х гг. было окончательно доказано, что хроническое воздействие радиации вызывает рак.

Сегодня при работе с радиоактивными элементами носят свинцовые халаты, но Мария Кюри и ее коллеги день за днем трудились вообще без всякой защиты – в среде, которую постоянно бомбардировала мощнейшая радиация. Их тоже не миновали ужасы лучевой болезни – они таинственно умирали один за другим. Сама Мария Кюри после нескольких десятилетий работы с радиоактивными элементами заработала хронический недуг – радий уничтожил ее костный мозг (апластическая анемия). В 1995 году, когда тела Марии и Пьера Кюри перенесли в парижский Пантеон, усыпальницу самых выдающихся людей Франции, их пришлось положить в свинцовые гробы, чтобы защитить посетителей от опасной радиации. В этих защитных футлярах их придется держать еще по крайней мере полторы тысячи лет. Личные вещи и записи Марии Кюри, выставленные на всеобщее обозрение, тоже крайне радиоактивны.

Дочь Марии и Пьера Кюри, Ирен Жолио-Кюри, и ее муж Фредерик Жолио-Кюри приняли «семейную эстафету» и продолжили совершать открытия, связанные с радиацией. Они совместными усилиями открыли радиоактивный синтез, за что были награждены Нобелевской премией по химии в 1935 году. Но Ирен тоже не миновало проклятие лучевой болезни. Она умерла в госпитале Института Кюри в Париже от лейкемии в возрасте 57 лет.

Риск рака растет линейно с увеличением дозы радиации. Излучения разделяют на ионизирующие и неионизирующие. Ионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы разрушить связи в молекулах и превратить их в ионы; этот процесс повреждает в том числе и ДНК в клетках, из-за чего хромосомы становятся нестабильными и более склонными к мутациям при делении клеток[45]. Радиация уже не одно десятилетие считается канцерогеном первой категории. Неионизирующее излучение менее сильно, так что чаще всего рассеивается, не нанося тканям особенных повреждений.

Хроническая радиация является канцерогеном, а вот острое облучение, похоже, не настолько канцерогенно, насколько опасались поначалу. Под конец Второй мировой войны, 6 августа 1945 году, американский бомбардировщик «Энола Гэй» сбросил первую в мире атомную бомбу на японский город Хиросима. Ее огненный «поцелуй», по некоторым оценкам, мгновенно убил около 80 тыс. человек; позже многие умерли от ожогов и воздействия радиации[46]. Но больше всего беспокоил выживших возможный риск рака от полученной большой дозы радиации. В 1950 году Комиссия по изучению жертв атомной бомбы запустила «Исследование продолжительности жизни»; в течение последующих 65 лет ученые наблюдали за пережившими атомную бомбардировку и их детьми. Заболеваемость раком действительно превышала средние показатели, но не настолько, насколько первоначально опасались. На следующем рисунке избыточная заболеваемость раком, вызванная атомной бомбардировкой, обозначена белой полоской[47]. Синим цветом обозначается базовый риск заболевания этим видом рака.

Источник: B. R. Jordan, “The Hiroshima/Nagasaki Survivor Studies: Discrepancies

Between Results and General Perception,” Genetics 203, no. 4 (2016): 1505–12

Многие считают, что пережившие атомную бомбардировку тяжело болеют раком, а их дети страдают от чудовищных врожденных патологий, но, к счастью, эти представления далеки от истины. Заболеваемость раком действительно увеличилась, но минимально (обычно менее чем на 5 %), а ожидаемая продолжительность жизни уменьшилась, но на месяцы, а не годы. Риск был реальным, но вот его величина оказалась значительно преувеличенной.

Все живые существа на Земле постоянно подвергаются воздействию естественных ионизирующих излучений, приходящих из далекого космоса. Клетки защищают себя от радиации, усиливая антиоксидантную защиту и провоцируя апоптоз[48]. Когда клетки получают непоправимый урон от радиации, они совершают ритуальное самоубийство и покидают организм. Давайте же вернемся к исходному вопросу: что вызывает рак?

Парадигма рака 1.0

Мы знаем, что некоторые химические вещества вызывают рак. Еще мы знаем, что рак вызывают некоторые физические явления, например радиация. Но вскоре появилась совсем уж экстравагантная теория: а что, если рак вызывается вирусом?

5

Он что, еще и вирусный[49]?

Ирландский хирург Денис Парсонз Беркитт в 11 лет из-за травмы лишился зрения на один глаз. Это, впрочем, не помешало ему получить образование хирурга и присоединиться к армейской медицинской службе Ирландии. Его отправили работать в Африку, где он и совершил свои самые важные открытия. Со зрением у него, может быть, и были проблемы, но вот с проницательностью все было в порядке – он стал одним из самых выдающихся врачей своей эпохи.

В 1957 году Беркитт изумился, когда к нему на прием поступил 5-летний мальчик с многочисленными опухолями в челюсти. За все свои годы работы медиком он никогда не видел ничего подобного. Но этот мальчик стал лишь первым из многих пациентов с непонятными опухолями. Вскоре к нему привели еще одного мальчика – с четырьмя опухолями в челюсти и многочисленными опухолями в брюшной полости. Биопсия показала «мелкокруглоклеточную саркому» – рак.

Беркитт не мог не заинтересоваться этим необычным (для него) явлением: два ребенка с одинаковым видом рака, поступивших за короткое время. Проверив архивы госпиталя, он, к еще большему изумлению, обнаружил еще 29 случаев похожего рака у детей. Судя по всему, этот вид рака был довольно распространен в Африке, но Беркитт о нем ничего не знал, и в медицинской литературе он тоже описан не был. В 1958 году он опубликовал собранные данные в British Journal of Surgery[50].

Не вся Африка страдала одинаково. Вскоре после публикации статьи местные специалисты-онкологи сообщили Беркитту, что этот вид рака, распространенный в определенных регионах Африки, вообще не встречается в Южноафриканской Республике. Заинтригованный Беркитт начал исследовать африканский «лимфомный пояс»[51]. И в самом деле, рак имел явную географическую локализацию. Карта показала ему, что важными факторами, определяющими уровень заболеваемости, являются высота над уровнем моря и удаленность от экватора. Это говорило о том, что определяющую роль в распространении рака играет температура. В Африке подобный тип регионального распространения болезни – обычное дело. Скажем, инфекционные заболевания, которые передаются через комаров, распространены примерно так же. Но это был рак, а не инфекция.

Вирус, вызывающий рак? Возможно, идея была вовсе не такой дурацкой, какой казалась на первый взгляд. Еще в 1910 году Пейтон Роус из Рокфеллеровского института, изучавший вирусы домашних кур, сумел заразить одну курицу саркомой от другой. Патоген, вызывающий рак, получил название «вируса саркомы Роуса», и за него в 1966 году Роус получил Нобелевскую премию по медицине. В 1935 году обнаружили, что папилломавирус вызывает опухоли у кроликов, а в 1940 году удалось изолировать вирусы, вызывающие лейкемию у кошек и мышей. Но может ли вирус вызывать рак у людей? Да, у каких-то кур в каких-то лабораториях, работающих на передовых границах медицины, вирусный рак обнаруживали, но вот в клинической медицине такие случаи были практически неизвестны. Но данные есть данные, и им все равно, кто что о них думает.

Детский рак был распространен в тех регионах, где средняя температура не падала ниже 15 градусов Цельсия и выпадало не менее 50 см осадков в год – то есть там, где были идеальные условия для размножения комаров. «Лимфомный пояс» Африки практически совпадал с зоной, эндемичной по малярии, желтой лихорадке и трипасономозу (сонной болезни) – болезнями, переносчиками которых служат комары. Беркитт подозревал, что этот рак (сейчас он носит название «лимфома Беркитта») связан с инфекцией. В 1961 году Беркитт отправил несколько образцов опухолей в Лондон на исследование патологу Майклу Энтони Эпштейну, у которого был доступ к современному электронному микроскопу.

Старательно выращивая клетки опухоли в культуре, Эпштейн обнаружил в них частички вируса, похожего на герпес[52]. Этот ранее не известный вирус, первый из обнаруженных онкогенных вирусов человека, сейчас называется вирусом Эпштейна – Барр. Оказалось, что это один из самых распространенных вирусов в мире: его, по некоторым оценкам, перенесли до 90 % всего взрослого населения[53]. В развитых странах первичное заражение вирусом Эпштейна – Барр обычно происходит в подростковом возрасте и сопровождается симптомами инфекционного мононуклеоза[54]. Вирус передается через слюну, так что мононуклеоз иногда называют «болезнью поцелуев». А вот в Африке первичное заражение обычно происходит уже при рождении. В Уганде, например, вирусом Эпштейна – Барр заражены до 80 % детей в возрасте до года; для сравнения в США этот показатель меньше 50 %. Если вирусом Эпштейна – Барр заражен почти весь мир, почему же раком болеют только некоторые дети? И почему эта лимфома ограничена только «лимфомным поясом» в Африке? Это хорошие вопросы, четких ответов на которые все еще нет.

Возможно, лимфома Беркитта развивается при одновременном заражении вирусом Эпштейна – Барр и малярией[55]. В 1960-х гг. на африканских островах Занзибар и Пемба для уничтожения комаров использовали ядохимикат-инсектицид ДДТ. Заболеваемость малярией рухнула с 70 % населения до 5, такой же спад последовал и в заболеваемости лимфомой. Когда ДДТ запретили из-за высокой токсичности, заболеваемость малярией начала постепенно расти, а с ней – и заболеваемость лимфомой; они были неразделимы, словно соль и морская вода.

В Танзании профилактика малярии с помощью хлорохина помогла снизить заболеваемость лимфомой Беркитта на невероятные 82 %. Когда из-за растущей резистентности к лекарству программу пришлось свернуть, заболеваемость малярией выросла, а лимфомой – взлетела на 273 %[56]. Точный механизм развития болезни неизвестен до сих пор, но, возможно, малярия вызывает избыточное производство B-лимфоцитов (при лимфоме эти клетки переживают злокачественное преобразование). Затем эти клетки заражаются вирусом Эпштейна – Барр, а уже это каким-то образом превращает их в раковые.

В других регионах мира вирус Эпштейна – Барр вызывает совсем другое злокачественное новообразование: носоглоточную карциному. В мировых масштабах это редкая болезнь, но она распространена в Гонконге, на Тайване, а также среди коренных жителей Аляски и Гренландии. В 2012 году носоглоточная карцинома составляла лишь 0,71 % всех случаев рака в мире, но 71 % ее случаев приходился на Юго-Восточную Азию[57]. Почему вирус Эпштейна – Барр вызывает разные болезни в разных регионах, несмотря на то что поражает практически все население, остается неясным. На юге Китая это третий по распространенности вид рака[58]; там он в десять с лишним раз более распространен, чем в Европе и Америке.

Как и лимфома Беркитта, носоглоточная карцинома связана с заражением вирусом Эпштейна – Барр в раннем детстве. В Гонконге к 10 годам вирусом Эпштейна – Барр успевают переболеть почти 100 % детей. Эмигранты из стран Азии, живущие в других регионах мира, гораздо меньше страдают от носоглоточной карциномы, что свидетельствует против версии о чисто генетической предрасположенности. У китайских эмигрантов, живущих в США, риск носоглоточной карциномы снижается почти на 50 %[59]. Есть версия, что во всем виновато популярное когда-то в Китае блюдо, соленая рыба. Процесс засолки в Китае был неэффективен, что приводило к гниению и появлению N-нитрозамина, известного канцерогена.

Специальная программа изучения онкогенных вирусов

Известие, что рак может вызываться инфекциями, произвело фурор. Само предположение, что рак заразен, казалось ужасающим. С другой стороны, в этом «ящике Пандоры» пряталась и надежда – возможно, рак полностью излечим. Бактерии можно убивать антибиотиками. Надежные противовирусные лекарства создать так и не удалось, но вакцины были доступны, и их широкое распространение оказалось невероятно эффективным в деле искоренения вирусов и профилактики эпидемий. Такие вирусные инфекции, как корь, паротит, полиомиелит и даже ветряная оспа, когда-то считавшаяся чуть ли не «обязательной» детской болезнью, практически полностью отступили.

Национальный институт онкологии тут же приступил к изучению интересных новых возможностей. В 1964 году была запущена Специальная программа изучения онкогенных вирусов (SVCP), целью которой было найти и другие вирусы, вызывающие рак. В следующие десять лет SVCP получила более 10 % всех исследовательских грантов, выделяемых на изучение рака – почти $500 млн. С другой стороны, программы, которые занимались поисками связи между рационом питания и раком, получили в 20 раз меньшую сумму.

SVCP была невероятно масштабным проектом, настоящим сердцем всей никсоновской «войны против рака». Сотням мартышек вводили частицы человеческих опухолей, чтобы узнать, заразны ли они. Тем не менее никаких особенно полезных данных получить не удалось. Ученое сообщество не слишком высоко ценило SVCP; считалось, что программа преследует скорее политические, нежели научные цели[60]. Ученые подозревали, что настоящее назначение программы – не добиться реального прогресса, а просто создать видимость. Один выдающийся исследователь отмечал: «SVCP оказалась невероятно неэффективной и, возможно, ее воздействие оказалось скорее негативным». Другие ученые цинично утверждали, что неписаный девиз программы звучал как «Проверяй все, как бы глупо это ни звучало».

Из-за недостаточного надзора подрядчики программы награждали себя многомиллионными сделками; в одной статье в New York Times писали, что менеджеры SVCP «часто прикарманивают гранты, которые сами же и выписывают». В 1974 году после острой критики со стороны Национального онкологического экспертного совета из-за конфликта интересов SVCP была реорганизована[61]. Оглядываясь на проект сейчас, можно с уверенностью сказать, что это был сизифов труд.

Официально программу закрыли лишь в 1980 году; после этого фиаско бо́льшая часть научного сообщества уверилась в том, что вирусы никак (или, по крайней мере, почти никак) не связаны с раком. А затем, буквально через несколько лет, появились новые данные, указывающие на то, что в развитии некоторых видов рака ключевую роль играют инфекционные болезни.

Гепатит B и C

Вирусный гепатит (воспаление печени) описывают в медицинской литературе не одно тысячелетие. Самое заметное внешнее проявление – желтуха, заметное пожелтение глаз и кожи. Первый из открытых вирусов, гепатит A, обычно распространяется в перенаселенных городах и армейских казармах; он передается путем фекального загрязнения. Гепатит A вызывает острое, но не хроническое заболевание. Другие формы инфекционного гепатита, вызывающие хроническое поражение печени, передаются через телесные жидкости, например через кровь или половым путем.

В начале XX в. активное применение шприцов привело к неожиданному и неприятному результату: распространению вирусного гепатита. Шприцы и иглы были дороги, так что часто использовались повторно, зачастую – без нормальной стерилизации. В 1885 году после массовой вакцинации портовых работников Бремена среди них вспыхнула эпидемия желтухи; то же самое произошло и после вакцинации пациентов сумасшедшего дома в другом немецком городе, Мерциге – там желтуха началась у 25 % вакцинированных. Переливание крови – во время Второй мировой войны распространение этой процедуры резко выросло – тоже является фактором риска для заражения вирусным гепатитом. В 1947 году было дано формальное описание болезни «гепатит B», но сам вирус еще не был найден. А затем на сцене появился доктор Барри Блюмберг, который в 1976 году был удостоен Нобелевской премии.

Блюмберг, американский врач и генетик, занимался в основном исследованием разнообразия популяций, а не болезнями печени или вирусами. Изучая разнообразные белки в человеческой крови, он обнаружил, что переливание крови может вызывать формирование новых белков. В 1961 году Блюмберг открыл новый белок, который назвал «австралийским антигеном» – он был обнаружен в сыворотке крови мужчины из аборигенного населения Австралии[62]. Следы этого «австралийского антигена» в конце концов привели Блюмберга к эпохальному открытию вируса гепатита B, одного из самых маленьких ДНК-вирусов, поражающих человека. Вирус гепатита B, эндемичный в Азии, нередко передается от матери к ребенку; у многих детей, не имеющих симптомов, развивается хроническая инфекция, которая значительно повышает вероятность развития рака печени.

В 1981 году исследования показали, что хронический гепатит B повышает риск рака печени в 200 раз[63]. К 2008 году рак печени стал пятым по распространенности раком у мужчин и седьмым – у женщин по всему миру. Примерно 50 % всех случаев и смертей приходится на Китай[64].

Вакцины от гепатита B появились в начале 1980-х гг., и национальные программы вакцинации в Азии помогли практически искоренить рак печени у детей. Вакцинация от гепатита B сейчас входит в национальные программы иммунизации младенцев как минимум в 177 странах. Хронические болезни печени пошли на убыль, что позволяет с оптимизмом смотреть и на будущее борьбы с раком печени.

После открытия вируса гепатита B в 1960-х гг. число случаев гепатита после переливания крови пошло на убыль, но не исчезло окончательно, что говорило о существовании еще одного, пока еще не обнаруженного вируса, который передается через кровь и вызывает хроническую болезнь печени[65]. Эту болезнь стали называть «гепатитом не-A и не-B», потому что она… ну, не была ни гепатитом A, ни гепатитом B. (Иногда ученые – очень забавные ребята. Я реально не понимаю, почему никто сразу не сказал: «Слушайте, это не гепатит A и не гепатит B. Почему бы нам не назвать эту болезнь, ну, не знаю, гепатитом C?»)

Вирус гепатита C открыли лишь в 1989 году, потому что количество вируса, присутствующего в крови, в несколько тысяч раз меньше, чем при гепатите B. И гепатит B, и гепатит C вызывают хроническую болезнь печени. На пике распространенности гепатитом C болели около 160 млн человек, и у многих из них развился рак печени. В основном он распространяется при общем пользовании зараженными иглами. После Второй мировой войны повторное применение шприцов для вакцин, особенно в Италии, вызвало первые эпидемии гепатита C. Затем главным «вектором» распространения стали наркоманы, которые вводили наркотики через один шприц. Сегодня современные противовирусные средства могут вылечить до 90 % случаев этой болезни, так что и здесь есть все причины смотреть в будущее с оптимизмом.

Рак печени развивается лишь через несколько десятков лет хронической инфекции и воспаления. Примерно 80 % случаев рака печени связаны с вирусами гепатита B (от 50 до 55 %) и гепатита C (от 25 до 30 % случаев).

Папилломавирус человека

В 1970-х гг. доктор Харальд цур Хаузен из Германского центра исследования рака в Гейдельберге заметил, что во многих научных работах сообщается о «преображении» генитальных бородавок у женщин в раковые опухоли. Генитальные бородавки вызывались вирусом папилломы человека (ВПЧ), имеющим сотни различных подтипов. Основываясь на этих наблюдениях, цур Хаузен резонно предположил, что ВПЧ вызывает не только генитальные бородавки, но и рак шейки матки. Ученые-онкологи, обжегшиеся на недавнем фиаско Специальной программы изучения онкогенных вирусов, отнеслись к его теории с опаской. Позже, в интервью, данном Нобелевскому комитету, цур Хаузен вспоминал: «Моему предположению тогда не обрадовались»[66].

Воодушевленный своим наблюдением, цур Хаузен полностью сосредоточился на исследовании ВПЧ. В 1979 году ему впервые удалось выделить ВПЧ 6-го подтипа из генитальных бородавок, но этот подтип не имел никакой связи с раком шейки матки. Ученый не отступился и вскоре выделил ВПЧ 11-го подтипа, но и он оказался по большей части не связан с раком. В 1983 году он изолировал ВПЧ 16-го подтипа. Эврика! Вирусная ДНК 16-го подтипа ВПЧ была найдена в почти половине случаев рака шейки матки. Цур Хаузен обнаружил неопровержимое доказательство того, что заражение 16-м подтипом папилломавируса человека играет большую роль в развитии рака шейки матки. Через год он клонировал ВПЧ 16-го и 18-го подтипов – сейчас известно, что именно они вызывают большинство случаев рака шейки матки.

У вируса папилломы человека есть множество подтипов. Наиболее опасные из них – 16-й и 18-й. Именно они вызывают рак шейки матки.

К 1999 году ВПЧ был обнаружен у 99,7 % пациенток с инвазивным раком шейки матки[67]. Существует более 100 типов папилломавируса человека, 13 из которых могут вызывать рак. В Северной Америке наибольшее распространение имеют 16-й и 18-й подтипы: они вызывают от 70 до 80 % всех случаев рака шейки матки. Цур Хаузену понадобилось больше десяти лет, чтобы накопить достаточный массив доказательств, обеспечивших ему Нобелевскую премию по медицине в 2008 году.

Революционный цикл был пройден полностью: от идентификации и изоляции вируса до обнаружения его в раковых клетках и разработки вакцин, которые имеют 95-процентную эффективность при ВПЧ. Даже сейчас рак шейки матки представляет большую опасность. В 2012 году было отмечено примерно 500 тыс. новых случаев и 266 тыс. смертей[68], но благодаря программам вакцинации от ВПЧ 16-го и 18-го подтипов, запущенным в 2007 году, заболеваемость ВПЧ и риск развития генитальных бородавок снизился более чем на 50 %[69]. Давняя мечта о прививке от рака сбывается – и довольно быстро.

У вируса папилломы человека есть множество подтипов. Наиболее опасные из них – 16-й и 18-й. Именно они вызывают рак шейки матки.

Helicobacter pylori

Одним из самых неожиданных успехов в войне против рака стало поразительное всемирное отступление рака желудка. Загадочным этот успех был потому, что на протяжении десятилетий ученые даже не представляли, почему заболеваемость раком желудка уменьшается. Они словно выиграли Уимблдонский турнир, даже не умея играть в теннис. Рак желудка особенно смертоносен потому, что у него нет никаких ранних предупреждающих сигналов. К тому моменту, как его диагностируют, чаще всего уже поздно что-то делать.

И это не какой-то тривиальный успех. В 1930-х гг. рак желудка был самой распространенной причиной смерти среди всех видов рака и в США, и в Европе[70]. Но к 2019 году он стал лишь седьмым по смертности среди всех видов рака в США. Один из самых вирулентных видов рака в мире стабильно сдавал позиции, а мы даже не понимали, почему.

Заболеваемость раком желудка в разных странах мира очень разнится. Японцы в десять раз чаще страдают раком желудка, чем американцы, но когда они переезжают в США, риск болезни значительно снижается – это говорит о том, что причиной является не генетика, а факторы окружающей среды. Риск заболеть раком желудка для японца, живущего в Японии, выше, чем для японца, живущего в Америке. Как можно объяснить такой разброс заболеваемости раком желудка и его стабильное отступление по всем фронтам? Ответ пришел из неожиданного источника: его нашли двое малоизвестных австралийских ученых, которые исследовали язву желудка.

В 1981 году Барри Маршалл и Робин Уоррен рассматривали бактерии странного вида на слайдах, полученных при биопсии желудка пациентов. Эти бактерии наблюдались разными врачами и учеными уже больше столетия, но обычно от них просто отмахивались, считая их случайными пятнами, появляющимися при проявке слайдов. В то время считалось, что желудок – это полностью стерильная среда. Желудочный сок создает суровую, враждебную, очень кислую среду, которая убивает все бактерии – по крайней мере, так рассуждали тогда. В 1980-х гг. любой ученый счел бы саму идею того, что в желудке могут жить бактерии, смехотворной – точнее, любой ученый, кроме Маршалла и Уоррена. Маршалл был совершенно уверен, что эти бактерии существуют, так что попытался вырастить их из образцов, полученных при биопсии. Первые 33 попытки закончились неудачами, но вот при эксперименте с пациентами номер 34 м 35 лаборанты допустили очень удачную ошибку.

Бактериальные культуры обычно выбрасывают через два дня, предполагая, что, если там ничего не выросло, значит, жизнеспособных бактерий в них нет. Образцы под номерами 34 и 35 случайно оставили в инкубаторе слишком надолго, и они дали положительный результат. Бактерии действительно там присутствовали – просто росли дольше, чем обычно. Маршалл объявил, что эти медленнорастущие бактерии, Helicobacter pylori (H. pylori), вызывают язву желудка.

Как ни удивительно это прозвучит, H. pylori могут жить в желудке десятилетиями. Они используют белок уреазу для нейтрализации кислотной окружающей среды и растут под этим «плащом-невидимкой». Генетические исследования показали, что H. pylori колонизируют человеческие желудки по меньшей мере 58 тыс. лет[71]. Все это время H. pylori прятались у всех на виду.

У Маршалла была всего одна проблема: ему просто никто не поверил. В отчаянии он вырастил в культуре бактерии, взятые у пациента с гастритом, «приготовил из них мутный бульон и выпил его»[72]. Звучит просто отвратительно, но зато эффективно. Через пять дней у Маршалла начались боли в желудке – так он доказал, что H. pylori вызывают воспаление, ведущее к язве.

Это стало поразительным откровением. Вплоть до 1980-х гг. практически все врачи и ученые мира считали, что язва желудка появляется из-за слишком сильного стресса. Лечение язвы состояло в основном из попыток расслабиться, но, как вы наверняка уже поняли, долгие прогулки в лесу и медитации оказались не слишком эффективны против инфекционного заболевания.

Если язва желудка вызывается бактериями, это значит, что ее можно вылечить антибиотиками. Коктейль из трех лекарств, в том числе двух разных антибиотиков, принимаемый в течение 1–2 недель, сейчас излечивает почти 80 % всех случаев H. pylori[73]. За это открытие Маршалл и Уоррен в 2005 году получили Нобелевскую премию по медицине.

Почти половина всего населения мира инфицирована H. pylori; впрочем, у подавляющего большинства инфицированных нет никаких симптомов. Перенаселенность городов и плохая санитария во многих регионах Азии создали условия для заболеваемости H. pylori, намного превышающей средние значения. К середине 1990-х гг. была обнаружена поразительная корреляция между распространением инфекции H. pylori и заболеваемостью раком желудка. Например, в Корее, где заболеваемость раком желудка одна из самых высоких в мире, более 90 % взрослых старше 20 лет заражены H. pylori[74]. Вскоре стало ясно, что H. pylori вызывает не только хронические инфекции и язву, но и рак желудка.

Заражение H. pylori ассоциируется с 16-кратным повышением риска рака[75]. Инфекция H. pylori начинается с хронического воспаления (гастрита), которое перерастает в атрофию, метаплазию, дисплазию, а затем – в рак. В 1994 году Международное агентство по исследованию рака (МАИР) внесло H. pylori в список канцерогенов первой категории (факторов, канцерогенных для человека). По некоторым оценкам, эта бактерия является причиной 5,5 % всех случаев рака, отмечаемых в мире[76].

Распространение H. pylori в последние десятилетия идет на спад благодаря улучшению санитарии и условий проживания. Чем меньше H. pylori, тем меньше и случаев рака – скорее всего, именно это стало ключом к нашим неожиданным успехам на фронте борьбы с раком желудка. Мы выигрывали войну, даже не понимая, почему. Искоренение H. pylori с помощью антибиотиков ослабило хроническое воспаление, которое вызывает образование предзлокачественных рубцов в желудке[77]. Более редкий вид рака желудка, известный как лимфома лимфоидной ткани слизистых оболочек (MALT-лимфома), тоже развивается у зараженных H. pylori. На ранних стадиях MALT-лимфому можно полностью излечить, избавившись от H. pylori[78]. Из всех зараженных H. pylori лишь у 10 % разовьется язва желудка, у 1–3 % – рак желудка и у менее чем 1 % – MALT-лимфома[79]. Но если умножить эти цифры на половину населения мира, то абсолютные цифры выйдут весьма значительными.

Парадигмы рака

Давайте снова вернемся к исходному вопросу: что вызывает рак? Рак могут вызывать химические канцерогены – например асбест, табак и сажа. Еще его вызывают физические канцерогены – например радиация.

Инфекции, как вирусные, так и бактериальные, тоже могут быть онкогенными – и они не так уж редки: примерно 18 % всех видов рака имеют инфекционное происхождение[80]. Основные «провокаторы» рака – Helicobacter pylori, папилломавирусы человека, вирусы гепатита B и C, вирус Эпштейна – Барр, ВИЧ и несколько других.

Парадигма рака 1.0

В 1960-х гг. все части головоломки, казалось, наконец-то встали на место. Нам были известны многие факторы, влияющие на развитие рака. Но если рассматривать рак как единую болезнь, что общего есть у всех этих разнообразных факторов? Каким механизмом они объединены? На этот важный вопрос парадигма рака 1.0 ответить не могла. Но в 1970-х гг. началось развитие новой парадигмы понимания.

Часть вторая

Рак как генетическое заболевание

(Парадигма рака 2.0)

6

Теория соматических мутаций

Генетическая революция

В 1866 году Грегор Мендель создал отрасль генетики, опубликовав легендарную ныне статью о гибридизации растений, в которой описывались, помимо прочего, различия между морщинистыми и гладкими горошинами. Само слово генетика придумал в 1906 году биолог Уильям Бейтсон для обозначения бурно развивающейся новой «науки о наследовании и разнообразии»[81]. Такие свойства, как цвет глаз и волос, передаются из поколения в поколение и кодируются участками дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которые называются генами и находятся внутри хромосом.

Немецкий биолог Теодор Бовери в 1902 году отметил, что некоторые яйца морских ежей с ненормальным количеством хромосом растут весьма бурно, словно раковые клетки. Он предположил, что некоторые гены, содержащиеся в хромосомах, стимулируют рост, а их мутации вызывают избыточный рост[82]. Кроме того, Бовери выдвинул гипотезу, что некоторые другие гены отвечают за замедление роста. Если вы порежетесь, то ваш организм должен активировать гены, которые подают клеткам сигнал размножаться и заживлять рану. После того как рана заживет, другие гены должны сообщить клеткам, что им пора перестать расти. Бовери изложил свою базовую гипотезу в книге «О происхождении злокачественных опухолей»[83].

Основные постулаты Бовери были подтверждены после открытия именно таких генов – сейчас их называют онкогенами (гены, стимулирующие рост клеток) и генами-супрессорами опухолей (гены, подавляющие рост клеток). Первый человеческий онкоген был открыт в 1970-х гг., когда обнаружилось, что некоторые штаммы вируса саркомы Роуса вызывают рак у кур, а другие – нет. Сравнив два вирусных генома, ученые изолировали ген src, отвечавший за злокачественное преобразование, – так был открыт первый в мире онкоген. В 1976 году нобелевские лауреаты Харолд Вармус и Майк Бишоп преобразили генетическую онкологию, открыв человеческий эквивалент гена src и превратив его из причины занятной болезни кур в ключевого генетического участника развития большинства видов рака у людей и животных.

В большинстве раковых опухолей наблюдаются многочисленные мутации и онкогенов, и/или генов-супрессоров. Ген src обычно ускоряет рост клеток по тому же принципу, по которому акселератор автомобиля ускоряет движение. Вирус саркомы Роуса вызывает мутацию гена src, активируя его в неудачное время, и это приводит к нерегулируемому росту, который наблюдается при раке. К концу 1970-х гг. удалось обнаружить еще два распространенных человеческих онкогена: myc и egfr[84].

Гены-супрессоры опухолей обычно замедляют рост клеток примерно таким же образом, как педаль тормоза останавливает автомобиль. Мутация, которая деактивирует эти гены, тоже стимулирует рост клеток: если не нажимать на тормоз, автомобиль не остановится. Ген-супрессор опухолей p53, обнаруженный в 1979 году, – самый часто мутирующий ген в человеческих раковых опухолях[85].

Эти новые открытия, казалось, давали идеальное объяснение тому, почему раковые клетки растут так быстро. И активирующие мутации онкогенов, и деактивирующие мутации генов-супрессоров опухолей ускоряют рост клеток, а это приводит к раку. Результатом этих рассуждений стала популярная теория соматических мутаций (ТСМ), в которой рак считается болезнью, по большей части вызываемой накоплением генетических мутаций. К соматическим клеткам принадлежат все клетки тела, не принимающие участие в половом размножении (у людей – все, кроме сперматозоидов и яйцеклеток). Мутации в соматических клетках (например, клетках молочной железы, легких или простаты) накапливаются, и случайного накопления этих мутаций рано или поздно становится достаточно для развития рака. Этот взгляд на рак, который я называю «парадигмой рака 2.0», доминировал в онкологических исследованиях, начиная с 1970-х гг., и даже сегодня его отстаивает Американское онкологическое общество, на сайте которого утверждается: «Рак вызывается изменениями в ДНК клетки – ее генетическом “чертеже”»[86].

Ученые, поддерживающие эту версию, выдвинули постулат, что некоторые наследуемые генетические мутации вызывают рак даже без внешнего воздействия. Семейный, или наследственный, рак сравнительно редок – с этими видами рака связаны лишь 5 % всех отмечаемых случаев болезни, а остальные 95 % вызываются спорадическими мутациями. Тем не менее теория соматических мутаций доказала, что рак может быть и «просто» генетическим заболеванием.

Например, одна-единственная наследственная генетическая мутация в гене-супрессоре ретинобластомы вызывает редкий рак глаза у детей. Наследственная мутация гена-супрессора опухоли Гиппеля – Линдау повышает риск рака почек. Гены BRCA1 и BRCA2 хорошо известны как значительно повышающие риск развития рака груди, но они отвечают лишь примерно за 5 % всех его случаев. В целом вклад наследственных генетических дефектов в рак довольно мал, но эти редкие случаи подтверждают существование неких единых механизмов канцерогенеза.

Наследственные мутации вызывают рак. Химикаты, радиация и вирусы тоже могут вызывать генетические мутации или другие изменения генетического кода, которые приводят к нерегулируемому росту раковых клеток. Вуаля! Все частички головоломки идеально сошлись между собой.

Одной-единственной мутации редко бывает достаточно, чтобы превратить здоровую клетку в раковую. Здоровые клетки имеют разнообразные механизмы для исправления поврежденной ДНК, так что, если повреждения незначительны, их зачастую можно исправить. Но вот если репарация ДНК не успевает исправить все повреждения, то мутации начинают накапливаться. Когда в клетке появляются сразу несколько критических мутаций, развивается рак. Большинство распространенных видов рака требуют многочисленных мутаций.

Но как эти мутации накапливаются? Асбест, табачный дым или радиация могут менять гены, но они не оказывают целенаправленного воздействия на конкретный ген или хромосому. В теории соматических мутаций подразумевался следующий ответ: эти мутации не планируются, а накапливаются более или менее случайно. И если все критические мутации собираются вместе, это значит, что вам просто не повезло.

Парадигма рака 2.0

Новые генетические инструменты, разработанные в 1970-х гг., показали, что в раковых клетках действительно полно генетических мутаций. В следующем десятилетии эксперименты на животных-моделях подтвердили, что химические вещества, радиация и вирусы – известные канцерогены – могут вызывать мутации онкогенов и генов-супрессоров опухолей, что приводит к раку. Когда мышей подвергали воздействию химических канцерогенов, у них начинался рак кожи, и в этих опухолях нашли мутации в онкогенах[87].

Химические вещества, рентгеновские лучи, вирусы и унаследованные генетические расстройства очень сильно различаются по своему физиологическому действию, но все они вызывают рак. Сходство у них было одно: все они повреждали ДНК и вызывали генетические мутации. Канцероген вызывает рак потому, что является мутагеном – то есть повышает вероятность генетической мутации. Мутации накапливаются случайно, так что чем их больше, тем выше и риск рака – примерно как покупка большого количества лотерейных билетов повышает шанс крупного выигрыша.

Теория соматических мутаций предполагает следующую последовательность действий:

1. ДНК нормальных соматических клеток (например клеток легкого, молочной железы или простаты) получает повреждения.

2. Если скорость повреждений превышает скорость восстановления, случайные гены мутируют.

3. Случайная мутация гена, контролирующего рост (онкогена или гена-супрессора опухолей), вызывает бурный, постоянный рост. Это важный первый шаг к преобразованию клетки в раковую, но он не единственный, потому что рост – лишь одна из нескольких отличительных черт рака.

4. Со временем накапливаются и другие случайные генетические мутации. Когда в клетке объединяются сразу несколько отличительных признаков, она наконец полностью превращается в раковую.

Накопившиеся генетические мутации

Для развития большинства распространенных видов рака требуются многочисленные мутации. Это чем-то похоже на боксерский поединок. Один сильнейший удар может сразу послать соперника в нокаут. Одна-единственная ужасная мутация, например ретинобластома, может вызвать рак и сама по себе. Но в боксе можно победить и по очкам, нанеся больше удачных ударов, чем соперник. Так же и многочисленные генетические мутации могут постепенно накапливаться, приводя к появлению раковой клетки. Чем чаще происходят мутации – например из-за курения табака, – тем выше риск того, что они закрепятся в клетке. Если мутаций накопится достаточно, то клетка в конце концов чисто случайно станет раковой – примерно так же бесконечное количество мартышек, стучащих по клавишам бесконечного количества пишущих машинок, рано или поздно напечатают роман «Война и мир».

Именно случайные мутации дарят раковым клеткам их «сверхспособности», которые позволяют им процветать. Способности постоянно расти, становиться бессмертными, передвигаться по организму и использовать эффект Варбурга недоступны нормальным клеткам. Собрав все «сверхспособности», определяющие поведение раковых клеток, эти клетки начинают размножаться и расти. Получившаяся масса раковых клеток, опухоль, – это генетический клон исходной раковой клетки.

Базовые постулаты теории соматических мутаций следующие:

1. Рак вызывается накоплением многочисленных мутаций ДНК.

2. Эти мутации накапливаются случайным образом.

3. Все клетки опухоли являются клонами одной исходной клетки.

Большинство генетических мутаций смертельны, но небольшой их процент является нейтральным или полезным. Вероятность того, что клетка случайным образом накопит все необходимые мутации, чтобы превратиться в раковую, мала, но если скорость мутаций достаточно высока, то рано или поздно это произойдет. Именно из-за этой малой вероятности успеха раковые опухоли иной раз развиваются десятилетиями, а риск рака резко возрастает у людей старше 45 лет[88].

Теория соматических мутаций сумела собрать все разнообразные причины рака в связную, единую теорию. Эта парадигма изменила направление исследований – теперь в первую очередь искали не внешние факторы (химические вещества, радиацию, вирусы), а внутренние дефекты (генетические мутации). Все вышеперечисленные канцерогенные повреждения постепенно создают «семя» рака, вызывая генетические мутации. Для роста, конечно, важны не только семя, но и почва, но ТСМ утверждает, что «семя» в данном случае является более важным компонентом. Раковые клетки похожи на нормальные, потому что происходят от нормальных клеток. Раковые клетки – это не чужеродные незваные гости, а мутировавшие версии наших собственных клеток. Мы увидели врага, и этим врагом оказались мы сами.

Процент новых случаев

Процент новых выявленных раковых опухолей в разных возрастных группах (все виды рака)

SEER 18 2007–2011, все расы, оба пола

Источник: NCI, “Age and Cancer Risk,” National Cancer Institute, April 29, 2015, https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/age.

Теория соматических мутаций оказалась настоящим прорывом, обещающим новые направления исследований и новые методы лечения. Теперь главной причиной рака считали внутриклеточные проблемы с генетическими мутациями. Логика была следующей: если мы сможем найти и исправить эти мутации, то сможем и вылечить рак. ТСМ помогла сделать несколько потрясающих предсказаний и добиться нескольких потрясающих успехов. Вместо традиционных методов онкологической медицины («режь, жги, трави») мы сможем использовать все более точные молекулярные инструменты, с помощью которых создадим совершенно новые фармацевтические протоколы лечения рака. В 1980-х гг. обещание ТСМ сбылось: мы получили один из самых потрясающе успешных видов оружия из всех, что применяются в войне против рака.

Филадельфийская хромосома

В 1960 году ученые Питер Науэлл и Дэвид Хангерфорд из Пенсильванского университета в Филадельфии изучали хромосомы людей, больных лейкемией. У двух пациентов с редким типом рака крови, хроническим миелоидным лейкозом (ХМЛ), обнаружилась очень характерная хромосомная аномалия. Как странно. Одна из хромосом была намного меньше нормы[89]. Ее назвали «филадельфийской хромосомой» в честь города, где ее открыли. Когда здоровые клетки делятся нормально, дочерние клетки получают точно такие же хромосомы, как и оригинал. В «филадельфийской» мутации часть 9-й хромосомы попала на 22-ю, и наоборот. Эта ненормальная структура наблюдалась почти во всех случаях ХМЛ, и только ХМЛ – ни при каком другом раке ее не было.

«Филадельфийская хромосома» вырабатывала ненормальный белок под названием BCR/ABL-киназа; этот белок является точным включателем и выключателем роста клеток в зависимости от ситуации. Ненормальный белок BCR/ABL включает рост клеток, а потом не отключает их. Этот неконтролируемый рост в конце концов приводит к раку. Ученые начали искать лекарство, которое может блокировать эту киназу, и в 1993 году фармацевтическая компания Ciba-Geigy (ныне Novartis) выбрала самое многообещающее средство-кандидат, иматиниб, для испытаний на людях.

Испытания лекарств на людях обычно проходят в три фазы. В исследованиях первой фазы проверяется только токсичность лекарства. Это позволяет ученым определить безопасную дозировку, чтобы затем уже проверять эффективность лекарства. В исследовании первой фазы иматиниб, как бы невероятно это ни звучало, улучшил состояние 53 из 54 пациентов с ХМЛ, принимавших более 300 мг в день. Это было настоящим чудом. Ученые были бы рады просто тому, что во время этой фазы никто не умер, а вместо этого они нашли лекарство, которое практически излечивает болезнь! Более того, эта доза еще и не обладала значительной токсичностью.

Более крупные испытания второй фазы – это проверка на эффективность, и здесь заканчивается путь примерно двух третей перспективных лекарств. Ученые-фармацевты обычно радуются, если их лекарству удается убить несколько раковых клеток и при этом не прикончить самого пациента. Иматиниб проскочил вторую фазу испытаний, словно бегун-олимпиец на соревнованиях младших школьников. Результаты были просто неслыханными: 95 % пациентов с ранней стадией ХМЛ полностью избавились от клеток лейкемии. Но даже это не было самым потрясающим: у 60 % пациентов, прошедших лечение, исчезла и сама «филадельфийская хромосома». Это лекарство не просто убивало раковые клетки: оно, по сути, в буквальном смысле излечивало рак.

Иматиниб оказался чудесным лекарством – и, что еще замечательнее, он стал отличной проверкой для всей новой генетической парадигмы рака. Иматиниб шел в авангарде грядущей волны новых таргетированных лекарств, которые будут обладать большей эффективностью и меньшей токсичностью, чем стандартные методы лечения вроде химиотерапии. Как мы уже обсуждали выше, химиотерапевтические средства – это избирательные яды, которые убивают раковые клетки чуть быстрее, чем здоровые. Если химиотерапию можно сравнить с ковровой бомбардировкой, то это новое поколение лекарств можно сравнить с самонаводящимися ракетами: они сами находят конкретные цели и уничтожают раковые клетки, почти не нанося сопутствующего урона.

Иматиниб, который в США продается под названием «Гливек[90]», – несомненная суперзвезда генетического подхода к лечению рака. До одобрения иматиниба от ХМЛ ежегодно умирали примерно 2300 американцев; в 2009 году, когда иматиниб поступил в оборот, смертность снизилась до 470 человек. Это пероральное средство, практически не имеющее побочных эффектов, добилось настолько невероятного успеха, что его даже посчитали провозвестником новой эпохи прецизионной, таргетированной химиотерапии.

После появления иматиниба в науке наступила новая эпоха генетических лекарств от рака. Обложку журнала Time за 28 мая 2001 года украшала фраза «Появилось новое оружие в войне против рака. А вот его пули», а рядом была фотография таблеток иматиниба. То был совершенно новый и более эффективный способ лечения рака – как раз вовремя, к началу нового века.

Генетическая парадигма рака доказала свою состоятельность в горниле битвы. Обнаружение генетического дефекта помогло идентифицировать ненормальный белок, затем – открыть лекарство, которое нейтрализует этот белок, и в результате этот вид рака оказался практически вылечен. Да, хронический миелоидный лейкоз – относительно редкий вид рака, но это было только начало. Вскоре удалось добиться еще одной значительной победы – на этот раз в борьбе с раком груди, и помог в этом препарат трастузумаб. В отличие от ХМЛ, рак груди – это рак из «высшей лиги»: из всех видов рака женщины чаще умирают именно от рака легких.

HER2/neu

В 1979 году ученый Роберт Вейнберг из Массачусетского технологического института занимался исследованием онкогенов. Он обнаружил канцерогенную последовательность ДНК в неврологических опухолях крыс и назвал ее neu. Человеческий эквивалент был открыт в 1987 году – рецептор эпидермального фактора роста типа 2 (HER2); этот мощный онкоген в результате получил составное название HER2/neu. До 30 % всех случаев рака груди ассоциировались с избыточной экспрессией гена HER2/neu, иной раз превышавшей норму в сотни раз. Эти виды рака намного более агрессивны и часто смертельно опасны.

Недавно основанная (но вскоре ставшая настоящим гигантом) компания Genentech нашла ген HER2/neu с помощью ДНК-зондов, но найти – это одно дело. Как его заблокировать? Стандартные лекарства – это небольшие молекулы, которые можно синтезировать на химическом заводе, но ни одно из них не обладало специфическим блокирующим действием на белок HER2, подобным тому, какое иматиниб оказывал на BRC/ABL-киназу. Но в 1980-х гг. генетические технологии уже заметно продвинулись, и компания Genentech стала первопроходцем для совершенного нового класса терапии, ставшего еще одним огромным шагом вперед в деле лечения рака.

Здоровая иммунная система вырабатывает белки, называемые антителами, для борьбы с чужеродными захватчиками. Антитела обладают очень специфическим действием. Например, при заражении корью организм начинает вырабатывать антитела, распознающие вирус кори. После того как вы успешно справитесь с инфекцией, антитела останутся в организме. При контакте с больным корью уже существующие антитела тут же распознают вирус и активируют иммунную систему, чтобы уничтожить его. Вот почему повторные заболевания корью – такая большая редкость. Антитела работают, распознавая конкретные последовательности ДНК, и в Genentech проницательно заметили, что HER2/neu – всего лишь еще одна последовательность ДНК.

Ученые из Genentech совершили настоящий подвиг генной инженерии, создав мышиные антитела, которые связывали и блокировали белок HER2/neu. Но мышиное антитело, введенное в человеческий организм, тут же будет распознано как чужеродное и уничтожено человеческой иммунной системой. В Genentech придумали изобретательное решение: создать из человеческого и мышиного антител гибрид, который будет специфически блокировать ген HER2/neu; это антитело стало лекарством под названием трастузумаб («Герцептин»).

Но проблемы на этом не закончились. Лишь 30 % раковых опухолей в молочной железе содержат дефективный ген HER2/neu, так что назначать это очень недешевое лекарство всем пациенткам, больным раком груди, было бы невероятной растратой очень дорогих ресурсов. Так что ученые сделали еще один инновационный шаг вперед: они разработали простой анализ на этот ген. Теперь трастузумаб можно было давать только пациенткам с избыточной экспрессией ненормального гена HER2/neu.

Современная онконаука тратит много сил на разблокировку генов, несущих в себе код рака.

Это захватывающее изобретение стало началом новой эпохи в терапии. Лекарства не просто превратились в «самонаводящиеся ракеты»: они еще и стали персонализированными. Теперь уже было не обязательно, чтобы лекарство помогало абсолютно всем пациентам, страдающим тем или иным заболеванием: достаточно, чтобы оно помогало хотя бы определенной группе больных. Мы теперь можем четко очертить группу, которой лекарство точно может помочь, и давать его только этим пациентам. Такой поход сэкономил немалые деньги и избавил многих пациентов от нежелательных и необязательных побочных эффектов. Потрясающе. Медицине наконец удалось найти священный Грааль генетической терапии. Если мы сможем определить те несколько мутаций, что вызывают рак у данного пациента, то сможем затем выбрать подходящее именно для данного случая лекарство или антитело. Методы лечения можно персонализировать с помощью генетического тестирования, чтобы обратить болезнь вспять или даже излечить ее.

Современная онконаука тратит много сил на разблокировку генов, несущих в себе код рака.

Еще до официального одобрения FDA пациентки с раком груди просили Genentech выпустить лекарство в оборот из соображений милосердия. Никто еще не знал, работает ли оно, но у пациенток с раком груди, уже давшим метастазы, не было других вариантов, а трастузумаб для них был настоящим сверкающим маяком надежды. В 1995 году Genentech организовала первую в истории одобренную FDA программу расширенного доступа к противораковым средствам. Интуиция оказалась верной. В 1998 году трастузумаб получил одобрение FDA как лекарство для лечения HER2-положительного рака груди и был готов к широкому применению. К 2005 году испытания на людях показали, что «Герцептин» снижает риск смерти от рака груди примерно на треть[91]. Эпоха прецизионных, персонализированных генетических лекарств от рака началась со славных побед. Дальше ведь все пойдет так же идеально, с радугами и единорогами, правильно?

Парадигма рака 2.0

Генетическая революция к началу 2000-х гг. привела нас к большому водоразделу. До этого наш арсенал в войне против рака состоял в основном из оружия массового поражения клеток: вырезания (операция), сжигания (радиация) и отравления (химиотерапия). Массированная атака на рак казалась очень грубым средством по сравнению со специфическими таргетированными антителами против определенных генов, которые доставляли свою убийственную полезную нагрузку из токсинов. Погибали только «плохие парни», а сопутствующего ущерба, типичного для методов лечения предыдущего поколения, не было. Победа казалась неизбежной – мы наносили раку все новые удары. Новое оружие позволило нам даже пробить мощный панцирь рака. Мы могли защищаться против его смертоносных клешней. Теперь нас ждал следующий шаг: составить карту генетических мутаций, сопутствующих каждому из видов рака, точно так же, как мы поступили с хроническим миелоидным лейкозом и HER2/neu-положительным раком груди.

Иматиниб доказал, что эта концепция работает на «жидких» опухолях в крови (ХМЛ), а трастузумаб – что она работает и на «твердых» опухолях. Оставалось лишь найти мутации, характерные для того или иного рака, и сконструировать правильные лекарства для их уничтожения.

Лечение – парадигма рака 2.0

Геномная революция была неудержимой и даже не собиралась замедляться. Скорость технологического прогресса и накопления медицинских знаний лишь увеличивалась. Новые лекарства были трудны в разработке, что отражалось и в их цене, и доходы от первых нескольких средств оказались баснословными. К «золотой лихорадке» подключились и стартапы, и фармакологические гиганты, и университеты. Карта человеческого генома уже была доступна, и казалось, что найти мутации, мешающие полностью излечить рак, будет просто, как дважды два.

Мы добились значительного прогресса в понимании рака: теперь это уже была не просто «болезнь избыточного роста», а «болезнь генетических мутаций, которые вызывают избыточный рост». Мы сумели снять одну из вуалей с истины о происхождении рака: канцерогены вызывают рак, провоцируя генетические мутации. И теперь, когда мы понимаем глубинную причину рака, мы можем создать лекарства, которые спасают жизни.

Начинался XXI век, и многим казалось, что впереди нас уже вот-вот ждет мир, в котором не будет рака. Иматиниб и трастузумаб немедленно стали хитами. Но, как и в случае со многими «звездами одного хита», первый хит оказался одновременно и самым лучшим.

7

Прокрустово ложе

В 2013 году актриса Анжелина Джоли, обладательница премии «Оскар», приняла решение удалить себе обе груди, узнав о положительном анализе на генетическую мутацию BRCA1, которая значительно повышает риск рака груди и яичников. Ее мать умерла от рака яичников в 56 лет, бабушка и тетя Джоли тоже умерли от рака. 38-летняя Джоли, мать шестерых детей[92], решила сделать профилактическую двойную мастэктомию, чтобы избежать той же судьбы; через два года она удалила и яичники, вызвав у себя преждевременную менопаузу.

После открытия двойной спирали ДНК прошло больше полувека. Где же все обещанные чудесные генетические лекарства? Пациентам – даже невероятно богатым и влиятельным знаменитостям – до сих пор приходится удалять груди и яичники, чтобы избежать рака. Похоже, все наше генетическое колдовство продвинулось в борьбе с раком лишь чуть дальше, чем гильотина для груди. Что же пошло не так в генетической парадигме рака?

Исследования на близнецах

Самые четкие доказательства, опровергающие идею, что рак – это по большей части генетическая болезнь, были получены из исследований на близнецах. У однояйцевых близнецов набор генов абсолютно идентичен, у разнояйцевых – одинаков примерно на 50 %, как у любых братьев и сестер. Если близнецов растят в одной семье, то и факторы окружающей среды на них действуют одинаковые. Сравнив однояйцевых близнецов с разнояйцевыми, можно примерно понять, насколько гены влияют на риск развития рака[93].

Крупное исследование близнецов, проведенное в Швеции, Дании и Финляндии, пришло к выводу, что большинство факторов риска развития рака не являются генетическими. Собственно говоря, генетика «отвечает» лишь за 27 % риска, а остальное подавляющее большинство (73 %) факторов связано с воздействием окружающей среды. Вывод авторов звучал следующим образом: «Наследственные генетические факторы вносят незначительный вклад в предрасположенность к большинству видов новообразований». Главную роль в развитии рака играет окружающая среда.

Эта статистика верна даже для обладательниц гена BRCA1, который часто называют «приговором к смерти от рака груди». Риск развития рака груди у пациенток с генами BRCA1 и BRCA2 к 50 годам составляет лишь 24 % для рожденных до 1940 году и целых 67 % для рожденных после 1940 года.

Главная проблема – не сам ген, а окружающая среда, которая позволяет проявиться его «раковым наклонностям»[94]. Иными словами, рост рака зависит не только (и даже не столько) от «семени», но и от «почвы». Даже для видов рака с известным высоким генетическим риском определяющую роль все равно играет окружающая среда. Риск развития большинства распространенных видов рака лишь на 20–40 % связан с генами.

32-летнее наблюдение за близнецами показало, что у разнояйцевых близнецов риск рака повышается всего на 5 %, а у однояйцевых – на 14 %[95]. Да, генетика действительно играла роль в развитии рака, но не настолько определяющую, как часто считают. Рак в основном вызывается факторами окружающей среды, а не генетическими. Это становится еще очевиднее, если посмотреть, как меняется риск рака у популяции, которой приходится резко сменить среду обитания.

Факторы, влияющие на развитие рака

Paul Lichtenstein et al., “Environmental and Heritable Factors in the Causation of Cancer,” New England Journal of Medicine 343 (2000): 78–85.

Аборигенные популяции

Рак, безусловно, существовал и в древности – его обнаружили даже в мумифицированных останках древних египтян, – но, в отличие от современной эпохи, тогда этот недуг был невероятной редкостью[96]. К сожалению, изучение окаменелостей и мумий дает нам не слишком много полезной информации, потому что ожидаемая продолжительность жизни при рождении в древности была намного ниже, чем сейчас, а, как мы знаем, риск рака растет с возрастом. Но есть и другие примеры обществ, образ жизни которых резко изменился за сравнительно небольшой период времени – скажем, у коренных народов Северной Америки.

В начале XX в. считалось, что американские и канадские индейцы, по сути, неуязвимы для рака. Среди всех этнических групп наименьшая заболеваемость раком была именно у коренных американцев[97]. В середине века рак все еще считался редкостью. В 1960-х и 1970-х гг. обнаружили, что у племени оджибве, живущего на северо-западе канадской провинции Онтарио, заболеваемость раком с поправкой на возраст в два-три раза ниже, чем у канадцев некоренного происхождения[98].

Повышение риска рака у коренного населения Канады

Заболеваемость раком у индейцев оджибве резко выросла в 1980-х гг. – одновременно с ростом влияния западного образа жизни. Их генетический пул не мог значительно измениться за несколько десятилетий – что опять-таки указывает на огромное влияние факторов окружающей среды, особенно образа жизни и рациона питания, на заболеваемость раком. Иными словами, раковые «семена» оставались одними и теми же, но вот изменения «почвы» (окружающей среды) значительно влияли на риск рака.

Этот резкий рост заболеваемости раком случился несмотря даже на то, что с начала 1970-х гг. стабильно снижалась популярность курения среди индейского населения, а это должно было снизить заболеваемость. С 1975 по 1981 год смертность от рака как процент от всех ненасильственных смертей практически утроилась, с 10 до 30 %. Если рак в основном вызывается генетическими мутациями, что вызывает сами эти мутации? Рацион питания и образ жизни не являются мутагенами, но эти факторы явно оказывают значительное влияние на заболеваемость раком – и из-за этого у теории соматических мутаций начались явные проблемы.

Смерти от рака как процент от всех ненасильственных смертей

Год

«Раковая история» канадских инуитов, живущих за Полярным кругом, похожа на истории других коренных народов. В первых описаниях, изданных в 1923 году, говорилось, что инуиты практически не болеют раком[99]; в докладе 1949 года говорилось, что за десять лет было отмечено всего 14 случаев рака[100].

А вот после Второй мировой войны инуиты вынуждены были покинуть свои традиционные территории и переселились в крупные города. Жить они стали не собирательством и охотой, как раньше, а более «по-западному», с экономикой, основанной на торговле и услугах. Их традиционный рацион, состоящий в основном из рыбы и морских млекопитающих (он был очень беден углеводами и овощами и богат белками и жирами), изменился – они стали есть импортную еду, зачастую содержавшую переработанные злаки и сахар. Изменение образа жизни инуитов в 1950-х гг. сопровождалось более чем двукратным ростом заболеваемости раком с поправкой на возраст.

Менялись и виды рака, поражавшего инуитов[101]. Ранее они в основном страдали от рака, вызываемого вирусом Эпштейна – Барр, в том числе рака носоглотки и слюнных желез. У белого населения в то время, как и сейчас, самыми распространенными видами рака были рак легких, груди и толстой кишки. Заболеваемость «традиционным» раком, связанным с вирусом Эпштейна – Барр, среди инуитов между 1950 и 1997 гг. не выросла, а вот распространение видов рака, связанных с образом жизни и типичных для белого населения, увеличилось очень значительно[102].

Генетический состав коренных популяций практически не менялся, а образ жизни не является мутагеном, так что с помощью теории соматических мутаций оказалось очень трудно объяснить, как же изменения в окружающей среде привели к такому резкому росту заболеваемости раком. Генетическое «семя» оставалось прежним, а вот меняющаяся «почва» окружающей среды, включающей в себя в том числе рацион питания и образ жизни, значительно влияла на риск развития рака.

Заболеваемость раком

Заболеваемость раком среди инуитов

J. T. Friborg and M. Melbye, “Cancer Patterns in Inuit Populations,” The Lancet Oncology 9, no. 9 (2008): 892–900.

Исследования на мигрантах

Теория соматических мутаций предполагала, что действие канцерогенов заключается в повышении скорости генетических мутаций; она предсказывает, что переезд из одной страны в другую не должен значительно влиять на риск рака. У японки, переезжающей в США, не изменится риск развития рака груди, а у японца – рака простаты. Но этот риск меняется – причем чертовски сильно.

Заболеваемость раком груди в США в два-четыре раза выше, чем в Китае и Японии, даже среди иммигрантов. У китаянки, переехавшей в Сан-Франциско, риск развития рака груди вдвое выше, чем у китаянки, оставшейся жить в Шанхае. Через несколько поколений риск рака у внучек и правнучек этой китаянки практически сравнивается с риском для белой женщины, живущей в Сан-Франциско. Похожие данные есть и для японских иммигрантов в США.

Заболеваемость раком очень сильно зависит от окружающей среды – в основном от рациона питания и образа жизни.

У женщин-азиаток, живущих в Азии, самый низкий риск развития рака по сравнению с азиатками, переехавшими в США (средний), и американками азиатского происхождения, родившимися и выросшими в США (самый высокий)[103].

Миграционный эффект для рака груди, 1983–1987

Источник: J Natl Cancer Inst. 1993 Nov 17;85(22):1819–27

Тот же феномен наблюдается и для других видов рака. У японца, переезжающего на Гавайи, риск рака простаты повышается примерно в семь раз по сравнению с японцем, живущим в Осаке. А вот с раком желудка картина наблюдается противоположная: у японца, живущего в Японии, риск этого рака почти в пять раз выше, чем у японского иммигранта на Гавайях. В этом случае, как мы уже знаем, снижение риска, скорее всего, связано с меньшим риском инфекции H. pylori[104].

Эти хорошо известные миграционные закономерности явно противоречат парадигме «рак – в основном болезнь генетических мутацией». Генетическая предрасположенность отвечает максимум за 30 % риска. Наибольшее влияние на риск развития рака оказывает окружающая среда – особенно рацион питания и образ жизни. Генетическая парадигма рака близоруко сосредотачивалась только на «семени», но на самом деле риск рака определяется и семенем, и почвой, и их взаимодействием.

Миграционный эффект для заболеваемости раком, 1988–1992

Источник: Cancer epidemiology in the last century and the next decade J. Peto, Nature 411, no. 6835 (May 17, 2001): 390–95.

Проект «геном человека» и его последствия

Теория соматических мутаций царила в онкологических исследованиях с 1970-х по 2010-е гг., словно безжалостный диктатор. Ученых, которые не желали подчиняться парадигме, метафорически «ссылали в Сибирь». Война против рака за время правления теории соматических мутаций продвигалась невероятно медленно. Выживаемость при самых распространенных видах рака практически не росла. Люди не жили дольше. Заболеваемость раком не снижалась. Эта патовая ситуация в исследованиях рака особенно сильно контрастировала в успешности с практически всеми крупными предприятиями человечества в конце XX в.

Технология – от биотехнологии и генетики до компьютеров и полупроводников – развивалась невиданными за всю историю темпами. Сетевые связи (интернет, социальные сети) вырастали с потрясающей скоростью. Вычислительная мощность компьютеров удваивалась примерно каждые полтора года. Космические путешествия стали реальностью. Если обратиться к медицине, то смертность от болезней сердца резко снизилась: достижения в области медикаментов, наблюдения, медицинских интервенций и хирургии помогли уменьшить ее практически вдвое.

А рак? Рак вел себя как малолетний преступник. Мы, безусловно, не игнорировали его. Нехватки денег мы тоже не испытывали. На исследование рака ежегодно уходили миллиарды долларов: бюджет одного только Национального института онкологии США в 2019 году составлял $5,74 млрд. Если добавить к этому благотворительные фонды и другие источники финансирования, в том числе фармацевтические компании, то на программы исследования и борьбы с раком, скорее всего, уходит не менее $20 млрд в год. Ученых, исследующих рак, тоже более чем достаточно. На момент издания этой книги на сайте PubMed.gov, который является частью Национальной медицинской библиотеки США, было выложено 3,83 млн статей, посвященных раку. Три миллиона восемьсот тридцать тысяч статей! Но, несмотря на годы и годы упорных исследований, несмотря на все вложения денег и времени, распространенные виды рака в 2000-х гг. остались такими же смертоносными, какими были и в 1971 году. Мы явно проигрывали войну против рака, объявленную Никсоном. Нет, дело было не в недостатке финансов или исследований. Нам не хватало свежих идей.

После потрясающего старта прогресс в борьбе с раком в начале XXI в. практически остановился. Чудо-лекарства, которые, казалось, сулят нам полную победу, все больше напоминали исключения из правила – средства, полезные для некоторых, но не для большинства.

Проект «Геном человека», завершенный в 2000 году, составил полную карту человеческого генома, но тоже не смог пролить свет на проблему рака, так что в 2005 году был предложен новый, еще более всеобъемлющий генетический проект. «Атлас ракового генома» (TCGA) был еще амбициознее, чем «Геном человека». Вместо одного-единственного человеческого генома ученые решили секвенировать сотни геномов людей, больных раком. Примерная стоимость проекта составляла $1,35 млрд за девять лет[105]. Многие ученые считали, что «Атлас ракового генома» станет тем самым прорывом, который поможет нам наконец досконально узнать врага и сражаться с ним уже на наших условиях. Проект «Геном человека» секвенировал всего один человеческий геном, а в рамках TCGA собирались секвенировать более 10 тыс. полных геномов.

Не все были уверены, что на «Атлас ракового генома» стоит тратить миллиарды долларов. В конце концов, мы только что завершили один генетический мегапроект и ничего толком от него не получили. Доктор Крейг Вентер, недавно завершивший проект «Геном человека», выдвинул следующее мнение: «Забрать $1–2 млрд из других направлений исследования, даже не зная, какой ответ мы получим? Может быть, есть и другие, более хорошие способы продвинуться в изучении рака?»[106] Пророческие слова? Да. Услышали ли их? Нет.

Другие ученые говорили, что пора нам «покрепче пристегнуть ремни и приготовиться к серьезной дозе “того же самого, только побольше”»[107]. Смысл этих слов, которые тогда мало кому понравились, состоял в том, что этот мегапроект – всего лишь заключительная кульминация и продолжение бесплодной линии исследований, которая помогла нам выиграть только несколько локальных сражений в явно проигранной войне.

Если теория соматических мутаций не помогает победить рак, то, вкладывая в тупиковую ветвь исследований миллиарды долларов, мы просто отвлекаем ученых от других, возможно, более продуктивных направлений. А цена задержки будет измеряться в человеческих жизнях. Тем не менее ТСМ была доминирующей теорией, и несогласие с ней, мягко говоря, не приветствовалось. В конце концов, несмотря на то что генетическая парадигма позволила раскрыть лишь немногие тайны рака, медицинское и научное сообщество продолжали вкладывать все новые миллиарды в эту провальную стратегию.

Вот таким было положение дел в 2006 году: мы готовились потратить мегабаксы на новый мегапроект, основанный лишь на теряющей свою легитимность теории соматических мутаций. В 2009 году проект «Атлас ракового генома» получил еще $100 млн от Национальных институтов здравоохранения и $175 млн стимулирующего финансирования от правительства США. В конце концов проект TCGA превратился в крупный «Международный консорциум ракового генома» с участием 16 стран и 150 ученых из десятков исследовательских институтов Северной Америки.

В 2018 году PanCancerAtlas[108], кульминация проекта «Атлас ракового генома» и последующих исследований, был объявлен законченным. Ученые завершили подробный геномный анализ более 10 тыс. опухолей, вызванных 33 разными видами рака. Стали известны все генетические коды почти всех видов рака, поражающих человечество.

Вокруг этого объявления не поднялось никакого шума; о нем толком и не узнал никто, кроме сообщества исследователей рака. Справедливости ради, даже внутри этого сообщества обрадовались очень немногие. Не было ни передовиц в New York Times, ни броских фраз на обложке журнала Time. Мы словно высадили людей на Марс, а на это никто не обратил внимание. Что произошло? Мегапроект «Атлас ракового генома», как и его предшественник, проект «Геном человека», не дал нам особенно полезной информации о раке – и, хуже того, он не помог найти никаких полезных методов лечения.

Когда теорию соматических мутаций только сформулировали, казалось, что она идеально описывает все известные факты. Что же пошло не так? Проблема была не в том, что мы не смогли найти генетические мутации. Проблема была обратной: мы нашли очень много генетических мутаций. Слишком много.

Прокрустово ложе

В древнегреческой мифологии Прокруст был сыном Посейдона, бога моря. Он приглашал прохожих переночевать у него дома и показывал им постель. Если гость был слишком высоким, то Прокруст отрубал ему ноги. Если слишком низким, Прокруст вытягивал ему ноги до тех пор, пока они не касались края кровати. Великий современный мыслитель и философ Нассим Николас Талеб часто использует аллегорию прокрустова ложа, чтобы показать, каким пыткам иногда подвергаются факты, чтобы вписаться в тот или иной нарратив. Теории соматических мутаций, которой широко (и зачастую слепо) следовали многие ученые, тоже потребовалось это прокрустово ложе для фактов.

ТСМ считает рак болезнью случайно накопившихся мутаций. Но сколько их должно быть? Как мы уже отмечали, некоторые виды рака вызываются одной-единственной мутацией, но для большинства распространенных видов рака картина намного сложнее. Чтобы вписать эти новые факты в прокрустово ложе, ученые выдвинули «гипотезу двух попаданий»: чтобы развился рак, необходима не одна мутация, а две, которые действуют совместно. Когда и это оказалось слишком большим упрощением, ТСМ в очередной раз расширили: должно быть, для того чтобы начался избыточный рост и появились остальные отличительные признаки раковой клетки, необходимы три или четыре мутации. Каждая накопленная мутация подталкивает клетку все ближе к раковому статусу. Так что возник новый вопрос: сколько же генетических мутаций необходимо для превращения обычной клетки в раковую? Две? Три? Четыре?

К 2006 году появились довольно пугающие данные, свидетельствовавшие о том, что мутации рака – куда более сложная штука, чем нам представлялось. Намного, намного более сложная. Ученый Берт Фогельштейн из института Джонса Хопкинса обнаружил 189 генов, которые подвергаются значительным мутациям при двух самых распространенных видах «твердого» рака – груди и толстой кишки. Да-да, мутаций было не две, не три и не четыре, а сотни. Хуже того, эти мутации во всех случаях были разными. В каждой опухоли в среднем наблюдалось по 11 мутаций. Например, в образце рака груди номер один мы видели 11 мутаций, а в образце рака груди номер два – 11 совершенно других мутаций. Два рака груди, совершенно идентичных клинически, могут очень заметно отличаться друг от друга генетически[109].

Эти данные практически перечеркивали надежду, которую нам дала «филадельфийская хромосома»: надежду на то, что каждый вид рака сопровождается конкретным одинаковым набором генетических мутаций. Если мы возьмем 100 случайных пациентов с хроническим миелоидным лейкозом (ХМЛ), почти у всех мы найдем пресловутую «филадельфийскую хромосому». Но вот с большинством распространенных раков ситуация другая: у 100 случайных пациентов будет 100 разных генетических профилей мутации, совершенно отличающихся друг от друга.

Оказалось, что распространенные виды рака намного сложнее, чем те, что изучались раньше. Мутаций не просто больше: они еще и разные для каждого человека. Это означало, что лекарство, которое вылечит, к примеру, рак кишечника у пациента А, скорее всего, вообще не поможет пациенту Б. Использование принципа «персонализированного, таргетированного лечения», как для иматиниба, потребует разработки 10–20 разных «умных бомб» для одного-единственного пациента. Возможные сочетания почти бесконечны.

Уже когда появились первые ручейки данных из «Атласа ракового генома», стало ясно, насколько же немыслимо сложная задача стоит перед нами. Вместо двух-трех мутаций у большинства раковых опухолей было по 50–80. Настоящее генетическое столпотворение.

К 2015 году ученые идентифицировали 10 млн различных мутаций. 10 млн[110]. Причем мутации разнились не только от пациента к пациенту, но даже внутри одной проклятущей опухоли у одного пациента! Проблема была не в том, что генетических мутаций найти не удалось. Все было ровно наоборот: мутаций оказалось слишком много. Процесс напоминал не поиск иголки в стоге сена, а поиск одной конкретной иголки в груде иголок, а это куда более болезненный и сложный процесс.

Прокрустову ложу теории соматических мутаций требовались очередные растяжки и обрубания. Многочисленные индивидуальные мутации объединили в мутационные «сигнальные пути». Сигнальные пути, важные для канцерогенеза, объявили «водителями», или «драйверами», а другие мутации, которые не имели никакого эффекта, – «пассажирами», после чего внезапно заявили, что «пассажиры» просто не считаются. Другие ученые пробовали разделять эти мутации на группы: «горы» и «холмы». «Горы» – это мутации, имеющиеся в большинстве изученных опухолей данного вида рака. «Холмы» – мутации, которые есть лишь у меньшинства. В общем, начались отчаянные попытки хоть как-то осмыслить огромное количество наблюдаемых генетических мутаций.

Несмотря на всю работу прокрустова ложа, исследователи подсчитали, что для развития рака груди или кишечника все равно требуется около 13 мутаций-драйверов[111], а для метастатического рака поджелудочной железы – 49[112]. В 2013 году Берт Фогельштейн предположил, что рост раковых опухолей могут стимулировать более 140 разных генетических мутаций[113], и каждая мутация-драйвер повышает склонность клетки к избыточному росту лишь на крохотные 0,4 %. Одна-единственная генетическая мутация не вызывает рак. У большинства раковых опухолей есть десятки мутаций, которые сами по себе вносят лишь минимальный вклад в их рост. Более поздний анализ 2 тыс. образцов рака груди, проделанный в 2015 году, выявил более 40 мутаций в генах-драйверах[114].

У разных видов рака разная скорость мутации: у некоторых их накапливаются сотни, у некоторых нет вообще ни одной. Исследование 210 раковых опухолей выявило более 1 тыс. разных мутаций. Но в целых 73 опухолях не удалось найти ни одной мутации! Это оказалось явной проблемой для ТСМ, которая гласит, что мутации стимулируют развитие рака. Если рак вызывается мутациями, почему тогда в 35 % опухолей ученые не нашли ни одной мутации? Было идентифицировано целых 120 разных мутаций-драйверов[115]. При раке легких и меланоме обнаружили почти по 200 мутаций на одну опухоль, при раке груди – около 50, при острой лейкемии – примерно 10[116].

Другой значительной проблемой ТСМ стало предположение, что все раковые клетки являются клонами одной исходной клетки. Все опухолевые клетки у одного пациента должны быть генетическими копиями оригинала, но это, очевидно, не так. Метастазы сильно отличаются по генетическому составу от исходной опухоли, причем метастаз на одном месте может отличаться от метастаза на другом 20 или даже еще большим числом мутаций[117]. Такая степень генетической гетерогенности оказалась совершенно неожиданной. Даже в одной и той же опухолевой массе клетки обладали разными мутациями. Генетические различия рака можно было разделить на следующие категории:

• Мутации в разных видах рака – разные.

• Мутации у разных пациентов, больных одним и тем же видом рака – разные.

• Мутации в метастазах одного и того же рака у одного пациента – не такие, как у исходной опухоли.

• Мутации в метастазах одного и того же рака у одного пациента на разных местах – разные.

• Мутации в разных клетках одной и той же опухолевой массы пациента – разные.

Ученое сообщество уже не могло дальше отрицать горькую правду: генетических различий у раковых опухолей оказалось намного больше, чем генетических сходств. Поиск генетических мутаций рака завершился слишком большим успехом. Рак предстал перед нами загадочной мешаниной генетических странностей, почти не связанных одна с другой. Генетические мутации были повсюду – и нигде. В некоторых опухолях были сотни мутаций, а в некоторых – ни одной. Скорость мутаций, необходимая для развития рака, намного выше, чем известная скорость мутации человеческих клеток. Нормальные клетки просто не могут сами по себе мутировать настолько быстро, чтобы стать раковыми[118]. Генетическая парадигма пошла трещинами, и мутации плодились в этих трещинах, словно сорняки.

8

Проблема общего знаменателя

В 2000-х гг. УЧЕНЫМ были известны уже сотни генов, которые могут вызывать рак. Новые онкогены и гены-супрессоры опухолей находились буквально везде, где ни посмотри. Как считалось тогда, одной-единственной мутации в любом гене, контролирующем нормальный рост клеток, достаточно, чтобы заболеть раком. Но почему тогда раком болеет вообще не все человечество?

Все наблюдательные исследования сталкиваются с одной и той же проблемой – она носит название проблемы общего знаменателя. Предположим, мы проанализировали данные о 100 великих бейсболистах и обнаружили, что у всех них есть печень. Из этого можно сделать вывод, что обладание печенью делает вас великим бейсболистом. Но это будет логическим заблуждением, потому что многие люди, имеющие печень, не являются великими бейсболистами. Вот это и есть проблема общего знаменателя. Сколько людей, имеющих печень, являются великими бейсболистами, а сколько – не являются?

Если взять 100 образцов раковых опухолей и обнаружить, что во всех ста есть генетические мутации, можно сделать вывод, что генетические мутации – это ключ к развитию рака. Но этот вывод не имеет логического обоснования, потому что нам не хватает еще одной важной единицы информации: общего знаменателя. Если взять 100 образцов тканей, в которых нет рака, и тоже найти во всех них генетические мутации, это явно поколеблет наш вывод – «генетические мутации важны для развития рака». Чтобы по-настоящему оценить важность мутаций для развития рака, нужно сравнить следующие параметры:

Генетические мутации в раковых опухолях

Генетические мутации в тканях, в которых нет рака

Не зная общего знаменателя, мы не сможем оценить важности генетических мутаций. Сколько клеток имеют генетические мутации, но при этом не являются раковыми? Их количество оказалось довольно большим. Целых 4 % ДНК могут иметь мутации, но при этом клетка все равно будет выглядеть и вести себя нормально. Просто замечательная стойкость[119]. Если, по оценкам, у человека около 25 тыс. генов, это значит, что вы можете накопить целую тысячу генетических мутаций и при этом не заболеть раком.

У больных раком действительно отмечается множество мутаций, но не меньше их находят и у тех, кто не болен. У некоторых здоровых людей даже обнаруживают точно такие же мутации, как и у больных раком. Подробный анализ 31 717 случаев рака, проведенный в 2012 году, показал, что «подавляющее число отклонений (если не вообще все), обнаруженных у когорты больных раком, было найдено и у участников эксперимента, не больных раком»[120]. Эти открытия стали новой проблемой для теории соматических мутаций. «Атлас ракового генома» обнаружил множество мутаций, но один важнейший вопрос задан не был: сколько здоровых клеток имеют те же самые мутации раковых сигнальных путей, но не превращаются в раковые? ТСМ предсказывала, что у здоровых клеток должно быть мало критических мутаций или не быть их вовсе. Но это предсказание оказалось совершенно неверным. Генетическое секвенирование образцов кожи, оставшихся после косметической хирургии (и совершенно не пораженных раком), дало потрясающие результаты. Почти в каждом четвертом образце нашли мутации, которые участвуют в развитии раковых опухолей – и тем не менее раковых клеток обнаружено не было[121].

Генетическое секвенирование образцов тканей пищевода, взятое у доноров органов, не болевших раком, дало еще более поразительные результаты. В среднестатистических здоровых клетках людей, не болевших раком, обнаружили «по крайней мере несколько сотен мутаций у людей в возрасте 20–30 лет; в преклонном возрасте этот показатель возрастал более чем до 2 тыс. мутаций на одну клетку»[122]. Например, онкоген NOTCH1, который считается главной мутацией-драйвером для рака пищевода – он содержится примерно в 10 % всех подобных опухолей, – также присутствовал почти в 80 % всех клеток пищевода у пациентов, не больных раком. 80 %! В образцах, взятых у людей средних лет и пожилых, обнаружили 2055 мутаций в одном только этом онкогене, но ни одна из них не сделала клетку раковой. Иными словами, «семя» было на месте, но рак из него так и не вырос.

Эти данные указали нам на простой, но поразительный факт: гипотеза, что одна-единственная мутация онкогена или гена-супрессора опухоли заставляет клетку превратиться в раковую, – слишком упрощенная. Теория соматических мутаций игнорировала проблему общего знаменателя. Но даже это было не единственной проблемой. Генетические мутации – это непосредственная, а не глубинная причина рака.

Непосредственные и глубинные причины

Для любого рационального лечения болезни необходимо знать ее глубинную причину (или, иначе, этиологию). Между глубинной причиной и финальным результатом лежат промежуточные шаги, называемые непосредственными причинами. Они обычно сразу очевидны. Глубинная причина болезни обычно считается ее «настоящей» причиной, и зачастую для ее выявления требуется мышление высокого уровня.

Например, печеночная недостаточность вызывается фиброзным поражением печени, известным как цирроз. Эта информация верна, но не слишком полезна. Нам необходимо знать, чем вызывается сам цирроз. Если вы знаете, что цирроз печени вызывается вирусом гепатита C, то можно назначить пациенту противовирусное средство, чтобы вылечить его. Если вы знаете, что цирроз печени вызывается алкоголем, то можно посоветовать пациенту отказаться от спиртного. Печеночная недостаточность вызывается циррозом – это совершенно верно, но цирроз – лишь непосредственная причина. Для успешного знания нужно знать основную, глубинную причину.

Такой подход применим для решения большинства проблем – не только в медицине. Например, самолет разбивается, когда сила тяготения превышает подъемную силу. Из этого упрощенного анализа можно сделать вывод, что ключ к предотвращению авиакатастроф – повысить подъемную силу (сделать большие крылья) или уменьшить силу тяготения (снизить вес самолета). Но оба этих решения, по сути, бесполезны, потому что борются только с непосредственной, а не с глубинной причиной.

Чтобы понять проблему, нужно подняться на один уровень логического мышления выше. Почему сила тяготения превысила подъемную силу? Можно составить список всех возможных неисправностей самолета: трещины в крыле, трещины в хвосте, отказ двигателя, отказ электрооборудования. Так мы узнаем, как разбился самолет (непосредственная причина), но так и не узнаем, почему. Почему случились все эти проблемы? Глубинной причиной могли стать плохое техническое обслуживание, плохая подготовка пилота, ненастная погода или многие другие факторы.

Решение, направленное на борьбу с глубинной причиной, например качественное техобслуживание, улучшение подготовки пилотов или более точное прогнозирование погоды, является высокоэффективным. А вот увеличение крыльев, снижение веса или повышение мощности двигателя – нет. Высокоуровневый анализ причин помог найти эффективное решение. Борьба с глубинной причиной успешна, а вот с непосредственной – нет. Как это все связано с раком? Генетические мутации – это непосредственная причина рака. Что заставляет эти мутации происходить?

Исследователи рака тратят огромные ресурсы, чтобы составить каталог тысяч различных мутаций. При раке легких, например, бывают мутации в онкогенах AKT1, ALK, BFAF, EGFR, HER2, KRAS и NRAS. Мы знаем, как развивается рак, но не знаем, почему. Все это – лишь непосредственные, а не глубинные причины. Если я спрошу вас «Что вызывает рак легких?», что вы ответите: «Рак легких вызывает мутация гена AKT1» или «Рак легких вызывает курение»? Неважно, какие именно мутации вызывает сигаретный дым, если мы знаем глубинную причину. Я смогу спасти намного больше жизней, зная, что рак легких вызывается курением, чем зная список всех разнообразных мутаций, происходящих при раке легких. Отказ от курения – это одна из самых успешных мер борьбы против рака, имеющихся в нашем арсенале.

После того как мы идентифицировали профессиональный риск, который был глубинной причиной рака (например воздействие сажи или асбеста), профилактические меры значительно снизили заболеваемость. После того как мы идентифицировали вирусные и инфекционные глубинные причины рака, профилактические меры (например вакцинация от гепатита B и папилломавируса, улучшенные санитарные условия) тоже снизили заболеваемость. Мы нашли глубинные причины, а не специфические генетические мутации рака печени, шейки матки или желудка. Лечение глубинной, а не непосредственной причины – ключ к успеху в борьбе практически со всеми человеческими заболеваниями.

Раковые опухоли имеют множество мутаций – в этом сомневаться не приходится. На составление их полного каталога мы потратили не одно десятилетие. Но почему эти мутации накапливаются? Какова их движущая сила? Парадигма рака 2.0 утверждает, что эти мутации накапливаются чисто случайно. Известные глубинные причины рака (химические вещества, радиация, микробы) повышают скорость мутации, и в некоторых клетках случайным образом накапливаются мутации, характерные для рака. Опять-таки бесконечное количество мартышек, случайно стучащих по клавишам бесконечного количества пишущих машинок, рано или поздно напечатают «Войну и мир».

Это один из фатальных недостатков теории соматической мутации. Мутации накапливались, но вот их появление было отнюдь не случайным. Учитывая, что для роста раковой опухоли требуются сотни мутаций, начинало казаться, что эти мутации целенаправленные и скоординированные.

Клетки похожи на тщательно собранные и отстроенные часы. У каждой детали есть свое назначение. Если вы случайно открутите какой-нибудь винт, это вряд ли улучшит работу часов. С куда большей вероятностью вы в них что-нибудь сломаете. Случайная мутация в клетке, скорее всего, окажется вредной или даже смертельной. Таким образом, вероятность того, что клетке повезет, и в ней случайным образом накопятся 200 мутаций, которые ее не убьют, а наоборот, даруют ей сверхспособности, чуть меньше, чем шансы, что я выиграю лотерею Powerball[123].

Скорость мутации генов у среднестатистического человека очень мала – намного меньше, чем необходимо для развития такого количества раковых опухолей. Процесс случайной сборки 50, а то и 200 генетических мутаций с полезными свойствами настолько невероятно сложен, что рак должен быть невероятно редкой болезнью. Но рак – совсем не редкое заболевание. Он очень широко распространен – в США это вторая по распространенности причина смерти. Примерно у 50 % населения к 80 годам появляются аденомы толстой кишки (предраковые опухоли)[124]. У 80 % мужчин старше 90 лет наблюдаются симптомы рака простаты[125]. Риск развития рака груди в течение жизни есть у каждой девятой женщины.

Что является движущей силой накопления генетических мутаций, вызывающих рак?

Есть у теории соматических мутаций и еще один фатальный недостаток. Если все мутации в раковых клетках накапливаются случайным образом, почему у всех раков наблюдаются практически одинаковые отличительные черты? Чтобы стать раковыми, клетки должны накопить целый ряд особых новых способностей. Мы уже обсуждали четыре отличительных особенности раковой клетки: она растет, становится бессмертной, перемещается по организму и использует эффект Варбурга. Каким образом у всех раковых опухолей в истории случайным образом появлялись именно эти чудесные способности? Почему 200 разных случайных мутаций дают один и тот же результат? Если мартышки, стуча по клавишам машинок, напечатают 100 экземпляров «Войны и мира» и при этом ни одного, скажем, «Преступления и наказания», это значит, что они не просто случайно забавлялись, а пытались напечатать «Войну и мир». Соответственно, клетки тоже пытаются стать раковыми.

Сегодня доказано, что мутации в раковых клетках – это не трагическая случайность. Ведь у всех раков наблюдаются одинаковые отличительные черты.

Если у одной авиалинии разбиваются сотни самолетов в год, а у другой – ни одного, то в этих крушениях нет ничего случайного. Если говорить о раке, то асбест вызывает повреждения ДНК, генетические мутации, а также рак, который называют мезотелиомой, но он не вызывает, скажем, рака груди или кишечника. Кроме асбеста, мезотелиому не вызывает почти больше ничего. Так что генетический урон, наносимый асбестом, явно не случаен.

При раке идет тщательный отбор по отличительным особенностям. Что-то заставляет онкогены и гены-супрессоры опухолей мутировать таким образом, чтобы клетка могла бесконтрольно расти, передвигаться, стать бессмертной и использовать эффект Варбурга. Мы сделаем следующий огромный шаг вперед в парадигме рака, когда поймем, что вызывает эти изменения.

Сегодня доказано, что мутации в раковых клетках – это не трагическая случайность. Ведь у всех раков наблюдаются одинаковые отличительные черты.

Смехотворный редукционизм

Теория соматических мутаций проста, убедительна, элегантна и по большей части неверна. В 2002 году ученые-онкологи Хан и Вейнберг опубликовали в New England Journal of Medicine статью, где отмечали: «Реальная работа по исследованию молекулярных основ рака в целом разочаровала. Вместо того чтобы найти небольшое количество генетических и биохимических детерминантов, работающих внутри раковых клеток, молекулярный анализ раковых опухолей у людей обнаружил ошеломительно сложный набор подобных факторов»[126]. Следующая парадигма рака должна будет осмыслить этот ошеломительно сложный набор.

Главный вопрос, который нужно задать для оценки любой парадигмы рака, следующий: можно ли с ее помощью разработать революционные методы лечения? Теория соматических мутаций началась с невероятных достижений – разработки великолепных препаратов, иматиниба и трастузумаба, – но эти прорывы оказались исключениями, а не правилами. С тех пор разработка успешных методов лечения, основанных на генетической парадигме рака, практически застопорилась; по самым снисходительным оценкам, количество по-настоящему полезных генетических таргетированных лекарств равно пяти. Думаю, мы все можем согласиться, что пять лекарств за 50 лет генетических исследований трудно назвать победой в войне против рака.

Генетические таргетированные противораковые средства столкнулись и с еще одной проблемой: резистентностью к лекарствам. Если генетическая цель постоянно меняется, как можно разработать эффективную терапию? Как только вы разрушите один сигнальный путь, рак просто найдет другой. Рак может активировать разные гены, чтобы обойти тот сигнальный путь, что мы попытались перекрыть. Мы атакуем сильную, а не слабую сторону рака. Раковая опухоль может содержать не одну сотню мутаций. Заблокировав одну-единственную мутацию, мы вряд ли сможем остановить рост опухоли, потому что у нее останется еще 99 других мутаций. Рак может с помощью мутаций обойти практически любое препятствие, которое мы поставим перед ним, потому что именно это рак умеет лучше, чем что-либо другое.

Теория генетических мутаций может объяснить механизм – иными словами, как растет раковая опухоль, – но она не может дать ответа на фундаментальный вопрос: почему эти гены мутируют. ТСМ потерпела неудачу, потому что она сосредоточена исключительно на внутренних проблемах – наших генах, а не на внешних – окружающей среде. Но множество факторов окружающей среды оказывает очевидное влияние на риск рака. Семя очень важно, но плодородная почва – еще важнее.

Парадигма рака 2.0 относится к раку как к генетической лотерее, но рак – это не просто вопрос везения или невезения. Большинство известных факторов риска рака – это факторы окружающей среды, а не наследственность. Курение табака. Радиация. Инфекции. Последняя великая неизведанная граница онкологии: рацион питания. Хорошая новость состоит в том, что мы можем контролировать большинство этих факторов.

Теория соматических мутаций – это практически учебный пример на тему «как за деревьями не увидеть леса». Вы настолько погрязаете в мелких деталях, что перестаете видеть ситуацию целиком. Если вы стоите посреди леса, он выглядит не слишком-то впечатляюще. Вот дерево. Вот еще дерево. Вот третье. Что в этом такого? Но если вы посмотрите, например, на Йосемитский национальный парк с вертолета, красота леса вас поразит.

Или давайте рассмотрим еще одну аналогию. Вам дали задание: узнать, почему Декларация о независимости США имела такое большое значение, и для этого вы начинаете внимательно изучать каждую отдельную букву – точно так же, как исследователи рака изучают каждую отдельную генетическую мутацию. Вы создаете «Полный буквенный атлас» по образцу «Атласа ракового генома». Буквы A, E и T в английском тексте Декларации о независимости встречаются, допустим, по несколько сотен раз, а вот букв Z и X практически нет. Поможет ли эта утомительная работа вам понять, какую роль сыграла Декларация о независимости США в мировой истории? Нисколько.

В науке такой подход называют «смехотворным редукционизмом». Если свести любую проблему к ее самым малым составляющим, вы ни за что не увидите большой картины. Вы не сможете разобраться, почему в час пик возникла пробка, если тщательно отследите все нажатия педалей газа и тормоза в каждом автомобиле. Да, именно сочетание отдельных разгонов и торможений машин привело к пробке. Но знать все до таких мелочей просто не нужно. Все эти действия не были случайными. Почему эти водители тормозили и разгонялись?

Точно так же нельзя понять рак, составив тщательный каталог тысяч мутаций в генах-супрессорах опухоли («тормозах») и онкогенах («акселераторах»). Да, все эти отдельные мутации вместе привели к появлению раковой опухоли. Но знать такие подробности обычно бесполезно.

Следуя теории соматических мутаций, мы посмотрели на рак в слишком большом приближении – на уровне отдельных генов – и нашли там абракадабру: тысячи разных мутаций, разбросанных по сотням онкогенов и генов-супрессоров опухолей. Эта абракадабра нисколько не помогла нам разобраться в полной истории. Каждая мутация описывает крохотный кусочек головоломки, а неустанное составление каталога мутаций лишь высасывает силы из других направлений исследований рака.

Настаивать, что рак – это болезнь накопившихся генетических мутаций, – то же самое, что настаивать, что Декларация о независимости США – это набор английских букв. Да, формально это определение верно – и что? Как оно помогает нам понять рак?

Заключение

Теория соматических мутаций действительно помогла нам продвинуться в понимании рака, но совсем не так, как мы ожидали. Вместо того чтобы расшифровать генетическую компоненту рака, мы обнаружили огромное количество генетических мутаций, которое лишь дезориентирует. Клетки одной опухоли из кишечника содержат примерно 100 разных генетических мутаций, причем у разных пациентов эти мутации совершенно разные[127]. По подсчетам, проведенным в некоторых исследованиях, в опухолях, вызванных раком кишечника, задействовано до 11 тыс. мутаций[128]. ТСМ попыталась осмыслить эти неожиданные открытия, на лету добавив несколько модификаций. Одни мутации, «драйверы», считались важными, другие, «пассажиры», – нет. Опухоль состояла не из генетических клонов исходной клетки – клоны со временем эволюционировали. И так далее, и так далее. С каждой итерацией ТСМ все больше усложнялась и в конце концов перестала быть простой, элегантной теорией, обрастая многочисленными неуклюжими, кое-как сколоченными вместе добавлениями.

И под весом этих добавлений теория соматических мутаций в конце концов обрушилась. Никакие дальнейшие изменения уже не могли объяснить известных фактов о раке. Хуже того, с ее помощью удалось получить лишь горстку эффективных методов лечения. Терапия рака безнадежно отставала от практически всех других областей медицины, а пациенты умирали. Пришло время наконец встать с прокрустова ложа.

9

Ложный рассвет

Иматиниб, первое лекарство эпохи персонализированной, прецизионной онкологической медицины, по-настоящему изменил ситуацию. После его появления пациенты, страдавшие хроническим миелоидным лейкозом (ХМЛ), смогли жить такой же полноценной и долгой жизнью, как и те, что не болели этим заболеванием[129].

До появления иматиниба ожидаемая продолжительность жизни 65-летнего мужчины, у которого диагностировали ХМЛ, составляла меньше пяти лет – для сравнения у здорового мужчины того же возраста этот показатель равен 15 годам. Принимая иматиниб, мужчина, больной ХМЛ, мог прожить практически столько же, сколько прожил бы, не заболев лейкозом.

Но вот другие генетические таргетированные лекарства, даже эффективные, далеко не всегда значительно меняют ситуацию. Так произошло, например, с ингибитором киназы анапластической лимфомы (ALK) под названием кризотиниб, который превозносят как один из величайших прорывов геномной медицины двух последних десятилетий. Это лекарство обладает доказанной эффективностью против некоторых видов рака легких (не мелкоклеточных), но в целом его полезность довольно ограничена. Недавний метаанализ данных о кризотинибе показал, что лекарство практически не влияет на общую выживаемость[130]. Изменил ли он ситуацию? Сложный вопрос. В 2019 году месячный курс этого лекарства стоил $19 589,30[131].

Большинство низко висящих плодов генетической революции уже сорвано. В последнее время новые разработанные лекарства все реже приносят большую пользу. Но, несмотря на плохие результаты, ученые не торопились менять курс. Даже в 2017 году доктор Хосе Басельга, бывший главный врач Мемориального госпиталя имени Слоуна – Кеттеринга, одного из главных онкологических центров США, просил выделить больше денег на дальнейшее развитие так называемой «геномной онкологии»[132]. «Рак – это болезнь генома», – без обиняков заявил он, после чего в отчаянии сослался на открытие иматиниба, хотя 1990-е годы в масштабах науки уже можно было считать древней историей. В 2018 году Басельге пришлось с позором уйти в отставку после того, как расследование, опубликованное в New York Times, показало, что он не сообщил о финансовых конфликтах интересов в 87 % (!) своих статей, опубликованных в прошлом году.

Соблазнительная идея персонализированного, прецизионного лечения рака очень нравилась и пациентам, и врачам, и агентствам, выдающим гранты[133]. В 2015 году даже президент Барак Обама оказался не в силах воспротивиться зову сирены и выделил миллионы долларов на «Инициативу прецизионной медицины». Впрочем, уже тогда было совершенно ясно, что генетическая прецизионная медицина не сможет выполнить своих первоначальных громких обещаний[134].

Персонализированная прецизионная онкологическая медицина требует выполнения двух важных условий: обнаружения специфической для пациента генетической мутации и разработки таргетированного средства для этой мутации. Первое условие мы выполнили даже слишком успешно – идентифицировали тысячи генетических вариантов, намного больше, чем мы в принципе сможем исследовать. Но что насчет второго условия? Сможем ли мы на самом деле разработать лекарство, которое справится с этой мутацией? В 2015 году лишь 83 из 2 тыс. пациентов, прошедших полное геномное тестирование в специализированном госпитале – Онкологическом центре имени М. Д. Андерсена в Техасском университете (Хьюстон), – сумели получить таргетированное лечение. Успешность составила всего 4 %[135].

Национальный институт онкологии (NCI), устроивший клинические испытания под названием «Молекулярный анализ для выбора терапии» (NCI-MATCH), тоже особенно ничего не добился[136]. Составив 795 геномов раковых опухолей, NCI сумел найти таргетированное лечение лишь для 2 % пациентов, причем не все из них даже отреагировали на это лечение. Даже если назвать оптимистичную цифру – 50 % восприимчивости к лечению, – это все равно значит, что персонализированное лечение от рака помогло лишь 1 % пациентов, причем ожидаемая продолжительность жизни увеличивались лишь на несколько месяцев. Да, вот такой была суперсовременная геномная онкологическая медицина в 2018 году. Отстой какой-то, если честно.

Причем плохие результаты были обусловлены отнюдь не недоступностью лекарств. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило целую россыпь новых «геномных» лекарств от рака, причем с беспрецедентной быстротой. С 2006 по 2018 год FDA одобрило 31 новое лекарство для поздних и метастатических стадий рака. На первый взгляд звучит просто потрясающе: три новых лекарства в год, которые помогают самым больным пациентам. Только вот, несмотря на такое количество новых средств и быстро развивающуюся технологию секвенирования генома рака, в исследовании, опубликованном в 2018 году, обнаружилось, что лишь жалкие 4,9 % пациентов получили хоть какую-то пользу от геномного таргетированного лечения[137]. Даже после 50 лет интенсивных исследований эта парадигма рака подводит 95 % доверившихся ей пациентов. Как-то не очень хорошо. Как такое может быть – столько «новых» геномных лекарств и так мало пользы от них?

Одна из причин проста: большинство «новых» лекарств на самом деле совсем не новые, а просто подражания старым. Разработка инновационного лекарства – это тяжелая работа, сопряженная со значительным финансовым риском. Даже очень эффективные лекарства могут провалиться из-за неприемлемых побочных эффектов. Копирование существующих лекарств вместо изобретения новых – намного более прибыльная стратегия. Если фармацевтическая компания А успешно разработает противораковое лекарство, которое целенаправленно блокирует ген А, то вскоре как минимум пять других фармацевтических компаний разработают пять почти таких же лекарств. Чтобы обойти патентную защиту, они меняют несколько молекул на далекой побочной химической цепочке и называют это вещество новым лекарством. Выпуская подобные лекарства-эпигоны, вы не несете почти никаких финансовых рисков, потому что они практически гарантированно будут работать.

Представьте, что вы детский писатель. Вы можете либо написать оригинальный роман, либо просто переписать всю серию книг о Гарри Поттере, но героев будут звать Генри Поттер, Дон Уизли и Гермиона Рейнджер. Хорошая выйдет книга? Да. Принесет ли она деньги? Да. Новаторская ли она? Нисколько. Поэтому и появляются в таком изобилии лекарства вроде иматиниба, нилотиниба и дасатиниба – вариации на тему одной и той же молекулы. Вместо того чтобы найти новые генетические методы лечения, крупные фармацевтические компании тратят огромные деньги, чтобы делать «еще больше того же самого». Плагиат – это более эффективная корпоративная стратегия, чем инновации. Польза будет минимальной, зато прибыли – большими.

Есть и другие способы создать видимость прогресса. Один из самых эффективных методов обмана медицинской системы – использование суррогатных результатов.

Суррогатные результаты

Суррогатные результаты – это результаты, которые сами по себе бессмысленны, но предсказывают результаты, которые для нас очень даже важны. Опасность доверия к суррогатным результатам в том, что они не всегда точно отражают желаемый настоящий результат. Например, два лекарства для сердца («Энкаинид» и «Флекаинид») часто назначались пациентам, потому что они уменьшали количество лишних сердечных сокращений (желудочковую эктопию) после сердечного приступа – это считалось суррогатным результатом для смерти от внезапной остановки сердца. Но правильно проведенное клиническое исследование доказало, что два этих лекарства значительно повышают риск внезапной смерти[138]. Лекарства не спасали жизни пациентам, а убивали их.

В клинических испытаниях противораковых лекарств часто используют два суррогата для результата, который интересует нас больше всего (общей выживаемости): выживание без прогрессирования (ВБП) и процент реакции (ПР). ВБП – это время, прошедшее с начала лечения до начала прогресса заболевания – или, если точнее, время, за которое опухоль не увеличивалась в размерах более чем на 20 %. Процент реакции (ПР) в данном случае – процент пациентов, у которых опухоль уменьшилась более чем на 30 %. Чтобы быть полезными, эти суррогаты должны предсказывать клинический результат – общую выживаемость, но они этого не делают[139]. Подавляющее большинство исследований (82 %) показывают, что корреляция между суррогатными маркерами и общей выживаемостью мала[140]. И ВБП, и ПР – это суррогатные результаты, связанные только с размером опухоли, но выживание при раке практически полностью зависит от того, удастся ли предотвратить метастазы, а это уже совсем другой вопрос. Если результат легко измерить, это еще не значит, что он важен.

Размер – это лишь один из многих факторов, который влияет на смертоносность опухоли, причем можно даже сказать, что он один из наименее важных. Рак становится смертоноснее, когда мутирует, чтобы стать более агрессивным или более способным к метастазам, так что суррогатные результаты, основанные на размере опухоли – вроде тех же ВБП или ПР, – почти ничего не меняют. Уменьшение опухоли на 30 % практически никак не влияет на выживаемость из-за поразительного умения рака вырастать снова.

Если больному раком делают операцию, то никогда не удаляют только 30 % опухолевой массы, потому что это просто бесполезно. Хирурги принимают самые экстраординарные меры, чтобы убедиться, что «вырезали все полностью», потому что, если не заметить даже микроскопическую частичку опухоли, рак обязательно вернется. Всего 6 % лекарств сумели переступить этот порог полной ремиссии; в то же время с 2006 по 2018 год FDA одобрила 59 онкологических лекарств, основываясь только на показателе ПР.

Все значительные проблемы, связанные с более простыми, но несовершенными суррогатами, заменяющими показатель общей выживаемости, хорошо известны. До 1992 года суррогатные результаты использовались менее чем в 3 % всех клинических испытаний. А затем все изменилось. С 2009 по 2014 год поводом для одобрения FDA двух третей лекарств стали хорошие результаты испытаний, в которых в качестве суррогатного результата использовали ВБП[141]. 96 % всех лекарств от рака, получивших обозначение «прорывные», проходили испытание с суррогатными результатами[142]. Что произошло?

В 1992 году FDA ввела в действие ускоренный процесс, который разрешал одобрение на основе суррогатных результатов. В качестве компенсации фармацевтические компании обещали уже после одобрения провести исследования, подтверждающие пользу лекарства. Производители тут же бросились получать одобрение по этому заниженному стандарту[143], но подтверждающие исследования показали, что лишь 16 % одобренных лекарств положительно влияют на общую выживаемость. Соответственно, 84 % лекарств на выживаемость не влияли. Если бы вы в школе написали контрольную работу, в которой всего 16 % правильных ответов, то получили бы не пятерку, не четверку и даже не двойку. Это что-то близкое к колу с минусом. Очень, очень плохая работа[144].

Доверие к суррогатным показателям уже привело к дорогостоящим ошибкам. В 2008 году FDA одобрило лекарство «Бевацизумаб» для лечения метастатического рака груди, основываясь на данных об улучшении показателя ВБП на 5,9 месяца[145], хотя общая выживаемость не менялась. Дальнейшие исследования показали, что ВБП на самом деле снижается, никакого улучшения качества жизни или общей выживаемости нет, к тому же лекарство оказалось еще и токсичным. В 2011 году FDA отозвала одобрение «Бевацизумаба» для лечения рака груди[146].

История с «Бевацизумабом» должна была стать хорошим предостережением, но к нему, к сожалению, так и не прислушались. В 2012 году для лечения метастатического рака груди одобрили лекарство «Эверолимус», опять-таки основываясь в основном на исследованиях с суррогатными результатами[147]. Дальнейшие исследования к 2014 году показали, что это лекарство не приносит никакой заметной пользы[148]. В 2015 году для лечения рака груди было одобрено лекарство «Пальбоциклиб», но опять-таки дальнейшие исследования не выявили никакой пользы для выживаемости[149]. За это время тысячи пациентов пережили жесточайшее разочарование: они надеялись на чудесное исцеление, но чудо исчезло прямо у них на глазах, а мечты о выздоровлении таяли вместе со средствами на банковском счете.

Суррогатные результаты позволяют быстрее получить одобрение лекарства, что экономит время. Можно было бы подумать, что для больных раком, которым дорога каждая секунда, это хорошо. Но сколько времени действительно экономится? Современное лекарство от рака выходит на рынок в среднем через 7,3 года после начала разработки[150], при этом 38 % из них одобряют на основе показателя ПР, а 34 % – на основе ВБП. Использование суррогатных результатов позволяет сэкономить в среднем 11 месяцев. Действительно ли такая незначительная экономия времени стоит 80-процентной вероятности ошибки?

Уже пять противораковых лекарств сначала одобрили по ускоренной программе, а потом отозвали, когда дальнейшие исследования показали, что на самом деле они бесполезны. Что печально, эти лекарства продавались на рынке в течение от 3,4 до 11,5 лет[151]. Представьте: вы продали дом, чтобы оплатить курс лечения от рака, не зная, что лекарство, которое превозносят как новейшее величайшее достижение, в буквальном смысле бесполезно. Хуже того, проходя лечение этим лекарством, вы упустили время на лечение другими, возможно, по-настоящему полезными средствами.

Несмотря на то что в 2002–2014 гг. было одобрено 72 «новых» лекарства от рака, в среднем эти лекарства продлевали жизнь всего на 2,1 месяца[152]. И это только в среднем – большинство лекарств вообще никак не влияли на выживаемость. Трезвая действительность – новые лекарства от рака работают плохо[153] – просто поразительно не вяжется с представлениями общественности о том, что медицинское сообщество добилось огромного прогресса в борьбе с раком[154]. В одном исследовании обнаружили, что половина лекарств, которые в прессе расхваливали как «революционные», еще не получили одобрения FDA, а 14 % из них даже не испытывались на людях. Ученые вылечили рак у многих тысяч крыс, а вот с человеческими опухолями все как-то не идет. Вокруг онкологических исследований всегда много шумихи, но вот реальных достижений практически нет. Прорывов случается до ужасного мало.

Главная цель лечения рака – улучшение выживаемости и качества жизни. Подобные пациентоцентричные показатели труднодостижимы и дороги в измерении. Чтобы показать пользу там, где ее на самом деле нет, можно втихую опустить планку, воспользовавшись суррогатными показателями[155]. Для фармацевтической компании положительный результат исследования означает одобрение от FDA и, следовательно, доходы. Но эффективность многих используемых лекарств довольно ограничена; что же тогда делать фармацевтической компании? Повышать цены, конечно же!

Рост цен

В 2001 году, когда иматиниб запустили в оборот, годовой курс стоил $26 400. Да, недешево, но это было в буквальном смысле чудо-лекарство, и оно стоило каждого цента. К 2003 году его продажи по всему миру достигли $4,7 млрд – настоящий мегаблокбастер, который принес производителю огромные, вполне заслуженные доходы. В 2005 году цены (с поправкой на инфляцию) начали постепенно расти – примерно на 5 % в год. К 2010 году цена уже стала расти на 10 % в год, быстрее инфляции[156]. Лучше того, лекарство еще и продлило жизнь многим своим пациентам. Настоящая двойная удача для «Большой фармакологии[157]».

• Больше пациентов, выживающих при ХМЛ = больше покупателей.

• Больше покупателей × более высокие цены = больше денег.

К 2016 году годовой курс чудо-лекарства уже стоил больше $120 тыс. Иматиниб был на рынке уже 15 лет – для медицинской науки это практически древняя история. Это уже было не суперсовременное революционное средство, а стандартное лекарство, о котором рассказывают в медицинских школах. Реальная себестоимость производства, даже с учетом 50-процентной наценки, составляет примерно $216 в год.

Когда у иматиниба появились новые конкуренты, цена должна была упасть. Но случилась странная вещь: цена, напротив, выросла. Ценовая конкуренция – не такое доходное дело, как ценовой сговор, так что цены продолжали и дальше лететь в стратосферу. Дасатиниб, одна из копий иматиниба, стоил даже дороже, чем лекарство, которое надеялся вытеснить[158]. Представьте поддельный iPhone, который продают по цене настоящего! Из-за этого потянулись вверх цены и на сам иматиниб. Цены на лекарства ограничены только платежеспособностью покупателя (в нашем случае – чаще всего налогоплательщика).

Повышение цены на лекарство уже после выхода на рынок сейчас стало обычным делом. В среднем цены на лекарство (с поправкой на инфляцию) вырастают на 18 % через восемь лет после запуска[159], вне зависимости от наличия конкурентов или эффективности. Представьте, что было бы, если Apple до сих пор продавала самую первую модель iPhone, не меняя в ней ничего, но при этом каждый год повышая цену на 18 %. Кто бы захотел покупать такой телефон? Никто. Но больные раком не могут просто отказаться от лекарства. Так что завышенные цены сейчас стали практически стандартом на рынке онкологических лекарств.

В конце 1990-х гг. паклитаксел стал первым противораковым лекарством-блокбастером, продажи которого достигли $1 млрд[160]. В 2017 году, даже чтобы просто попасть в первую десятку, онкологическое средство должно обеспечить ежегодные продажи в $2,51 млрд[161]. В том числе и поэтому средства от рака заняли три места в первой пятерке самых продаваемых лекарств за 2017 год[162].

Самым продаваемым лекарством в 2017 году стал «Ревлимид», производное «Талидомида» – он принес доход в $8,19 млрд. Таких продаж, в общем-то, достичь нетрудно, если месячный курс лекарства стоит больше $28 тыс. «Талидомид», разработанный в конце 1950-х гг., печально знаменит тем, что его назначали беременным как средство от утренней тошноты. Это привело к трагическим последствиям – смертям и деформации конечностей у младенцев, – так что в 1961 году «Талидомид» исчез с рынка. В 1998 году, однако, его ждало перерождение: «Талидомид» одобрили для лечения проказы и, что еще интереснее, множественной миеломы, одного из видов рака крови[163].

В 1950-х гг. «Талидомид» стоил буквально копейки. В 1998 году возрожденное средство продавалось по $6 за капсулу. Всего через шесть лет цена выросла почти в шесть раз, до $29 за капсулу. Лекарство невероятно дешево в производстве: государственная лаборатория в Бразилии продает его по 7 центов (примерно 5 рублей) за дозу[164]. Средняя стоимость годового курса лекарства от рака до 2000 году была меньше $10 тыс. К 2005 году она поднялась уже до $30–50 тыс. В 2012 году 12 из 13 новых одобренных противораковых средств стоили больше $100 тыс. в год. Всего за 20 лет цены взлетели в десять раз – это что-то за пределами разумного[165].

Если прибавить к высоким ценам на лекарства от рака их низкую эффективность, получится, что эффективность затрат на эти лекарства просто ужасно плоха. Допустимой стоимостью одного добавленного года жизни с поправкой на качество (QALY) считается $50 тыс.[166] Затраты на один QALY для скрининга на рак шейки матки составляли меньше $35 тыс.[167] У иматиниба цена была пограничной – $71 тыс. за один QALY. Но вот один QALY для «Регорафениба», лекарства, которое используется для лечения метастатического рака кишечника[168], стоит невероятные $900 тыс.

Цена – это неплохой эвристический показатель для большинства потребительских товаров. Дорогие вещи обычно более качественны. Кроссовки Nike обычно дороже и качественнее, чем кроссовки из магазинов типа «Смешные цены». Но вот в области онкологических лекарств все работает иначе: дорогое лекарство вовсе не обязательно будет лучше дешевого. Многие дорогие лекарства вообще не работают[169]. Очевидно, это огромная проблема, особенно учитывая, что затраты на лекарства – это с большим отрывом самая распространенная причина личного банкротства в США[170].

Мы проигрываем войну

Парадигма рака 2.0 достигла дна. Рак оставался непобежденным, ситуация выглядела мрачной. Миллионы долларов, вложенные в исследование рака за несколько десятилетий, помогли создать множество новых лекарств. Некоторые из них поистине великолепны, но большинство просто фантастически дороги и при этом обладают минимальной эффективностью. Польза небольшая, токсичность высокая, цена – еще выше. В общем, лекарства не особенно полезны, зато отличаются особенной доходностью. Отсутствие новых лекарств, использование суррогатных показателей и астрономические и при этом все дальше растущие цены: отличный рецепт для поражения в войне против рака. Но ночь всегда темнее всего перед рассветом.

Часть третья

Преображение

(Парадигма рака 3.0)

10

Семя и почва

Первым сравнил рак с семенем английский хирург Стивен Педжет (1855–1926). В 1889 году он писал: «Семена переносятся во всех направлениях, но они могут жить и расти, только если упадут на благодатную почву»[171]. Растения растут там, где этому способствуют и само семя, и почва, и условия. Если хоть одного компонента не хватает, растение не будет расти. Раковые клетки – это тоже «семена», полные злокачественного потенциала, но без правильной «почвы» они очень редко прорастают.

Если нет семени, то растение просто не вырастет, какими бы ни были почва и условия. Жизнеспособное семя не прорастет, если посадить его в глину. Жизнеспособное семя, посаженное в хорошую почву, все равно не прорастет без достаточного количества света и воды. Вам нужны и правильное семя, и правильная почва, и правильные условия (окружающая среда). Рак – это тоже «семя», которое прорастает в правильной «почве» и при правильных условиях. К сожалению, до последнего времени исследования рака были почти исключительно сосредоточены на «семени» (генетических мутациях), а «почва» и условия в основном игнорировались.

Давайте рассмотрим еще один пример. Многие из лучших хоккеистов мира родились в Канаде, а многие из лучших баскетболистов – в США. Если в обоих этих случаях рассматривать только «семя», то можно выдвинуть гипотезу, что канадцы и американцы обладают характерными генетическими атрибутами: у первых есть «хоккейный ген», у вторых – «баскетбольный». Это, очевидно, неверно. Разница в навыках и достижениях вызвана в основном разницей в условиях роста и культурах. Рассматривать проблему «почвы» исключительно как проблему «семян» – это серьезная ошибка.

Генетика рака шейки матки – намного менее важный вопрос, чем присутствие в организме папилломавируса человека (ВПЧ). Генетика рака легких намного менее важна, чем воздействие табачного дыма. Генетика рака груди намного менее важна, чем разница в условиях жизни между Японией и Америкой. Генетика мезотелиомы намного менее важна, чем присутствие в воздухе частиц асбеста. Генетика рака желудка намного менее важна, чем положительный анализ на H. pylori. Список можно продолжать и продолжать. Многие наши знания об этиологии рака – это результат рассмотрения проблем «почвы», а не «семени».

На развитие рака в большей степени влияет не генетика, а эпигенетика. Мало быть носителем мутации, требуется воздействие внешних триггеров, чтобы запустился процесс.

Тем не менее теория соматических мутаций (ТСМ) смотрит только внутрь, на проблемы «семени». Действительно, в нескольких редких случаях семя – это самый важный фактор развития рака. Ненормальная «филадельфийская хромосома» – главная причина хронического миелоидного лейкоза (ХМЛ). Исправив генетическую проблему с помощью иматиниба, мы можем практически излечить заболевание. Неважно, курите вы или нет, болели ли вирусными инфекциями или переехали из Японии в Америку. Если у вас «филадельфийская хромосома», скорее всего, вы заболеете ХМЛ. К сожалению, подобные виды рака – это исключение, а не общее правило. В случае с большинством раков, изучая только «семя», вы не сможете понять, почему это «семя» растет.

Если японка переезжает в Америку, риск развития рака груди у ее внучек увеличивается почти втрое. Генетическое семя остается прежним, а вот почва меняется. Эта информация, с одной стороны, тревожная, но, с другой стороны, дает надежду: мы можем понять, какая почва необходима для развития рака груди, а потом снизить риск втрое, просто изменив эту среду – в основном с помощью модификаций рациона питания и образа жизни. Это невероятная возможность, потому что она означает, что гены – это не наша судьба.

На развитие рака в большей степени влияет не генетика, а эпигенетика. Мало быть носителем мутации, требуется воздействие внешних триггеров, чтобы запустился процесс.

Эпигенетика

Развивающаяся отрасль, которая изучает, как окружающая среда может менять организм, не изменяя его ДНК, называется эпигенетикой. В слове эпигенетика используется греческая приставка эпи-, означающая «выше» или «над». Регулирование генов происходит на уровне выше ДНК, отсюда и название эпигенетика. Эпигенетику интересует не то, какие изменения или мутации закодированы в ДНК, а то, как эти гены экспрессируются (или не экспрессируются).

Эпигенетика влияет на «упаковку» генов, а не сами гены. Подробности этого процесса – вне рамок данной книги, но упрощенная версия выглядит примерно так: один из главных механизмов эпигенетических изменений называется метилированием ДНК. Изменения в метилировании ДНК генов-супрессоров опухолей могут отключить эти гены[172], что способствует бесконтрольному росту и развитию рака. Эти изменения экспрессии генов – и, соответственно, риска рака – происходят без каких-либо генетических мутаций.

Представьте себе партитуру песни. Ноты – это главный каркас, но вокруг этих нот можно нарисовать крещендо, диминуэндо и другие условные знаки, которые говорят, как исполнять песню, чтобы изменить ее сотней различных способов. Одни и те же записанные ноты могут породить очень разные произведения. Песня Beatles зазвучит совершенно иначе, если ее будут исполнять Aerosmith. В случае с генами роль нот исполняет последовательность ДНК, но окружающая среда может менять экспрессию генов сотней различных способов, вообще не меняя ни ноты в «партитуре». А вот генетическая мутация – это перманентное изменение: вставка новых нот, удаление старых или изменение их высоты.

Многие факторы окружающей среды, например рацион питания и физические нагрузки, могут влиять на экспрессию генов. Эпигенетика переворачивает старую догму, что генетический код – это ключевой определяющий фактор экспрессии и работы клеточных генов. Упаковка гена может быть не менее, а то и более важна, чем сам ген, и на эти эпигенетические изменения в основном влияют факторы окружающей среды. Это явление, очевидно, ставит под сомнение старую теорию соматических мутаций, которая сосредотачивается исключительно на генетических мутациях.

Если сами гены не меняются, то огромные расходы на расшифровку генетического кода – не самое полезное предприятие. Когда работа над «Атласом ракового генома» (TCGA) только началась, уже было хорошо известно, что для развития некоторых видов рака очень важны изменения в метилировании ДНК[173]. Ряд известных канцерогенов, как считается, действуют через эпигенетические сигнальные пути. При раке толстой кишки до 10 % генов, кодирующих белки, метилируются иначе, чем в здоровых клетках кишечника, что еще раз подчеркивает роль эпигенетики[174].

Это заметный отход от чистой ТСМ. Развитие рака зависит и от внутренних мутаций, и от внешнего давления отбора окружающей среды, в которой растет опухоль. Это не значит, что семя совсем не важно: напротив, теперь мы лучше понимаем, как растет рак, и включаем в этот процесс и «почву». Окружающая среда оказывает давление отбора на «семена», которые лучше всего приспособлены к выживанию. Рак может «расцвести», а может и остаться в дремлющем состоянии – это зависит от состояния организма.

Что является движущей силой накопления генетических мутаций, вызывающих рак?

Новая парадигма дает нам более четкое и нюансированное понимание того, как раковые клетки взаимодействуют с окружающей средой, порождая клинически значительные раковые опухоли. Окружающая среда выбирает, каким семенам процветать, а каким – увянуть[175]. Что движет этой селекцией? Вот настоящий вопрос.

Создание новых парадигм

В 2009 года Национальный институт онкологии США (NCI) совершил нехарактерный поступок: обратился не только к проверенным исследовательским кадрам, но и к ученым других специальностей, попросив их помощи в войне против рака. На зов ответили не онкологические биологи и не исследователи рака, а физик-теоретик Пол Дэвис и астробиолог Чарли Лайнуивер. Они не имели никаких познаний о раке и, что немаловажно, никаких предвзятых мнений; именно они в результате и открыли нам новую эпоху понимания рака[176].

В NCI наконец-то поняли, что, финансируя одних и тех же ученых, вы получите те же самые заезженные и не очень полезные ответы. Но вот физики могли дать совершенно новый взгляд на вопросы, связанные с раком, и, возможно, даже направить исследования в более продуктивную сторону. Ларри Нагахара, директор программ NCI, отвечавший за эту инициативу, проницательно заметил, что вопросы, которые ученый-физик может задать о раке, имеют шанс «пролить свет на то, как рак развивается как болезнь». Если «вся королевская конница и вся королевская рать не могут Шалтая-Болтая собрать[177]», то, может быть, пора уже позвать на помощь кого-нибудь кроме королевской рати. NCI выделил 12 Центрам физических наук и онкологии по $15 млн, чтобы те искали ответы на вопросы, связанные с происхождением и лечением рака.

Почему приглашение ученых из других дисциплин стало таким важным шагом в исследовании рака? Врачи и медицинские исследователи следуют парадигме «доказательной медицины». Текущее положение дел считается фундаментально верным, а чтобы доказать ошибочность нашего понимания, требуется много исследований в рецензируемых журналах. К сожалению, такие исследования нередко длятся десятилетиями и требуют миллионного финансирования, так что прогресс идет невероятно медленно. Старые представления цепляются за жизнь, а пациенты тем временем умирают.

Например, в 1960-х гг. многие стали подозревать, что пассивное курение вызывает те же болезни, что и активное: легочные заболевания и рак. Это было совершенно очевидно и логично. Но без доказательств, опубликованных в рецензируемых журналах, это предположение считалось лишь гипотезой. Так что пришлось потратить десятилетия исследований и миллионы долларов, чтобы наконец доказать, что пассивное курение действительно опасно, и нужно вводить очевидные с виду меры безопасности.

Курение в самолетах запретили лишь в 1988 году. Курение вызывало рак, но в течение десятилетий мы позволяли ядовитому, канцерогенному табачному дыму клубиться в салонах самолетов, затрагивая всех пассажиров. В ресторанах были столики для некурящих, которые каким-то волшебным образом должны были защищать посетителей от дыма, который приносило с другой стороны ресторана. Вот так и работает доказательная медицина: она энергично защищает статус-кво от новых идей. Каждый шаг на пути к правде вымощен десятилетиями перебранок и требований «предоставить доказательства». Логичнее было бы заставить производителей табака доказать, что пассивное курение безопасно, а не медицинских исследователей – доказывать, что оно вредно. Но, поскольку в те времена считалось, что пассивное курение безопасно, именно на ученых легло бремя доказательство.

Не лучше дела обстояли и в диетологии. В 1970-х гг. были опубликованы рекомендации, в которых американцам советовали ограничить употребление любой жирной пищи и есть больше углеводов. В первой «Пищевой пирамиде», опубликованной Министерством сельского хозяйства США (USDA) в 1992 году, рекомендовали есть от шести до 11 порций хлеба, зерновых хлопьев, риса и/или макарон. На иллюстрациях была изображена такая «здоровая» пища, как белый хлеб, макароны и крекеры. Кроме того, USDA советовало американцам ограничить употребление таких продуктов, как авокадо, лосось, орехи и оливковое масло – все это из-за необоснованной боязни жиров.

Понадобилось не одно десятилетие, чтобы эти цельные натуральные продукты наконец стали считать допустимыми и даже здоровыми – и все потому, что доказательная медицина очень энергично защищает статус-кво. Несмотря на то что исходные диетологические рекомендации были разработаны на основе некачественных научных данных, для любых изменений требовали строгих доказательств, подтвержденных исследованиями, которые стоят миллионы долларов. Люди без всякого вреда для себя ели авокадо и оливковое масло в течение столетий – логичнее было бы заставить ученых доказывать, что традиционные продукты вроде оливкового масла вредны, а не что они полезны.

Примерно так же обстоит дело и в онкологии. После того как появилась генетическая парадигма теории соматических мутаций, ее стали считать священной. Несмотря на появление все новых данных, подрывавших авторитет ТСМ как жизнеспособной парадигмы рака, ученые все равно хватались за нее, словно утопающий за спасательный плот. Медицинское сообщество требует, чтобы все новые статьи в научных журналах проходили рецензирование другими учеными, которые могут потребовать внести изменения перед публикацией или просто отказаться одобрить статью. Радикальные новые идеи часто отбрасываются сразу же, не успев родиться. Рецензирование – это поиск консенсуса, который, как считают ученые, является правдой. Этот механизм гарантирует, что старые мнения сохраняются, а новые – подавляются.

В физике все работает иначе. Вы можете начать с классической теории вроде трех законов Ньютона, но, когда появляется аномальное явление, например корпускулярно-волновой дуализм света, нужно создать новую теорию, которая объясняет это явление. Даже если вы не можете доказать существование квантов энергии, но при этом новая теория объясняет и известные факты, и аномальные явления лучше, чем прежняя, она вытеснит эту прежнюю теорию. Благодаря этому швейцарский патентный агент по имени Альберт Эйнштейн сумел найти поддержку своих радикальных теорий – общей и специальной теории относительности – задолго до того, как были найдены реальные доказательства. Физика всегда оценивает новые теории, а медицина всегда старается от них отказаться.

Кроме того, физикам очень нравятся любые аномалии, потому что лишь объясняя аномальные явления, наука может продвигаться вперед. Великий американский физик Ричард Фейнман однажды сказал: «Самая интересная вещь – та, которая никуда не вписывается, не сходится с вашими ожиданиями». А вот медицина отвергает аномалии. Если консенсус состоит в том, что рак вызывается генетическими мутациями, от любых аномальных данных можно просто отмахнуться.

Процесс рецензирования не терпит несогласия. Новые теории публикуются, только если с ними согласен ряд других ученых. В физике ваша теория хороша, если объясняет наблюдаемые явления. В медицине ваша теория хороша, только если она нравится и всем остальным. Этим объясняется и быстрый прогресс в физических науках, и черепашья скорость медицинских исследований. Медицинские исследования работают отлично, если уже находятся на верном пути – например в борьбе с инфекциями, – но вот в борьбе с такими болезнями, как рак, этиология которых совершенно неизвестна, возникают проблемы.

Физика движется вперед гигантскими прыжками – если угодно, квантами. Одна-единственная верная теория, например теория относительности Эйнштейна или квантовая механика Бора, продвигает вперед целую отрасль. А вот медицинская наука идет медленными, осторожными шажками. Именно поэтому мы несколько десятилетий демонизировали все формы пищевого жира, а потом, потратив миллионы долларов на исследования, обнаружили, что некоторые натуральные жиры, например орехи и оливковое масло, все-таки для нас полезны.

Раком болеют практически все многоклеточные организмы, что говорит об очень древнем происхождении этой болезни.

Даже в медицине, конечно, иногда бывают прорывы. Например, в последние 60 лет благодаря появлению новых процедур, технологий (например кардиостимуляторов) и лекарств смертность от сердечно-сосудистых заболеваний значительно сократилась. А с раком как дела? А никак. Мир технологий несется вперед на высокоскоростном поезде, медицина едет верхом на неторопливой черепахе, а онкология вообще стоит на месте – несмотря на миллиарды долларов, ежегодно уходящие на исследования, больше «благотворительных забегов ради рака», чем вы в состоянии пробежать за всю жизнь, и неисчислимое количество розовых ленточек, которые надевают каждый год.

В 2014 году знаменитый онколог Роберт Вейнберг заметил, что уже даже в 1970-х гг. исследователи рака накопили огромный объем данных, но эти данные «практически никак не объясняли, как болезнь начинается, а затем прогрессирует, пока не начинает угрожать жизни». В результате, печально добавил Вейнберг, к исследованиям рака относятся «с плохо скрываемым презрением», и вы не должны «ни за что, ни в коем случае путать исследования рака с наукой!»[178]

Раком болеют практически все многоклеточные организмы, что говорит об очень древнем происхождении этой болезни.

Когда NCI обратился к доктору Полу Дэвису, тот признался, что вообще ничего раньше не знал о раке. Отлично, ответили ему. Именно это нам и нужно. Дэвиса в основном интересовала астробиология, он вообще и не думал о раке. И именно это дало ему возможность начать с двух самых простых вопросов: «Что такое рак? Почему он существует?»

У нас не было удовлетворительных ответов на эти вопросы. Что запускает раковое преображение клетки? Почему раковыми не становятся все клетки? Раковые клетки – это мутации наших собственных клеток. Но в какой среде происходят эти мутации?

Без ответа оставался и еще более глубокий вопрос о происхождении рака: почему раковой может стать практически любая клетка человеческого организма? Рак может развиваться в легких, молочной железе, желудке, толстой кишке, яичках, матке, шейке матки, клетках крови, сердце, печени, даже в зародышах. Способность стать раковыми является врожденной для каждой клетки организма, практически без исключений. Да, некоторые клетки становятся раковыми чаще других, но клеток, которые не могут стать раковыми, практически не существует. Онкогены и гены-супрессоры опухолей, которых за последнюю четверть века открыли очень много, – это мутации нормальных генов. Абсолютно каждая клетка нашего организма содержит «семя» рака. Почему?

На самом деле и это еще не самое таинственное. Рак – это не только человеческая болезнь. Дэвис вспоминал: «С самого начала меня поразило то, что настолько распространенная и упрямая болезнь, как рак, является чуть ли не неотъемлемой частью самой жизни. Да, раком болеют практически все многоклеточные организмы, что говорит о том, что эта болезнь произошла сотни миллионов лет назад»[179]. Собаки болеют раком. Кошки болеют раком. Крысы болеют раком. Даже самые примитивные многоклеточные организмы болеют раком. В 2014 году рак обнаружили у двух видов гидр. Из школьного курса биологии вы, возможно, помните, что гидры – это очень простые, крохотные водные организмы, которые отделились от одноклеточных еще на ранних этапах эволюции[180].

Происхождение рака неотделимо от происхождения всей многоклеточной жизни. Это может показаться очевидным человеку, не связанному с онкологией, но не инсайдеру, страдающему горем от ума. «Рак, – проницательно заметил Дэвис, – очень глубоко встроен в структуру многоклеточной жизни»[181].

Рак старше, чем человечество. Искать информацию о происхождении рака в довольно молодых с точки зрения эволюции генах человека бесполезно. Ее там просто нет. В стогу сена, который мы ворошили, вообще не было иголок. Рак – это нечто намного более старое и фундаментальное для жизни на Земле, нежели человечество.

Большинство ученых-медиков и врачей считают рак какой-то безумной генетической ошибкой. Но вот Дэвису, который не был ни врачом, ни медицинским исследованием, поведение раковых клеток отнюдь не казалось безумным. Наоборот, рак выглядел очень организованной, систематической методикой выживания. Рак не случайно выживает, как бы с ним не пытался бороться организм. Рак не случайно выживает, как бы с ним ни пыталась бороться современная медицина. Он переживает химиотерапию – самые убийственные яды, доступные в нашей фармакопее. Он переживает облучение. Он переживает даже самые лучшие операции, сделанные лучшими хирургами. Мы несколько десятилетий разрабатывали человеческие антитела, содержащие самое точное генетическое оружие за всю историю, а рак все равно только смеется над нами. Рак не случаен – это высокоорганизованный феномен. Мы считали, что рак безумен, словно Джокер[182], но на самом деле он больше похож на Лекса Лютора[183] – рак чертовски, злодейски умен.

Рак должен развить в себе и координировать сразу несколько «сверхспособностей», которые помогают ему выживать. Он растет. Он бессмертен. Он передвигается по организму и использует эффект Варбурга. Неужели все эти невероятные умения чудесным образом собираются в одном месте и в одно время благодаря лишь несчастливой случайности?

Вероятность этого примерно такая же, как если бы вы сбросили с самолета тонну кирпичей, и из них при падении на землю сложился дом. Более того, почему эта «несчастливая случайность» может произойти с абсолютно любой клеткой абсолютно любого многоклеточного организма? Если что-то кажется «глупым», но работает (выживает), то по самому определению оно глупым не является. Но мы тем не менее считали рак случайным скоплением глупых генетических ошибок. Да, глупостей было немало, только вот глупым тут был совсем не рак.

«Смехотворный редукционизм» – исследование только генетики рака – потерпел фиаско. Мы не видели за деревьями леса, но постепенно появлялась новая парадигма, которая наконец дала нам свежее, новое понимание вопроса о происхождении рака.

11

Происхождение жизни и происхождение рака

Космолог Пол Дэвис, привыкший размышлять о жизни на других планетах, задался вопросом: как рак вписывается в историю жизни на Земле? Поскольку рак – ровесник самой многоклеточной жизни, рассуждал он, то и происхождение рака должно быть связано с происхождением жизни.

Итак, давайте отступим на шаг. Как появилась жизнь на Земле?

Жизнь на Земле зародилась примерно 3,8 млрд лет назад, примерно через 750 млн лет после появления планеты[184]. Простые органические молекулы, возможно, спонтанно сформировались в древней атмосфере Земли. Знаменитые эксперименты Стэнли Миллера в 1950-х гг. показали, что электрические разряды, действующие на смесь кислорода, аммиака и воды, похожую по составу на древнюю атмосферу, могут создавать простые аминокислоты. Но эти органические молекулы еще не были клетками.

Самые первые клетки появились, когда самокопирующиеся молекулы – рибонуклеиновые кислоты (РНК) – оказались обернуты мембраной, которая называется фосфолипидным бислоем – этот бислой и по сей день служит основой для клеточных мембран человека. Мембрана защитила РНК от суровых внешних условий и помогла ей эффективно размножаться. Эти древние клетки жили в море питательных веществ, получая пищу и энергию прямо из окружающей среды. Пока питательные вещества были доступны, они выживали, но всегда оставались на грани вымирания.

Основополагающей директивой жизни, даже на такой ранней стадии эволюции, было «Плодитесь и размножайтесь». Размножение требует роста, генерации клеточной энергии и способности передвигаться, чтобы найти более благоприятную среду. Даже вирусы, неразумные частички нуклеиновых кислот, которые находятся где-то на границе между живыми и неживыми существами, имеют биологический императив – размножаться. Они, может быть, и не живые в полном смысле этого слова, но запрограммированы на размножение – для этого им требуется помощь клеток носителя.

Прокариоты – это первые, самые простые организмы, появившиеся из первичного бульона. Понадобилось еще 1–1,5 млрд лет, чтобы появились более сложные организмы – эукариоты, в клетках которых содержатся организованные механизмы вроде ядра и органелл. Специализированное ядро содержит все гены, необходимые для размножения. Органеллы (буквально «миниатюрные органы») – это субклеточные структуры, благодаря которым становится возможным обособление, необходимое для конкретных функций, например производства белков или выработки энергии.

Органелла, которая называется митохондрией, вырабатывает энергию в клетке. Считается, что, в отличие от остальных органелл, митохондрии когда-то были отдельными клетками-прокариотами. Когда ранние эукариотические клетки стали усложняться, митохондрии обнаружили, что могут жить внутри этих клеток, установив с ними взаимовыгодные отношения. Митохондрии, находясь внутри клеток, получали защиту, а взамен вырабатывали для них энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Эти взаимоотношения со временем эволюционировали, и сегодня клетки не могут выжить без митохондрий, и наоборот. Митохондрии есть во всех клетках млекопитающих, не считая эритроцитов.

Митохондрии содержат собственную ДНК, что говорит об их происхождении как отдельных клеток. Их главной функцией считается выработка АТФ с помощью окислительного фосфорилирования, но еще митохондрии – это ключевые регуляторы апоптоза, контролируемой клеточной смерти.

На начальном этапе истории Земли, в эпоху протерозоя, кислорода в атмосфере было очень мало, и большинство клеток вырабатывали энергию анаэробно (без кислорода). Атмосфера Земли начала меняться после появления фотосинтезирующих организмов. Энергия солнечного света вступала в реакцию с углекислым газом, побочным продуктом этого взаимодействия был кислород, и он начал медленно накапливаться в атмосфере.

Это стало огромной проблемой для других древних одноклеточных организмов, потому что кислород при неверном обращении токсичен. Именно по этой причине в нашем организме такие мощные механизмы антиоксидантной защиты. Митохондрии используют кислород для собственных нужд, перерабатывая глюкозу посредством окислительного фосфорилирования. Это позволяет более эффективно вырабатывать АТФ и одновременно нейтрализует часть ядовитого кислорода. В результате эволюции у современных клеток млекопитающих есть сигнальные пути и для аэробного (окислительное фосфорилирование), и для анаэробного (гликолиз) производства энергии, которые задействуются в разной степени в зависимости от потребностей в энергии.

Переход от простых прокариотических клеток к более сложным эукариотическим, со специализированными органеллами и митохондриями, стал огромным эволюционным скачком. Протисты[185] (например дрожжи) – это простые одноклеточные эукариоты, но их клетки намного сложнее и крупнее, чем клетки бактерий. Все живые существа в первой половине истории жизни на Земле были одноклеточными. Следующим большим эволюционным барьером стала многоклеточность.

Переход к многоклеточности

Одноклеточные организмы – эгоистичные существа: они живут, растут, размножаются и делают практически все остальное самостоятельно. Они никому не помогают, и никто не помогает им. Их главная директива – обеспечить собственное выживание и размножение. Чтобы быть успешным, одноклеточный организм конкурирует с окружающими клетками за ресурсы. Но клетки, которые работают вместе, имеют огромное преимущество над клетками, которые работают в одиночку.

Многоклеточные организмы появились примерно 1,7 млрд лет назад – скорее всего, поначалу это были простые скопления или колонии одноклеточных эукариот. Со временем взаимовыгодное сотрудничество между клетками сделало возможной специализацию, а затем и существование истинных многоклеточных организмов. Специализация, разделение труда и межклеточная коммуникация сделала эти организмы больше, сложнее и лучше приспособленными к жизни, чем простые одноклеточные организмы. В человеческом теле более 200 типов специализированных клеток, которые разделяют на пять широких категорий: эпителиальная ткань, соединительная ткань, кровь, нервная ткань и мышцы.

Но эта новая сложность потребовала новых правил сотрудничества между клетками. Собравшись вместе, отдельные клетки должны учиться жить и работать вместе – точно так же, как отдельные люди, живущие в большом городе. Одноклеточный организм подобен человеку, живущему в уединенной хижине в лесу. Он может делать что угодно, потому что рядом нет никого, кто мог бы быть недоволен. Он может хоть весь день ходить голым, если захочет. А многоклеточные организмы похожи на большие густонаселенные города. В городах должны быть правила, регулирующие допустимое поведение. Человека, который ходит голым по улицам города, могут арестовать. Потребности многих перевешивают потребности одного. В обмен на отказ от некоторых индивидуальных свобод общество делает возможным специализацию, разделение труда и коммуникацию. Сложная организация позволяет городам и странам доминировать над окружающей средой. Такой вот компромисс.

Город, где живет множество людей, и многоклеточные организмы отдают предпочтения, которые выгодны коллективу. Некоторые жители города могут погибнуть ради блага других – например солдаты, пожарные или полицейские. В многоклеточном организме некоторые клетки, например лейкоциты иммунной системы, могут быть принесены в жертву ради блага всего организма.

Клетки должны следовать строгим правилам общения и координации, если хотят жить и работать вместе. Приоритеты клеток в многоклеточных организмах уже совсем не такие, как в одноклеточных. Одноклеточные организмы конкурируют с другими клетками ради собственной выгоды. Многоклеточные организмы сотрудничают с другими клетками, чтобы принести пользу всему коллективу клеток, из которых состоит организм.

Многоклеточные организмы конкурируют с другими организмами за пищу, но вот на клеточном уровне все клетки в этом организме сотрудничают между собой.

На клеточном уровне одноклеточные и многоклеточные организмы имеют несколько важных различий: рост, смертность, мобильность и гликолиз.

* Способ действия.

Рост

Одноклеточные организмы растут и размножаются любой ценой. Это их единственное предназначение в жизни, их состояние по умолчанию. Бактерия в чашке Петри или грибок в кусочке хлеба никогда не оставляет попыток расти и размножаться. Они остановятся, только если закончатся ресурсы.

Напротив, многоклеточные организмы тщательно контролируют рост, используя гены, которые способствуют росту (онкогены), и гены, которые его подавляют (супрессоры опухолей). Клетки могут расти только тогда, когда им говорят – в нужном месте и в нужное время. Клетка печени не может вырасти у вас на кончике носа. А еще клетки печени не могут расти до тех пор, пока не станут размером с холодильник – тогда они стеснят легкое, которое живет прямо по соседству. Как говорится в пословице, хорошие заборы – хорошие соседи. Такая организация гарантирует благополучие всего организма, а не отдельной клетки.

Точно так же различается подход к росту у одного человека и целого города. Выживальщик-одиночка в лесу ничем не ограничен. Он может построить себе сколь угодно огромный дом там, где хочется. Рост для него – это хорошо. А вот в городах рост очень тщательно контролируется. Вы не можете просто взять и построить сарай на территории соседа. Эти правила гарантируют сотрудничество. Рост обычно невыгоден, потому что пространство ограничено. Если ваша территория будет расти, это произойдет за счет территории соседа. Рост всего города – хорошо, а вот рост населения внутри города – плохо, если сам город не расширяется.

Бессмертие

Одноклеточные организмы бессмертны, потому что могут размножаться бесконечно долго. Количество делений у одноклеточных организмов, например дрожжей, не ограничено. Если питательных веществ достаточно, дрожжи будут и дальше расти и размножаться. Например, есть дрожжевые закваски, которым больше 100 лет, а из них до сих пор готовят хлеб[186]. Дрожжи растут и размножаются бесконечно, пока у них есть для этого условия. Клеточная линия дрожжей бессмертна.

А вот клеточным линиям в многоклеточном организме жить вечно не разрешается. Каждый раз, когда они размножаются, их теломеры слегка укорачиваются, и, когда они достигают критической длины, клетки больше делиться не могут. Клеточная линия достигает стадии одряхления. Старые клетки, которые делились уже слишком много раз, приговариваются к смерти через апоптоз. После того как они уже не могут приносить пользы, их удаляют из организма – ради его же блага.

Выживальщик-одиночка в лесу может жить в своем доме сколько угодно долго – даже если крыша уже протекает, а стены вот-вот рухнут. В городе же обветшавшие дома сносят, чтобы другие люди не пострадали. Потребности многих важнее, чем потребности одного человека.

Движение

Движение – это естественное состояние одноклеточных организмов. У них нет никаких обязательств оставаться в определенном месте. Они передвигаются, чтобы найти самую благоприятную для себя среду. Бактерии изобрели множество замечательных способов передвижения. Одни используют для этого органеллы-жгутики, которые функционируют похоже на пропеллеры. Другие бактерии подергиваются и скользят, используя для этих целей органеллы, известные под названием пили IV типа.

Одноклеточные организмы сполна пользуются и преимуществами пассивного движения. Например, в неблагоприятных условиях дрожжи переходят в дремлющее состояние – превращаются в споры, которые подхватывает и разносит ветер. Некоторые споры найдут благоприятную среду для роста, снова активизируются и прорастут. Другие – не найдут и будут и дальше выжидать. Пекарские дрожжи, например, могут много лет пролежать в пластиковом пакетике, а потом снова активизироваться, когда их положат в теплую воду.

Движение особенно полезно для выживания одноклеточных организмов потому, что они сильно зависимы от окружающей среды. Дрожжи, которые слишком долго остаются на одном месте, могут израсходовать все свои ресурсы и погибнуть. Способность к передвижению дает им возможность найти обилие ресурсов в другом месте, чтобы и дальше плодиться и размножаться.

Напротив, многоклеточные организмы должны сделать все, чтобы их клетки оставались строго на нужных местах и никуда не передвигались. Клетки взаимодействуют и зависят друг от друга, так что должны быть в нужном месте в нужное время. Печень зависит от легочных клеток, которые добывают кислород, а остальной организм зависит от клеток печени, которые очищают кровь. Чтобы весь этот механизм работал, каждая клетка должна быть на своем месте. Легочная клетка не может просто взять, запрыгнуть в кровеносный сосуд и отправиться на тусовку к печени. В многоклеточных организмах есть специальные сложные системы – молекулы клеточной адгезии, – которые удерживают клетки на нужном месте.

Движение – это состояние одноклеточных организмов по умолчанию, а вот клетки многоклеточных организмов по умолчанию неподвижны (находятся в стазисе). Движение происходит на уровне всего организма, а не отдельной клетки. Организмы передвигаются, а вот клетки внутри организмов – нет.

Человек, который живет в чистом поле, может путешествовать, куда захочет. Если в каком-то месте хорошие условия, он остается там. Если нет – перебирается на новое место. Многие древние человеческие племена были кочевыми – они переходили с места на место, разыскивая пищу и избегая встреч с врагами. Но вот человек, живущий в Нью-Йорке, не может пойти, куда ему заблагорассудится. Он не может, например, просто взять и войти в чужой дом – это называется незаконным проникновением. Это одно из многочисленных правил, которые приходится соблюдать, живя в обществе.

Гликолиз

Пища перерабатывается в клеточную энергию в форме АТФ. Эволюция выработки энергии проходила в три этапа: гликолиз, фотосинтез и окислительный метаболизм.

Древняя атмосфера Земли была бедна кислородом (анаэробные условия), так что первой появившейся формой производства энергии был гликолиз. Этот процесс расщепляет молекулу глюкозы на две молекулы АТФ и две молекулы молочной кислоты и не требует кислорода. Все современные человеческие клетки умеют осуществлять процесс гликолиза.

Следующим важным эволюционным шагом в переработке энергии стал фотосинтез, появившийся примерно 3 млрд лет назад. Распространение фотосинтезирующих бактерий привело к росту концентрации кислорода в атмосфере.

Доступность кислорода сделала возможным появление третьего важного типа выработки энергии: окислительного фосфорилирования, которое осуществляется митохондриями. Окислительное фосфорилирование – это сжигание глюкозы с помощью кислорода, которое дает 36 молекул АТФ на одну молекулу глюкозы – это огромный шаг вперед по сравнению с гликолизом, который дает всего две молекулы АТФ. Человеческие клетки, если доступен кислород, практически всегда используют именно окислительное фосфорилирование. Большинство одноклеточных организмов используют более примитивный механизм, гликолиз, а вот большинство эукариотических клеток прибегают к окислительному фосфорилированию.

Итак, подведем итог. Одноклеточные организмы отличаются от многоклеточных четырьмя главными характеристиками:

1. Они растут.

2. Они бессмертны.

3. Они передвигаются.

4. Они используют гликолиз (еще это называется эффектом Варбурга).

Ничего не напоминает? А должно напоминать: ровно те же четыре признака являются отличительными особенностями рака! Это ведь не может быть простым совпадением? Отличительные особенности рака одновременно являются еще и свойствами одноклеточных организмов. Рак появляется из клеток, являющихся частью многоклеточного организма, но вот его поведение очень напоминает поведение одноклеточного организма.

Это выглядит как ответ на каком-нибудь школьном экзамене: раковые клетки отличаются от здоровых точно так же, как одноклеточные организмы – от клеток многоклеточного организма. Если смотреть с этой точки зрения, то сходство между раковыми клетками и одноклеточными организмами становится заметно даже сильнее.

Специализация

Человек, живущий в одиночестве в лесу, должен самостоятельно выполнять все задачи, необходимые для выживания: собирать еду, охотиться, защищать себя, шить одежду и т. д. Он не сможет прожить долго, если умеет только проводить налоговые аудиты. Общество позволяет людям специализироваться: становиться фермерами, охотниками, пекарями, торговцами и т. д. Кооперация и координация обеспечивают бо́льшую эффективность, и эта сложная организация в конечном итоге помогла человечеству выйти в открытый космос, построить суперкомпьютеры и разделить атом. Но за пользу, получаемую от специализации, приходится расплачиваться утратой некоторых других функций.

Одноклеточные организмы могут надеяться только на себя, поэтому выполняют все функции, необходимые для выживания, самостоятельно; они не могут специализироваться для выполнения одной-единственной функции. Микроскопия раковых клеток показывает, что они примитивны, или дедифференцированны (менее специализированы). С прогрессом рака клетки становятся более примитивными на вид, теряя все больше «высших» специализированных функций. К раковым клеткам часто применяется термин анаплазия, от греческого ана («задом наперед») и плазис («формирование»). Раковые клетки словно бы движутся назад по эволюционной лестнице.

Особенно это очевидно на примере рака крови, например острого миелоидного лейкоза (ОМЛ). Нормальный костный мозг вырабатывает незрелые белые и красные кровяные клетки – бласты. После созревания они выпускаются в кровеносную систему. Эти бласты обычно составляют менее 5 % костного мозга, и в кровеносной системе их найти нельзя. Определяющий признак ОМЛ – присутствие более 20 % незрелых бластов в костном мозге. А еще они нередко встречаются в кровеносной системе – это зловещий признак. Прогрессирование рака – это движение в обратном направлении, к менее развитым, более примитивным, менее специализированным клеточным формам.

Рак уходит от специализированного функционирования к чистому размножению и росту. Нормальные клетки молочной железы специализированы – когда необходимо, они вырабатывать молоко. А вот клетку рака молочной железы производство молока не интересует – ее интересует в основном только производство других раковых клеток. Клетку рака кишечника не интересует усвоение питательных веществ – она занимается в основном только собственным ростом и размножением.

Многоклеточность делает возможным разделение труда и специализацию по структуре и функционированию. Увеличенные размеры и сложность помогают многоклеточному организму доминировать в окружающей среде. Клетки печени специализированы, чтобы работать с намного большей эффективностью. Но, с другой стороны, они настолько специализированы, что не могут выжить сами по себе. Вы можете поместить на землю несколько бактерий, и они, вполне возможно, размножатся и будут процветать. Но если вы бросите на землю кусок печени, он просто умрет.

Автономия

Выживальщик-одиночка, живущий в лесу, полностью автономен. Житель Нью-Йорка обязан следовать множеству правил и законов. Он должен платить налоги, следовать правилам поведения, установленным в его жилищном комплексе, придерживаться социальных норм.

Одноклеточные организмы – сами себе хозяева, обладающие полной автономией. Раковые клетки – точно такие же: они не следуют правилам. Клетки рака груди не соблюдают границ молочной железы – они дают метастазы в другие органы. Клетки рака груди не подчиняются приказам мозга, гормональным сигналам или любым другим нормальным методам контроля, которые используются в организме. Раковые клетки растут ради собственной выгоды, а не выгоды организма.

Одноклеточные организмы, в отличие от многоклеточных, не признают никакой ответственности за окружающую среду. Они просто выживают, уничтожая конкурентов за еду и ресурсы.

Клетки многоклеточных организмов обязаны строго подчиняться приказам. С помощью гормонов им передаются очень подробные инструкции. Если уровень инсулина в крови высокий, клетки не могут не впустить в себя глюкозу. Они не обладают автономией. Клетки в целом не могут существовать вне организма. Ваше легкое не копается по ночам в холодильнике. Мы не заглядываем во двор к соседской печени, чтобы поздороваться с ней, когда выгуливаем собаку. Вы не кричите своему желудку «Опять забыл опустить сиденье унитаза?!»

Одноклеточные организмы, в отличие от многоклеточных, не признают никакой ответственности за окружающую среду. Они просто выживают, уничтожая конкурентов за еду и ресурсы.

Разрушение носителя

Выживальщик-одиночка может думать о чистоте окружающей среды, а может и не думать. Он может выбрасывать мусор в реку, чтобы его унесло течением, и он стал чьей-нибудь чужой проблемой. А вот в городе тщательно следят за местной средой. Мусор нужно выбрасывать в строго определенные места. Проезжать на машине по тщательно постриженному соседскому газону нельзя.

Одноклеточные организмы не признают никакой своей ответственности за окружающую их среду. Дрожжи прилагают все силы, чтобы уничтожить своих соседей – бактерии, потому что они – конкуренты за еду и другие ресурсы. Сэр Александр Флеминг заметил, что пенициллиновая плесень выделяет вещество, которое убивает все окружающие бактерии. Именно так был открыт первый в мире современный антибиотик, пенициллин.

Раковые клетки, как и одноклеточные организмы, уничтожают все вокруг себя. Раковая опухоль растет за счет соседей, уничтожая все окружающие ткани. Чем хуже приходится соседям, тем лучше, наверное, при этом раку. Рак похож на того парня, который специально проедет на своем пикапе по соседскому газону. Конкурентное преимущество можно получить двумя способами: либо самому стать лучше, либо сделать других хуже. И та, и другая стратегии работают. Добро пожаловать в джунгли.

Как и в обществе, клетки в многоклеточном организме должны быть хорошими соседями. Многоклеточные организмы должны поддерживать в порядке внеклеточную среду (ее еще называют внеклеточным матриксом), чтобы не навредить соседям. Нормальные клетки печени, например, не могут просто взять и выкинуть отходы своей жизнедеятельности на «соседний двор», в легкое. Нормальные клетки молочной железы не могут просто взять и начать уничтожать соседние клетки кожи.

Экспоненциальный рост

Одноклеточные организмы размножаются, делясь на две дочерние клетки. Если ресурсов достаточно, популяция удваивается с каждым поколением – это приводит к очень быстрому экспоненциальному росту. Экспоненциальный рост характерен для рака, но не для клеток многоклеточных организмов. Печень взрослого человека, например, остается примерно одного и того же размера, потому что миллионы «новорожденных» клеток печенью уравновешиваются гибелью других миллионов клеток. Как уже говорилось выше, многоклеточные организмы тщательно контролируют рост, не дозволяя ничем не сдерживаемой экспансии популяции.

Вторжение в новые среды

Одноклеточные организмы часто вторгаются и эксплуатируют новые среды в бесконечном поиске новой пищи. Плесень, появившаяся на кусочке хлеба, будет расти, пока не покроет весь кусок целиком.

Рак, подобно одноклеточным организмам, вторгается повсюду и может колонизировать новые среды – этот процесс называется метастазированием. Клетки рака груди могут выжить в печени. Клетки рака легких – в мозге. Распространение инфекции по организму тоже часто называют метастазами. Например, инфекция может начаться в почках, распространиться по кровеносной системе и заразить сердечные клапаны. Подобные метастатические инфекции нередко бывают смертельно опасны.

Клетки многоклеточных организмов соблюдают строгие границы: они не могут выжить вне отведенных для них мест. Здоровая клетка молочной железы не выживет в печени – это совершенно чуждая для нее среда. Клетка легкого не выживет в мозге.

Конкуренция за ресурсы

Одноклеточные организмы безжалостно конкурируют друг с другом за ресурсы. Каждая бактерия – сама за себя. Клетки, которые успеют схватить достаточно еды, выживут и размножатся. Те, которые не успеют, умрут. Рак точно так же конкурирует за ресурсы с соседними клетками, не задумываясь ни о каких коллективных целях. Раковая клетка съест всю глюкозу, что найдет, даже если для этого придется лишить глюкозы здоровые клетки. Больные раком часто теряют огромные объемы мышечной и жировой ткани, потому что рак пожирает сам себя. Этот процесс, распространенный на поздней стадии многих видов рака, называется раковой кахексией.

Клетки многоклеточных организмов не конкурируют друг с другом за ресурсы, например глюкозу. Когда ресурсов мало, они делятся по строгим правилам. Например, в голодное время отключаются механизмы менструации и размножения, рост волос замедляется, а ногти становятся хрупкими. Немногие доступные ресурсы направляются на выживание организма; некоторыми отдельными клетками можно пожертвовать. В сравнительно ненужных клетках запускается апоптоз.

Геномная нестабильность

Генетическое разнообразие помогает виду эволюционировать и выживать в непредсказуемой среде. Одноклеточные организмы размножаются бесполым путем, разделяясь на две дочерние клетки, генетически идентичные родительской. Если гены передаются со 100-процентной точностью, то генетического разнообразия не будет вообще. Для того чтобы обеспечить генетическое разнообразие, одноклеточные организмы должны мутировать.

Микроорганизмы часто увеличивают скорость генетических мутаций, реагируя на стресс. Для этого они используют сложные механизмы, например анеуплоидию[187], ошибки репликации при редактировании, проскальзывание полимеразы, амплификацию генов, дерегулирование репарации ошибочно спаренных нуклеотидов и рекомбинацию при ограниченной гомологии[188]. Эти процессы даже по названию кажутся сложными – и они такие и есть на самом деле. Здесь отлично подходит пословица «хочешь жить – умей вертеться»: одноклеточные организмы при необходимости находят способы увеличить число мутаций.

Раковые опухоли, как мы знаем благодаря тщательнейшим исследованиям, тоже полны генетических мутаций. Рак может мутировать чуть ли не лучше, чем любая другая существующая клетка. Генетическая мутация – это один из отличительных признаков рака, фундаментальная способность, которая делает рак… ну, раком. Для одноклеточных организмов и раковых клеток способность мутировать полезна, а вот для многоклеточных организмов – вредна.

Многоклеточные организмы обеспечивают генетическое разнообразие с помощью полового размножения, при котором смешиваются гены родителей, но даже при объединении двух наборов генов предпочтение отдается геномной стабильности. Клетки настолько взаимозависимы, что мутация в одной клетке обычно негативно влияет на другую. Если клетка легкого мутирует и перестанет функционировать, от этого пострадает весь организм. Мутация в одном гормональном сигнальном пути, скорее всего, подействует заодно и на другой, и все посыплется, словно домино. Поэтому в многоклеточных организмах развились механизмы репарации ДНК, которые замедляют естественную скорость мутаций.

Мутации позволяют одноклеточным организмам обеспечивать генетическое разнообразие, чтобы справиться с нестабильностью окружающей среды. Клеткам в многоклеточных организмах не нужно иметь дело с нестабильной средой, потому что условия сравнительно статичны. Ионный состав окружающей жидкости поддерживается в очень жестких границах. Температура тела сравнительно постоянна.

Парадигма рака как простейшего, вторгшегося в организм, объясняет, почему рак намного больше похож на инфекцию, чем другие хронические болезни человека, например болезни сердца.

Эволюционная парадигма

Рак происходит из клеток многоклеточного организма, но ведет себя в точности как одноклеточный организм. Это потрясающее, новаторское открытие. Мы наконец-то получили ответ на старый как мир вопрос: что такое рак? Общепринятый ответ, который давала парадигма рака 2.0, довольно долго звучал следующим образом: рак – это клетка со случайно накопившимися генетическими мутациями. Но Дэвис и другие увидели, что происхождение рака связано с происхождением самой жизни. Рак, как бы невероятно это ни прозвучало, – одноклеточный организм. Многоклеточная жизнь – это сотрудничество. Одноклеточная – соперничество. Подобное возвращение к фенотипу древнего предка называется атавизмом – возвращением к более ранней версии или к эволюционному прошлому.

Человеческая цивилизация развилась от маленьких групп людей, конкурирующих друг с другом, до огромных обществ, которые работают вместе. Увеличение размера и сложности и появление специализации помогает городам доминировать. Точно так же и жизнь на Земле развилась от одноклеточной к многоклеточной. Увеличение размера и сложности и появление специализации помогает многоклеточным организмам (в частности, людям) доминировать. Рак – это что-то вроде постапокалиптического мира «Безумного Макса», где маленькие банды людей сражаются друг с другом за ресурсы.

С виду горожанин и выживальщик-одиночка в лесу очень сильно различаются между собой, но на самом деле они очень похожи – просто вынуждены сталкиваться с разными ситуациями. В лесу люди соперничают, в городе – сотрудничают. Но что случится в городе, где разрушатся системы закона и порядка? Сотрудничать станет сложно; начнутся вандализм, грабеж и разбой. «Каждый сам за себя» – вот единственный способ выжить в беззаконной среде. Горожанину приходится вести себя все более и более похоже на выживальщика. Проблема – не только в семени, но и в почве.

Рак – это разрушение межклеточного сотрудничества. Раковое преображение происходит, когда клетка в хорошо функционирующем обществе начинает вести себя как одноклеточный организм из-за нарушения клеточного «закона и порядка». В городах всегда есть силы правопорядка; точно так же и в нормальных клетках есть сильные противораковые механизмы, в которых задействованы клетки иммунной системы. Когда работа иммунной системы подавляется и правила межклеточного сотрудничества нарушаются, клеткам приходится возвращаться обратно к программе «выжить любой ценой». Рак перестает следовать правилам и начинает грабить и нападать на соседние клетки.

Если с вами не сотрудничают, то приходится либо соперничать, либо умирать. Это возвращение к одноклеточности наносит просто убийственный удар по организму. Поскольку все многоклеточные организмы развились из одноклеточных, все многоклеточные формы жизни содержат базовые сигнальные пути, необходимые раку. Семена рака, таким образом, есть в каждой клетке каждого многоклеточного животного. Происхождение рака неразрывно связано с происхождением само́й многоклеточной жизни.

Но почему эта клетка, которая изначально была частью многоклеточного сообщества, начинает вести себя как одноклеточный организм? Лишь одна сила в биологической вселенной может заставить ее это сделать.

Эволюция.

12

Эволюция опухоли

Чарльз Дарвин, изучавший животных на идиллических Галапагосских островах, сотворил историю, описав свою теорию эволюции путем естественного отбора в книге «Происхождение видов» (1859). Согласно легенде, Дарвин заметил, что форма и размер клюва птиц, которых он посчитал вьюрками (на самом деле это могли быть танагры), различаются в зависимости от главного источника пищи. У некоторых птиц были длинные, острые клювы, которыми удобно есть фрукты, а у других – короткие, толстые клювы, которыми хорошо клевать семена с земли. Дарвин предположил, что это не может быть простым совпадением: остроклювые птицы встречались там, где в изобилии есть фрукты, а тупоклювые – там, где много семян.

Рассматривал Дарвин и другую птицу – он называл ее домашним голубем, но, возможно, это был дикий сизый голубь. В 1800-х гг. заводчики голубей выводили этих птиц для получения определенных атрибутов. Заводчик, который хотел получить белого голубя, в течение нескольких поколений случал между собой только голубей очень светлого цвета и в конце концов добивался успеха. Если заводчику нужна была птица с большими перьями, он точно так же целенаправленно, в течение нескольких поколений скрещивал птиц с самыми большими перьями. Искусственный отбор в конце концов давал птиц с желаемыми чертами. Заводчикам не обязательно было знать конкретные необходимые генные мутации – достаточно было критериев селекции.

Человечество применяет искусственный отбор не одно тысячелетие. Чтобы вывести молочные породы коров, скрещивали потомство коров, которые давали больше всего молока. Другие же коровы шли на мясо. В конце концов удалось вывести голштинскую породу (всем известную белую с черными пятнами), которая может давать до 30 литров молока в день. К одному и тому же результату могут привести разные генетические мутации. Швицкая порода коров тоже дает много молока, но генетически она сильно отличается от голштинской. Эти генетические варианты – не случайные мутации: они были вызваны с конкретной целью, увеличения производство молока.

Дарвин предположил, что тот же самый процесс отбора действует и среди галапагосских вьюрков. Вместо искусственной, направляемой человеком селекции, заявил он, мы видим процесс естественного отбора. Области, где растет много фруктов, более благоприятны для выживания птиц с длинными клювами. У потомства таких птиц клювы тоже будут длинными.

Длинные, острые клювы не были результатом случайной генетической мутации («семени») – их вызвала окружающая среда («почва»): изобилие фруктов способствовало процветанию в первую очередь мутации, при которой вырастает длинный клюв. Если главным источником пищи являются семена, происходит противоположный процесс: в данном случае преимущество птицам дают короткие клювы.

Изменения в популяции путем селекции – и искусственной, и естественной, – требуют двух условий: генетического разнообразия и давления отбора. Если бы у всех птиц были одинаковые клювы или все коровы давали одинаковое количество молока, эволюция была бы невозможна, потому что любой отбор приводил бы к одному и тому же результату. Не было бы никаких естественных преимуществ или недостатков. Теория естественного отбора объясняет процесс, за счет которого появляются или исчезают определенные признаки. Окружающая среда оказывает давление отбора, которое определяет, какие именно генетические изменения наиболее способствуют выживанию. Почва определяет, каким семенам взойти и процветать. Теория соматических мутаций предполагала, что раковые клетки генетически монотонны, а мутации накапливаются случайно, а не путем какого-либо процесса отбора. Трудно было заявить что-либо более неверное.

Внутриопухолевая гетерогенность

Достаточно ли рак генетически разнообразен, чтобы эволюционировать? Ответ на этот вопрос – безусловное «да», и он был получен при составлении «Атласа ракового генома». Даже в пределах одной опухолевой массы наблюдается значительное генетическое разнообразие: это называется внутриопухолевой гетерогенностью (ВОГ). Слово гетерогенность означает «состояние разнородности», так что термин «ВОГ» описывает потрясающее разнообразие генетических мутаций, которые можно найти в одной и той же опухоли[189].

Опухоли, имевшие много сходных характеристик (отличительных особенностей рака), невероятно отличались одна от другой на генетическом уровне[190]. Даже в одном и том же пациенте разные участки одной и той же опухоли обладали очень разными генетическими мутациями[191]. Например, в исследовании 2012 года ученые взяли биопсию одной раковой опухоли у одного пациента, затем секвенировали девять образцов из первичной опухоли и три – из метастазов и сравнили их. Теория соматических мутаций (ТСМ) предсказывала 100-процентное генетическое совпадение, но правда оказалась совершенно иной: одинаковыми были лишь 37 % соматических мутаций. Рак – это не однородный генетический клон; он содержит многочисленные и разнообразные субклоны.

В большинстве раковых опухолей есть доминирующий клон, из которого состоит более 50 % всей опухоли, а оставшуюся часть составляют многочисленные генетически разнообразные субклональные популяции. Иногда даже клетки одной и той же опухоли очень сильно друг от друга отличаются. В одной истории болезни обнаружилась клетка-субклон, которая отличалась от доминирующего клона на 15 600 генетических мутаций![192]

Опухоли отличаются разнообразием и в пространстве, и во времени[193]. Новые мутации постоянно появляются, а старые отмирают. В одном исследовании сравнили геном рецидивировавшего метастатического рака груди с геномом исходной опухоли, секвенированным девять лет назад. В метастазах нашли 19 новых мутаций, отсутствовавших в исходной опухоли[194]. Генетическое разнообразие, или ВОГ, – это ключевой фактор эволюции опухоли, который позволяет естественному отбору действовать через процесс разветвленной эволюции.

Разветвленная эволюция

Как работает эволюция опухоли? ТСМ считала, что рак развивается линейно. У раковых клеток постепенно накапливаются мутации, пока они не получают все необходимые отличительные особенности, делающие их раковыми. Эта теория предсказывала, что одного-единственного вмешательства, например лекарства или специально изготовленного антитела, будет достаточно, чтобы разрушить всю цепочку мутаций и вылечить рак. Фантастическая история, да – только сейчас уже известно, что с большинством распространенных раковых опухолей такой фокус не проходит.

Генетическая гетерогенность и разветвленная эволюция раковых клеток позволяют раку адаптироваться к препятствиям.

Внутриопухолевая гетерогенность (ВОГ) вместо линейной эволюции делает возможным более надежный процесс – разветвленную эволюцию. Рак эволюционирует не по одной-единственной цепочке, а сразу по многим дорожкам, словно дерево, у которого отрастают все новые ветки. Препятствие, с которым сталкивается одна ветка, не мешает развитию всего дерева, потому что другие ветки, расположенные более благоприятным образом, продолжают расти.

Представьте себе дерево, растущее возле забора. Если бы у дерева была всего одна ветка, оно бы перестало расти, наткнувшись на доски. Но, поскольку у дерева веток много, оно прорастает прямо через забор, находя в нем зазоры и отверстия. Большинство биологических видов эволюционируют точно так же. Например, у галапагосских вьюрков клювы бывают разной формы; в некоторых ситуациях для них более благоприятен длинный клюв, в некоторых – короткий.

Популяция раковых клеток

Генетическая гетерогенность и разветвленная эволюция раковых клеток позволяют раку адаптироваться к препятствиям

Рак тоже знает, как работает разветвленная эволюция. На рис. 12.2 видно, как именно ВОГ и разветвленная эволюция обеспечивают выживание. Когда рак натыкается на препятствие – например химиотерапию, которая убивает 99 % раковых клеток, – достаточно, чтобы выжил всего один субклон рака, чтобы снова восстановить опухоль и продолжить эволюционный процесс. Дереву, у которого много веток, достаточно найти всего одно отверстие, чтобы прорасти через забор.

Благодаря недавним исследованиям удалось проследить за эволюционным путем рака в организме пациента. На рис. 12.3 изображен процесс составления карты генетических мутаций одной-единственной раковой опухоли и ее эволюции со временем. Здесь важны не столько конкретные мутации, сколько сама структура: эволюция рака очень напоминает ветви дерева.

Эволюция рака со временем становится разветвленной.

Источник: Marco Gerlinger et al, “Intratumor Heterogeneity and Branched Evolution Revealed by Multiregion Sequencing,” New England Journal of Medicine 366 (2012): 883–92.

На первом этапе все раковые клетки, образовавшиеся из здоровой ткани, имеют одну и ту же общую мутацию. ТСМ предполагала, что эта одна-единственная мутация – единственное, что отличает рак от нормальной ткани. Но на самом деле это было только начало, а не окончание ракового преображения. От главного ствола ответвлялись новые мутации, а со временем их становилось все больше и больше[195]. Когда раковая опухоль сталкивается с проблемой, мешающей ей расти, у одного из многочисленных субклонов может найтись решение. Этот субклон начнет размножаться и станет доминирующим, после чего опухоль продолжит расти. Препятствие станет для нее давлением отбора.

Последствия для терапии

Понимание, что рак постоянно развивается и во времени, и пространстве с помощью разветвленной эволюции, помогло нам наконец оторваться от онкологической ортодоксии предыдущих десятилетий. Это имеет два важных последствия для противораковой терапии и по большей части объясняет, почему же в онкологии не удается добиться особого прогресса.

1. Одно-единственное таргетированное средство вряд ли будет успешным;

2. Рак может эволюционировать, развивая в себе резистентность к лечению.

Во-первых, у большинства раковых опухолей очень мало общих генетических мутаций. Соответственно, одно-единственное лекарство, которое справляется с одной-единственной мутацией, вряд ли сможет вылечить всю опухоль. Мечта о таргетированном персонализированном лекарстве, которое будет отключать одну-две мутации, была окончательно и бесповоротно похоронена.

Были, конечно, и исключения. Таргетированная медицина добилась потрясающих успехов в борьбе с хроническим миелоидным лейкозом и HER2/neu-положительным раком груди. Но вот для большинства опухолей, которые содержат сотни мутаций, такая стратегия не работала и не могла работать. Чтобы убить каждую генетически отличную от других область опухоли, включая метастазы, понадобится несколько десятков разных лекарств.

Вспомните еще раз аналогию с деревом. Его можно срубить мощным ударом по стволу, но вот если вы будете только обрубать ему ветки, то дерево, скорее всего, продолжит расти как ни в чем не бывало. Точно так же обстоит дело и с раком. «Ствол» срубить очень трудно, а борьба с сотнями мелких ответвлений неэффективна.

Сама логистика борьбы с многочисленными мутациями уже выглядит обескураживающе. Если сделать только одну биопсию опухоли, то, скорее всего, вы упустите большинство генетических нарушений. Даже если вам каким-то образом удастся составить полный список всех мутаций, то для уничтожения всех «веток» понадобится сочетание десятков, а то и сотен лекарств. Идея «прецизионной» химиотерапии была основана на ошибочном предположении, что эволюция рака линейна. На самом деле опухоль гетерогенна и эволюционирует и во времени, и в пространстве, а вот наши методы лечения неизменны.

Благодаря данным, полученным за полвека войны против рака, мы составили каталог из миллионов возможных мутаций, ведомые ошибочной надеждой, что эта информация поможет нам найти лекарство. Но мы и близко не подошли к этой мечте. Борьба с одной-единственной мутацией, когда в раковой опухоли их может быть много сотен, – не слишком-то плодотворная стратегия.

Самый часто мутирующий ген в человеческих раковых опухолях (он дефективен примерно в 50 % всех опухолей[196]) называется p53; его открыли в 1979 году. Иногда его называют «стражем генома», потому что он очень важен для поддержания стабильности генома. Любые повреждения ДНК, чем бы они ни были вызваны – токсинами, вирусами, радиацией, – активируют ген p53. Если повреждения минимальны, то p53 просто починит их. Но вот если они слишком значительны, то p53 нажимает на «аварийный выключатель» и активирует протокол апоптоза, защищая геном от дефектных клеток.

После открытия p53 об одном этом гене было написано около 65 тыс. научных статей. Если предположить, что в среднем на исследования для одной статьи уходило по $100 тыс. – кстати, эта цифра, скорее всего, значительно занижена, – это значит, что на исследования гена p53 потратили $6,5 млрд. Это миллиарды действительно с большой буквы «М». С 1979 года раком, связанным с геном p53, заболели около 75 млн человек. Чем мы можем похвастаться, вложив в исследования такие огромные деньги и увидев такие человеческие страдания? Количество связанных с геном p53 методов лечения, одобренных FDA по состоянию на 2019 год, равно нулю. Да, нулю. Почему хорошее лечение найти так сложно? На данный момент нашли уже 18 тыс. разных мутаций этого гена.

Кроме того, разветвленная эволюция помогает раковым опухолям развить резистентность к лекарствам – это явление часто отмечают при бактериальных инфекциях. Генетически разнообразная популяция бактерий адаптируется к приему антибиотиков, развивая резистентность. При первом использовании антибиотиков большинство бактерий погибает. Рано или поздно какая-нибудь редкая мутация позволяет одной бактерии выжить. Она процветает, потому что другие бактерии погибли, и у нее нет конкурентов. Начинается новая инфекция, только на этот раз бактерии обладают сопротивляемостью к антибиотикам. Рак ведет себя как инвазивное простейшее: он часто приобретает резистентность к химиотерапии, радиотерапии, гормональным и даже современным генетическим лекарствам.

ВОГ и разветвленная эволюция – это мощные механизмы выживания, которые имеются практически у всех живых существ на Земле. Они помогают адаптироваться к новым жизненным средам. Именно поэтому количество провальных лекарств такое невероятно большое: противораковые средства оказываются неэффективными почти в три раза чаще, чем лекарства для борьбы с другими болезнями[197].

Разветвленная эволюция дает нам концептуальную структуру для понимания противораковой терапии. Успех может принести только стратегия «пан или пропал». Атака на «стволовую» мутацию, скорее всего, будет эффективна, но сложна. В редких случаях нам действительно удается найти метод лечения, который срубает ствол – например иматиниб или трастузумаб. В таких случаях достаточно разорвать всего одно звено цепи, чтобы вылечить болезнь.

Другая успешная стратегия – задавить рак сразу несколькими методами лечения: использовать различные лекарства при химиотерапии, а также сочетать ее с другими подходами – операциями и радиотерапией. И иногда такое лечение работает очень хорошо. Лейкемию и другие виды детского рака нередко удается вылечить с помощью комбинированной химиотерапии. Одним из первых прорывов в химиотерапии стало как раз сочетание нескольких лекарств в одном курсе лечения. Сейчас очень немногие химиотерапевтические средства прописывают по одному. Вместо этого пациентам дают сразу по три-четыре лекарства, прием которых строго упорядочен.

Такой же стратегией пользуются и в борьбе с некоторыми инфекциями. Поскольку и инфекции, и рак ведут себя как одноклеточные организмы, это сходство – не совпадение. Для лечения туберкулеза, который вызывается медленно растущими бактериями, требуется прием сразу нескольких антибиотиков. Если вам удастся убить 100 % микробов, резистентность просто не разовьется.

Рак генетически подвижен и постоянно эволюционирует. Он легко обхитрит статическую генную терапию. Рак играет с нами в шахматы – постоянно меняющуюся и эволюционирующую стратегическую игру. Использовать одну-единственную таргетированную генетическую терапию – все равно, что разыгрывать один и тот же дебют вне зависимости от ответов соперника. Такой подход практически всегда приводит к неудаче.

До последнего времени раковые клетки считали идентичными клонами, так что эволюционным вопросам внимания не уделялось. Но понимание, что рак может эволюционировать, произвело фурор. Впервые за несколько десятилетий мы стали лучше понимать, как развивается рак. Теперь для того чтобы разобраться и объяснить, как рак мутирует, можно было задействовать целую отрасль науки – эволюционную биологию.

Раковые опухоли постоянно эволюционируют – а это значит, что они являются подвижными, а не статичными целями. Чтобы попасть в движущуюся цель, нужно знать, какие силы ее передвигают. Чтобы убить рак, нужно знать, чем вызываются эти мутации. Какое давление отбора действует на него?

Давление отбора

Глубокие эволюционные корни рака уходят в далекое прошлое, задолго до появления человечества – к самому происхождению многоклеточной жизни на Земле. Совершенно неожиданный ответ на важнейший вопрос «Что такое рак?» звучит так: рак – это одноклеточный организм. Но чтобы клетка из здорового «общества», основанного на сотрудничестве, превратилась в одноклеточное, ей требуются сотни или даже тысячи генетических мутаций. Встает новый вопрос: что управляет отбором при этих мутациях?

Теория соматических мутаций предполагала, что рак – это просто скопление случайных генетических ошибок. Но раковое преображение клеток явно не случайно. Напротив, клетки эволюционируют в сторону явно определенной цели – одноклеточности, – с решительностью и упрямством собаки-ищейки. Рак не может существовать вне носителя и не заразен: успешно развивающийся рак убивает своего носителя, а в процессе – и самого себя. Чем смертоноснее рак, тем более самоубийственно его поведение. Почему эволюция превращает рак в форму жизни, которая убивает саму себя?

Принципы эволюционной биологии дают нам ответ. Во-первых, рак ведет себя как одноклеточный организм. Бактерии, которые выращивают в чашке Петри, будут расти до тех пор, пока пища не закончится. Они и не попытаются как-то замедлить свой рост даже в условиях очевидной нехватки пищи, потому что каждую отдельную клетку интересует только собственный рост. Расти, пока еда не закончится, а потом умри. Точно такая же закономерность роста наблюдается и при раке: опухоль разрастается до тех пор, пока организм-носитель не умрет. А после этого умирает и сам рак.

Во-вторых, рак в основном поражает взрослых в зрелом возрасте – уже после того, как заканчивается репродуктивная фаза жизни. Гены, которые повышают риск рака, передаются следующему поколению. Например, ген BRCA1 значительно повышает риск рака и груди, и яичников. Средний возраст диагностирования рака груди – 42,8 года, во многих случаях – уже после того, как женщина родит детей. Таким образом, несмотря на летальность рака, ген BRCA1 передается дальше и удерживается в популяции[198].

Рак отличается от других генетических болезней, потому что он эволюционирует. Серповидноклеточная анемия, например, вызывается генетической мутацией, которая одинакова во всех случаях и остается стабильной и во времени, и в пространстве. Мутации раковых клеток меняются постоянно – и от человека к человеку, и даже в одном и том же человеке со временем. Но если раковые опухоли мутируют постоянно и независимо друг от друга, почему тогда они оказываются такими одинаковыми? Почему у всех них одни и те же отличительные особенностями? На этот вопрос есть два возможных ответа: конвергентная эволюция и атавизм.

Конвергентная эволюция

При схожих условиях окружающей среды животные могут независимо друг от друга развить в себе схожие полезные черты – это явление называется конвергентной эволюцией. Например, белки-летяги Австралии и Северной Америки не связаны между собой генетически, но выглядят почти идентично. У этих животных появились похожие отличительные черты, потому что им приходилось иметь дело с одинаковым давлением отбора. Белки на обоих континентах вынуждены спасаться от наземных хищников, и похожие на крылья конечности, которые помогают им парить с дерева на дерево, обеспечивают им заметное преимущество в выживании. У двух неродственных видов белок развилось одно и то же решение проблемы выживания: способность парить.

Появление складок кожи, похожих на крылья, требует значительных изменений в генетике. Если бы вы спросили: «Почему у этих белок появилась способность к парению?», ответ мог прозвучать так: «Из-за генетических мутаций». Но это лишь непосредственная причина. На самом деле это окружающая среда отбирает генетические мутации, делающие возможным парение. Гены у двух видов белок очень разные, но благодаря мутациям они пришли к одному и тому же фенотипу: слово «конвергентный» означает «сходящийся». Такая прогрессивная эволюция изменяет тела белок и дарит им новые умения, в частности умение парить.

Давайте теперь вернемся к раку. Можно ли назвать эволюцию рака конвергентной? Каждая раковая опухоль независимо друг от друга изобретает одно и то же «колесо», по очереди набирая одни и те же отличительные признаки. Начинается все с нормального генома, а затем рак, развиваясь, шаг за шагом накапливает новые мутации, которые помогают ему расти, стать бессмертным, передвигаться и использовать эффект Варбурга, и наконец превращается в полноценную опухоль.

Но если каждая из миллионов раковых опухолей развивается независимо друг от друга, почему они все настолько похожи? Дело не может быть только в окружающей среде, потому что она бывает совершенно разной. Легкое совсем не похоже на молочную железу, а молочная железа – на простату. Почему все раковые опухоли под микроскопом выглядят почти неотличимо друг от друга, будь то образец, взятый в 1920 году у японца или в 2020 году у американки?

Давайте рассмотрим эволюцию домашней собаки. От первых одомашненных волчат она прошла долгий путь – сейчас существуют сотни различных пород собак. Одни большие, другие маленькие. У одних вообще нет шерсти, у других ее слишком много. Одни собаки дружелюбны, другие равнодушны. Но все они – потомки волков. Собаки отличаются друг от друга сотнями генетических мутаций и выглядят совершенно по-разному. Рак кишечника начинается в здоровых клетках кишечника. Какова вероятность того, что после миллионов независимых друг от друга мутаций абсолютно все раковые опухоли, найденные в кишечнике, будут неотличимы друг от друга?

Если доминирующей силой действительно является прогрессивная конвергентная эволюция, это значит, что абсолютно все раковые опухоли в истории медицины – это новые мутации, которые развиваются независимо друг от друга, но при этом по простому совпадению выглядят неотличимо даже на микроскопическом уровне.

Это просто немыслимо.

Так как же можно объяснить это невероятное совпадение? Когда Пол Дэвис раздумывал над этой проблемой, его поразило то, насколько же рак «глубоко встроен в саму канву многоклеточной жизни»[199]. Корни рака лежат в нашем эволюционном прошлом. Может быть, рак – это не прогрессивный, а регрессивный эволюционный процесс?

Прогрессивная эволюция рака – постепенное накопление мутаций

Атавизм

В 2001 году в Индии родился мальчик с почти 20-сантиметровым хвостом; малышу, получившему имя Аршид Али Хан, поклонялись как реинкарнации Ханумана, буддистского бога обезьян[200]. Хвост у человека – это пример атавизма, возвращения отличительного свойства далекого предка, исчезнувшего много поколений назад. (Это слово происходит от латинского atavus, «предок»). Другой пример атавизма – перепонки между пальцами. Атавизмы появляются редко, но регулярно. Как они развиваются? Есть два возможных объяснения:

1. Сотни мутаций собираются вместе, чтобы сформировать хвост с нуля (de novo). Это прогрессивная эволюция – добавление нового свойства существующей структуре.

2. Биологический «план» для хвоста уже существует, но обычно не задействуется. Если механизмы, подавляющие выполнение этого плана, перестают действовать, вырастает хвост. Это регрессивная эволюция – восстановление древней, но скрытой черты.

Для первой возможности требуется невероятное стечение обстоятельств. Мышцы и соединительная ткань, формирующие хвост, должны вырасти в форме трубки. Клетки кожи должны вырасти таким образом, чтобы полностью покрыть хвост. Для кровоснабжения этой аномалии должны вырасти кровеносные сосуды. Если это мутация de novo, то она не обязательно должна выглядеть как хвост. Она может выглядеть как ухо или палец. Кроме того, ей вовсе не обязательно появляться именно на месте копчика. «Хвост» может вырасти у вас на макушке или, скажем, в подмышке.

Второй вариант говорит, что в человеческом зародыше уже содержатся все необходимые генетические инструкции для формирования хвоста, что отражает наше происхождение от приматов. У людей появились гены, подавляющие рост хвоста, но исходные «чертежи» не исчезли, а просто тщательно скрыты. Редкое событие – разрушение генов, которые подавляют рост хвоста – поможет генетической программе по отращиванию хвоста снова запуститься, потому что она была в клетке всегда. Когда эта генетическая мутация случается, человек выглядит внешне неотличимо от других людей, у которых тоже вырос хвост.

Представьте, что на уроке рисования все ученики нарисовали одинаковый цветок – одного и того же размера, цвета и формы. Неужели все дети просто независимо друг от друга решили нарисовать одинаковую картинку? Вряд ли. Скорее всего, эти картинки – одинаковые раскраски по номерам, которые учитель раздал им перед уроком. Что вероятнее в случае с раком: что абсолютно все раковые опухоли в мире независимо друг от друга решили развить в себе одни и те же отличительные признаки, или же эти признаки уже существовали, и им нужно было только не мешать развиваться?

Атавистическая теория предполагает, что рак – это регрессия к более старому эволюционному формату, одноклеточному организму. Рак уже существует во всех клетках всех многоклеточных организмов, только он тщательно спрятан. Основной «чертеж» уже существует, и его нужно просто отыскать, а не составить с нуля. Этот атавизм – по сути, регрессивная, а не прогрессивная эволюция, возвращение к ранней, уже существующей версии. Вполне правдоподобный ответ на вопрос, почему все раковые опухоли в истории развиваются по-разному, но выглядят одинаково.

Рак – это одноклеточный предок нормальной клетки. За время эволюции в многоклеточных организмах появились новые системы контроля, которые обеспечивают сотрудничество и координацию. Одноклеточные организмы постоянно растут, бессмертны, передвигаются и используют гликолиз. С появлением многоклеточной жизни в клетках развились новые генетические инструкции, которые останавливают рост, делают клетки смертными, не дают им свободно передвигаться и заставляют отдавать предпочтение другому способу выработки энергии – окислительному фосфорилированию.

Но, и это очень важно, старая программа «одноклеточности» не была стерта. Она по-прежнему существует, пусть и в скрытом состоянии. Новые программы просто построены на фундаменте из старых. Если новые программы подавления перестанут работать, старые программы смогут подать голос. Атавизмы чем-то напоминают прирученных тигров. Тигра можно выдрессировать, чтобы он терпел присутствие людей и ел только из своей миски. Но если он разъярится и забудет свою дрессировку, то снова станет диким зверем.

Атавистическая теория предполагает, что одноклеточные организмы содержат в себе исходное ядро генетической программы, которая способствует росту, бессмертию, передвижению и гликолизу (рис. 12.5А). Это ядро существует и в многоклеточных организмах как напоминание об одноклеточном эволюционном прошлом. Новая генетическая программа накладывается поверх старого ядра (рис. 12.5Б), чтобы изменить поведение клетки – сделать ее склонной не к соперничеству, а к сотрудничеству. Если эти сравнительно новые механизмы генетического контроля будут повреждены, то древние свойства снова проявляют себя (рис. 12.5В). Именно так здоровая клетка переживает раковое преображение.

Атавистическая теория делает дикое с виду, но верное предположение, что рак – это распространенное, а не редкое событие, потому что повредить контролирующие структуры относительно легче, чем накопить сотни скоординированных новых мутаций с помощью прогрессивной конвергентной эволюции. По древнему праву рождения нам положено выживание отдельной клетки, а не многоклеточного организма. И в самом деле, вероятность заболеть раком намного, намного превышает известную вероятность мутации в организме.

Рак всегда идет по одному и тому же пути – назад к одноклеточной жизни. Поскольку эта примитивная программа существует абсолютно во всех клетках, раковые клетки со временем становятся все более похожи одна на другую. Они дедифференцируются (становятся менее отличными друг от друга). Собственно говоря, именно словом дедифференциация описывается поведение раковых опухолей.

Все раковые клетки приходят к одной и той же цели (одноклеточности), следуя заранее определенному пути (атавизму), а не случайным дорогам (конвергентной эволюции). Конвергентная эволюция – это движение вперед, а атавизм – назад. Эти древние сигнальные пути появились миллионы, если не миллиарды лет назад. Рак уже существует во всех многоклеточных организмах; его нужно только выпустить на свободу.

Почему раком болеют все многоклеточные организмы? Почему любая клетка организма может стать раковой? Почему рак так широко распространен? Почему раковые опухоли так похожи друг на друга, хотя развиваются независимо? Теория соматических мутаций не могла ответить на эти вопросы, но вот атавистическая эволюция объясняет очень многое в поведении рака. Тем не менее остается вопрос: какое же давление отбора превращает клетку многоклеточного организма, запрограммированную на сотрудничество, в одноклеточный организм, который заинтересован только в соперничестве? Иными словами: что вызывает рак?

13

Раковое преображение

Новая эволюционная парадигма рака находила совершенно неожиданные ответы. Рак, как бы невероятно все это ни звучало, – это регрессивная эволюция (атавизм), ведущая к одноклеточным организмам из нашего эволюционного прошлого. Клетки из многоклеточных организмов вынуждены постоянно сдерживать свои стремления к одноклеточности. Когда отличительные свойства одноклеточных организмов выходят на передний план, результатом становится рак. Есть ли доказательства этой теории? Современные исследования находят их все больше и больше. Согласно этой теории, раковые клетки должны экспрессировать больше древних «одноклеточных» генов и меньше генов из более современного многоклеточного периода. Именно это сейчас и показывают исследования. Количество мутаций в раковых клетках максимально именно на «стыке» между одноклеточной и многоклеточной жизнью[201].

Исследование 2017 года разделило 17 318 известных человеческих генов на 16 разных групп (филострат) в зависимости от их эволюционной истории. Самые древние гены в филостратах с первой по третью унаследованы от одноклеточных организмов. Филостраты с четвертой по шестнадцатую содержат более поздние гены.

После этого ученые задались вопросом: не какие гены мутируют, а «когдашние» – из какого эволюционного временно́го периода? Действительно ли экспрессия древних генов в раковых клетках увеличивается, а генов, появившихся в более поздний период, – уменьшается, как предсказывала эволюционная теория?

Измененные взаимодействия между генами одноклеточных и многоклеточных являются движущей силой раковых преобразований в самых разных твердых опухолях.

Источник: Trigos AG et al.

Ответ – да. Рак предпочитает экспрессировать древние гены одноклеточных из филострат с первой по третью. Работа генов, появившихся в переходный период от одноклеточной жизни к многоклеточной (филостраты с четвертой по одиннадцатую), при раке чаще всего нарушена. Именно эти гены несут ответственность за обеспечение межклеточного сотрудничества[202]. Раковые клетки экспрессируют больше генов одноклеточных, которые повышают соперничество между клетками. Одновременно рак подавляет гены, которые пытаются контролировать «позывы к одноклеточности» и способствуют сотрудничеству. Это исследование дает всеобъемлющее доказательство гипотезы, что раковые клетки с генетической точки зрения пытаются вернуться назад к одноклеточному существованию. Чем агрессивнее рак, тем сильнее в нем экспрессируются гены одноклеточных.

База данных COSMIC (Catalogue of Somatic Mutation in Cancer, «Каталог соматических мутаций рака») института Сенгера, самая крупная и всеобъемлющая коллекция генетических мутаций в раковых опухолях, была открыта в 2004 году. В последний версии, опубликованной в 2019 году, COSMIC Release v90, задокументировано более 9 млн различных кодирующих мутаций[203]. Изучение этих мутаций показало такую же концентрацию раковых генов на уровне появления многоклеточной жизни[204]. Рак предпочитает мутировать гены, которые появились вскоре после зарождения многоклеточной жизни, около 500 млн лет назад. Мутации рака не случайны: они специально нацелены на пересечение одноклеточной и многоклеточной жизни – в точности как предсказывала атавистическая теория[205]. Невероятно, но «дикое» предсказание оказалось на 100 % верным. Эта теория предсказывает, что мутации, сбрасывающие с клетки «цепи» (гены-супрессоры опухоли), важнее для зарождения рака, чем мутации, которые провоцируют рост (онкогены). Иными словами, снять ногу с педали тормоза проще, чем построить новую педаль газа. Это опять-таки подтверждается недавними исследованиями.

В клинических образцах раковых опухолей изменения в генах-супрессорах встречаются в 2,3 раза чаще, чем в онкогенах[206]. Рак постепенно разрушает регулирующие структуры, восстанавливая «генетические воспоминания» об одноклеточной жизни. Мутации в гене-супрессоре p53, самом важном для развития рака вообще, обнаруживают более чем в 50 % всех опухолей. Ген BRCA1, повышающий риск развития рака груди и яичников, – это тоже ген-супрессор.

Экспериментальные исследования эволюции опухолей показали невероятную цифру – 12 911 генов, на которых воздействовало давление отбора, причем в 75 % из них наблюдалось снижение экспрессии[207]. Устранить гены, подавляющие рост, важнее, чем ускорить работу генов роста. Собственно, это логично: ограничить работу гена намного легче, чем повысить его экспрессию. Если вы случайно ударите свою машину кувалдой, то с большей вероятностью что-нибудь в ней испортите, чем заставите ее работать лучше. Рак – это не добавление новых функций, а устранение контроля над существующими функциями. Рак скорее не дарит генам новые умения, а заставляет их «вспомнить» старые.

У разных клеток, например клеток легких и печени, очень разные структуры, функции и среды обитания. Эволюционируя в сторону рака, клетки теряют специализированные черты и становятся все более похожи друг на друга. Они становятся более примитивными и дедифференцированными – патологи часто используют два этих термина для описания рака. С концептуальной точки зрения все раковые клетки эволюционируют в сторону одной и той же генетической цели: стволовой клетки[208]. Именно это возвращение к состоянию стволовой клетки позволяет клетке легкого измениться настолько, чтобы выжить в печени: у примитивной легочной клетки есть определенное сходство с клетками печени. Рак – это регрессивный эволюционный процесс, ведущий к чему-то сильно похожему на образование нового вида.

Видообразование

Иммунная система считает раковые клетки новым инвазивным видом. Мы постоянно контактируем с микроскопическими чужеродными организмами, так что смертоносные клетки иммунной системы должны уметь очень точно отличать «собственные» клетки от «несобственных». Мы хотим убивать чужаков-захватчиков, а не вести дружественный огонь по своим же клеткам. Подобно вирусам, бактериям и грибкам, раковые клетки распознаются естественными киллерами как «несобственные» и помечаются для убийства.

Рак, может быть, первоначально и развивается из обычных здоровых клеток, но вот с точки зрения иммунной системы он превращается в чужеродный вид. В природе видообразование (появление нового вида) – не самое редкое явление. Собаки, может быть, и произошли от волков, но волками не являются. Клетки рака груди, может быть, и произошли от здоровых клеток молочной железы, но они не являются клетками молочной железы. Раковые клетки отличаются от своих «родительских» клеток во многих отношениях – в частности, меньшей специализированностью и дедифференциацией.

Рак можно считать инвазивным видом по нескольким причинам: он отбирает энергию и ресурсы для себя, не делясь ими со всем организмом; он распространяется и защищает себя за счет организма-носителя; он адаптируется для выживания во враждебной среде человеческого тела[209]. Кроме того, раковые клетки эволюционируют во времени и пространстве, следуя эволюционному пути, отдельному от организма в целом. Нормальные клетки молочной железы остаются одинаковыми в течение десятилетий. А вот раковая опухоль в груди содержит многочисленные субпопуляции генетических вариантов, которые со временем меняются.

Такое поведение помогает раку адаптироваться к меняющейся среде, чтобы выжить. Когда мы пытаемся отравить его химиотерапией или сжечь радиотерапией, рак вырабатывает в себе резистентность – точно так же, как бактерии вырабатывают сопротивляемость к антибиотикам. Рак изначально происходит от здоровых клеток, но постепенно начинает достаточно сильно от них отличаться, чтобы организм посчитал его «чужаком». Но что изначально вызывает рак?

Что вызывает рак?

В функционирующем обществе отдельные люди сотрудничают ради взаимной выгоды. Когда правительство не способно выполнять свои обязанности и закон и порядок разрушаются, людям приходится делать все возможное, чтобы выжить и защитить семью. В нормальные времена они ни за что бы не решились заниматься вандализмом, грабежом или разбоем, но вот при анархии такое происходит сплошь и рядом. Отчаянные времена требуют отчаянных мер. Рано или поздно появляется какой-нибудь полевой командир, источником власти которого становится жестокость. Рак – это как раз такой полевой командир.

При раке нормальный «закон и порядок» многоклеточного организма разрушаются. Отдельные клетки выживают, но вот никаких правил сотрудничества нет. Чтобы выжить, клеткам приходится возвращаться к старой программе выживания. Одноклеточное ядро, самая фундаментальная часть клетки, рожденная сотни миллионов лет назад, – это идеальный «выживальщик». Клетка меняет свое поведение, используя древние инструменты, гарантирующие ей выживание. Ограничители старой одноклеточной программы больше не действуют.

Возвращаются модели поведения, характерные для одноклеточного организма: рост, бессмертие, передвижение, гликолиз. После этого преображение клетки в древнего предка, одноклеточный организм, который мы называем раком, заканчивается.

Рак могут вызвать практически любые повреждения клеток и ДНК, нанесенные, скажем, химическими веществами, радиацией или вирусами, но для этого требуются очень специфические условия. Наносимые повреждения должны быть:

• хроническими и

• сублетальными

Чтобы клетка стала раковой, повреждения не должны быть слишком сильными или слишком слабыми. Сильнейшая травма просто убивает все клетки, не оставляя раку никаких шансов на развитие. У мертвецов не бывает рака. Если город полностью уничтожить ядерной бомбой, там никто не выживет, чтобы конкурировать за ресурсы. Все просто будут мертвы. С другой стороны, слишком слабые повреждения просто восстанавливаются с помощью обычных механизмов репарации ДНК. Иммунная система убивает изредка появляющиеся раковые клетки, и все возвращается к норме. Канцерогенез находится между двумя этими состояниями – словно человек, который опоздал на поезд. На один он уже не попал, а другого ждать слишком долго. В этой «серой зоне» между жизнью и смертью поврежденные клетки пытаются выживать, но нормальные структуры, обеспечивающие сотрудничество, больше не функционируют. В этой борьбе за существование рождается рак.

Второй ключевой атрибут канцерогенов – их хронический характер. Одна-единственная большая доза радиации намного менее канцерогенна, чем хроническое слабое облучение. Радиоактивные осадки после атомных бомб, сброшенных на Японию, вызвали намного меньше заболеваний раком, чем изначально опасались. Одна-единственная большая доза сигаретного дыма намного менее канцерогенна, чем постоянное курение сигарет. Вирус гепатита A, который сильно повреждает печень, но делает это один раз, намного реже вызывает рак печени, чем хронические слабые повреждения, вызываемые гепатитами B и C. Хроническое заражение H. pylori канцерогенно, а вот одна-единственная перенесенная тяжелая желудочная инфекция – нет.

Хронические сублетальные повреждения активируют механизмы клеточной репарации, стимулируя обновление и деление клеток. Единственная большая разница между заживлением раны и раком состоит в том, что после того как рана заживет, рост клеток останавливается, а вот при раке – нет. Это поразительное сходство даже заставило некоторых ученых сравнивать рак с «раной, которая не может зажить»[210]. При заживлении ран некоторые атрибуты клеток, например склонность к росту и бессмертие, очень полезны. Генные мутации в онкогенах и генах-супрессорах опухолей, в том числе myc, PTEN и src, которые делают возможными усиленный рост и репликацию (бессмертие), очень полезны при заживлении хронических ран и поэтому постепенно накапливаются. Это может привести к появлению предраковых образований, например полипов в кишечнике или дисплазии, наблюдающейся при раке шейки матки. Хронические сублетальные повреждения дают клеткам и время, и достаточное давление отбора, которые необходимы для ракового преобразования.

Канцерогенез – это эволюционный процесс, так что для него требуется время. Одна-единственная острая травма не оказывает постоянного давления отбора, необходимого для появления рака. Рак вызывают хроническое воздействие химических веществ, или хроническая радиация, или хронические инфекции. Кроме того, рак обычно не действует по принципу «все или ничего». Когда давление отбора по признаку роста и репликации исчезает, риск рака уменьшается. Например, отказ от курения может снизить избыточный риск рака легких через 20 лет почти на 75 %[211].

Практически любая хроническая сублетальная травма может вызвать рак. Одна из самых четких иллюстраций этого принципа – заболевание, известное как пищевод Барретта. Чаще всего оно вызывается гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью (ГЭРБ), которая также известна как рефлюкс или, в разговорной речи, изжога. Обычно желудочный сок остается в желудке и не попадает в пищевод. Стенки желудка рассчитаны на то, чтобы выдерживать воздействие сильной кислоты, а вот стенки пищевода – нет. Попадая в пищевод, желудочный сок повреждает его стенки, вызывая боль – изжогу. Клетки стенок пищевода реагируют на повреждения и меняются, начиная больше напоминать по структуре стенки желудка и кишечника; этот процесс называется метаплазией.

Пищевод Барретта часто считают предраковым состоянием; в последние десятилетия его распространение растет. Каждый год примерно 0,3 % всех случаев пищевода Барретта превращаются в рак пищевода[212] – этот риск примерно в пять раз выше нормы. Самый значительный фактор риска для ГЭРБ и пищевода Барретта – ожирение[213].

В данном случае канцерогеном является желудочный сок – совершенно нормальное вещество, оказавшееся в ненужном месте. Желудочный сок в желудке – это вполне нормально. А вот желудочный сок в пищеводе – ненормально, потому что хроническое сублетальное повреждение клеток рано или поздно приводит к раку.

Все известные канцерогены (табачный дым, асбест, сажа, радиация, H. pylori, вирусы и т. д.) – это хронические сублетальные раздражители. По иронии судьбы, некоторые методы лечения рака вызывают хроническое раздражение – и, соответственно, вызывают рак. Самый древний из известных методов лечения рака – хирургические операции. Рак может дать рецидив на месте операции, даже если хирургические края совершенно чисты. Травма от операции сама по себе вызывает хроническое воспаление и провоцирует процесс заживления ран, которые способствуют возвращению рака. В некоторых редких случаях рак может развиться и процветать даже на месте травмы, никак с ним не связанной. Известен случай, когда пациент упал и сильно ушибся. Через два месяца у него диагностировали рак легких, давший метастазы в место полученной травмы[214]. Это явление называется воспалительным онкотаксисом[215].

Лучевая терапия сжигает раковые клетки, и, если доза достаточно большая, она может даже вылечить рак. Пан или пропал. Но сама процедура вызывает хронические сублетальные повреждения клеток и, соответственно, может быть канцерогенной. Вторичный рак развивается примерно у 13 % пациенток с раком груди, причем одним из крупных факторов риска является радиотерапия[216].

Химиотерапевтические лекарства – тоже известные канцерогены. МАИР относит такие препараты для химиотерапии, как хлорамбуцил, циклоспорин, циклофосфамид, мелфалан, алкилирующие антинеопластические препараты и тамоксифен, к канцерогенам группы «А». Циклофосфамид, иммунодепрессант, который используется для лечения аутоиммунных болезней вроде васкулита[217] и ревматоидного артрита[218], ассоциируется с увеличением риска некоторых видов рака в четыре раза.

Современные стандартные противораковые препараты сильно напоминают древнейшие экзистенциальные угрозы: радиация (до появления озонового слоя), яды и антиметаболиты (проблемы с питанием, периодический голод). Одноклеточные организмы хорошо знакомы с этими угрозами и развили в себе эффективные механизмы, чтобы процветать именно в таких условиях. Теперь понятно, почему польза от методов лечения, предложенных парадигмой рака 1.0, оказалась такой ограниченной.

Канцерогенез – это могучая сила, но противораковая защита организма достойно ему противостоит. У многоклеточных организмов существует огромное количество механизмов, подавляющих рак и помогающих поддерживать закон и порядок. Среди них – апоптоз (контролируемая клеточная смерть), механизмы репарации и слежения за ДНК, эпигенетические модификации, ограничение количества делений у клеток (предел Хейфлика), укорочение теломер, архитектура тканей, иммунная слежка. По большей части этой «защиты от темных искусств» достаточно, чтобы не дать нам заболеть раком. Но вот если окружающая среда изменит баланс сил в пользу «одноклеточных стремлений», может начаться рак.

Мы долго считали рак просто случайной генетической ошибкой. Хороша ошибка, правда – встречается у всех живых существ за всю историю жизни на земле и независимо появляется у миллионов людей каждый год? Рак – это совсем не ошибка. Рак – это величайший выживальщик. Когда все остальное умирает, рак остается, потому что это самое сердце клетки, которое стремится выживать любой ценой. Рак отнюдь не случаен и не глуп. Эволюция дала ему все инструменты, необходимые для выживания.

Эта модель подходит к известным фактам о раке лучше, чем любая предыдущая парадигма. Несомненно, даже она не скажет последнее слово в изучении рака, и не нужно рассматривать ее с этих позиций. Кроме того, не все ее предположения – доказанные факты. Мы постоянно будем узнавать о раке что-нибудь новенькое, но я считаю, что эта новая парадигма – огромный и полезный шаг вперед, который объясняет многие загадки рака.

ОБЪЯСНЕНИЕ ЗАГАДОК РАКА

Почему рак может поражать любую часть тела?

Большинство болезней поражают только одну систему органов. Гепатит B атакует печень, но не ступню. Болезнь Альцгеймера атакует не сердце, а мозг. А вот рак атакует каждую клетку человеческого тела. Почему? Потому что каждая клетка организма уже содержит в себе семя рака.

Почему рак может поражать практически все многоклеточные организмы на Земле?

Все животные и растения на Земле произошли от одноклеточных организмов, так что в наших геномах предустановлена «раковая подпрограмма» – глубоко запрятанный, повсеместно присутствующий набор генов. Для одноклеточных организмов эта программа, конечно же, не является инструкцией по превращению в рак. Это просто набор инструкций для успешного соперничества с другими клетками за доминирование в окружающей среде.

Многоклеточная жизнь сдерживает эти одноклеточные стремления с помощью различных процедур контроля. Старый «учебник соперничества» не уничтожили – в него просто вписали новые главы, после чего он превратился в «учебник сотрудничества». Когда новые сигнальные пути разрушаются, спрятанная под ними одноклеточная (раковая) подпрограмма вырывается на свободу и начинает действовать по старым инструкциям. После того как эта программа активируется, она следует заранее определенному алгоритму. Раковая клетка начинает расти, формируя небольшую массу ненормальных клеток – опухоль.

Почему все раковые опухоли выглядят так похоже?

Все раковые клетки обладают одним и тем же «странным портфелем» отличительных особенностей, несмотря на совершенно разные клетки, из которых они происходят, и генетические различия между людьми. У этих отличительных особенностей нет никакой априорной причины проявляться всем вместе. Почему рост и бессмертие отбираются именно вместе с эффектом Варбурга? Почему бы некоторым видам рака не развить, скажем, способность к фотосинтезу – получению энергии от солнечного света? Почему рак вызывает бурный рост клеток, но не помогает, допустим, стрелять лазерами из глаз?

Раковая программа предопределена заранее. Это регрессия к одноклеточной форме жизни, атавизм. У всех раковых опухолей один и тот же одноклеточный предок, имеющий древний modus vivendi[219] – совокупность развившихся за миллионы лет атрибутов, которые обеспечивают максимальную выживаемость клетки.

Почему рак так распространен?

Статистика говорит, что рак в течение жизни диагностируется у каждого третьего человека. Каждая девятая женщина в США рискует заболеть раком груди. Но на самом деле рак распространен намного шире. Вскрытия пациентов, умерших не от рака, показали просто поразительное количество незамеченных злокачественных новообразований[220]. Рак – не редкая, а почти повсеместно встречающаяся болезнь.

Каждая здоровая клетка должна перенести сотни тысяч мутаций, чтобы стать раковой. Если бы рак развивался по одной мутации за раз, на образование одной раковой клетки ушли бы века, если не тысячелетия. Атавистическая теория идеально объясняет, почему рак так широко распространен: все механизмы рака уже содержатся в каждой клетке нашего организма. Мы не «строим» рак внутри себя – достаточно просто «раскрыть» его.

Новое понимание рака

В следующем разделе этой книги мы подробнее рассмотрим доступные нам инструменты профилактики и борьбы с раком – основной акцент будет уделяться «почве», а не «семени». Но, прежде чем мы к нему перейдем, я хочу кратко подытожить уже пройденный нами путь, чтобы лучше понять происхождение рака.

Парадигма рака 1.0, как вы помните, утверждала, что рак – это болезнь избыточного роста. Это совершенно верно, но не объясняет, почему же рак растет так бурно. Парадигма рака 2.0 предполагала, что рак – это болезнь генетических мутаций, которые вызывают избыточный рост. Это тоже совершенно верно, но опять-таки не объясняет, почему эти мутации происходят. Поиски ответа на этот вопрос привели к появлению парадигмы рака 3.0 – эволюционной теории, которая утверждает, что мутация генов – это реакция, направленная на выживание при хронических сублетальных травмах. Движущей силой этих мутаций является стремление вернуться в состояние одноклеточного организма, самой базовой «единицы выживания». Теорию Чарльза Дарвина в приложении к раку можно перефразировать следующим образом: «Выживает не самый сильный вид и не самый умный, а тот, который лучше всего реагирует на перемены»[221]. Рак – это клеточный «подменыш», который сражается за собственное выживание. Этот могучий враг был сотворен самой мощной из известных биологических сил: эволюцией.

Рак ведет себя как инвазивный вид. Беспрестанный рост и последующее метастазирование показывают, что рак – это организм, который ищет новую среду для процветания. Парадигма рака 2.0 считала рак «глупой» болезнью генетических мутаций, а вот парадигма 3.0 считает его «умной» болезнью – инвазивным протистом, который делает все, что в его силах, чтобы выжить.

Рак – это опасность, которая подстерегает нас постоянно, потому что его семя прячется в каждой клетке любого многоклеточного организма. Как и от старения, от рака никогда не удастся избавиться полностью, но мы можем склонить чашу весов в свою сторону.

Рак в своем цикле жизни проходит три стадии: преображение, прогрессирование и метастаз. Пока что мы описали только первую из этих стадий: преображение. Эволюция работает над раком, словно скульптор над камнем: делает эскизы, высекает, округляет, обрабатывает края, доводит гены выживания до совершенства. Постепенно возникает законченное (и смертоносное) произведение искусства. Но какие факторы окружающей среды способствуют процветанию рака?

Часть четвертая

Прогрессирование

(Парадигма рака 3.0)

14

Рацион питания и рак

В 1981 году бюро по оценке технологий конгресса США попросило сэра Ричарда Долла, выдающегося онкологического эпидемиолога своей эпохи, и сэра Ричарда Пето, уважаемого профессора медицинской статистики и эпидемиологии Оксфордского университета, оценить, какие именно глубинные причины влияют на развитие рака. Их эпохальный 117-страничный документ[222] был обновлен в 2015 году, и ученые в целом согласились, что исходные оценки «за 35 лет остались в общем и целом верными»[223].

Journal of the National Cancer Institute 107, no. 4 (2015): djv044

Табак был и до сих пор остается главным фактором, ведущим к раку. Пик курения в США пришелся на 1960-е гг., хотя примерно 20 % взрослого населения до сих пор курят – на них приходится около трети всего известного риска рака.

Диетические факторы, в том числе ожирение и малоподвижность, находятся на втором месте с небольшим отставанием от первого, хотя вполне правдоподобна прозвучала бы и цифра в 60 %. И тогда, и сейчас было очевидно, что связь между рационом питания и раком очень важна, но остается вопрос: какой именно пищевой фактор несет ответственность за развитие рака? Определить точные отношения невероятно сложно. Может быть, какой-нибудь дефицит витаминов? Или нехватка ключевого защитного фактора? Мы едим слишком много чего-то или, наоборот, слишком мало?

Пищевые волокна

Легендарный ирландский хирург Денис Беркитт в 1973 году отметил: «Ряд важнейших болезней характерен именно для современной западной цивилизации»[224]. Эти болезни, которые, что интересно, отсутствовали у африканского населения, следовавшего традиционному образу жизни, включают в себя заболевания сердца, ожирение, диабет 2-го типа, остеопороз и некоторые виды рака. Рак толстой кишки, который так часто встречается на Западе, практически не был известен в африканских популяциях, которые лечил Беркитт. Однако коренные африканцы, переходившие на западный образ жизни, чаще страдали раком толстой кишки, так что проблема крылась явно не в генетике. Главным подозреваемым стал рацион питания, но какая именно его часть была главным виновником?

В традиционной африканской диете много – очень много – пищевых волокон. Они увеличивают объем стула, что способствует частой и объемной дефекации. В западной диете пищевых волокон мало из-за доминирования в ней рафинированных злаков, из которых при переработке удаляют почти всю клетчатку. Каков же результат? Редкая и не очень объемная дефекация.

Пищевые волокна – это неперевариваемая часть растительной пищи, которая может быть растворима или нерастворима в воде. Так или иначе, организм ее не усваивает и выводит вместе со стулом. Беркитт, сопоставив эти факты, выдвинул гипотезу, что традиционная африканская диета, богатая клетчаткой, служит профилактикой рака кишечника. Возможно, регулярное движение стула прочищает кишечник, предотвращая гниение и разложение в нем пищи, а этот процесс канцерогенный? Большие объемы стула означают частые «очистительные» дефекации. Употребление в пищу большого количества пищевых волокон стали с энтузиазмом превозносить как простой способ улучшить здоровье и снизить риск рака.

Гипотеза была весьма хорошей. Однако ранние исследования предраковых новообразований, известных как аденомы или полипы, оказались не слишком обнадеживающими. Два крупных исследования, проведенных в середине 1990-х гг., – Toronto Polyp Prevention Trial[225] и Australian Polyp Prevention Project[226], – не показали никакой пользы для здоровья от употребления большого количества клетчатки.

В 1999 году Nurses’ Health Study, 16-летнее исследование, в котором участвовали более 16 тыс. женщин, показало, что диета, богатая пищевыми волокнами, не снижает риск предраковых аденом. Да, с дефекацией был полный порядок, только вот риск рака это не снижало[227]. А потом появились и новые плохие новости[228]. В рандомизированном контролируемом испытании, золотом стандарте экспериментальной медицины, 1303 пациента попросили либо питаться как обычно, либо сесть на маложирную, богатую клетчаткой диету с потреблением фруктов и овощей. Испытуемые из второй группы ели на целых 75 % больше пищевых волокон и на 10 % меньше жиров, чем при стандартной диете. К сожалению, с точки зрения профилактики рака это диетическое вмешательство оказалось, по сути, бесполезным. Да, клетчатка действительно улучшает активность кишечника, но она не предотвращает развитие рака толстой кишки.

Оказалось, что употребление большого количества пищевых волокон не защищает от рака кишечника. Возможно, дело в другом (или нескольких других) факторе питания и образа жизни, который различается у африканцев и европейцев. В традиционном рационе питания инуитов, живущих за полярным кругом, клетчатки почти нет, потому что в том регионе почти нет и растений. Но и они тоже очень редко болеют раком толстой кишки. Рак – это не болезнь недостатка пищевых волокон, и, соответственно, если есть больше пищевых волокон, вы не станете меньше болеть раком. Вот черт!

Пищевые жиры

Следующим подозреваемым стали пищевые жиры, в частности насыщенные жиры. Реальных причин подозревать, что пищевые жиры вызывают рак, на самом деле не было. В конце концов, люди едят жирную пищу, в том числе и насыщенные жиры как животного (мясо, молоко), так и растительного (кокосовое и оливковое масла) происхождения не одно тысячелетие. В традиционных обществах нередко едят очень много жиров. Инуиты ели китовый и тюлений жир. Народы островов на юге Тихого океана ели много кокосов, богатых насыщенными жирами. Ни одна из популяций, употреблявших в пищу много жиров, не страдали от рака, болезней сердца или ожирения больше, чем ожидалось. Не было просто даже намеков на то, что жир в пище может быть канцерогеном. Почему мы вообще в принципе подумали, что это возможно?

С конца 1960-х гг. и вплоть до 1990-х мы были охвачены истерической жирофобией. После Второй мировой войны здоровые на вид мужчины средних лет начали все чаще страдать от сердечных приступов, но никто не знал, почему. Когда сердечный приступ случился у президента Эйзенхауэра, это превратилось в самую горячую медицинскую тему тех времен. Ожирение, диабет 2-го типа и недостаток физических нагрузок тогда еще не были большой проблемой. Но в чем тогда причина?

Самым значительным изменением образа жизни с 1900 по 1950 год была даже не диета, а широкое распространение курения сигарет – особенно модным это стало после Второй мировой. Связь между курением и болезнями десятилетиями скрывалась – табачные компании изо всех сил отрицали, что эта привычка вызывает болезни сердца, легких или рак. Собственно говоря, в 1960-х гг. и сами врачи пыхтели сигаретками с таким же удовольствием, как и другие их ровесники.

Доктор Ансель Кис, выдающийся ученый-диетолог, заявил, что главный злодей, вызывающий болезни сердца, – это пищевые жиры. На самом деле это было сущей бессмыслицей. Американцы, живущие на изобильной земле, всегда ели больше животных жиров, чем практически где-либо еще в мире. Обширные фермы Среднего Запада поставляли корма для огромных стад коров, живущих на техасских ранчо. Американцы всегда ели много говядины и молока. Даже на первый взгляд очень трудно понять, как вообще можно было сделать вывод, что употребление большого количества жиров вызывает болезни сердца. Жиров все ели столько же, сколько и раньше, а вот сердечных приступов становилось все больше и больше, и их количество росло с ужасной скоростью.

Но каждой истории требуется злодей, и жиры превратились в пищевого врага народа номер один. Американская кардиологическая ассоциация (AHA) опубликовала первые в мире официальные рекомендации в 1961 году: американцам советовали уменьшить употребление в пищу жиров в целом, насыщенных жиров и холестерина. Следуя этому совету, люди стали пить маложирные молочные продукты и перешли с мяса и яиц на продукты, в которых жира не очень много – вроде белого хлеба и макарон.

Но крестовый поход против жира не остановился только на кардиологии. Призрачную угрозу пищевого жира обвиняли практически во всем плохом. Жир якобы вызывал ожирение, повышенный холестерин, болезни сердца. Да-да, а еще наверняка плохой запах изо рта, выпадение волос и порезы бумагой. На самом деле не было никаких реальных доказательств того, что пищевые жиры, которые люди ели с тех пор, как… ну, вообще стали людьми, вредны. Но это на самом деле было неважно, потому что песенке «Жиры вредны» начал подпевать весь научный мир. Поскольку они считали, что пищевые жиры вызывают болезни сердца, из этого был сделан вывод, что они могут вызывать и рак. Зачем нужны доказательства, если уже есть догма?

Тем не менее никто толком даже не представлял, как пищевые жиры вызывают рак. Не было даже разрозненных историй о том, что люди, которые едят много жирной пищи, болеют раком. Инуиты и жители тихоокеанских островов столетиями ели жиры в огромных количествах и при этом мало болели раком, а вот вегетарианцы в Индии жиров ели очень мало – их рацион состоял в основном из злаков, – но от рака это их не защищало. Но ничего, неважно. Пищевые жиры нужно обвинять во всем – таковы правила!

В 1991 году в рамках огромного рандомизированного контролируемого исследования Women’s Health Initiative решили проверить теорию, что пищевые жиры вызывают не только лишний вес и сердечные приступы, но и рак груди. В испытании участвовали почти 50 тыс. женщин: одну группу попросили и дальше питаться как обычно, а другую – ограничить потребление жиров 20 % от общего количества калорий и есть больше злаков, овощей и фруктов.

В течение этих восьми лет женщины старательно ограничивали себя в жирах и общем количестве калорий. Снизила ли эта строгая диета распространение заболеваний сердца, ожирения и рака? Даже близко нет. Результаты исследования, опубликованные в 2007 году, не показали никакой пользы в борьбе с болезнями сердца[229]. Вес женщин не изменился. А заболеваемость раком… ну, тут тоже ничего не поменялось. Если конкретно, диета не помогла с профилактикой ни рака груди[230], ни рака кишечника[231]. Поражение оказалось сокрушительным. Играли ли пищевые жиры крохотную роль в появлении рака? Ответ на этот вопрос был совершенно неважен. Эффект оказался таким малым, что его практически не удалось обнаружить даже с помощью крупнейшего диетологического эксперимента в истории.

Крупное исследование показало, что жиры не влияют ни на развитие рака, ни на его отсутствие.

Снижение потребления жиров не принесло никакой заметной пользы для здоровья – результат явно противоречил господствующим тогда воззрениям. Если есть больше жира, это не вызывает рак. Если есть меньше жира, это не защищает от рака. В общем, с точки зрения профилактики рака жиры не влияли ни на что. Ну и что дальше с этим делать?

Витамины

Возможно ли, что рак возникает из-за дефицита витаминов, и, если да, могут ли витаминные добавки снизить риск рака? Витамины – это большой бизнес. Люди просто обожают принимать всякие препараты. Это же такая прекрасная мечта: принимай витаминный комплекс, и не заболеешь раком. Так что витамины тоже подверглись серьезной проверке, но результаты не порадовали.

Крупное исследование показало, что жиры не влияют ни на развитие рака, ни на его отсутствие.

Бета-каротин

Первым в списке был бета-каротин, предшественник витамина A, который придает моркови характерный оранжевый цвет и оказывает антиоксидантное действие на организм. В рандомизированном контролируемом исследовании в 1994 году задали вопрос: может ли прием бета-каротина снизить риск развития болезней сердца или рака?[232] Надежды были большие, но, к сожалению, ответ оказался отрицательным. Рак – это не просто болезнь, вызванная дефицитом бета-каротина, наподобие цинги, которая вызывается дефицитом витамина C. Плохая новость для любителей витаминов.

Но это еще не самое худшее: оказалось, что прием бета-каротина даже повышает риск и рака, и смерти от любой причины. Поначалу этот эффект сочли случайностью, но другое похожее исследование, проведенное в 1996 году, выявило такой же канцерогенный эффект[233]. Почему прием совершенно безвредных с виду витаминов ухудшает риск рака? Лишь через несколько лет эту загадку удалось разрешить: рак ведет себя как инвазивный микроб. Прием витаминов приносит больше пользы быстрорастущим клеткам рака, чем более медленно растущим здоровым клеткам.

Раковые клетки растут, растут и растут без остановки, но даже рак не может расти без питательных веществ. Даже лучший в мире строитель не сможет возвести кирпичную стену, если ему не дать кирпичей. Быстрорастущие раковые клетки требуют постоянного снабжения питательными веществами. Витамины не превращают обычные клетки в раковые, но, если раковые клетки уже есть в организме, витамины могут помочь им расти. Давать раковым клеткам много витаминов – все равно, что поливать удобрениями пустырь в надежде, что на нем вырастет красивый, пышный газон. Вы хотите, чтобы росла трава, но сорняки растут быстрее нее, а если их еще и удобрить, то они будут расти, как… ну, сорняки. Когда полезные вещества вроде бета-каротина доступны в большом количестве, раковые клетки становятся очень активными и растут как сорняки. Онкология занимается ограничением роста, а не его ускорением.

Фолиевая кислота (витамин B_9)

Следующей в очереди оказалась фолиевая кислота, водорастворимый витамин группы B, который содержится в листовой зелени, бобовых и злаках. Она настолько важна для нормального роста клеток, что в США даже требуют обязательно обогащать фолиевой кислотой муку. Пищевые добавки с фолиевой кислотой – это одна из самых потрясающих историй успеха в современной медицине. Даже в странах Запада, не страдающих от недоедания, прием фолиевой кислоты при беременности значительно снизил врожденные дефекты нервной трубки. Целый вихрь обсервационных исследований в 1980-х и 1990-х гг. показал, что недостаток фолиевой кислоты в рационе повышает риск болезней сердца и рака кишечника. Поднявшаяся в начале 2000-х гг. волна энтузиазма в отношении витаминов группы B привела к организации крупных исследований, в которых проверялось, действительно ли можно уменьшить распространение этих заболеваний.

Рандомизированное исследование HOPE2, проведенное в 2006 году, к сожалению, показало, что ни фолиевая кислота, ни витамин B_12 не снижают риск заболеваний сердца[234]. Но что насчет рака? Исследование показало пугающую тенденцию: при приеме витаминов увеличивался риск и рака кишечника (на 36 %), и рака простаты (на 21 %). Это уже само по себе было тревожным сигналом, но самые плохие новости были еще впереди. Клиническое испытание Aspirin/Folate Prevention of Large Bowel Polyps показало, что после шести лет приема фолиевой кислоты риск продвинутой стадии рака увеличивался на 67 %[235]. Другое исследование показало, что у пациенток с раком груди, принимающих витамин B_12, повышался риск рецидива и смерти[236].

Два крупных испытания, Norwegian Vitamin (NORVIT)[237] и Western Norway B Vitamin Intervention Trial (WENBIT)[238], подтвердили, что большие дозы витаминов B не уменьшают риска болезней сердца. А что насчет рака? Эффект наблюдался, и значительный, но совсем не положительный. Прием фолиевой кислоты увеличивал риск рака на 21 %, а смерти от рака – на 38 %[239]. Как-то нехорошо. Мы не предотвращали рак, а, по сути, вызывали его у пациентов. Мы не помогали им, а убивали их витаминами.

Уинстон Черчилль однажды сказал: «Те, кто не извлекает уроков из истории, обречены снова ее повторить». Если бы мы вспомнили один эпизод из истории медицины, этой печальной главы удалось бы избежать. В 1947 году доктор Сидни Фарбер, отец современной химиотерапии, проверил действие препаратов фолиевой кислоты на 90 пациентах с неизлечимым раком[240]. У некоторых больных, особенно лейкемией, развитие рака после этого ускорилось. Пациентам становилось хуже, а не лучше.

Но способность изменить свое мнение в соответствии с меняющимися фактами – один из отличительных признаков поистине великого ученого. Поняв, что фолиевая кислота усугубляет рак, Фарбер стал давать пациентам аминоптерин – блокатор фолиевой кислоты, сделав совершенно верный вывод, что раз от фолиевой кислоты пациентам хуже, то блокирование ее действия может им помочь. Это эпохальное открытие положило начало современной эре химиотерапии. У пациентов с лейкемией наблюдалось почти чудесное, пусть и временное, улучшение здоровья.

Современная химиотерапия началась с того, что ученый-экспериментатор еще в 1940-х гг. заметил, что фолиевая кислота усугубляет рак. Тем не менее в начале 2000-х гг. были потрачены миллионы долларов из исследовательских бюджетов, чтобы еще раз доказать, что фолиевая кислота усугубляет рак. Сейчас, оглядываясь назад, нетрудно понять, почему любые большие дозы витаминов ухудшают риск рака. Раковые клетки растут как сумасшедшие. Большие дозы витаминов стимулируют рост клеток. Да, вот так вот все просто.

Витамин C

Дефицит витамина C вызывает цингу, болезнь, которая была настоящим бичом моряков в XVI–XIX вв. Недостаток витамина C в долгих путешествиях приводил к легкому образованию синяков, отекам конечностей и воспалению десен. В конце концов с болезнью удалось справиться, когда моряков во время плаваний стали кормить апельсинами и лимонами. Витамин C вылечил цингу – может быть, он сможет вылечить и рак?

В 1970-х гг. Лайнус Полинг – единственный в мире лауреат двух Нобелевских премий (по химии и премии мира), не разделенных с соавторами, – стал горячим сторонником приема витамина C, считая, что так можно покончить и с простудой, и с раком[241]. К сожалению, современные исследования не подтвердили противоракового эффекта витамина C в людях. Обзор всех имеющихся исследований, проведенный в 2015 году, показал, что «нет никаких данных, указывающих на пользу приема витамина C для профилактики рака»[242]. Прием витамина C важен, если вы пират Карибского моря (даже опытный пират не будет рад схватке с цингой), но вот для профилактики или лечения каких-либо видов рака он бесполезен.

Витамин D и жирные кислоты омега-3

В 1937 году ученые впервые предположили, что пребывание на солнечном свете может снизить риск рака[243]. К 1941 году появились исследования, которые показали, что жизнь в высоких широтах (где люди получают меньше солнечного света) ассоциируется с более высоким риском смерти от рака[244]. Эту связь объясняли защитным эффектом витамина D, который вырабатывается в коже при контакте с ультрафиолетовыми лучами B (УФ-B) солнечного света[245].

Пребывание на солнце для большинства людей является единственным значительным источником витамина D, потому что пищевых продуктов, содержащих витамин D, довольно мало. Избыточное пребывание под лучами УФ-B может повышать риск развития меланомы, так что прием витамина D казался многообещающей альтернативной стратегией; она набрала немалую популярность в середине 2000-х гг.

Исследования на животных и людях[246] показывали, что витамин D имеет большой потенциал как противораковое средство[247]. Витамин D снижал пролиферацию раковых клеток, повышал уровень апоптоза (ключевого механизма защиты от рака), замедлял формирование новых кровеносных сосудов, снижал инвазивность опухолей и их склонность к метастазированию[248]. Третье исследование National Health and Nutrition Examination Study (NHANES), крупный американский эксперимент с участием более 13 тыс. взрослых пациентов, показал, что недостаток витамина D ассоциируется с невероятным 26-процентным увеличением общей смертности – в основном от заболеваний сердца и рака, двух главных причин смерти в США.

Чтобы получить точные ответы, Национальные институты здравоохранения США устроили крупное рандомизированное испытание с участием более 25 тыс. человек, в котором проверяли действенность витамина D и еще одной популярной тогда пищевой добавки, полученных из морепродуктов длинноцепочечных жирных кислот омега-3. К сожалению, за 5,3 года, что длилось испытание Vitamin D and Omega 3 Trial (VITAL), не удалось найти никаких доказательств, что та либо другая пищевая добавка помогает для профилактики какого-либо рака. Они никак не предотвращали ни рак груди, ни рак печени, ни рак простаты, ни рак кишечника. Не помогали они и для профилактики сердечных заболеваний[249]. Отсутствие пользы было еще раз подтверждено в 2018 году, в исследовании Vitamin D Assessment Study (ViDA)[250]. Витамин не причинял никакого вреда, но и пользы от него не было.

Витамин E

Витамины E – это группа жирорастворимых антиоксидантных витаминов, которые стали очень популярны в 1990-х гг.; считалось, что они могут помочь в профилактике болезней сердца и рака[251]. К сожалению, масштабные рандомизированные исследования, проведенные с тех пор, показали, что витамин E не снижает риск рака кишечника[252], легких[253], простаты и любого вида рака в целом[254].

В воздухе опять-таки запахло опасностью. Крупномасштабное исследование Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT), проведенное в 2009 году[255], не показало, что витамин E полезен для снижения риска рака простаты. Но вот последующие исследования привели ученых к выводу, что «пищевые добавки, содержащие витамин E, значительно повышали риск рака простаты у здоровых мужчин»[256]. Это просто жуть какая-то. Пищевые добавки с витамином E вызывали тот самый рак, который вроде как должны были предотвращать.

Как не вылечить рак

Рак просто не является болезнью, связанной с недостатком питательных веществ, так что прием каких-либо пищевых добавок вряд ли что-нибудь изменит. Мы проверили витамин A (бета-каротин), но он ничего не смог сделать с раком. Мы проверили витамины группы B и потерпели неудачу. Мы проверили витамин C, и ничего не получилось. Мы проверили витамин D и ничего не добились. Мы проверили витамин E, и нас тоже ждало фиаско. У нас стремительно заканчивались буквы, которые еще можно проверить! Итак, вот что мы получили в результате:

• Рацион питания играет заметную роль в развитии рака.

• Рак не вызывается недостатком клетчатки в рационе.

• Рак не вызывается избытком жиров в рационе.

• Рак не вызывается дефицитом витаминов.

Вроде бы звучит все тривиально, но эти четыре простых истины стоили нам буквально сотен миллионов долларов из исследовательских бюджетов и многих десятилетий работы. Но самый важный вопрос так и остался без ответа: какой же компонент рациона питания вызывает такое количество раковых опухолей?

Еще в конце 1970-х гг. один из показателей, связанных с питанием, затмил по важности все остальные: ожирение. Эпидемия ожирения сначала была чисто американским явлением, но сейчас вышла на глобальный уровень. Рак все чаще считают болезнью, связанной с ожирением: ожирение является фактором риска для 20–30 % всех распространенных видов рака.

Ожирение

Ожирение, по некоторым оценкам, стало причиной смерти 4,5 млн человек в 2013 году, в основном из-за того, что оно повышает риск заболеваний сердца и рака[257]. Клинически оно определяется с помощью показателя, который называется индексом массы тела (ИМТ): вес в килограммах делится на квадрат роста в метрах. Соответственно, единица измерения ИМТ – кг/м^2.

Важно помнить, что этот простой параметр не учитывает многих факторов, например состава тела (в том числе мышечную массу и плотность костей), так что на индивидуальном уровне показатель нужно применять с осторожностью. Но вот для большой популяции этот параметр довольно полезен. Общепринятая классификация – следующая:

Эпидемия ожирения в США стала заметна в конце 1970-х гг., а примерно через десять лет за ней последовал рост заболеваемости диабетом 2-го типа. Лишь в 2000-х гг. большинство ученых обнаружили, что ожирение влияет и на риск рака. Поскольку на развитие раковой опухоли часто требуются десятилетия, все усугубляющийся кризис ожирения по-настоящему заявил о себе лишь в то время.

Cancer Prevention Study II, крупное проспективное когортное исследование, началось в 1982 году. Это огромное научное предприятие потребовало участия 77 тыс. волонтеров просто для того, чтобы внести данные обо всех участниках, которых набралось более миллиона. Участники, средний возраст которых составлял 57 лет, в начале исследования были здоровы и не страдали от каких-либо обнаруживаемых раковых опухолей. Каждые два года ученые просматривали списки, чтобы узнать, кто из участников умер и по какой причине[258]. В 2003 году данные позволили сделать следующий вывод (на тот момент – совершенно новый и жуткий): ожирение, и без того известный фактор риска для диабета, заболеваний сердца и инсульта, еще и значительно увеличивает риск рака.

Риск рака начинает повышаться при ИМТ более 30 (ожирение) и еще сильнее увеличивается у людей с ИМТ выше 40 – риск смерти от рака у них повышается на 52–62 %. Этот риск зависит от места появления рака. Риск рака печени возрастал на 452 %, а смертельно опасного рака поджелудочной железы – на 261 %.

Риск смерти от рака

Повышение риска рака при ожирении

Источник: New England Journal of Medicine 348 (2003): 1625–38.

Это просто убийственная новость, но правда на самом деле почти наверняка еще хуже, и тому есть две причины. Пациенты с раком легких, вызванным курением, обычно не страдают ожирением, потому что курение способствует худобе. Поскольку от рака легких люди умирают чаще, чем от других раков, это значит, что цифра в 52–62 % увеличенного риска при ожирении почти наверняка занижена. Если рассматривать только некурящих, то риск рака при ИМТ свыше 40 увеличивается на катастрофические 88 %.

Во-вторых, пациенты на поздних стадиях рака теряют в весе – это явление называется раковой кахексией. Это опять-таки скрывает истинную связь между ожирением и раком и опять-таки ведет к недооценке истинных рисков при ожирении.

В последующие годы новости об ожирении и раке становились только хуже и хуже. В 2017 году CDC издали доклад под названием «Тенденции заболеваемости раком, связанной с лишним весом и ожирением: США, 2005–2014»[259]. Некоторые из самых распространенных видов рака, в том числе груди и кишечника, связаны с ожирением и избыточным содержанием жира в теле. В общем и целом они составили невероятные 40 % от всех видов рака. Конкретные раки, особенно тесно связанные с ожирением, – это рак печени, эндометрия, пищевода и почек: их риск возрастает в два-четыре раза. У рака груди и кишечника ассоциация более умеренная – риск возрастает в полтора-два раза. В 2016 году Международное агентство по исследованию рака (МАИР) провело обзор более тысячи исследований и пришло к выводу, что 13 разных видов рака явно связаны с ожирением. Еще для трех видов рака данные были ограниченными, но наводили на размышления[260].

Даже небольшой лишний вес ассоциируется с повышенным риском рака. Всего пять лишних килограммов у взрослого человека повышают риск рака груди на 11 %, яичников – на 13 %, прямой кишки – на 9 %[261]. Избыточный вес или ожирение (ИМТ > 25) почти удваивает риск рака пищевода, печени и почек и повышает риск рака кишечника на 30 %.

В 2005–2014 гг. заболеваемость всеми видами рака, связанными с лишним весом, на самом деле слегка снизилась, но если посмотреть на цифры, история окажется совсем другой. Это снижение наблюдалось за счет всего одного вида рака: толстой кишки. Увеличение объемов скрининга с помощью колоноскопии позволяет обнаружить и удалить предраковые аденомы до того, как они превратятся в полноценный рак, так что заболеваемость раком кишечника упала на 23 %. Но если не рассматривать данные по раку кишечника, то заболеваемость остальными видами рака, связанными с лишним весом, повысилась на 7 %. Распространение рака, не связанного с лишним весом (например рака легких), за тот же период снизилось на 13 %. Стабильный прогресс в борьбе со многими видами рака значительно сдерживается эпидемией ожирения[262].

Для детей бэби-бумеров, родившихся в 1980-х и 1990-х гг. (это поколение называют еще «эхо-бумом»), ситуация еще хуже. Они не только самое тяжелое поколение в истории: их риск рака выше даже при сравнимом весе, скорее всего из-за гиперинсулинемии (ее мы обсудим в следующей главе). У миллениалов шесть видов рака, связанных с ожирением (рак кишечника, эндометрия, желчного пузыря, почек, поджелудочной железы и множественная миелома) развиваются с поправкой на возраст почти вдвое быстрее, чем у их родителей – бэби-бумеров[263]. Например, у родившихся в 1970 году (поколение X) риск рака почек на 98 % выше, чем у родившихся в 1950 году. Думали, это звучит не очень? Так вот, у родившихся в 1985 году (миллениалы) риск в пять раз выше!

Рак у молодых взрослых – это лишь предупреждение о будущем бремени болезни. Если вы думаете, что все страшно выглядит сейчас, подождите, пока это поколение не постареет. Эпидемия ожирения захватывает все более и более молодых пациентов, а за ней по пятам следует и рак. Например, заболеваемость раком поджелудочной железы у пациентов в возрасте 45–49 лет растет на 0,77 % в год, а вот для пациентов в возрасте 25–29 лет – в шесть раз быстрее. Самый заметный рост заболеваемости раком наблюдается именно у молодых людей. Напротив, большинство видов рака, не связанных с ожирением, постепенно отступают – особенно те, что связаны с вирусами, курением и ВИЧ.

Если лишний вес повышает риск рака, снижается ли риск при потере веса? Первые исследования на животных, которые говорили, что это возможно, были опубликованы более века назад, в 1914 году, будущим нобелевским лауреатом Пейтоном Роусом. Резкое ограничение доступности пищи снижало риск рака у мышей вдвое[264]. В 1940-х гг. доктор Альберт Танненбаум, бывший президент Американской ассоциации по исследованию рака, обнаружил невероятное: ограничение только одних углеводов в рационе мышей обеспечивало более хорошую защиту от рака, чем общее ограничение калорий[265]. Он сделал вывод, что «формирование опухолей зависит от состава диеты, а также степени ограничения калорий» – потрясающие, пророческие слова. У женщин-участниц Nurses’ Health Study, которым после менопаузы удалось сбросить десять или более килограммов и не набрать его снова, риск рака груди снижался на поразительные 57 %[266].

Ожирение явно повышает риск рака. Еще ожирение явно повышает риск диабета 2-го типа. Какая между ними связь? Главный управляющий гормон метаболизма – инсулин.

15

Гиперинсулинемия

Диабет 2-го типа и рак

В списке «Болезней цивилизации», составленном Денисом Беркиттом, самые ведущие роли занимают ожирение, диабет 2-го типа и рак – их нити переплетены между собой настолько тесно, что их практически невозможно отличить друг от друга. Беркитт считал их разными проявлениями одной и той же фундаментальной проблемы. Но что за общая нить объединяет их?

Популяции, которые переходят от традиционного образа жизни и рациона питания к западным, начинают чаще страдать от ожирения, диабета 2-го типа и рака. Эта связь, настолько очевидная для Беркитта в Африке, наблюдалась и по всему миру – среди коренного населения Северной Америки, инуитов, живущих на Крайнем Севере, австралийских аборигенов, жителей островов на юге Тихого океана. Крупнейшей группой коренного населения арктических регионов являются инуиты, которых ранее называли эскимосами. В первых докладах, составленных в 1936 году, ничего не говорилось о том, что инуиты болеют раком[267]. Вообще ничего. Научная литература того времени считала, что у инуитов есть что-то вроде врожденного иммунитета и к диабету 2-го типа, и к раку.

В одной экспедиции 1952 году отмечалось: «Часто говорится, что эскимосы не болеют раком; насколько нам известно, до сих пор не сообщалось ни об одном случае»[268]. Условия жизни на Крайнем Севере после Второй мировой войны значительно изменились. Хорошие дома в крупных городах повысили ожидаемую продолжительность жизни. Традиционная диета, основанная на рыбе и морских млекопитающих, уступила место импортным продуктам – в основном рафинированным углеводам и сахару. Вскоре оказалось, что у инуитов на самом деле нет иммунитета ни к раку, ни к ожирению, ни к диабету 2-го типа.

История диабета 2-го типа среди инуитов до странности напоминает историю рака. В начале XX в. медицинские экспедиции в Арктику безуспешно пытались раскрыть тайну «иммунитета» инуитов к диабету 2-го типа. Один ученый в 1967 году писал: «Клинический опыт уже давно показывает, что сахарный диабет у эскимосов Аляски – большая редкость»[269]. Все начало меняться в 1970-х гг., причем не к лучшему. Уже в 1988 году[270] опросы показали, что «сахарный диабет больше не является редким заболеванием среди коренного населения Аляски»[271]. В 1990–1998 гг. заболеваемость диабетом среди детей и молодых взрослых коренных жителей Аляски увеличилась на 71 %[272].

Одновременный рост распространения ожирения, диабета 2-го типа и рака среди коренного населения самых разных регионов мира – вовсе не совпадение. У народов, следовавших традиционному образу жизни, этих болезней практически не существовало, а буквально через поколение они уже приняли эпидемический характер. Просто катастрофа. Из-за явной корреляции с изменением образа жизни рак довольно давно считают «болезнью Запада», а не генетическим заболеванием.

В 1909 году доктор Д. Мэйнард впервые заметил, что при диабете повышается риск рака[273]. И та, и другая болезнь были довольно редки (о, как же меняются времена), но заболеваемость постепенно повышалась (о, как же все остается неизменным). С тех пор эту корреляцию не раз подтверждали в научной литературе. Как и тесно связанная с ним «пищевая» болезнь, ожирение, диабет 2-го типа повышал риск рака.

В США исследование Cancer Prevention Study II (2012) показало, что диабет повышает риск смерти от рака на 7–11 %[274]. Анализ, проведенный в 2011 году в Европе[275], и исследование 2017 году, организованное в Азии[276], показали, что риск смерти от рака у диабетиков повышается примерно на 25 %. Повышение уровня глюкозы на каждый 1 ммоль/л ассоциируется с повышенным риском смерти от рака: на 5 % для мужчин и на 11 % для женщин[277].

Как и ожирение, диабет повышает риск развития некоторых видов рака сильнее, чем других. По оценкам конференции Американской диабетической ассоциации, при диабете удваивается риск рака печени, эндометрия и поджелудочной железы, а риск рака груди и кишечника повышаются на 20–50 %[278]. Эти данные во многом объясняют, почему заболеваемость раком поджелудочной железы с поправкой на возраст в США с 2000 по 2014 год выросла на 24 %[279].

Тесная связь между ожирением, диабетом 2-го типа и раком явно говорит о том, что рак – это болезнь метаболизма, а не только генетических мутаций. Это проблема «семени и почвы». Когда семя рака попадает в почву организма, метаболическая среда организма помогает ему прорасти. Но что связывает три этих родственных болезни? Гормон инсулин.

Ожирение в первую очередь вызывается гиперинсулинемией. Слово гиперинсулинемия образовано с помощью приставки гипер- («избыточный») и суффикса – емия («в крови»). Таким образом, «гиперинсулинемия» буквально переводится как «избыток инсулина в крови». Ожирение часто считают болезнью, вызванной избытком калорий, но на самом деле это по большей части гормональное расстройство – избыток инсулина. (Подробности останутся вне рамок этой книги, но если вы хотите их узнать, то прочитайте мою книгу «Код ожирения[280]» – там эта тема обсуждается очень подробно.) Диабет 2-го типа – тоже болезнь гиперинсулинемии, хотя в данном контексте ее чаще называют «инсулинорезистентностью». Словно Супермен и Кларк Кент, гиперинсулинемия и инсулинорезистентность – это одно и то же.

Итак, что же у нас имеется:

• Ожирение – болезнь, вызываемая гиперинсулинемией.

• Диабет 2-го типа – болезнь, вызываемая гиперинсулинемией.

• Рак – тоже болезнь, вызываемая гиперинсулинемией?

Инсулин – это натуральный гормон, который выпускает в кровь поджелудочная железа, реагируя на пищу – в частности, белки и углеводы, но не жиры. В общем и целом, инсулин играет роль сенсора питательных веществ, потому что подает остальному организму сигнал о доступности углеводов и белков, которые можно либо переработать в энергию, либо запасти. Канцерогенна ли гиперинсулинемия? 30 лет назад саму мысль об этом подняли бы на смех. Сейчас же это одна из самых горячих областей исследования рака.

Инсулин и рак

О том, что инсулин провоцирует рак, стало известно еще в 1964 году[281]. В лабораторных культурах с добавлением инсулина нормальные клетки молочной железы размножались с таким энтузиазмом, что начинали сильно напоминать раковые. Для выращивания клеток рака груди в лаборатории тоже требуется инсулин. Очень много инсулина. Это весьма интересное наблюдение, потому что нормальным клеткам молочной железы инсулин, в сущности, не требуется. А вот клетки рака груди не могут без него жить. Если удалить инсулин из культуры клеток рака груди, они очень быстро истощатся и умрут. То же самое верно и для других видов рака – кишечника, поджелудочной железы, легких, печени[282]. Инъекции инсулина мышам провоцируют у них развитие рака молочной железы и толстой кишки[283].

Это была загадочная аномалия. У нормальных тканей, участвующих в метаболизме глюкозы – печени, жировых клеток, скелетных мышц, – естественно, инсулиновых рецепторов больше всего. А вот у здоровой ткани молочной железы их не так много. Так почему же тогда рак груди процветает в присутствии инсулина? Клетки рака груди экспрессируют в шесть раз больше инсулиновых рецепторов, чем здоровые клетки молочной железы[284].

Высокий уровень инсулина можно диагностировать с помощью анализа крови на C-пептид – фрагмент белка, остающийся после производства инсулина. Повышенный уровень C-пептида ассоциируется с невероятным – от 270[285] до 292 % – повышением риска развития рака кишечника[286]. У женщин-участниц Nurses’ Health Study с самым высоким уровнем C-пептида риск рака кишечника возрастал на 76 %[287].

Но избыток инсулина – проблема не только для людей с лишним весом. Уровни инсулина представляют собой спектр. Самый высокий уровень инсулина – у людей с ожирением и диабетом, но даже у тех, кто не болен диабетом и имеет нормальный вес, уровень инсулина может быть повышен. Данные из базы National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES), составленной в 1999–2010 гг., показывают, что повышенный уровень инсулина повышает риск рака более чем в два раза вне зависимости от веса. У участников исследования, у которых не было ни диабета, ни ожирения, но инсулин был повышен, риск смерти от рака возрастал на 250 %[288]. Гиперинсулинемия у женщин с нормальным весом (ИМТ < 25 кг/м^2) удваивает риск развития рака груди[289].

Инъекции экзогенного инсулина – это лекарство все чаще назначают при диабете 2-го типа – тоже повышает риск рака. В Великобритании количество пациентов с диабетом 2-го типа, которых лечат инсулином, значительно выросло – с 37 тыс. в 1991 году до 277 тыс. в 2010 году[290]. Значительным побочным эффектом является лишний вес – 2 кг на каждый 1 % снижения уровня гликированного гемоглобина (среднего уровня глюкозы в крови в течение трех месяцев). Звучит довольно зловеще: лишний вес – это известный фактор риска рака. Когда ученые копнули еще глубже, новость оказалась не очень хорошей. Данные британской General Practice Research Database 2000–2010 показали, что лечение инсулином повышает риск рака на 44 % по сравнению с метформином, лекарством против диабета 2-го типа, которое не повышает уровень инсулина. 44 %! Просто потрясающе. Но это исследование было не единственным, которое показало, что лечение инсулином опасно[291].

Данные из канадской провинции Саскачеван подтвердили, что у пациентов с впервые выявленным диабетом, которым назначают лечение инсулином, риск рака выше на 90 % по сравнению с теми, кто принимают метформин[292]. Лекарства на основе сульфонилмочевины, стимулирующие выработку инсулина, увеличивали риск рака на 36 %[293]. Больше инсулина – больше рака, идея довольно проста. Чем дольше вам делают инъекции инсулина, тем выше риск рака[294].

Мы знаем, что повышенный уровень инсулина увеличивает риск рака. Но почему инсулин настолько важен для прогрессирования рака? Инсулин – это гормон, лучше всего известный своей ролью в метаболизме глюкозы. Когда мы едим, уровень инсулина растет. Когда не едим, он снижается. Инсулин – это важный сенсор питательных веществ, который сигнализирует о наличии пищи, но какое отношение это имеет к раку?

Если кратко – самое прямое. Инсулин – не только сенсор питательных веществ, но и мощный фактор роста.

16

Факторы роста

Рост часто считают чисто генетической чертой, но в основном он зависит от работы факторов роста в подростковом возрасте. В Японии после Второй мировой войны улучшились условия питания, и постепенно японцы стали выше – и, что неожиданно, вместе с этим увеличилась заболеваемость раком груди[295]. Проще говоря, высокие люди чаще болеют раком[296].

Это может прозвучать шокирующе, но из всех обычно измеряемых параметров роста (вес при рождении, вес, рост, возраст менархе) самым большим фактором риска для развития рака груди является рост[297]. Исследование Million Women Study в Великобритании показало, что самые высокие женщины на 37 % чаще болеют раком, особенно раком груди[298]. На каждые 10 см роста риск рака увеличивался на 16 %. Факторы роста делают нас выше, а еще факторы роста повышают риск рака.

Кроме роста, в последние полвека увеличилось и еще кое-что – распространение близорукости. Близорукость вызывается избыточным ростом глазных яблок; сейчас от нее страдают больше половины молодых взрослых в США и Европе – вдвое больше, чем 50 лет назад[299]. В 1969 году лишь двое из 131 жителя деревни на Аляске были близоруки. Но затем их образ жизни изменился, и близорукость была отмечена уже у половины их детей и внуков[300]. Длина глазных яблок в этой деревне постепенно увеличивалась.

Million Woman Study

Риск рака повышается вместе с ростом

Источник: Lancet Oncology 12, no. 8 (August 2011): 785–94.

Оглядитесь вокруг. Я ношу очки. В детстве меня нещадно дразнили в школе, потому что я был… ну, таким типичным «ботаном». Но было и еще кое-что: я был одним из очень немногих учеников, носивших очки. А сейчас в среднестатистическом классе чуть ли не треть учеников ходит в очках. Очкариком больше никого не дразнят, потому что очки носят все. Если бы современные мальчишки не обращали внимания на девчонок в очках, девчонки, на которых «можно» обращать внимание, закончились бы довольно быстро. Рост распространения близорукости просто не может быть вызван генетическими факторами, потому что все случилось буквально за одно поколение. Какая же связь?

Сходство между заболеваниями, которые вызваны избыточным весом (ожирение), избыточным ростом, слишком большой длиной зрачков (близорукость), и раком в том, что все это болезни избыточного роста. Мы часто считаем, что рост – это хорошо, но на самом деле во взрослом возрасте рост – далеко не всегда хорошо. Напротив, рост может быть вреден, а иногда и очень вреден.

Вы же не хотите, чтобы ваши зрачки росли до тех пор, пока не станут размером с голову, правильно? Вам не нужно, чтобы печень росла до тех пор, пока не раздавит все остальные органы брюшной полости. Вам не нужно, чтобы жировые клетки постоянно росли, потому что ожирение вызывает многие болезни – в том числе и рак.

Большинство современных хронических болезней вызывается избыточным ростом. Сердечно-сосудистые заболевания (в том числе инфаркты и инсульты) – главная причина смерти в США. Избыточный рост атеросклеротических бляшек перекрывает кровеносные сосуды сердца или мозга, лишая ткани необходимого кислорода. Вторая по распространенности причина смерти в США – рак, еще одна болезнь избыточного роста. Ожирение – болезнь избыточного роста. Стеатоз (жировая дистрофия) печени – болезнь избыточного роста. В общем, рост для взрослых – это явно не хорошо. Более того, главный определяющий фактор этого избыточного роста – не только генетика, но и факторы роста. Вот мы снова и вернулись к инсулину.

Инсулин

Неожиданная связь между инсулином и раком обнаружилась в 1985 году, когда доктор Льюис Кэнтли открыл сигнальный путь фосфоинозитид-3-киназы (PI3K). Кэнтли, работавший профессором в Гарварде и Университете Тафтса, а сейчас – директор Онкоцентра им. Мейера в Вейл-Корнеллском медицинском колледже, не изучал ни метаболизм, ни рак – он изучал довольно загадочную тему клеточных сигналов. Новая липидная молекула, известная как PI3K, оказалась частью ранее неизвестного сигнального пути, критически важного для регулирования роста клеток.

Это открытие так и осталось бы мелкой биохимической диковинкой, но затем обнаружилось нечто, что превратило его в эпохальный прорыв в медицине: PI3K играла важнейшую роль в развитии рака. Эксперименты в конце 1980-х годов показали, что онкогенные вирусы часто активируют PI3K[301], и его уровень увеличивается в 100 раз по сравнению с нормальными клетками[302]. PI3K неожиданно оказался одним из самых значительных онкогенов в человеческих раковых опухолях. Мутации PI3K находятся на четвертом месте по распространенности среди всех канцерогенных генетических мутаций человека[303].

Высокий уровень PI3K увеличивает рост клеток и способствует развитию рака, так что возникает следующий логичный вопрос: что стимулирует PI3K? Ответа не ожидал никто: инсулин, известный метаболический гормон[304]. Творилось что-то странное и неожиданное. Инсулин играет огромную роль в обмене веществ (производстве энергии клетками), но оказалось, что он еще и важный регулятор роста клеток.

Сигнальный путь «инсулин/PI3K» – древний с эволюционной точки зрения[305]; он есть и у червей, и у мух, и у людей. Практически все многоклеточные организмы используют ту или иную разновидность сигнального пути «инсулин/PI3K».

Мы рассматриваем инсулин в основном как метаболический гормон, но у примитивных организмов инсулин функционирует как гормон роста, регулируя размножение и выживание клеток. Когда мы эволюционировали до многоклеточных организмов, у инсулина появилась новая, побочная роль – сенсора питательных веществ. Если подумать, это совершенно логично: рост всегда требует питательных веществ. Когда пища доступна, клетки должны расти. Куй железо, пока горячо. Когда пища недоступна, клетки не должны расти. Если многоклеточный организм будет слишком быстро расти, несмотря на недостаток пищи, он быстро умрет, потому что окружающая среда не сможет прокормить слишком много голодных ртов.

Когда мы едим, уровни инсулина и PI3K повышаются, и приоритеты организма переключаются на рост. Когда мы не едим, уровни инсулина и PI3K снижаются, и приоритеты меняются: организм занимается «ремонтом и техническим обслуживанием» клеток. PI3K обеспечивает важнейшую связь между сигнальными путями обнаружения питательных веществ и роста[306]. Иными словами, инсулин стимулирует рост клеток, а это, очевидно, имеет важное значение для развития рака.

Одноклеточные организмы вроде дрожжей живут в непосредственном контакте с окружающей средой, так что не испытывают особой потребности в сенсорах питательных веществ. Если еда доступна, грибок растет. Если еда недоступна, грибок не растет – вместо этого он переходит в дремлющую споровую форму. Дрожжи, поселившиеся на куске хлеба, растут. Дрожжи, живущие в пластиковой упаковке, не растут, но после контакта с водой и сахаром дремлющие споры просыпаются и расцветают. Выживание для всей жизни на Земле зависит от этой стойкой ассоциации между ростом и доступностью питательных веществ.

У многоклеточных организмов некоторые клетки не находятся в непосредственном контакте с окружающей средой. Клетки ваших почек надежно спрятаны в брюшной полости и не контактируют с внешним миром. Откуда почкам знать, доступна ли еда? Как они решают, расти им или перестать? Сенсоры питательных веществ появились, чтобы сообщать о доступности еды в окружающей среде с помощью гормональных сигналов. Теперь эти сенсоры должны быть связаны с сигналами роста.

Использование одной и той же молекулы (инсулина) в качестве и фактора роста, и сенсора питательных веществ позволяет разрешить эту фундаментальную проблему с координацией. Когда мы едим, инсулин повышается; это сигнал, который сообщает, что пища доступна, и организму можно расти. Избыточные показания сенсоров питательных веществ вызывают избыточный рост – а это условие, очевидно, очень важно для рака. Когда пища недоступна, уровень инсулина уменьшается, и поступает противоположный гормональный сигнал: «перестать расти». Низкий уровень показаний сенсоров питательных веществ означает низкий уровень роста клеток. Сигналы роста и метаболизма – это одни и те же сигналы.

Как же работает этот процесс? Инсулин в крови сначала должен активировать инсулиновый рецептор на поверхности клетки. Многие раковые клетки имеют множество копий инсулинового рецептора – этим объясняется такое непропорционально большое влияние инсулина на рост рака. Инсулин активирует PI3K, который, в свою очередь, активирует, среди прочего, два ключевых сигнальных пути: метаболический путь и путь роста.

Хорошо известные метаболические эффекты регулируются с помощью глюкозного транспортера типа 4 (GLUT4), который позволяет глюкозе проникнуть в клетку для переработки ее в энергию. Кэнтли же обнаружил то, что ранее не замечалось: инсулин и PI3K важны еще и для стимулирования роста клеток. Инсулин с помощью PI3K активирует систему mTOR (подробнее об этом – в следующей главе), которая стимулирует рост и пролиферацию клеток.

Не стоит удивляться, что рак, болезнь избыточного роста, просто обожает фактор роста – инсулин. При редком генетическом заболевании, синдроме Коудена, мутация в этом сигнальном пути приводит к усилению инсулиновых сигналов, что значительно повышает риск и ожирения, и рака[307]. Риск развития рака в течение жизни при этом заболевании составляет невероятные 89 %[308].

Тесная связь между ростом и сигналами о доступности питательных веществ стала потрясающим откровением. Это стало практически полным сдвигом парадигмы понимания некоторых видов рака у людей, особенно тех, что связаны с ожирением – вроде рака груди и кишечника. Рост и питание (метаболизм) теперь оказались неразрывно связаны благодаря сенсору питательных веществ – инсулину. Болезнь избыточного роста (рак) всегда является еще и болезнью обмена веществ.

Инсулин – это не только сенсор питательных веществ, но и важный фактор роста. Таким образом, гиперинсулинемия избыточно стимулирует сигнальные пути роста и приводит к предрасположенности к болезням избыточной пролиферации. Кроме того, инсулин особенно полезен для раковых клеток, которые испытывают повышенную потребность в глюкозе из-за сравнительно неэффективного метода ее переработки – гликолиза. Ожирение и диабет 2-го типа, прототипические болезни гиперинсулинемии, значительно повышают риск рака. Мы наконец начали понимать, какой же аспект рациона питания больше всего влияет на развитие рака. Не клетчатка. Не жиры. Не дефицит витаминов. Это оказался сенсор питательных веществ, инсулин.

Беркитт в 1973 году отмечал, что в Африке болезни цивилизации, в том числе и рак, сначала появились у представителей высших социоэкономических классов и в крупных городах, где легче достать импортную переработанную еду. Между 1860 и 1960 гг. употребление жиров выросло менее чем на 50 %, а вот употребление сахара – более чем вдвое. Проблема, как он предполагал, заключается в следующем: «Первое изменение в традиционном рационе питания – это обычно добавление сахара. За этим следует отказ от белого хлеба в пользу… зерновых хлопьев»[309]. Пока диетологическое сообщество старательно демонизировало пищевые жиры, научные данные прямо указали на сахар и рафинированные злаки, употребление которых приводит к гиперинсулинемии. Доктор Льюис Кэнтли несколько десятилетий спустя сказал: «Сахар меня пугает».

Инсулиноподобный фактор роста 1

В далеком уголке Эквадора живет община из примерно 300 человек-носителей редкой болезни – синдрома Ларона; эту общину основала в XV в. группа евреев, сбежавших от преследования испанской инквизиции. Из-за географической изоляции пришлось прибегать к близкородственным бракам, и это привело к избыточной экспрессии редких генов – в биологии это известно как «эффект основателя». В данном случае, как считается, все носители синдрома Ларона произошли от одного общего предка, потому что у всех них есть общая редкая мутация, которая вызывает низкорослость – карликовость. Их средний рост – всего 120–130 см, но в остальном они сложены пропорционально[310]. И, что еще удивительнее, эта община обладает почти полным иммунитетом к раку!

Карликовость обычно вызывается низким уровнем гормона роста (ГР), который стимулирует увеличение роста, типичное для полового созревания. ГР стимулирует производство в печени инсулиноподобного гормона роста (ИФР-1), который передает сигнал «расти» остальным системам организма. Как понятно из названия, ИФР-1 и инсулин очень похожи друг на друга химически. У людей с карликовостью Ларона нет проблем с гормоном роста, но у них не вырабатывается ИФР-1 из-за мутации гена, отвечающей за рецепторы ГР, и поэтому они остаются низкорослыми. Но, к счастью для нас, история карликов Ларона на этом не закончилась.

В 1994 году эквадорский ученый Хайме Гевара-Агирре заметил, что заболеваемость раком у карликов Ларона составляет меньше 1 % – для сравнения у их родственников, у которых карликовость не проявилась, этот показатель составляет 20 %. Повторное исследование, проведенное в 2016 году, тоже не обнаружило рака[311]. Что интересно, эти люди были защищены и от еще одной ужасной болезни: диабета. Гевара-Агирре находил у них ожирение, но ни диабета, ни рака у них не было[312]. Без ИФР-1, стимулирующего рост, риск рака значительно снижался.

Что же еще повышает уровень ИФР-1, кроме гормона роста, количество которого обычно стабильно? Вы уже наверняка угадали ответ на этот вопрос: инсулин[313]. Сигнальные сети и инсулина, и ИФР-1 работают через сигнальный путь PI3K, и они так тесно переплетены, что в научных публикациях их обычно рассматривают вместе. Избыток инсулина или ИФР-1 означает избыточный рост, а это подталкивает нас к раку – например раку груди, эндометрия[314], простаты и кишечника[315]. В исследованиях на клеточных культурах добавление ИФР-1 ускоряло миграцию и метастаз клеток рака кишечника – иными словами, создавало плодородную почву для распространения рака[316]. Повышенный уровень ИФР-1 ассоциируется с повышением на 247[317] – 251 % риска развития рака кишечника[318].

Но инсулин/ИФР-1 – это не единственный сенсор питательных веществ в человеческом организме. И даже не самый древний. Эта честь принадлежит mTOR, мишени рапамицина млекопитающих.

17

Сенсоры питательных веществ

История сенсора питательных веществ, известного как «мишень рапамицина у млекопитающих», или mTOR, началась в 1964 году, когда микробиолог Жорж Ногради собрал образцы почвы на далеком острове Рапа-Нуи (также известном как остров Пасхи) и передал их для анализа доктору Сурену Сегалу из Ayerst Laboratories. В 1972 году Сегал изолировал бактерию Streptomyces hygroscopicus, которая вырабатывала мощное противогрибковое вещество, названное им рапамицином – в честь острова происхождения. Он надеялся разработать на основе этого вещества противогрибковый крем для лечения грибка стопы, но это открытие имело намного более далеко идущие последствия[319].

Когда доктор Сегал перешел на работу в другую лабораторию, он завернул несколько пробирок с рапамицином в тяжелую пластиковую упаковку, отнес их домой и убрал в морозилку, на полку рядом с мороженым. Он сохранил эти образцы, чтобы позже продолжить работу над этим интересным новым лекарством; из-за других приоритетов в исследованиях ее пришлось отложить до 1987 года. Когда Сегал все же продолжил работу, обнаружилось, что рапамицин как противогрибковое средство ничем не замечателен, но он оказывает мощное подавляющее действие на иммунную систему. Тем не менее механизм его действия оказался совершенно неизвестным.

В 1994 году ученые обнаружили белок, являвшийся мишенью для рапамицина, и дали ему весьма прозаическое название «мишень рапамицина у млекопитающих» (mTOR). Открытие этого белка затем привело к открытию ранее неизвестного и совершенно неожиданного химического сигнального пути человеческого питания и метаболизма.

Это стало потрясающим откровением для биологов – примерно как если бы мы сейчас внезапно открыли новый континент посреди Атлантического океана. Медицинская наука развивалась сотни лет, но каким-то образом все ученые проглядели этот фундаментальный сигнальный путь обнаружения питательных веществ, который является настолько неотъемлемой частью жизни на Земле, что присутствует у всех живых существ, начиная от дрожжей и до людей. В эволюционном смысле mTOR даже древнее, чем намного более известный сенсор питательных веществ, инсулин. Сигнальный путь mTOR есть практически у всех живых существ, а не только у млекопитающих, так что английский термин изменили на «механистическую мишень рапамицина», сохранив красивую аббревиатуру mTOR.

Но что он делает? Сигнальный путь mTOR функционирует подобно главному командному центру, оценивая многочисленные источники информации, прежде чем определить, отдавать ли сигнал для роста клеток. mTOR рассматривает несколько ключевых источников информации, в том числе количество белков в пище[320], уровни инсулина, кислорода и клеточного стресса. Он одновременно сам является сенсором питательных веществ (для белковой пищи) и интегратором информации, предоставляемой другими сенсорами вроде того же инсулина. Когда mTOR активируется, он значительно увеличивает рост клеток.

Рост и пролиферация клеток

Рапамицин блокирует mTOR, что, в свою очередь, останавливает рост клеток – именно поэтому он работает и как противогрибковое средство, и как иммунодепрессант. Бактерия Streptomyces hygroscopicus вырабатывает рапамицин, чтобы убивать окружающие грибки, останавливая их рост. А еще рапамицин блокирует деление человеческих иммунных клеток, тем самым действуя как иммунодепрессант[321]. К 1999 году рапамицин стали широко применять при пересадке печени и почек, чтобы предотвратить отторжение органов иммунной системой пациента.

До этого момента большинство иммунодепрессантов, назначаемых пациентам при пересадке печени, имели прискорбный побочный эффект: они увеличивали риск рака, причем намного. По данным Национальных институтов здравоохранения (NIH), пересадка органов повышает риск 32 видов рака[322]. Обычно клетки иммунной системы патрулируют организм и убивают найденные раковые клетки. Когда иммунную систему приходится сильно подавлять, чтобы предотвратить отторжение органа, раковые клетки ускользают от иммунного наблюдения.

Но рапамицин работал совсем иначе. Он подавлял иммунную систему и при этом снижал риск рака. Беспрецедентное явление! В конце концов выяснилось, что рапамицин эффективно действует против рака груди, простаты и легких[323]. Это стало большим прорывом в терапии рака – появился целый новый класс химиотерапевтических препаратов.

С помощью рапамицина удалось найти доселе неизвестный сигнальный путь роста. Сигнальный путь mTOR настолько тесно связан с принятием здоровыми клетками «решений» о росте, что нарушения работы mTOR наблюдаются – вы не поверите – в 70 % всех случаев рака у людей. Мутации в важных «раковых» генах – PI3K, AKT, RAS, RAF PTEN, NF1, ACP, – работают благодаря воздействию на mTOR[324]. Когда уровень сенсора питательных веществ mTOR повышается, увеличивается рост клеток, а вместе с ними – и риск рака.

Инсулин и mTOR – не единственные сенсоры питательных веществ в человеческом организме. Существует также сенсор под названием АМФ-активируемая протеинкиназа (АМФК).

АМФК

Сенсоры питательных веществ инсулин и mTOR в основном реагируют на употребление в пищу углеводов и белков. А вот сенсор АМФК оценивает общий уровень доступной клеточной энергии. Когда клетки вырабатывают энергию, вне зависимости от источника (будь то углеводы, белки или жиры), АМФ (аденозинмонофосфат) перерабатывается в аденозинтрифосфат (АТФ), который, как вы помните, является хранилищем энергии. Когда необходима энергия, АТФ выделяет ее и снова превращается в АМФ.

Когда у клетки мало энергии, она содержит много АМФ и мало АТФ, и тогда активируется АМФК. Этому сенсору питательных веществ все равно, что именно вы съели: он ведет себя скорее как измеритель общего уровня топлива в клетке.

• Большие запасы энергии = низкий уровень АМФК

• Малые запасы энергии = высокий уровень АМФК

Как и другие сенсоры питательных веществ, mTOR и инсулин, АМФК неразрывно связан с ростом. Высокий уровень АМФК снижает активность mTOR, замедляя рост. АМФК увеличивает производство новых митохондрий, клеточных энергостанций, чтобы усилить способность клетки сжигать жир. Кроме того, АМФК усиливает аутофагию, важный процесс самоочищения и переработки внутриклеточного материала.

Лекарства, активирующие АМФК (имитирующие малые запасы энергии в клетках), полезны для здоровья. Вот лишь некоторые примеры: противодиабетическое средство метформин; ресвератрол, содержащийся в винограде и красном вине; галлат эпигаллокатехина (EGCG) из зеленого чая и шоколада; капсаицин, содержащийся в перцах; куркумин, содержащийся в куркуме, чесноке и традиционном китайском растении барбарисе. Ограничение калорий тоже активирует АМФК – возможно, именно этим отчасти объясняется его антивозрастное действие.

Сенсоры питательных веществ

Большинство всеядных животных, в том числе и люди, едят тогда, когда пища доступна. Традиционно мы наслаждались обильными урожаями летом и осенью – еды много, и нам удается употребить много энергии. Но до появления продуктовых магазинов, когда люди добывали себе пропитание земледелием, в холодные месяцы доступность пищи заметно снижалась. Люди переживали голодное время, потому что у нас есть хорошо развитые системы запасания энергии (жир в теле), а также сохранившиеся с давних времен сенсоры питательных веществ, которые дают нашим клеткам сигнал расти, когда пища доступна, и не расти, когда она недоступна.

Три самых важных сигнальных пути обнаружения питательных веществ у людей – инсулин, mTOR и АМФК. Каждый из этих сигнальных путей дает разную, но дополняющую друг друга информацию. Уровень инсулина растет в основном при употреблении в пищу углеводов и белков, причем делает это через несколько минут. mTOR реагирует на белковую пищу и срабатывает в течение 18–30 часов. АМФК реагирует на общий уровень энергии в клетках, который обеспечивается употреблением в пищу всех макронутриентов. Его общий эффект проявляется на более долгих сроках – от нескольких дней до нескольких недель.

Используя три разных сенсора питательных веществ, клетка получает отличную информацию и о доступных типах пищи, и о том, как долго они доступны. Каких питательных веществ больше: жиров, углеводов или белков? Долго сохраняется к ним доступ или нет? Биохимическая магия наших сенсоров питательных веществ, развившихся за миллионы лет эволюции, просто насмехается над нашим мозгом, который по сравнению с ними примитивен, как пещерный человек, и может только сказать что-нибудь вроде «Грок вроде видеть еда. Грок есть».

Все три сенсора питательных веществ взаимосвязаны, а еще напрямую связаны с пролиферацией клеток. Когда питательные вещества доступны, клетки растут. Среда, богатая питательными веществами и сигналами роста, становится плодотворной почвой для рака. Когда питательные вещества недоступны, клетки не растут. Но когда еды не хватает, клеточной популяции недостаточно «просто» не расти: ей приходится активно уменьшаться. Клетки и субклеточные структуры уничтожаются – для этого используются соответственно апоптоз и аутофагия. Если эти важные системы перестают работать нормально, повышается вероятность избыточного роста, а затем и рака.

Апоптоз

Рост – это, по сути, разница между двумя противостоящими друг другу силами: скорости роста клеток и скорости клеточной смерти. Рост происходит, когда слишком много клеток размножаются или, наоборот, слишком мало клеток отмирают. Инсулин/ИФР-1 стимулирует пролиферацию клеток, но играет не менее важную роль и в предотвращении клеточной смерти, или апоптоза (см. главу 3). Выживание вида зависит от того, насколько точно скорость роста соответствует количеству доступных ресурсов. Недостаток питания для слишком большого количества клеток приводит к смерти. Когда питательных веществ не хватает, логичным действием будет избавиться от ненужных клеток. Лишние рты нужно прогонять – как того троюродного дядюшку, который приехал «на пару дней» и сидит у вас дома уже полгода, плюя в потолок.

Основополагающая директива одноклеточных организмов – выживать и размножаться любой ценой. Если их смерть вызовет большую суматоху… ну, это уже не их проблема. Многоклеточным же организмам требуется тщательная координация и при создании новых клеток, и при удалении старых. Умирающие и мертвые клетки вредят своим соседям – одно гнилое яблоко портит всю бочку, как говорит пословица. Многоклеточным организмам необходим контролируемый метод устранения этих «гнилых яблок».

В обычном человеческом организме каждый день появляется около 10 млрд новых клеток. Это значит, что каждый день 10 млрд других клеток должны умереть, после чего их аккуратно уберут подальше[325]. Апоптоз устраняет эти клетки упорядоченным, не токсичным образом. Клетка, помеченная для уничтожения, переживает контролируемые изменения и в конце концов распадается на мелкие частицы (апоптозные тела), которые затем безопасным образом устраняются. Содержимое клетки не просто беспорядочно расплескивается, как при некрозе.

Апоптоз должен очень тщательно регулироваться, потому что недостаточный или избыточный апоптоз – это патология. Если клетка сопротивляется апоптозу (это отличительная особенность рака), шаткое равновесие сдвигается в пользу роста – что опять-таки благоприятно для рака. Таким образом, апоптоз – это ключевой механизм защиты от поврежденных или опасных (раковых) клеток. Как он контролируется?

Апоптоз активируется двумя основными сигнальными путями: внешним (так называемые рецепторы смерти) и внутренним (митохондриальный путь). Запущенный апоптоз остановить невозможно. Для нужд нашей дискуссии о раке я сосредоточусь на митохондриальном сигнальном пути, который контролируется и позитивными, и негативными стимулами. Позитивные стимулы – это факторы, которые запускают апоптоз, в том числе повреждение клеток токсинами, вирусами, излучением, теплом или из-за недостатка кислорода. Организму не нужны поврежденные клетки, так что апоптоз эффективно вычищает их, не устраивая беспорядка. То, что позитивные стимулы апоптоза одновременно являются и канцерогенами, вовсе не случайно. Поврежденные клетки должны умереть. А если они не умрут, то могут стать раковыми.

Негативные стимулы – это сигнальные пути, которые автоматически активируются, если отсутствуют необходимые сигналы. Например, вы можете подписаться на бесплатный пробный период Amazon Prime, и если вы не свяжетесь с ними в конце этого пробного периода, автоматически будет оформлена платная подписка. Точно так же работает и апоптоз. Если сигнал (фактор роста) не запускать апоптоз не поступает, то в клетке непроизвольно запускается апоптоз. Эта структура двойного контроля, где используются и позитивные, и негативные стимулы, очень стойкая; именно поэтому апоптоз – настолько эффективная противораковая стратегия.

Какие факторы роста предотвращают апоптоз? Самый хорошо изученный противоапоптозный фактор – инсулин/ИФР1, действующий через сигнальный путь PI3K[326]. Высокий уровень инсулина/ИФР-1, что видно при ожирении и диабете 2-го типа, не только стимулирует рост клеток, но и блокирует естественный запуск программы апоптоза, значительно усиливая тем самым сигналы к росту. Таким образом, высокий уровень инсулина/ИФР-1 – это часть той плодородной почвы, на которой всходит семя рака.

При раке баланс между пролиферацией и разрушением переживает фатальный перекос в сторону пролиферации. Дефекты апоптозного сигнального пути помогают поврежденным клеткам выжить, хотя на самом деле они должны были быть помечены для смерти. Но правильная работа митохондриального сигнального пути апоптоза зависит от одной ключевой органеллы – самих митохондрий. Если митохондрии плохо функционируют, митохондриальный сигнальный путь апоптоза тоже не будет работать, и баланс окажется перекошен в сторону роста и ракового преображения.

Митохондрии

В далеком эволюционном прошлом митохондрии существовали как отдельные организмы. Примерно 2–3 млрд лет назад они оказались окружены примитивной клеткой, и у них сложились взаимовыгодные отношения. Клетка дает митохондриям укрытие и питательные вещества, а митохондрии за это выполняют различные задачи – вырабатывают энергию, а потом и запускают апоптоз.

Митохондрии очень уязвимы для повреждений и, чтобы остаться здоровыми, постоянно занимаются саморемонтом. Чтобы поддерживать высококачественные митохондрии, способные запустить апоптоз, необходимы две вещи: старые или поврежденные митохондрии нужно удалять с помощью процесса, называемого митофагией, а затем эти митохондрии нужно заменить новыми.

Митофагия тесно связана с клеточным процессом аутофагии, за открытие которого доктор Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию. Слово аутофагия происходит от греческих слов ауто (приставка «само-») и фагейн («есть»), то есть буквально оно означает «самопоедание». Аутофагия – это регулярный, упорядоченный процесс разрушения клеточных компонентов для переработки их в новые. Аутофагия выступает в роли клеточного «уборщика» и контролируется в основном с помощью сенсора питательных веществ mTOR. Когда питательных веществ доступно много, уровень mTOR высокий, и клетка переходит в режим «роста», отключая аутофагию и митофагию. Как и всегда, процессы роста/деградации клетки и доступности питательных веществ неразрывно связаны. Без митофагии и уничтожения старых митохондрий невозможно создать новые.

Важный сигнал к производству новых митохондрий – сенсор питательных веществ АМФК[327]. Когда общий уровень доступной энергии низок, уровень АМФК растет, стимулируя рост новых митохондрий. У животных-моделей ограничение АМФК и ограничение пищи поддерживают здоровые митохондриальные сети и продлевают жизнь[328]. Интервальное голодание у животных приносит большую пользу их митохондриям.

С одной стороны, избыточная доступность питательных веществ, о которой сигнализируют сенсоры – инсулин, mTOR и АМФК, – ослабляет митофагию и формирование новых митохондрий. Чтобы поддерживать здоровье митохондрий, вам не нужно больше питательных веществ: периодически нужно, чтобы их было меньше. Дефектные митохондрии нарушают процесс апоптоза, что приводит к нарушению тонкого баланса между ростом и отмиранием клеток. Поврежденные клетки, которым позволяют не умирать, могут превратиться в раковые из-за давления отбора, требующего от них выжить любой ценой. Эти клетки должны были быть уничтожены, но этого не произошло. Периодическое устранение старых или поврежденных клеток – один из главных наших механизмов противораковой защиты.

С другой стороны, недостаток питательных веществ – особенно белков – снижает уровень mTOR и активирует аутофагию. Она переводит клетку из режима роста в режим ремонта и технического обслуживания. Старые дефективные клетки и органеллы уничтожаются. Если питательных веществ недостаточно, клетке незачем обслуживать лишние компоненты. Когда доступ к питательным веществам восстанавливается, аутофагия отключается, и клетка снова переходит в режим роста.

Любое сочетание повышенного уровня факторов роста и сниженного уровня клеточной смерти (апоптоза) обеспечивает рост раковой клетки. Недавние исследования показывают, что факторы роста и сенсоры питательных веществ неотделимы друг от друга. Сенсоры питательных веществ одновременно являются факторами роста. Следовательно, болезни роста – это всегда болезни метаболизма; именно этим объясняется важность инсулина для развития рака. Возможно, не случайно и то, что митохондрии – это ключевая точка и энергетического метаболизма, и апоптоза.

Повышенный уровень инсулина в крови (гиперинсулинемия) вызывает метаболические заболевания – ожирение и диабет 2-го типа, а с помощью сигнальных путей PI3K и ИФР-1 поддерживает рак, болезнь избыточного роста. Но сама идея того, что клеточный метаболизм важен для рака, не нова. Более 100 лет назад один из величайших биохимиков в истории, нобелевский лауреат Отто Варбург предположил: для того чтобы понять происхождение рака, нужно изучить его метаболизм.

Часть пятая

Метастазирование

(Парадигма рака 3.0)

18

Реабилитация Варбурга

Нобелевский лауреат Отто Генрих Варбург (1883–1970) родился во Фрайбурге, на юго-западе Германии. Он был сыном Эмиля Варбурга, выдающегося профессора физики из Фрайбургского университета, и общался с великими современниками, будущими легендарными учеными – Альбертом Эйнштейном и Максом Планком.

Сам Варбург посвятил свои исследования области клеточной энергетики – там он смог приложить к биологии строгие методы естественных наук (химии и физики). Сколько энергии требуется клеткам? Как они вырабатывают эту энергию? Этот интерес в конце концов привел его к делу всей жизни – изучению темы, которую он назвал «проблемой рака». В чем отличие энергетического метаболизма нормальных и раковых клеток?

Обычно клетки вырабатывают энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ) двумя возможными путями: окислительным фосфорилированием (дыхание) или гликолизом (ферментация). Окислительное фосфорилирование происходит в митохондриях: каждая молекула глюкозы сжигается с помощью кислорода, вырабатывая 36 молекул АТФ. В отсутствие кислорода здоровым клеткам приходится прибегать к гликолизу, который дает лишь две молекулы АТФ и две молекулы молочной кислоты на молекулу глюкозы. Например, во время интенсивных упражнений мышцам требуется столько энергии за такое короткое время, что кровеносная система просто не успевает удовлетворить все потребности в кислороде. Мышцы переключаются на гликолиз, который не требует кислорода и вырабатывает намного меньше энергии на одну молекулу глюкозы. В конце концов молочная кислота накапливается и вызывает мышечную усталость – именно поэтому во время особенно тяжелого упражнения вы можете вдруг почувствовать, что больше уже просто не можете. Здоровые клетки не очень хорошо функционируют в кислой среде. Когда вы отдыхаете, потребность в кислороде снижается, и мышцы, получив достаточную дозу кислорода, снова переходят к окислительному фосфорилированию.

Клеткам, которые вырабатывают много энергии с помощью окислительного фосфорилирования, естественно, требуется больше кислорода. Варбург заметил это явление, когда увидел, как быстро растут оплодотворенные яйца морских ежей. Он предположил, что быстрорастущие раковые клетки тоже потребляют большие объемы кислорода. Но предположение оказалось ошибочным. В 1923 году Варбург не без удивления отметил, что быстрорастущие опухолевые клетки у крыс потребляют не больше кислорода, чем здоровые.

С другой стороны, раковые клетки потребляли в десять раз больше глюкозы[329] и вырабатывали молочную кислоту в 70 раз быстрее, чем нормальные ткани. Варбург подсчитал, что опухолевые клетки перерабатывают невероятные 66 % всей потребляемой глюкозы в молочную кислоту[330].

Несмотря на легкую доступность кислорода, раковые клетки вырабатывали энергию, используя менее эффективный сигнальный путь гликолиза. Сейчас этот удивительный процесс называют эффектом Варбурга.

Поскольку при гликолизе на каждую молекулу глюкозы вырабатывается намного меньше АТФ, раковым клеткам приходится жадно глотать глюкозу, словно верблюду, который впервые подошел к воде после длинного перехода по пустыне. Сейчас мы пользуемся эффектом Варбурга для одной из онкологических процедур, позитронно-эмиссионной томографии. Как мы уже обсуждали в главе 3, ПЭТ измеряет количество глюкозы, потребляемой клетками. Активные раковые клетки поедают глюкозу намного быстрее, чем окружающие их здоровые клетки, и ПЭТ показывает нам эти «горячие точки».

Аэробный гликолиз (гликолиз в присутствии больших запасов кислорода) – это уникальная черта рака. Нормальные клетки при доступности кислорода практически всегда избирают окислительное фосфорилирование. Даже в ситуациях, когда клетки растут быстро и требуют большого количества энергии, например при заживлении ран, эффект Варбурга все равно не задействуется. Но почему? Это кажется очень странным.

Подумайте хорошенько. Мы знаем, что у рака есть четыре отличительные особенности:

1. Он растет.

2. Он бессмертен.

3. Он передвигается.

4. Он использует эффект Варбурга: умышленно прибегает к менее эффективному методу выработки энергии.

Один из этих пунктов явно не сходится с другими. Бессмертные раковые клетки – очень занятые создания: они постоянно растут и передвигаются по организму. Для этого нужно много-много энергии. Почему тогда рак выбирает менее эффективный способ выработки энергии?

Давайте представим: вы создали быструю спортивную машину, обтекаемую, с низкой посадкой и антикрылом, уменьшающим сопротивление воздуха. А потом открыли капот, выкинули оттуда двигатель мощностью в 600 лошадиных сил и поставили вместо него мотор от газонокосилки, в котором всего 9 «лошадей». Серьезно? Это очень странно. Но рак, по сути, делает то же самое: специально выбирает менее эффективный метод выработки энергии. Но это не может быть простым совпадением: 80 % всех известных раковых опухолей используют эффект Варбурга. Какова бы ни была причина, этот эффект важен для генеза рака и не является просто метаболической ошибкой. Рак не продержался бы миллионы лет, поражая многоклеточные организмы от гидры до кошек, собак и людей, если бы делал ошибки.

В знаменитой статье 1956 года «Происхождение рака» Варбург выдвинул гипотезу, что аномальный переход к аэробному гликолизу – это настолько странно, что, должно быть, именно он является тем самым событием, которое запускает развитие рака. Вспомним: для успешного окислительного фосфорилирования требуются кислород и хорошо работающие митохондрии, клеточные структуры, в которых и происходит процесс. Поскольку кислород присутствует в изобилии, Варбург пришел к выводу, что дело здесь в плохой работе митохондрий, которые вынуждают раковую клетку переключиться на менее эффективный сигнальный путь гликолиза[331]. Варбург предполагал, что рак вызывается в основном повреждением митохондрий.

Эффект Варбурга – это хорошо известный факт, но вот гипотезе Варбурга противоречат многие наблюдения[332]. Митохондрии раковых клеток часто работают нормально и даже сохраняют дыхательные функции[333]. У большинства раковых клеток митохондрии вполне функционируют – это означает, что они полагаются в производстве энергии не только на гликолиз и при необходимости могут переключиться обратно на окислительное фосфорилирование[334]. Рак не вынужден использовать гликолиз – он специально так делает. Но почему?

Эффективная выработка энергии (АТФ) является преимуществом только в условиях недостатка ресурсов. Если клеткам доступно много глюкозы, какая разница, две молекулы АТФ получать из одной глюкозы или 36? Гликолиз вырабатывает АТФ менее эффективно, но быстрее. За то время, что здоровые клетки перерабатывают одну молекулу глюкозы в 36 молекул АТФ, раковые клетки успевают переработать 11 молекул глюкозы на 22 молекулы АТФ и 22 молекулы молочной кислоты. Поскольку молочная кислота может быть переработана в АТФ в пропорции 1:1, раковая клетка за то же время в теории может получить 44 молекулы АТФ. Раковые клетки вырабатывают энергию быстрее, но для этого им требуется в десять раз больше глюкозы[335].

Представьте себе двух человек. Один сжигает за день 2 тыс. калорий, а у другого организм более энергоэффективный и сжигает всего 1 тыс. калорий. Повышенная энергоэффективность перестает быть преимуществом, если вы съедаете по 2500 калорий в день. Окислительное фосфорилирование дает преимущество только при дефиците глюкозы, но, учитывая распространение эпидемии ожирения и диабета 2-го типа, глюкозы нам сейчас доступно скорее много, чем мало. Так что в современных условиях энергоэффективность окислительного фосфорилирования можно назвать «преимуществом» разве что в кавычках.

Учитывая, что этот сигнальный путь используется практически всеми известными видами рака, приходится сделать вывод, что это не совпадение и не ошибка – этот процесс является неотъемлемой частью развития рака. Он дает какое-то преимущество в адаптации. Но какое?

Клеткам для роста нужна не только энергия, но и строительные материалы. Поскольку мы – углеродная форма жизни, для роста наших клеток и производства органических молекул нужен углерод. При окислительном фосфорилировании бо́льшая часть углерода в глюкозе перерабатывается в энергию, а образовавшийся углекислый газ мы выдыхаем. При гликолизе же лишь небольшая часть углерода полностью сжигается для получения энергии. Оставшийся углерод можно переработать в строительные материалы для производства новых аминокислот и жирных кислот.

Представьте себе следующую аналогию: для строительства дома нужна и энергия (прилежный труд строителей), и материалы. Если у вас есть строители, но нет кирпичей, дома вы не построите. Быстрорастущим клеткам тоже нужна и энергия (АТФ), и материалы (углерод). Окислительное фосфорилирование вырабатывает только энергию, что не способствует максимально возможному росту. Гликолиз лучше поддерживает быстрый рост, потому что предоставляет и энергию, и материалы, а окислительное фосфорилирование – только чистую энергию[336]. Возможно, именно поэтому эффект Варбурга лучше обеспечивает рост рака.

В 1970-х гг. метаболическая теория рака, которую продвигал Варбург, казалась все более шаткой. Уже началась генетическая революция, и теория соматических мутаций притянула к себе исследователей рака, словно магнитом. Вопрос о том, каким топливом рак пользуется для своего роста, и его аномальная, любопытная склонность к гликолизу оставались загадками, от которых просто отмахивались. Новые научные статьи об эффекте Варбурга выходили очень редко. Два этих направления исследований – рост раковых опухолей и метаболизм раковых клеток – вообще не пересекались. А затем, в конце 1990-х гг., они неожиданно встретились – и их тут же поженили под дулом пистолета.

Реабилитация Варбурга

Мы довольно долго считали, что ростом клетки и ее метаболизмом управляют два разных набора сигнальных путей. Но революционные открытия Лью Кэнтли показали, что хорошо известный метаболический гормон инсулин непосредственно связан с сигнальными путями роста через PI3K. Рост и метаболизм раковых клеток оказались неразрывно связаны между собой одними и теми же генами и гормонами[337]. Например, онкоген myc контролирует не только рост, но и метаболический фермент, который запускает эффект Варбурга. Кэнтли обнаружил прямую связь между сенсорами питательных веществ, метаболизмом, эффектом Варбурга и клеточной пролиферацией[338]. Гены, контролирующие рост, одновременно контролировали и метаболизм.

Все эти новооткрытые онкогены и гены-супрессоры опухолей влияли и на метаболические сигнальные пути. Многие онкогены контролируют ферменты – тирозинкиназы, регулирующие и рост клеток, и метаболизм глюкозы. Вездесущий ген-супрессор опухолей p53 влияет на рост клеток, но вместе с тем и регулирует клеточный метаболизм, воздействуя на митохондриальное дыхание и гликолиз.

Раковые клетки не могут перестать расти, но еще они не могут перестать есть. Раковая опухоль растет, потому что не может перестать есть, или ест, потому что не может перестать расти? Скорее всего, и то, и другое. Болезни роста, в конце концов, одновременно являются еще и болезнями метаболизма – и это относится не только к метаболизму глюкозы.

Раковые клетки очень любят есть глюкозу, но не только ее. При раке нарушается работа еще и сигнальных путей аминокислоты глутамина[339]. Аминокислоты – это строительный материал для белков, а глутамин – самая распространенная аминокислота в крови. Некоторые раковые клетки потребляют в десять с лишним раз больше глутамина, чем здоровые[340]. Некоторые виды рака, например нейробластома, лимфома, рак почек и рак поджелудочной железы, страдают от настоящей глутаминовой «наркомании»: без глутамина они просто не могут выжить[341].

Варбург считал, что раковые опухоли получают энергию только из глюкозы, но это оказалось не совсем верно. Еще раковые клетки могут перерабатывать глутамин, а современные исследования показали, что рак может питаться жирными кислотами и другими аминокислотами[342]. Раковые клетки соперничают за пищу со множеством других клеток, так что гибкий рацион питания дает им преимущество для роста. Возможно, исходная гипотеза Варбурга и неверна, но его интуитивное предположение, что метаболизм рака очень важен, оказалось совершенно точным. Эффект Варбурга действительно имеет конкретное предназначение. Он дает раковым клеткам стратегическое преимущество в борьбе за выживание. Большие объемы молочной кислоты, производимой при гликолизе, – это не просто отходы, как ранее предполагалось: они дают раковым клеткам значительное преимущество.

Молочная кислота

Когда опухоль растет, новые раковые клетки появляются все дальше и дальше от основного кровеносного сосуда, который поставляет кислород и забирает отходы жизнедеятельности. Клетки, расположенные близко к кровеносной системе, хорошо снабжаются и процветают. Клетки, расположенные слишком далеко, получают недостаточно кислорода, чтобы выжить. Между двумя этими регионами находится так называемая зона гипоксии, в которой клетки, получающие самый минимум кислорода, позволяющий выжить, активируют ферменты, носящие название «факторы, индуцируемые гипоксией» (HIF). Борьба за выживание в зоне гипоксии – это очень серьезное давление отбора.

Сначала HIF стимулируют выделение фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), который способствует росту новых кровеносных сосудов. Новые кровеносные сосуды доставляют больше кислорода и помогают опухоли вырасти. Вызывание ангиогенеза – это одна из ключевых отличительных особенностей рака, описанных Вейнбергом и Ханаханом.

Во-вторых, HIF обычно помогает стационарным клеткам стать более подвижными. Молекулы клеточной адгезии, удерживающие клетки на месте, перестают нормально функционировать, и базальные мембраны, ограничивающие область распространения тех или иных клеток, начинают деградировать[343]. Это облегчает клеткам задачу по «активации инвазии и метастазирования» – получению еще одной ключевой отличительной особенности рака.

В-третьих, из-за недостатка кислорода HIF перепрограммирует метаболизм клетки, переключая ее с окислительного фосфорилирования на гликолиз. Поскольку для производства энергии теперь нужно больше глюкозы, HIF повышает экспрессию клеточных глюкозных рецепторов. В то же время HIF замедляет производство новых митохондрий, необходимых для окислительного фосфорилирования[344]. По сути, именно HIF несут ответственность за феномен, называемый эффектом Варбурга, – еще одну ключевую особенность рака[345].

Изменения, вызванные HIF, помогают клеткам лучше выжить в бедной кислородом среде. Клетки, лишенные кислорода, пытаются построить новые кровеносные сосуды, уйти из области гипоксии и использовать меньше кислорода. То, что такое поведение характерно и для раковых клеток, вовсе не совпадение. Именно в такой среде одноклеточный организм получает преимущество над своим многоклеточным собратом. Эффект Варбурга – это не просто метаболическая «ошибка». Он дает раковым клеткам уникальное преимущество в борьбе за выживание с другими клетками.

При гликолизе раковые клетки вырабатывают молочную кислоту, а потом выбрасывают эту кислоту в окружающую среду – точно так же, как, скажем, химический завод, сбрасывающий отходы в близлежащую реку. Это вовсе не случайно, а молочная кислота – не просто побочный продукт. Опухоли расходуют драгоценную энергию, чтобы целенаправленно производить кислоту и сбрасывать ее в окружающую среду, которая уже и без того является кислой[346]. Здоровые клетки живут в среде с pH 7,2–7,4, а вот опухоли создают вокруг себя микросреду с pH 6,5–6,9[347]. Почему раковые клетки прикладывают такие усилия, чтобы сделать среду вокруг себя кислой?[348] Потому что кислая среда дает клеткам огромное преимущество в борьбе за выживание. Здоровые клетки повреждаются кислотой, и в них запускается апоптоз, а вот раковые клетки такую среду переносят неплохо.

Есть два способа победить соперников: либо самому стать сильнее, либо ослабить остальных. Оба способа работают. Рак устраивает клеточную «Игру в кальмара»: ты либо выигрываешь, либо умираешь. Нормальные клетки играют по правилам и сотрудничают, а вот одноклеточные организмы соперничают с ними, устраивая саботаж. Раковые клетки выделяют едкую молочную кислоту, мешая жить соседним здоровым клеткам. «Убей ближнего своего» – это проверенная временем стратегия выживания, распространенная в одноклеточной вселенной.

Раковые клетки, формируя вокруг себя кислую среду, легко проникают через базальную мембрану и благодаря этому могут метастазировать.

В 1928 году сэр Александр Флеминг обнаружил, что грибок Penicillium notatum выделяет едкое вещество, которое убивает окружающие бактерии. Из этого вещества позже сделали первое в мире лекарство-антибиотик – пенициллин. На острове Пасхи обнаружили бактерию, которая выделяет рапамицин – едкое вещество, которое убивает конкурирующие с ней грибки.

Кислая среда разъедает внеклеточный матрикс, нормальную поддерживающую структуру клетки. Это позволяет раковым клеткам легче проникать через базальную мембрану, что делает возможным метастазирование. А еще повреждения, вызванные молочной кислотой, вызывают воспаление. Это привлекает иммунные клетки, которые вырабатывают факторы роста – они полезны при заживлении ран, но в данном случае они приносят пользу раковой клетке.

Рак называли «раной, которая не может зажить», потому что процесс сходен с избыточным ростом, наблюдаемым при заживлении ран. При нормальном заживлении раны вырастают новые кровеносные сосуды вместо разорванных старых, вычищаются обломки клеток, и рана заживает. Разница только одна, но очень важная: программа заживления ран рано или поздно отключается, а вот программа рака – нет.

Раковые клетки, формируя вокруг себя кислую среду, легко проникают через базальную мембрану и благодаря этому могут метастазировать.

Даже когда кислород легко доступен, раковая клетка продолжает использовать гликолиз, потому что он дает уникальное преимущество в борьбе за выживание: позволяет выделять молочную кислоту (эффект Варбурга). Воспаление, вызываемое молочной кислотой, еще и мешает иммунным клеткам, которые находят и убивают раковые клетки[349]. Таким образом, молочная кислота, производимая при задействовании эффекта Варбурга:

• Подавляет нормальную работу клеток;

• Разъедает внеклеточный матрикс, способствуя инвазии;

• Провоцирует воспалительную реакцию и выделение факторов роста;

• Ослабляет иммунную реакцию;

• Стимулирует ангиогенез.

Раковая клетка предпочитает гликолиз окислительному фосфорилированию (использует эффект Варбурга) не случайно. Это не ошибка. Это логичный выбор, потому что молочная кислота дает ей уникальное преимущество в борьбе за выживание. За это, конечно, приходится расплачиваться: для питания клеткам требуется намного больше глюкозы. В условиях изобилия глюкозы равновесие смещается в пользу развития рака. Именно эффект Варбурга готовит почву для следующего этапа развития рака, облегчая клеткам задачу по вторжению в ткани и передвижению по организму. Именно этот этап развития делает рак настолько смертоносным.

19

Инвазия и метастазирование

Нет в онкологическом лексиконе более страшного слова, чем метастаз. Национальный институт онкологии США дает следующее определение метастаза: «Распространение раковых клеток из места первичного формирования в другую часть организма»[350]. Именно эта характерная черта делает рак более смертоносным, чем почти все другие существующие болезни. Чтобы лишний раз подчеркнуть всю суровость этого явления, достаточно привести один факт: около 90 % всех смертей от рака вызываются метастазами[351].

Инфекционные болезни, как и рак, тоже могут давать метастазы. Например, бактерии, вызвавшие инфекцию мочевых путей, могут попасть в почки, затем в кровь и обосноваться в клапанах сердца. Бактерии постоянно перемещаются, но они сами по себе не злонамеренны: это просто организмы, которые стремятся выжить любой ценой. Метастазирование, или перемещение клеток, – это врожденное свойство одноклеточной жизни на Земле.

Опухоли разделяют на доброкачественные и злокачественные. И те, и другие опухоли ведут себя абсолютно одинаково, за одним исключением: доброкачественные опухоли не имеют способности к образованию метастазов и, соответственно, практически не вызывают тяжелых болезней. Например, доброкачественная опухоль жировых клеток, липома (жировик), весьма распространена – она встречается примерно у 2 % населения. Эта опухоль в основном безвредна, хоть и может вырастать до огромных размеров. В 1894 году у пациента удалили липому весом около 23 кг[352]. Несмотря на распространенность и нередко большие размеры, обычно жировики угрожают жизни не больше, чем акне.

Напротив, злокачественные опухоли так называют именно потому, что они дают метастазы. Если бы рак груди всегда оставался внутри груди, решение было бы очень простым: просто вырезать его. А вот после того, как клетки рака груди распространяются по всему организму, он превращается в смертельно опасное заболевание. Так как же работает метастатический процесс?

Метастатический каскад проходит в два этапа: инвазия в окружающие ткани и собственно метастазирование, перемещение в отдаленные области организма. Сначала раковым клеткам нужно оторваться от исходной опухолевой массы – это может произойти, даже если сама опухоль крохотных размеров. При болезни, известной как «опухоль невыявленной первичной локализации», обнаруживаются метастазы, но не первичная опухоль – она либо слишком мала, либо уже исчезла. У большинства клеток многоклеточных организмов есть молекулы адгезии, которые удерживают их на нужном месте. Раковые клетки должны оторваться от этих «якорей», чтобы свободно передвигаться.

Во-вторых, рак должен проникнуть сквозь базальную мембрану нормальных тканей. Почва для растений продается в герметичных мешках, чтобы вы не перепачкали салон машины, пока везете ее домой; точно так же и все клетки спрятаны под мембраной, которая не выпускает их за пределы ткани, в которой они растут. Чтобы попасть в другие ткани, раковые клетки должны прорваться через удерживающую их базальную мембрану.

Пробравшись через мембрану, раковая клетка может проникнуть в соседнюю ткань, местные лимфоузлы или через стенки кровеносных сосудов – это называется интравазацией. Попав в кровеносные сосуды, раковые клетки могут отправиться в далекое путешествие.

ИНВАЗИЯ

1. Формирование первичной опухоли.

2. Местная инвазия.

3. Интравазация.

МЕТАСТАЗИРОВАНИЕ

1. Выживание в кровеносной системе.

2. Экстравазация.

3. Выживание в дистальной области.

Первые три процесса (формирование первичной опухоли, местную инвазию и интравазацию) можно объединить в процесс инвазии. Гипоксичная кислая среда вокруг раковой опухоли, созданная эффектом Варбурга, расчищает путь для инвазии[353]. Хотите – верьте, хотите – нет, но эта часть раковым клеткам как раз удается легко. Большинство раковых опухолей могут пройти три этих этапа, если дать им достаточно времени. У экспериментальных животных-моделей раковые клетки легко проникают в кровеносную систему – почти в 80 % случаев. Но рак в данном случае можно сравнить с подростком, который уезжает учиться в другой город. Выйти за порог родительского дома несложно, сложно – начать самостоятельную жизнь. Чтобы дать метастазы, раковые клетки должны пережить путешествие по кровеносной системе, покинуть кровеносный сосуд, чтобы вторгнуться в другой орган, а потом – научиться выживать и процветать в новой среде.

После того как раковые клетки попадают в кровеносную систему, отсев становится очень большим; метастаза достигнуть на порядок труднее, чем инвазии. Кровеносная система – это опасное и враждебное место, где раковые клетки могут погибнуть миллионом разных способов. Естественные киллеры врожденной иммунной системы тут же находят их и нападают. Эта часть иммунной системы называется «врожденной», потому что клетки-киллеры запрограммированы немедленно атаковать рак при обнаружении. Сама турбулентность кровеносной системы тоже опасна для раковых клеток. Клетки обычно неподвижны, и им трудно справиться с силами, действующими в мощном потоке крови. Многие раковые клетки просто разрывает на части течением.

Если раковая клетка каким-то образом переживает тяжелое путешествие и добирается до далеких берегов (другого органа), ей нужно покинуть кровеносную систему и войти в орган – этот процесс называется экстравазацией. Звучит все куда проще, чем на самом деле. Кровь в сосудах находится в постоянном движении, так что прикрепиться к стенке кровеносного сосуда – непростая задача. Представьте, что вас несет мощная горная речка, а вы пытаетесь ухватиться за берег и как-то удержаться одним мизинцем. Река захлестывает вас и стремится утащить обратно. Раковая клетка должна каким-то образом прикрепиться к гладкой стенке кровеносного сосуда, да так, чтобы ее не снесло потоком крови, а потом пройти через эту стенку в новый орган.

Теперь раковая клетка оказывается во враждебной среде чужого органа, к которой она абсолютно не подготовлена. Например, клетка рака груди, которая окажется в легком, будет совершенно сбита с толку. Что это за воздух, который дует туда-сюда? Где молочные протоки? Представьте себе пингвина, который жил в морозных водах Антарктиды, а потом вдруг оказался в пустыне Сахара.

Даже если раковым клеткам-мигрантам удастся обосноваться на новом месте, им теперь нужно размножаться, а это непросто, потому что коренное клеточное население относится к этому явно враждебно. И все это время иммунная система не оставляет своих попыток убить рак. Многие подобные колонии раковых клеток – микрометастазы – могут держаться довольно долго: расти они не могут, но при этом достаточно сильны, чтобы не погибнуть[354]. Затем раковой клетке предстоит учиться не только выживать, но и расти и размножаться. Метастатический процесс требует невероятных новых навыков выживания, которые совершенно отличаются от всего того, чем клетка занималась раньше. Для этого раковой клетке, очевидно, нужно радикально преобразить свой генетический состав. Как же происходят эти преображения?

Теория соматических мутаций представляла нам сравнительно упорядоченный процесс заболевания: все начинается с одной-единственной раковой клетки, которая случайным образом накопила в себе несколько нужных мутаций. Рак разрастается, словно винное пятно на белой скатерти. Когда опухоль становится достаточно большой, раковые клетки отделяются от нее и попадают в кровь. Некоторые из них обосновываются в далеком органе, например печени, и начинают расти там. Когда-то считалось, что все генетические мутации, необходимые для инвазии и метастазирования, накапливаются случайно, но сейчас уже известно, что гипотеза «случайного накопления генетических мутаций» неверна.

Единого «гена метастаза» обнаружить так и не удалось, несмотря на десятки лет исследований и тысячи экспериментов по секвенированию генома. Всем генетическим исследованиям за последние полвека так и не удалось объяснить, как работает метастаз. Все потому, что для успешного метастазирования требуется мутация не одного-единственного гена, а скоординированные, точные мутации нескольких сотен генов.

Так почему рак накапливает сотни мутаций, необходимых, чтобы выжить во враждебной чужеродной среде, еще до того, как покидает дом? Это все равно, что заложить ваш дом и купить на эти деньги дорогое оборудование, необходимое для выживания на Сатурне. Сейчас у человечества не существует никаких планов колонизации Сатурна, так что вы просто впустую потратите огромные деньги и время. Зачем раку тратить огромные ресурсы на метастазы в печень, легкие или кости еще до того, как он начнет распространяться? Ответ прост: на самом деле он так не делает. Это не случайный процесс накопления мутаций, а эволюционный. Проще говоря, рак не случайно получает способности к инвазии и образованию метастазов: он целенаправленно развивает их.

Циркулирующие опухолевые клетки и микрометастазы

Метастазирование – это потрясающий в своей неэффективности процесс. Учитывая, с какими почти непреодолимыми препятствиями им придется столкнуться, большинство раковых клеток, оторвавшихся от первичной опухоли, умрут. Раковые клетки делятся каждые один-два дня, но вот опухоли удваиваются в размерах лишь каждые 60–200 дней – это значит, что подавляющее большинство раковых клеток на самом деле не выживают[355].

Так как же рак преодолевает все эти препятствия? Ответ опять-таки можно найти, воспользовавшись средствами эволюционной биологии. Рак не следует упорядоченному прогрессивному алгоритму – рост, инвазия, метастаз. Недавние исследования показали, что метастазирование, как бы поразительно это ни звучало, не является свойством, возникающим только на поздних стадиях рака. На самом деле это одно из первых действий, предпринимаемых раковыми клетками.

Если бы развитие рака шло пошагово – от роста к инвазии и образованию метастазов, то рак всегда можно было бы вылечить с помощью обширной операции по удалению опухоли на раннем этапе, до того, как начались метастазы. Но неудача «радикальных» онкологических операций, которые делали в первой половине XX в., говорит о том, что эта парадигма неверна. Многие микроскопические, не обнаружимые иными, кроме микроскопии, способами раковые клетки покидают опухоль задолго до клинического обнаружения и операции.

В случаях «опухоли невыявленной первичной локализации», составляющих примерно 5 % всех выявляемых случаев рака[356], обнаруживаются обширные метастазы, но вот первичную опухоль найти не удается, несмотря на интенсивное изучение и разнообразные снимки. Даже при вскрытии 20–30 % случаев так и остаются нераскрытыми. Первичная опухоль настолько мала, что ее не удается обнаружить даже с помощью всех наших современных технологий, но она все равно каким-то образом сумела дать метастазы. Дело по большей части в том, что метастаз – это ранний, а не поздний этап онкогенеза.

Современные достижения технологии позволили нам обнаружить раковые клетки в кровеносной системе – их называют циркулирующими опухолевыми клетками (ЦОК), – причем даже в крайне малых концентрациях. Открытие этих короткоживущих раковых клеток в крови стало настоящей революцией в понимании метастатического каскада. Исходная опухоль сбрасывает раковые клетки в кровь уже на самом раннем этапе развития – зачастую уже тогда, когда первичную опухоль обнаружить еще не удается. В кровеносной системе ЦОК живут недолго – по некоторым оценкам, не более нескольких часов[357]; именно поэтому их открыли лишь совсем недавно. Почти все ЦОК погибают практически сразу после попадания в кровь. Словно первая волна солдат, храбро бросившихся на штурм побережья Нормандии, раковые клетки тут же уничтожаются мощными системами противораковой защиты организма.

От первоначальной опухоли постоянно отделяется большое количество ЦОК, которые быстро гибнут в кровеносной системе – именно поэтому на таком раннем этапе метастазы обнаруживаются очень редко[358]. Циркулирующим опухолевым клеткам невероятно сложно образовать перманентные колонии – несмотря на то что в кровь ежедневно попадают миллионы раковых клеток. Большинство ЦОК просто погибают[359], но не всегда.

Микрометастазы объясняют феномен опухолей невыявленной первичной локализации. ЦОК покидают первичную опухоль очень рано и по какой-то неизвестной причине оказываются более успешными в новой среде, чем в месте зарождения. Первичная опухоль может быть малых размеров или вообще полностью погибнуть, а вот метастазы процветают, найдя для себя плодородную почву. Именно поэтому метастазы иной раз обнаруживают раньше, чем первичную опухоль, которую иногда вообще не удается найти.

Ранние метастатические клетки могут обосноваться в защищенных нишах и прожить там много лет, скрываясь от противораковой защиты. Например, у пациенток с раком груди, у которых обнаружены микрометастазы, вероятность развития клинически обнаружимых метастазов в ближайшие десять лет равняется лишь 50 %[360]. Рак груди уже разбросал свои смертоносные семена, но они не могут расти без плодородной почвы.

При латентном метастазе иногда бывает, что у пациентов, «вылечившихся» от рака, внезапно возникает рецидив с отдаленными метастазами через несколько лет или даже десятилетий после того, как рак сочли уничтоженным. Противораковые защитные механизмы какое-то время сдерживают микрометастазы, но со временем раковым клеткам удается все же закрепиться и перейти в наступление.

Ранним метастазированием объясняется и необходимость местной радио– и химиотерапии после операции. Во время операции удаляется вся видимая раковая опухоль. Тем не менее большинство протоколов лечения рака все равно требуют курса послеоперационной радио– или химиотерапии. Если бы рак действительно был упорядоченным, последовательным процессом, то эти меры не были бы обязательны. Радикальной операции было бы достаточно, чтобы устранить все следы рака. Но, поскольку рак дает метастазы уже на ранней стадии, нам необходимы эти дополнительные меры лечения.

Эволюция опухоли и самоосеменение

Метастазирование – невероятно сложный процесс, так что классическая гипотеза ТСМ – «случайное накопление» сотен необходимых мутаций, которые работают в координации друг с другом – звучит просто невероятно. Теория эволюция опухоли намного лучше объясняет, как раковым клеткам удается адаптироваться. Ранний метастаз раковых клеток создает все условия, необходимые для эволюции опухоли: генетическое разнообразие и давление отбора. Миллионы генетически различных циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) подвергаются давлению отбора со стороны противораковых защитных механизмов. Дело не в конкретных мутациях, а в том, что вызывает эти мутации. Почему эти гены мутируют? Потому что от этого зависит их выживание.

Уже на момент диагностики первичная опухоль выбрасывает в кровь миллионы ЦОК в день, и, возможно, где-то уже даже появились микрометастазы[361]. ЦОК могут отделяться от первичной опухоли и как отдельные клетки, и как скопления, которые работают вместе, чтобы обеспечить совместное выживание[362].

Большинство ЦОК погибают сразу после того, как покинут место исходной опухоли, но иногда (очень редко) какой-нибудь генетический мутант все же выживает после ужасных мучений в кровеносной системе. Но эти раковые клетки еще не готовы выживать на враждебных берегах – например в печени, легких или костях. Когда раковая клетка высаживается на далекий берег, одинокая, как пугало, ее тут же уничтожают. Другие ЦОК продолжают циркулировать по организму в отчаянном поиске безопасной гавани. И наконец некоторым из них удается прожить достаточно долго, чтобы найти оазис – место своего рождения, первичную опухоль.

Блудные сыны рака возвращаются, чтобы снова поселиться в доме предков, который обеспечивает им надежное убежище. Вернувшимся ЦОК не нужны новые генетические адаптации, чтобы выживать и процветать в микросреде опухоли. Кислая гипоксичная среда этого убежища мешает работать иммунным стражам, которые уничтожали циркулирующие клетки в кровеносной системе[363]. Это явление называется самоосеменением опухоли. На моделях клеточных линий рака груди, кишечника и меланомы уже удалось подтвердить, что оно действительно существует[364]. Когда опухолевые клетки заново заселяют исходную опухоль, они прячутся в защитной среде – настоящем «питомнике» для возвращающихся раковых клеток.

Однако эти «блудные дети» рака – уже не те невинные детишки с широко раскрытыми глазами, которые когда-то покинули опухоль. Их спутники были убиты. Выжить удалось лишь тем, кто пробудил в себе самого безжалостного «выживальщика», одноклеточный организм. Представьте себе человека, которому за воровство в магазине дали пять лет сибирских лагерей. Возможно, он когда-то был добродушным, но ужасы, пережитые в трудовом лагере, сделали из него закоренелого преступника. Он, если угодно, эволюционировал. Точно такой же процесс проходят и раковые клетки, которые вернулись, чтобы заново заселить исходную опухоль. Возвращаются только самые суровые и легко адаптирующиеся раковые клетки. Условия отлично подходят для естественного отбора. Раковые клетки генетически разнообразны и подвергаются давлению отбора: их заставляют выживать в кровеносной системе.

Вернувшиеся ЦОК снова проникают в уже существующую опухоль и вытесняют менее агрессивные родительские раковые клетки. Первичная опухоль сменяется новым, более агрессивным штаммом, и новые ЦОК, выпускаемые в кровеносную систему, уже являются потомками этого штамма. Путешествие по кровеносной системе по-прежнему тяжело и полно опасностей, но новые, более агрессивные клетки способны выдержать его чуть лучше, чем предыдущее поколение.

История на этом не заканчивается, а только начинается. Эволюция раковой клетки – это итерационный процесс. Новые ЦОК снова подвергаются сильнейшему давлению отбора. Большинство новых ЦОК тоже погибают, но опять-таки несколько редких мутантов с улучшенными механизмами выживания, которые развились у них за время путешествия по кровеносной системе, возвращаются и заселяют первичную опухоль. Этот цикл повторяется снова и снова, в течение лет или даже десятилетий; каждый цикл создает новые мутации, которые помогают все лучше выживать в кровеносной системе. Первичная опухоль заселяется собственным метастатическим потомством. Эти генетические мутации нисколько не случайны – это дарвиновский процесс естественного отбора. Раковые клетки эволюционируют.

Отбор в каждой итерации идет по способности к выживанию и агрессивности. Со временем рак накапливает сотни мутаций, необходимых для успешного метастазирования – путешествия по кровеносной системе и основания новой клеточной колонии. Самоосеменение опухоли амплифицирует[365] самые агрессивные клоны и способствует избирательному улучшению свойств, обеспечивающих выживание

Именно процесс самоосеменения объясняет генетическое разнообразие первичных опухолей, которое называют внутриопухолевой гетерогенностью (ВОГ). Раковые клетки внутри одной опухоли – это не один и тот же генетический клон. В опухолевой массе содержатся несколько разных клонов, порожденных несколькими волнами эмиграции и самоосеменения.

Если дать раковым клеткам достаточно времени для эволюции, они получат способность не только выживать в кровеносной системе, но и вторгаться в разные органы. Опять-таки неизведанные земли поначалу будут враждебны к раковым клеткам. Сначала они основывают колонию – микрометастаз, который может десятилетиями пребывать в спячке. Враждебные условия оказывают эволюционное давление отбора на маленькое поселение раковых клеток. С каждым новым поколением преимущество будут получать те мутации, которые делают возможным выживание и рост. В конце концов эти новые клетки превращаются в метастатическую опухоль, которая тоже начинает расти.

Метастаз создает новую ветвь в эволюции рака. Генетический профиль области метастаза очень заметно отличается от первичной опухоли[366] – это отражает трудности, которые пришлось преодолеть раковым клеткам, чтобы выжить на новом месте. Поскольку большинство раковых клеток умирают при попытке образования метастаза, выживают очень немногие, и из-за этого генетическое разнообразие сильно ограничивается[367]; в биологии это явление называется «бутылочным горлышком».

У нас наконец-то появилась рабочая парадигма развития рака – от самого появления вплоть до метастазирования. Фактор, который формирует раковые клетки с самого начала до гибели, – это самая мощная сила в биологии, эволюция. Рак – это не просто случайное лоскутное одеяло из разных мутаций. На всех этапах развития движущей силой рака является самый примитивный императив всей жизни на земле: выживание клетки.

Парадигму рака 3.0, эволюционную модель, можно разделить на три фазы:

1. Преображение. Первый шаг нормальной клетки к превращению в раковую – эволюционная реакция на хроническую сублетальную травму. Раковый фенотип появляется как механизм выживания, который требует отказа от многоклеточной жизни. Это «семя» рака.

2. Прогрессирование. Сенсоры питательных веществ – инсулин, mTOR и АМФК – влияют на доступность факторов роста и создают благоприятные условия для пролиферации раковых клеток. Это «почва» рака.

3. Метастазирование. Попадание раковых клеток в кровеносную систему на раннем этапе развития опухоли подвергает клетки сильнейшему давлению отбора. После того как первичная опухоль заселяется выжившими клетками-потомками, естественный отбор отдает предпочтение более агрессивным и примитивным чертам.

20

Странная история рака

Наше понимание занимательной и странной истории рака несколько раз подвергалось серьезному пересмотру. Эволюционная парадигма предлагает нам поразительную новую информацию о генезе рака – от преображения, прогрессирования и метастазирования до лечения и рецидивов. Фокус смещен с чистой генетики (семени) к окружающей среде (почве) и взаимодействию между ними. В эволюционной биологии окружающая среда играет самую важную роль в определении, какие мутации выгодны, а какие вредны. Мы уже узнали много нового, так что, прежде чем перейти к применению этой парадигмы в терапии, давайте вкратце изложим историю рака, используя пример курильщика, у которого развился рак легких, давший метастазы в печень.

Много миллиардов лет назад появились самые первые организмы – простые одноклеточные прокариоты. Затем они эволюционировали к более сложным эукариотам, и благодаря сотрудничеству клеток между собой появились многоклеточные организмы. Эти более крупные и сложные создания доминировали среди простых и маленьких организмов подобно тому, как города доминируют над отдельными людьми. Но для этого клеткам потребовался фундаментальный, монументальный сдвиг приоритетов.

Все предыдущее генетическое программирование готовило клетки к соперничеству друг с другом за выживание. Теперь же клеткам стали нужны координация и сотрудничество. Ваша печень не пытается убить легкое – они помогают друг другу. Другие клетки из пищи превратились в друзей. Сотрудничая, клетки организмов получают огромное преимущество: специализацию. Одна клетка ни за что не сможет научиться читать произведения Шекспира.

Клетки превращались из соперников в товарищей по команде, и для этого им требовались новые правила. Древний «учебник» соперничества не был уничтожен: вместо этого новые программы (гены) появились прямо поверх старых, изменяя и контролируя их. Гены-супрессоры опухолей подавляли старые программы «расти любой ценой». Онкогены вырабатывали факторы роста, которые активировали старые программы роста, но только в нужное время и в нужном месте. Рак появляется именно на этом «перекрестке» между многоклеточностью и одноклеточностью, клеточным сотрудничеством и соперничеством.

Представьте, что вы учите медведя танцевать. Дикого медведя с помощью длительной дрессировки можно научить выполнять всякие дурацкие человеческие трюки – танцевать, носить балетную пачку. Исходная программа «дикого животного» у медведя не стерта – она находится в спящем режиме. Новую программу, «танцевать и носить пачку», просто записали поверх нее. Если медведя разозлить, он перестанет танцевать и начнет вести себя как дикий зверь – разве что до сих пор одетый в балетную пачку. Рак – это именно такой «внутренний дикий зверь», свирепый выживальщик, настроенный на соперничество.

Гены одноклеточных организмов, которые улучшают конкурентоспособность и выживание – это именно те самые гены, которые вызывают рак у многоклеточных организмов. Семя рака уже существует во всех многоклеточных организмах, потому что это просто пережиток нашего эволюционного прошлого. Когда новые правила разрушаются, старые, «одноклеточные» модели поведения снова заявляют о себе. Семя рака растет, становится бессмертным, перемещается и использует эффект Варбурга. Это древний инструментарий выживальщика – и это отличительные особенности рака. Это новый инвазивный вид, известный нам как рак.

Поскольку рак – это дремлющая часть нас самих, опасность, которая грозит нам постоянно, многоклеточные организмы развили в себе мощные противораковые механизмы: репарацию ДНК, апоптоз, предел Хейфлика, иммунный надзор. Клетки – естественные киллеры (NK), часть нашей врожденной иммунной системы, занимаются – какой сюрприз! – убийством опухолевых клеток. NK-клетки постоянно патрулируют организм, словно отряд бдительных полицейских, выискивая потенциальные раковые клетки. У них только один приказ: стрелять на поражение. Если противораковая защита дает сбой, рак процветает.

Многоклеточные организмы подавляют конкуренцию между собственными клетками – точно так же и в обществе есть правила, которые заставляют людей не соперничать, а сотрудничать. Мы мирно стоим в очереди в кинотеатр, а не отпихиваем друг друга. Рак – это разрушение сотрудничества между клетками; оно проходит три этапа: преображение, прогрессирование и метастазирование.

Преображение

Зачем клетке отказываться от жизни в вежливом многоклеточном обществе и пытаться выжить в одиночку? Потому что на кону стоит ее собственное выживание. Когда закон и порядок здорового многоклеточного общества разрушаются, раковые клетки начинают эволюционировать, чтобы пережить хронические сублетальные повреждения. Если травма слишком сильна, клетка просто умирает. Если травма совсем легкая, повреждения восстанавливаются. Но вот если травма хроническая и как раз достаточной тяжести, то клетка впадает в безумие, словно мышь в мышеловке – она будет искать любые способы выжить.

В нашем примере постоянные повреждения, наносимые сигаретным дымом, вызывают у легочных клеток экзистенциальный кризис. Некоторые клетки просто погибают. Некоторые клетки остаются невредимыми. Но довольно многие клетки страдают от хронических сублетальных повреждений, которые активируют процесс заживления ран. Нормальные правила многоклеточного общества начинают разрушаться. Скоро начнется война всех против всех.

Перед поврежденной клеткой легкого встает дилемма. Стоит ли ей и дальше сотрудничать с другими клетками, то есть поддерживать свой нормальный modus operandi? Если в организме нет закона и порядка, это, скорее всего, приведет к ее гибели. Есть альтернатива: вступить в суровую борьбу за выживание, игнорируя нормальные правила многоклеточного общества. Оказавшись перед настолько тяжелым выбором, некоторые клетки решают, что нужно бороться.

Хронические сублетальные повреждения от табачного дыма оказывают мощное давление отбора, и клетке приходится активировать редко используемые древние «одноклеточные» подпрограммы, чтобы спастись. Естественный отбор отдает предпочтение определенным генам выживания. Рост, бессмертие, передвижение и гликолиз (эффект Варбурга) – клетки, которые не адаптируются, стряхнув пыль со старого «учебника выживания», погибают. Так происходит раковое преображение.

Клетки начинают мутировать под хроническим воздействием разрушительных обстоятельств – так они стараются выжить любой ценой.

Мутации накапливаются не случайно, а тщательно отбираются дарвиновским эволюционным процессом. Мутации, которые активируют старое «одноклеточное» программное ядро, настроенное на выживание, повышают вероятность того, что клетка переживет хронические повреждения от табачного дыма. Уходя по обратной эволюционной дороге в сторону одноклеточного существования, нормальные легочные клетки превращаются в раковые.

В легком начинает расти опухоль – маленькое скопление раковых клеток. Эти клетки-радикалы представляют опасность для организма, так что тело активирует высокоразвитые и мощные противораковые механизмы, чтобы поддержать порядок в многоклеточном обществе. Чаще всего организму удается побороть этот инвазивный вид, полностью уничтожая его еще до того, как он образует полноценный «аванпост». В таких случаях рак погибает раньше, чем его замечают.

Но наш курильщик продолжает и дальше курить, и клетки по-прежнему страдают от хронических повреждений. Иногда редкая мутация помогает раковой клетке выжить, несмотря на противораковые защитные механизмы. Она пока что не процветает, но, по крайней мере, и не умирает. В маленькой опухоли развивается генетическая вариативность (внутриопухолевая гетерогенность), что делает возможным разветвленную эволюцию и естественный отбор. Со временем опухоль эволюционирует, отбирая клетки по их пригодности к выживанию – на это могут уйти десятилетия. Рак открывает ранее подавляемые генетические способности с помощью мутаций, но опять-таки эти атавизмы не случайны. Движущей силой этих мутаций является эволюционное давление отбора, возникающее благодаря ВОГ.

Клетки начинают мутировать под хроническим воздействием разрушительных обстоятельств – так они стараются выжить любой ценой.

Прогрессирование

Опухоль растет и встречается с новыми проблемами. Эти проблемы требуют новых решений, которых уже не найти в старом «учебнике выживания». Части растущей опухоли находятся слишком далеко от важных линий снабжения – кровеносных сосудов, переносящих кислород. Тогда активируется фактор, индуцируемый гипоксией 1 (HIF), который стимулирует рост новых кровеносных сосудов. Этого не было в исходной подпрограмме выживания – это эволюционное улучшение, которое поддерживает рост опухоли.

Кроме того, HIF1 стимулирует передвижение клеток и эффект Варбурга. Раковая клетка вырабатывает молочную кислоту, которая выбрасывается в окружающую среду. Кислота не только подавляет нормальное функционирование иммунных клеток, но и разрушает поддерживающие структуры. Раковым клеткам становится легче проникнуть через базальную мембрану, вторгнуться в окружающие ткани и в конце концов распространиться по кровеносной системе. Повреждения, нанесенные кислотой, привлекают воспалительные клетки, вырабатывающие факторы роста. Нормальным клеткам тяжело приходится в этой кислой гипоксичной среде, а вот раковые клетки держатся вполне нормально. В царстве слепых и одноглазый – король.

Семена рака разбросаны повсюду, но они не прорастут без плодородной почвы. Многоклеточные организмы тщательно контролируют рост клеток – точно так же мэрия контролирует рост города, выдавая (или не выдавая) разрешения на строительство. Но некоторые условия, например легкая доступность питательных веществ, особенно глюкозы, способствуют легкому росту и нормальных, и раковых клеток.

Человеческий организм использует три главных сигнальных пути обнаружения питательных веществ: инсулин, mTOR и АМФК, которые действуют еще и как факторы роста. Когда организм обнаруживает большое количество доступных питательных веществ (уровни инсулина и mTOR высокие, а АМФК – низкий), условия благоприятствуют росту, а значит, и развитию рака. Рак легких теперь не только пытается выжить: он нашел хорошую «почву» для роста. Но опухоль становится все более крупной и громоздкой, и местные жители начинают беспокоиться. Пора уходить из дома.

Метастазирование

Клетки обычно удерживаются на месте появления с помощью адгезивных молекул. Но раковые клетки, которые не могут двигаться, не смогут и расти. Для инвазивных видов движение – вполне нормальное поведение. Раковые клетки отрываются от первоначальной опухоли и ищут новое место, чтобы расти. Это происходит на довольно ранней стадии развития рака: циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) быстро потребляют ресурсы, и их очень быстро изгоняют из-за роста конкуренции. Новый стрессовый фактор окружающей среды создает новое эволюционное давление отбора.

К сожалению для ЦОК, большинство из них обнаруживают, что кровеносная система – это ужасное, враждебное место, и погибают. Но не все. Однажды появляется редкий генетический мутант, которому удается пережить и атаку иммунных клеток, и путешествие через кровеносную систему, после чего вернуться на место исходной опухоли в груди.

По возвращении клетка-мутант находит убежище от всех ужасных вещей, которые пытались ее убить, и приходит в себя. Так происходит самоосеменение опухоли. Но эта вернувшаяся клетка более агрессивна и умеет чуть лучше выживать в кровеносной системе. Этот более агрессивный вариант размножается в безопасных условиях первичной опухоли. Он вытесняет уже существующие раковые клетки. Ведомый беспрестанным голодом и желанием расти новый штамм рака легких тоже выбрасывает в кровоток циркулирующие опухолевые клетки. Цикл самоосеменения и метастазирования повторяется снова и снова; рак постепенно развивает в себе умение выживать в кровеносной системе.

Но раковые клетки не могут вечно циркулировать в крови, словно плот в открытом океане. С трудом пережив тяжелейшее путешествие по кровеносной системе, клетки высаживаются на враждебные берега – попадают в какую-нибудь другую ткань. Эти клетки рака легких могут попасть в почки, печень, кости или мозг. Практически все эти раковые клетки тут же гибнут в новой, чужеродной и враждебной среде. Клетка легкого не может выжить в почке, печени, костях или мозге. Она погибает, словно выброшенная на берег рыба.

Миллионы раковых клеток погибают на этих странных берегах. Но первичная опухоль по-прежнему выбрасывает в кровеносную систему миллионы новых клеток. Эти раковые клетки умирают – волна за волной. Клетке исходного рака легких потребуется внести немало поправок в генетическую программу, чтобы адаптироваться к совершенно новой среде в печени.

В конце концов редкая генетическая мутация помогает клеткам рака легких не просто добраться до далеких берегов – новых органов, но и не сразу погибнуть там. Поначалу они, возможно, не процветают, но, по крайней мере, они не мертвы. Этот микрометастаз настолько мал, что его невозможно обнаружить, и он может пробыть в дремлющем состоянии не одно десятилетие. Инвазия и метастазирование – это очень трудные в освоении навыки, и большинству раковых опухолей они так и не покоряются.

Если времени будет достаточно, дарвиновские эволюционные процессы отберут редкий генетический вариант и помогут ему добиться расцвета, после чего маленький аванпост метастатических раковых клеток начнет расти. Рак только что дал первый метастаз, и теперь прогноз для пациента уже не хороший, а так себе. Медленный процесс от первичного канцерогенеза до обнаружения метастаза занимает десятилетия.

После того как рак диагностируют, пациент проходит режим лечения – химиотерапию, радиотерапию, гормональную терапию или делает операцию. Это оружие массового клеточного поражения уничтожает осажденного врага – раковую опухоль, но его эффективность ограничена, потому что оно поражает и здоровые клетки, вызывая побочные эффекты. Начинается ремиссия, но даже если хотя бы несколько раковых клеток выживут, лечение окажется для рака новым источником давления отбора. В конце концов появится редкий генетический вариант, обладающий резистентностью к применяемым методам лечения. Эти резистентные клетки начнут успешно делиться, и рак рецидивирует – и к тому же теперь сопротивляется лечению. Прогноз уже не «так себе», а совсем плохой.

Парадигмы рака

Эволюционно-экологическая модель рака, включающая в себя эволюцию опухоли и самоосеменение, отражает сложную, динамическую и развивающуюся экосистему рака. Она рассматривает не только саму раковую клетку, но и ее отношения с другими клетками и окружающей средой. Популяционная динамика, эволюция и давление отбора – вот ключевые элементы этой новой модели рака. Эволюционная модель – это мозаика, а не черно-белый рисунок, как теория соматических мутаций.

Наше понимание рака прошло через три крупных парадигмы, каждая из которых подарила нам революционные методы лечения и помогла лучше понять нашего древнего врага, но вместе с тем помогла и распознать большие пробелы в знаниях. В парадигме рака 1.0 рак считался исключительно болезнью избыточного, неконтролируемого роста. Логичное решение – уничтожить зоны избыточного роста с помощью ядов (химиотерапия), сжигания (радиотерапия) и/или прямого вырезания (операции). Но к середине 1970-х гг. эта парадигма зашла в тупик.

Одно умение рак освоил лучше, чем любой другой организм: расти. Методы лечения, предлагаемые парадигмой рака 1.0, пытались переиграть рак на его поле. Мы атаковали сильную, а не слабую сторону рака. Если представить, что рак – это настоящий рак, гигантский и враждебный, то мы атаковали его лицом к лицу, пытаясь взломать его прочный панцирь и давая ему возможность свободно хватать нас клешнями. Парадигма рака 1.0 так и не смогла объяснить, почему же клетки избыточно растут.

Парадигма рака 2.0 объяснила, что избыточный рост клеток вызван накопившимися генетическими мутациями. Несколько мутаций в нескольких ключевых генах роста заставляют раковые опухоли расти; такой подход оказался успешным в борьбе с некоторыми видами рака, но вскоре появились проблемы. Когда мы начали составлять каталог различных генетических мутаций, выяснилось, что их вовсе не «несколько». Их буквально миллионы.

Рак – это настоящий генетический оборотень, который мутирует чаще и лучше, чем любой другой организм в известной вселенной. Так что борьба с конкретной мутацией в подавляющем большинстве случаев не поможет вам убить рак целиком – он просто мутирует снова. Рак – это динамическая болезнь, так что любой отдельный статический способ лечения, будь то химиотерапия или генетическое таргетированное лекарство, часто не приносит успеха. Более того, попытки лечения могут даже стать новым источником давления отбора – точно так же, как бесконтрольное применение антибиотиков приводит к развитию резистентности у бактерий. Рак – это величайший выживальщик, который эволюционирует миллиарды лет, избегая угроз. Мы опять-таки пытаемся атаковать сильную сторону рака и надеемся, что нам повезет. Поскольку количество возможных сочетаний мутаций почти бесконечно, генетические таргетированные лекарства оказались несбыточной мечтой.

Парадигма рака 2.0 (генетическая модель), как и ее предшественница, потерпела поражение, потому что тоже не дала ответа на вопрос «почему». Почему клетки мутируют? Ответа так и не появилось, и к началу 2000-х гг. эта парадигма рака зашла в тупик. Мы настолько подробно углубились в специфику генетики рака, что не обращали внимания ни на окружающую среду, ни на взаимодействие клеток. За деревьями мы не увидели леса.

Новый восход

И вот мы наконец пришли к современной эволюционно-экологической теории рака: парадигме рака 3.0. Дарвиновская эволюция – это единственная известная сила в биологической вселенной, которая может создать и скоординировать такое количество мутаций, какое необходимо для развития рака. Стремление клеток к выживанию вызывает накопление десятков или сотен мутаций, которые наблюдаются в любой раковой опухоли.

Рак – это проблема не только «семени», но и «почвы». Экология – это изучение отношений между организмами, а также взаимоотношений этих организмов с окружающей средой. Эволюционная теория не умаляет важности генетической парадигмы – она расширяет ее, включая в рассмотрение и почву, и семя. Рак – это не просто генетическое заболевание. Эволюционно-экологическая парадигма признает важность межклеточных взаимодействий и взаимодействия с окружающей средой; это намного более динамичная, инклюзивная и всеобъемлющая теория рака. Эволюционная биология увязывает вместе канцерогенез, прогрессирование и метастазирование, а генетика считает все это отдельными проблемами.

Идея не нова – ее нужно было просто переоткрыть. «Рак – болезнь клеток не в большей степени, чем пробка – болезнь автомобилей», – писал в 1962 году ученый-онколог Дэвид Уолдрон Смитерс. Пробка вызывается взаимодействием автомобиля, соседних автомобилей и окружающей среды. Если рассматривать только каждую машину по отдельности (работают ли у нее тормоза? Когда она в последний раз проходила техобслуживание?), то вы не сможете найти проблему.

Рак – тоже не только генетическая, но и экологическая болезнь. Окружающая среда играет большую роль для определения, будет ли расти раковая опухоль. В некоторых условиях, например при повышенном уровне инсулина, рак будет процветать, а вот в других условиях не сможет закрепиться в организме.

Новое понимание рака имеет огромное значение и для профилактики, и для лечения болезни. В войне против рака открылся целый новый фронт. Мы сумели найти оппортунистические цели, которые смогут наконец разорвать патовую ситуацию, сложившуюся в последние 50 лет. Целый вихрь исследований помог разработать совершенно новое оружие для борьбы с раком. Ожидаемая продолжительность жизни растет. Смертность от рака уменьшается. Впервые на нашей памяти рак начинает отступать.

Часть шестая

Применение в медицине

21

Профилактика рака и скрининг

Сегодня самая распространенная причина смерти в США – заболевания сердца, а рак уже давно держится на втором месте. Но вскоре это может измениться. С 1969 по 2014 год смертность от болезней сердца снизилась на 68,4 % среди мужчин и на 67,6 % среди женщин благодаря улучшению профилактики и методов лечения[368].

А вот смертность от рака за тот же период снизилась на сравнительно небольшие 21,9 % для мужчин и 15,6 % для женщин – она снижалась более чем втрое медленнее, чем смертность от заболеваний сердца. В 1969 году риск смерти от сердечно-сосудистых болезней был в два-три раза выше, чем смерти от рака. В 2019 году эти риски практически сравнялись[369]. Еще в 2000 году рак был ведущей причиной смерти только в двух штатах (Аляске и Миннесоте), а к 2014 году уже целых 22 штата сообщили, что самая распространенная причина смерти их жителей – рак[370]. По данным Американского онкологического общества, риск, что у вас в течение жизни диагностируют рак, составляет практически один к трем[371], и, что хуже того, распространение многих видов рака, связанных с ожирением, растет, хотя они считаются предотвратимыми.

Прогресс в борьбе с раком сильно отстает от прогресса в борьбе с болезнями сердца, но и здесь есть свои достижения. Пик общей смертности от рака пришелся на 1991 год и с тех пор стабильно снижался; за 25 лет, к 2016 году, смертность снизилась на 27 %, в основном благодаря тому, что люди стали меньше умирать от рака легких: табачная индустрия теперь намного более тщательно регулируется, а кампании по борьбе с курением оказались эффективны.

Рис. 1. Статистика смертности от различных видов рака с поправкой на возраст*, мужчины, США, 1930–2016

* Заболеваемость на 100 тыс. человек, поправка на возраст по отношению к стандартному населению США в 2000 г.

† Смертность от рака поджелудочной железы и печени возрастает.

Примечание: Из-за изменений кодов МКБ числовая информация менялась со временем. Изменения кодов повлияли на статистику по раку печени, легких и бронхов, а также толстой и прямой кишки.

Источник: US Mortality Volumes 1930 to 1959, US Mortality Data 1960 to 2016, National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention.

©2019, American Cancer Sotiety, Inc., Surveillance Research

Профилактика – это самый верный способ победить рак; именно она помогла одержать значительную победу – добиться снижения смертности от рака легких. Популярность табакокурения в США начала расти примерно в 1900 году, затем, после Первой и Второй мировых войн, этот рост стал взрывным, и на пике, в 1964 году, курили 42 % американцев[372]. Курение было в моде, и казалось, что оно совершенно безвредно. Курили даже многие врачи, не говоря уж о большинстве взрослого мужского населения. Среди женщин курение в 1960-х гг. было значительно менее распространено, но оно набрало популярность позже – по иронии судьбы, как символ женского равноправия.

Эпохальным событием в истории профилактики рака стало выступление в 1964 году главного врача Службы общественного здравоохранения США Лютера Терри, в котором тот объявил, что курение вызывает рак легких. Курение – причина примерно 81 % всех случаев рака легких. Терри, сам заядлый курильщик, буквально единолично спас сотни миллионов жизней.

Рис. 2. Статистика смертности от различных видов рака с поправкой на возраст*, женщины, США, 1930–2016

* Заболеваемость на 100 тыс. человек, поправка на возраст по отношению к стандартному населению США в 2000 г. Данные по заболеваемости на Пуэрто-Рико и других территориях США не учитываются.

† Объединены данные по раку шейки матки и тела матки.

‡ Смертность от рака печени растет.

Примечание: Из-за изменений кодов МКБ числовая информация менялась со временем. Изменения кодов повлияли на статистику по раку печени, легких и бронхов, матки, толстой и прямой кишки.

Источник: US Mortality Volumes 1930 to 1959, US Mortality Data 1960 to 2016, National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention.

©2019, American Cancer Sotiety, Inc., Surveillance Research

Общественное отношение к курению после доклада 1964 года менялось постепенно, но неотвратимо. Всего через год был издан новый закон, обязывавший производителей печатать на пачках сигарет предупреждения, что курение вредит здоровью. Среди других принятых мер было ограничение рекламы табака, особенно для молодежи. Популярность курения в США стабильно снижается, и в 2016 году курили уже всего 15,5 % американцев[373].

Смертность от рака легких прошла похожую траекторию – с отставанием примерно лет на 20, необходимых для развития рака. С 1990 по 2016 год смертность от рака легких среди мужчин снизилась на 48 %. Женщины начали массово курить позже, так что и рост, и снижение заболеваемости оказались более медленными.

Процент (%)

Рак легких

Рак гортани

Рак пищевода

Рак полости рта

Рак мочевого пузыря

Рак печени

Рак шейки матки

Рак почек

Рак желудка

Миелоидный лейкоз

Рак кишечника

Рак поджелудочной железы

Но курение сигарет связано не только с раком легких. Хроническое раздражение, вызываемое табачным дымом, вызывает не менее 12 других видов рака, а также повышает риск заболеваний сердца, инсульта и хронических болезней легких[374].

Доля смертей от рака, связанных с курением, среди взрослого населения

Источник: F. Islami et al., Title TK, CA: A Cancer Journal for Clinicians 68 (2018): 31–54.

В 2019 году рак легких по-прежнему убивает больше пациентов (и мужчин, и женщин), чем другие виды рака, но смертность значительно снизилась. Не осталось уже никаких сомнений, что лучший способ избавиться от рака легких – не курить. Любые другие методы и близко не сравнятся с этим по эффективности. Главное – не просто знать, но и делать.

Заболеваемость раком, вызванным патогенными микробами (бактериями и вирусами), тоже стабильно снижается. Рак желудка начал отступать еще с 1930 году – благодаря улучшению санитарии уменьшилась распространенность бактерии H. pylori. Перенаселенность и плохие санитарные условия были обычным делом в Азии первой половины XX в., что привело к эндемическому инфицированию H. pylori и высокой заболеваемости раком желудка. В Японии, например, смертность от рака желудка начала снижаться лишь в середине 1960-х годов[375].

Смертность от рака печени в Америке стабильно снижалась в 1930–1980 гг. благодаря выявлению и профилактике вирусов гепатита B и C. Оба вируса менее распространены в США по сравнению с Азией – там гепатит B остается эндемичным из-за передачи от матери ребенку. Смертность от рака печени в Японии вышла на пик лишь в 1990-х[376]. Сегодня широкое распространение вакцинации от гепатита B и эффективные противовирусные препараты против гепатита C позволяют надеяться, что и рак печени продолжит свое стабильное снижение.

Недавние новости о раке печени не слишком хороши, но сейчас причина совсем другая. За последние 40 лет количество диагностированных случаев рака печени утроилось, а смертность – более чем удвоилась. Почему так случилось – вовсе не загадка: рак печени – это один из видов рака, связанных с ожирением: у людей с ожирением и лишним весом риск заболеть раком печени почти вдвое превышает таковой для людей со здоровым весом[377]. Стеатоз (ожирение) печени может вызвать хроническое воспаление, которое рано или поздно приведет к циррозу и раку печени. Заболеваемость раком поджелудочной железы, тоже связанным с ожирением, с 2006 по 2015 год растет примерно на 1 % в год.

Скрининг

На втором месте по смертоносности после рака легких идут рак простаты (для мужчин) и груди (для женщин), а на третьем – рак кишечника. У трех этих типов рака не было выявлено какой-либо единственной главной причины, хотя рак груди и кишечника – это два вида рака, наиболее очевидно связанных с ожирением. Поскольку мы не знаем причины, полностью предотвратить эти раки невозможно. Наилучшей возможной мерой, таким образом, остаются раннее обнаружение и лечение с помощью скринингов. При раннем обнаружении пятилетняя выживаемость при раке груди, кишечника и простаты превышает 90 %.

А вот после того как рак дает метастазы, выживаемость снижается менее чем до 30 %. Соответственно, ключ в борьбе с этими видами рака – уменьшить количество пациентов, у которых болезнь диагностируется уже на поздней стадии. Одна из проверенных стратегий – устраивать скрининги для выявления болезни на ранней стадии в надежде, что удастся снизить количество пациентов, которые приходят к врачам уже на поздней, смертельно опасной стадии заболевания. Несколько крупных популяционных скрининговых программ оказались невероятно успешными в борьбе с раком шейки матки и кишечника, но вот скрининг для выявления трех других распространенных раков (груди, простаты и щитовидной железы) принес намного меньше пользы. К сожалению, простое выявление болезни на ранней стадии само по себе не помогает. В первых двух случаях (рак груди и кишечника) скрининг помог уменьшить число случаев болезни, выявляемой на поздней стадии, а вот в последних трех (рак простаты, пищевода и поджелудочной железы) – не помог, а ведь именно это важнее всего.

ПЯТИЛЕТНЯЯ ВЫЖИВАЕМОСТЬ (В ПРОЦЕНТАХ), США, 2008–2014

Источник: American Cancer Society, Facts and Figures, 2019.

Рак шейки матки

Смертность от рака шейки матки значительно снизилась по сравнению с 1940 года, в основном благодаря мазку Папаниколау. Сейчас известно, что 70 % всех случаев рака шейки матки вызываются двумя штаммами (16-м и 18-м) папилломавируса человека (ВПЧ), болезни, передаваемой в основном половым путем. После заражения этими канцерогенными подтипами ВПЧ шейка матки несколько лет выделяет ненормальные клетки, а затем уже развивается инвазивный рак шейки матки[378].

В 1928 году гинеколог Джордж Папаниколау обнаружил, что если взять мазок с шейки матки, используя небольшую кисточку, а затем рассмотреть полученный образец клеток в микроскоп, то можно найти прячущиеся там раковые клетки[379]. У женщин на этом этапе не было никаких симптомов, и они чувствовали себя хорошо. К 1939 году Папаниколау стал брать образцы клеток у всех женщин, которые обращались за помощью в отделение акушерства и гинекологии его госпиталя в Нью-Йорке. В 1941 году он опубликовал свою эпохальную исследовательскую статью, в которой описал, как с помощью мазка можно обнаружить предраковые изменения[380]. Благодаря ранней диагностике эти очаги поражения можно удалить, сдержав развитие полноценного рака. Сегодня история с раком шейки матки – это главная история успеха программ скрининга: мазок Папаниколау стал одной из самых ранних и наиболее успешных медицинских интервенций в борьбе с раком.

В 1940-х и 1950-х гг. Американское онкологическое общество с энтузиазмом продвигало массовый скрининг с использованием мазка Папаниколау. Врачей и патологов обучали этой процедуре, был основан ряд клиник по обнаружению рака – в основном именно рака шейки матки[381]. Смертность от рака шейки матки с 1969 по 2016 год снизилась примерно на 71 %. Есть и другая хорошая новость: во многих странах разработали и внедрили крупномасштабные программы вакцинации. Профилактика передачи ВПЧ 16-го и 18-го подвидов, скорее всего, снизит заболеваемость раком шейки матки еще сильнее.

Рак кишечника

Популяционный скрининг на рак кишечника – еще один отличный пример того, как можно повысить вероятность успешного лечения рака: смертность от рака кишечника стабильно снижается с середины 1980-х гг., в основном благодаря крупным программам скрининга.

В 1927 году ученые обнаружили, что нормальная ткань толстого кишечника не сразу превращается в раковую, а сначала проходит предраковую стадию – так называемый аденоматозный полип[382]. Полипы могут существовать в организме годами или даже десятилетиями, прежде чем превратиться в инвазивный рак. До 1960-х гг. обнаружение аденоматозных полипов было нелегким делом.

Исторически самым распространенным методом скрининга было пальцевое ректальное исследование. Во время планового медосмотра пациенты слышали характерный звук надеваемой латексной перчатки, затем их строгим голосом просили нагнуться, и врач с помощью пальца проверял, нет ли ничего необычного в прямой кишке. Это исследование было не только непопулярным, но и практически бесполезным, потому что длина толстой кишки человека – около полутора метров, а врач мог прощупать максимум первые 10 см. К счастью, технологические достижения помогли найти решение получше.

В 1940-х гг. изобрели камеру жесткой конструкции под названием «сигмоидоскоп». Это устройство вводили в сигмовидную ободочную кишку, последний участок толстого кишечника. Процедура была тяжелой и болезненной; тем не менее крупномасштабные программы скрининга с применением этой примитивной технологии, которые начались в 1948 году, дали потрясающий результат: заболеваемость раком кишечника за 25 лет снизилась на 85 %. Концепция оказалась рабочей, но вот сама процедура скрининга, мягко говоря, не слишком нравилась публике.

С улучшением медицинской технологии все снова изменилось. Полипы иногда кровоточат, и в стул попадает небольшое количество крови, не всегда заметное невооруженным глазом. В конце 1960-х гг. разработали анализ кала на скрытую кровь, с помощью которого можно было получить ранний предупреждающий сигнал об опасности рака кишечника. Для этого анализа нужно всего лишь сдать кал – никакие трубки ни в какие отверстия вставлять было уже не обязательно.

В середине 1970-х гг. разработали гибкие устройства для колоноскопии, которые пришли на смену негибкой камере с ограниченным диапазоном действия. Колоноскоп мог легко пройти через всю толстую кишку, невзирая на все изгибы и повороты. Теперь после положительного анализа на скрытую кровь можно было провести сравнительно простую процедуру колоноскопии, с помощью которой полипы и обнаруживают, и удаляют.

В 1993 году данные исследования National Polyp Study показали, что этот комбинированный подход помог снизить заболеваемость раком кишечника на невероятные 76–90 %[383], а смертность от рака – на 51 %[384]. Исследование Minnesota Colon Cancer Control Study (1993) подтвердило, что скрининг с помощью анализа на скрытую кровь и колоноскопии снижает смертность от рака кишечника на 33 %[385]. Это достижение онкологической профилактики и скрининга можно сравнить даже не с хоум-раном[386], а с выигрышем турнира «Большого шлема».

Сейчас Специальная группа профилактических служб США (USPSTF) рекомендует всем жителям США в возрасте 50–75 лет проходить регулярные скрининги с анализом на скрытую кровь или колоноскопией. Процедура колоноскопии имеет заметное преимущество: она позволяет не только обнаружить полип, но и сразу удалить его. Распространенность скрининга на рак кишечника в США выросла примерно с 20 % в 1990-х гг. до 65 % в настоящее время[387].

Распространение скрининга помогло заметно снизить смертность от рака кишечника, но статистика за 2019 год содержит довольно пугающие данные: распространенность этого рака непропорционально растет среди более молодых пациентов – скорее всего, это связано с продолжающимся и все растущим кризисом ожирения. По оценкам Американского онкологического общества, примерно 55 % всех случаев рака кишечника связаны с модифицируемыми факторами риска – особенно избыточным весом тела. У пациентов старше 55 лет заболеваемость раком кишечника с 2006 по 2015 год снижалась на 3,7 % в год, а вот у пациентов моложе 55 лет – повышалась на 1,8 %.

И рак шейки матки, и рак кишечника прогрессируют довольно линейно – от предракового состояния до инвазивного рака. Это дает нам «окно», в котором раннее обнаружение и медицинское вмешательство могут остановить развитие рака. Мы возлагали большие надежды на то, что эти методы смогут помочь нам в борьбе и с другими великими убийцами – раком груди и простаты, для выявления которых используются соответственно маммография и анализ на простатический специфический антиген (ПСА).

Рак груди

Для скрининга на рак груди используется процедура маммографии – рентгеновские снимки, потому что самостоятельное исследование груди слишком ненадежно. Онкологические общества не одно десятилетие рекомендовали женщинам старше 40 лет ежегодно проходить маммографию, и казалось, что ранний скрининг действительно приносит успех. Смертность от рака груди достигла пика в 1989 году, а с 1989 по 2016 год снизилась на 40 %. Тем не менее, как ни странно это прозвучит, в некоторых странах в последнее время рекомендуют проходить скрининг реже, особенно в возрасте 40–50 лет.

В 2013 году Кокрановская библиотека, одна из главных экспертных организаций доказательной медицины, исследовала все доступные данные по маммографии и пришла к выводу, что она не приносит никакой пользы для профилактики смертности от рака груди[388]. Как такое может быть? Впрочем, Кокрановская библиотека была не одинока в своих опасениях.

В 2014 году Швейцарская медицинская комиссия отметила: «[В данном случае] совершенно не очевидно, что польза перевешивает возможный риск»[389]. Эти эксперты вообще не считали, что маммография хоть сколько-нибудь полезна. По оценкам Швейцарской медицинской комиссии, скрининг предотвращает смерть от рака груди лишь у одной 50-летней женщины из 1 тыс. прошедших процедуру. Это означает, что оставшиеся 999 (99,9 %) женщин не получили никакой непосредственной пользы от маммографии, но зато пострадали от избыточной диагностики.

С другой стороны, даже дилетанту было понятно, что скрининг с помощью мазка Папаниколау значительно снизил заболеваемость раком шейки матки. Не нужно было даже проводить рандомизированных исследований – польза была совершенно очевидна. В чем же проблема?

Проблем со скринингом на рак груди оказалось три: систематическая ошибка различия длительности, смертность от рака в противоположность общей смертности и невозможность предотвратить позднюю стадию развития болезни. Бо́льшая часть пользы от скрининга иллюзорна из-за явления, известного как ошибка различия длительности. Представьте себе двух женщин, которые заболели раком груди в 60 лет и умерли от нее в 70. Первая женщина пошла на скрининг и обнаружила, что больна, в 61 год, а вторая на скрининг не пошла, и у нее болезнь обнаружили в 65 лет. У первой женщины «выживаемость» от рака будет равна девяти годам, а у второй – всего пяти. Скрининг якобы увеличил выживаемость от рака на четыре года, но это лишь иллюзия.

Ожидаемый результат скрининга на рак груди в течение 20 лет (на 1 тыс. женщин)

Источник: Løbert et al. Breast Cancer Research 2015 17:63

Вторая проблема – чисто методологическая. Многие программы скрининга объявляют об успешности, потому что им удается снизить смертность от рака, а не общую смертность. Почему это важно? Представьте, что группа из 100 человек больна раком, и ранний скрининг совершенно неэффективен. Но из-за тяжелых побочных эффектов лечения (операции, радиотерапии, химиотерапии) 25 пациентов умирают не от рака, а от сердечных приступов или инфекций. Без скрининга все 100 пациентов умрут от рака, а со скринингом от рака умрут «всего» 75 пациентов, а остальные 25 – по другим причинам. Скрининг снизил смертность от рака на 25 %, но эта польза совершенно иллюзорна. Пациенты не получили от скрининга никакой пользы, его последствия лишь навредили. По этой причине единственный важный результат – это общая выживаемость, а не смертность от рака.

Систематическая ошибка различия длительности

Третья проблема – самая серьезная: невозможность предотвратить позднюю стадию болезни. Маммография обнаруживает множество раковых опухолей в груди на ранней стадии – собственно, как и ожидалось. В 1976–2008 гг. с помощью скрининга удалось обнаружить вдвое больше случаев рака груди на ранней стадии, чем в те времена, когда скрининг еще не был распространен. Логичным было бы предположить, что благодаря раннему обнаружению и лечению количество случаев рака груди, диагностированных на поздней стадии, уменьшится. Но этого не произошло. Количество случаев рака груди, дошедших до поздней стадии, сократилось лишь незначительно – на 8 %.

Болезнь на поздней стадии смертельно опасна, а вот на ранней стадии ее возможно успешно лечить. Многие опухоли, обнаруженные на ранней стадии, с довольно небольшой вероятностью развивались до поздних этапов. Лишь 6,6 % опухолей, обнаруженных на ранней стадии, могли превратиться в инвазивный рак. Иными словами, для 93,4 % новообразований, обнаруженных на ранней стадии, скрининг не возымел никакой особенной пользы. Мы находили опухоли, которые не нуждались в лечении, и при этом не смогли значительно снизить распространенность поздней, смертельно опасной стадии заболевания[390].

Но почему раннее обнаружение болезни не привело к снижению распространенности поздней стадии рака? И рак шейки матки, и рак кишечника прогрессируют линейно, по заранее определенным путям – микроскопическая опухоль, затем более крупная опухоль и метастазы. Соответственно, чем больше мы находим и лечим предраковых очагов поражения, тем меньше в будущем нас ждет раковых опухолей. Но вот рак груди действует иначе.

Женщины старше 40 лет

Источник: New England Journal of Medicine 367 (2012): 1998–2005

Эволюционная модель рака помогает нам понять, почему удаление небольших опухолей не снижает распространение полностью «созревшего» рака. Эволюция рака не линейна, одно событие не следует за другим упорядоченным образом. Рак развивается путем разветвленной эволюции. Дерево может прорасти через забор, даже если одной конкретной ветке этот забор все же помешает расти; примерно то же самое происходит и с раком.

Большинство смертей от рака вызваны метастазами. Если метастазы начинаются на поздней стадии, то раннее обнаружение и лечение снизят риск метастаза. Но новая парадигма рака показывает, что метастаз – это раннее событие. Метастатические раковые клетки попадают в кровь на очень ранней стадии развитии рака, зачастую – когда первичную опухоль еще невозможно обнаружить. Обнаружение большего числа опухолей на ранней стадии не всегда снижает количество опухолей поздней стадии, так что маммографический скрининг приносит куда меньше пользы, чем мы раньше надеялись.

К сожалению, есть новости и похуже. Скрининг не просто дорог (и для пациенток, и для поставщиков медицинских услуг): он еще и ведет к избыточной диагностике – в данном случае она определяется как обнаружение опухолей, которые, возможно, никогда бы не развились настолько, чтобы угрожать жизни пациентки или даже дать заметные симптомы. По оценкам, целый 31 % всех диагностированных опухолей в груди является результатом избыточной диагностики – это 1,3 млн американок в возрасте 30 лет и старше. Практически все обнаруженные на маммографии опухоли лечат, что приводят к избыточному лечению – процедурам, которые не обязательны или даже вредны.

Маммография дает положительный результат у каждой десятой женщины, но лишь 5 % из этих положительных анализов действительно оказываются раковыми опухолями. Иными словами, 95 % женщин с положительным результатом маммографии подвергают инвазивным процедурам, которые в конечном итоге не приносят никакой пользы: биопсии, лампэктомии[391], иногда даже необязательной химиотерапии. Кроме того, женщин, которые проходят маммографический скрининг, чаще направляют на мастэктомию и радиотерапию. В США от 30 до 50 % всех результатов маммографии – ложноположительные[392]. Кроме того, хорошо известно, что женщины, получившие положительный результат на маммографии, страдают от психологических проблем и ухудшения качества жизни, и эти проблемы иной раз длятся до трех лет после скрининга.

Ожидаемый результат скрининга на рак груди в течение 20 лет (на 1 тыс. женщин)

Источник: Løbert et al. Breast Cancer Research 2015 17:63

Бо́льшая часть новообразований, обнаруженных на маммографии, – это протоковые карциномы in situ (DCIS), очень ранняя стадия рака. Этот диагноз ставят примерно в 20 % всех случаев рака груди, и его распространенность значительно выросла после внедрения широкомасштабных скринингов[393]. С 1983 по 2004 год его распространенность выросла в десять раз. Многие из этих раковых опухолей никогда не станут опасны – как объясняет эволюционная модель, противораковые механизмы тела могут полностью сдерживать развитие рака. Агрессивное лечение рака на ранней стадии просто необязательно.

Особенно проблемна маммография для женщин в возрасте от 40 до 49 лет: ткань их молочных желез более твердая, так что снимки интерпретировать сложнее, и количество ложноположительных анализов превышает 12 %[394]. Этим женщинам, у большинства из которых вообще нет никаких признаков рака, приходится проходить повторную маммографию или инвазивные процедуры вроде биопсии.

Поняв, что ложноположительные результаты скрининга приносят больше вреда, чем пользы, USPSTF изменила свои рекомендации по маммографии. Обновленная информация USPSTF по раку груди, опубликованная в 2016 году, показала, что скрининг никак не снижает смертность среди женщин 39–49 лет, так что для этой группы населения регулярная маммография больше не рекомендуется[395]. Ранний скрининг приносит пользу менее чем 0,1 % женщин, а риск избыточного диагноза составляет 31 %. Мы причиняли больше вреда, чем пользы.

Маммография – это не священный Грааль противоракового скрининга, несмотря на все наши надежды. Примерно такое же разочарование ждало мужчин в случае с раком простаты.

Рак простаты

Впервые обнаруженный в 1960-х гг. белок под названием «простатический специфический антиген» (ПСА) разжижает семенную жидкость, чтобы сперматозоиды могли в ней свободно плавать. Анализ на ПСА, измеряющий количество антигена в крови, был первоначально разработан для сил правопорядка, чтобы помогать с расследованием изнасилований. К 1980 году обнаружилось, что ПСА также присутствует в крови пациентов с раком простаты, и возникла надежда, что анализ крови на ПСА станет мужским эквивалентом мазка Папаниколау[396].

Повышенный уровень ПСА не специфичен для рака простаты: он часто наблюдается и у мужчин с увеличенной или воспаленной простатой. FDA одобрило анализ на ПСА в качестве скрининга для рака простаты в 1986 году, установив уровень отсечки в 4,0 нг/мл: у 85 % мужчин уровень антигена в крови меньше. Это означало, что у каждых 15 мужчин из 100 уровень ПСА превышал 4,0 нг/мл, и их направляли на биопсию простаты; у 4–5 из них диагностировали агрессивный рак простаты[397].

Распространенность на 100 тыс. человек с поправкой на возраст

Энтузиазм в отношении скрининга с анализом на ПСА пережил взрывной рост в 1990-х и 2000-х гг. Каждый год сдавалось более 20 млн анализов, что помогало выявить больше ранних случаев рака простаты, чем когда-либо. В 1986 году раннюю стадию болезни, когда рак еще не покинул пределов простаты, диагностировали лишь у трети всех пациентов. К 2007 году на ранней стадии стали выявлять более двух третей случаев рака простаты. Смертность от рака простаты начала снижаться, и, похоже, нас ждала еще одна приятная история успеха в борьбе с раком. Но, к сожалению, с ПСА тоже все оказалось не так просто.

Скрининг обнаруживал больше случаев рака простаты на ранней стадии, но улучшал ли он общую выживаемость? Три крупнейших долгосрочных исследования, посвященных скринингу с анализом на ПСА, ответили на этот вопрос. В США было проведено исследование Prostate, Lung, Colorectal, and Ovarian Cancer Screening Trial (PLCO), в котором участвовали в общей сложности 76 тыс. мужчин[398]. В Европе 182 тыс. мужчин приняли участие в исследовании European Randomized Study of Screening for Prostate Cancer (ERSPC)[399]. А в Великобритании в исследовании PROTECT (Prostate Testing for Cancer and Treatment) участвовали 408 825 мужчин[400]. За пациентами в этих огромных исследованиях наблюдали от 10 до 14,8 лет, и ни одно из них не показало хоть сколько-нибудь значительной пользы анализов на ПСА для общей выживаемости. По оценкам USPSTF, процент избыточной диагностики составлял от 16,4 до 40,7 %. Скрининг обнаруживал рак простаты на ранней, менее агрессивной стадии, но не снижал распространения поздних стадий болезни. Опять-таки возникало впечатление, что скрининг показывал опухоли, не требовавшие лечения.

Рак простаты в США, 1975–2010

Источник: https://seer.cancer.gov/archive/csr/1975_2010/results_merged/sect_23_prostate.pdf

Пациентов с положительным анализом на ПСА подвергают инвазивным процедурам со значительными побочными эффектами. Примерно у 10 % мужчин, прошедших скрининг, хотя бы один анализ на ПСА давал ложноположительный результат; в общей сложности в год проводилось более миллиона процедур биопсии простаты[401]. 12,6 % мужчин, участвовавших в исследовании PLCO, была сделана хотя бы одна биопсия. У 2–5 % из этих мужчин начались осложнения, связанные с биопсией. Учитывая, какое огромное количество мужчин проходят скрининги, количество осложнений тоже оказалось немалым. Как и в случае с маммографией, большой проблемой является избыточная диагностика. У мужчин с диагностированным раком простаты повышается вероятность сердечного приступа или самоубийства в течение года после диагноза[402].

В 2012 году USPSTF порекомендовала не проводить скрининги с анализом на ПСА, заметив с относительной уверенностью, что польза от них не превышает возможного вреда. В 2018 году USPSTF снова рассмотрела имеющиеся данные и порекомендовала отказаться от регулярных скринингов[403]. Специальная группа пришла к выводу, что сделать скрининг с анализом на ПСА – хуже, чем не делать вообще ничего.

Согласно рекомендациям USPSTF, мужчинам моложе 55 и старше 70 лет не нужно сдавать анализ на ПСА, а в возрасте 55–69 лет его можно сдавать по желанию. В документе отмечается: «Скрининг обеспечивает небольшую потенциальную пользу: он может предотвратить вероятную смерть от рака простаты у некоторых мужчин. Однако многим мужчинам скрининг может навредить»[404]. Звучит не слишком воодушевляюще.

Рак щитовидной железы

В 1999 году Южная Корея объявила национальную программу скрининга в рамках собственной «войны против рака». Все население страны получило возможность пройти бесплатный скрининг на рак груди, шейки матки, кишечника, желудка и печени. Проверка на рак щитовидной железы в этот список не входила, но за небольшую плату (примерно $30–50) можно было сделать УЗИ щитовидной железы. В 2011 году рак щитовидной железы стали диагностировать в 15 раз чаще, чем в 1993 году[405]. Практически во всех диагностированных случаях щитовидную железу удаляли – либо частично, либо полностью. Этот метод лечения имел свои последствия. Риск снижения функции паращитовидной железы составлял 11 %, а в 2 % случаях все заканчивалось параличом голосовых связок из-за повреждения нервов.

Рак щитовидной железы – Южная Корея

Источник: H. S. Ahn et al., Korea’s Thyroid-Cancer “Epidemic” – Screening and Overdiagnosis,” New England Journal of Medicine 371 (2014): 1765–67.

Несмотря на огромные усилия по искоренению рака щитовидной железы на ранней стадии, риск смерти от этого рака практически не изменился. Проще говоря, вышел классический случай избыточной диагностики: большинство опухолей щитовидной железы, обнаруженных при раннем скрининге, не требовали лечения. Поиск и лечение болезни на ранней стадии не приносят пользы. Полезен лишь один показатель – уменьшение распространенности заболевания на поздней стадии, а одно далеко не всегда напрямую следует из другого из-за раннего метастазирования. По некоторым оценкам, признаки рака щитовидной железы есть чуть ли не у трети всех взрослых людей, но подавляющее большинство этих опухолей не дают симптомов и не вызывают проблем со здоровьем[406]. Поиск и лечение рака, который не требует лечения, – не слишком-то хорошая стратегия.

Выводы

Эволюционная модель рака объясняет и успех, и неудачи некоторых скрининговых программ. Когда раковая опухоль эволюционирует упорядоченно – от предракового поражения к маленькой опухоли, большой опухоли и метастазам, – скрининг помогает успешно с ней бороться. Скрининг и удаление опухолей на ранней стадии предотвращает развитие поздней стадии рака, и это спасает жизни.

Но если удаление опухоли на раннем этапе не уменьшает распространения рака на поздней стадии, то скрининг не имеет успеха, а избыточная диагностика становится проблемой. Не каждую раковую опухоль на раннем этапе нужно уничтожать, потому что иммунная система успешно сдерживает многие мелкие опухоли, и они никогда не превращаются в серьезную угрозу для здоровья. Токсичные методы лечения вроде химиотерапии, радиотерапии и операции в таких случаях могут оказаться хуже самой болезни.

Представьте себе полезные бактерии в вашем кишечнике – их называют микробиомом. Нужно ли уничтожать абсолютно все бактерии в вашем организме? Нет. Большинство бактерий, живущих в желудочно-кишечном тракте, нейтральны или даже полезны. Пробиотические препараты и продукты, содержащие живые культуры (например йогурт), приносят пользу по большей части потому, что стимулируют рост этих «полезных бактерий». Если убить все бактерии с помощью мощных антибиотиков, это принесет куда больше вреда, чем пользы. Приводя аналогию, далеко не все люди, у которых есть рак простаты, умирают от рака простаты. Радикальные методы лечения, уничтожающие все клетки рака простаты, могут принести больше вреда, чем пользы.

Широкая публика считает, что онкоскрининг «спасает жизни», но в правде на самом деле намного больше нюансов. Некоторые виды скрининга на самом деле спасают жизни, некоторые – нет. Более того, смотреть только на количество «предотвращенных» с помощью скрининга случаев рака – обманчиво, потому что в этой статистике приводятся только положительные результаты. Скольким людям скрининг только вредит? Представьте, что у вас нашли крохотную опухоль в груди, которая никогда не превратится в опасный для здоровья рак. После скрининга вас направили на мастэктомию и химиотерапию, а потом вы всю жизнь живете в страхе. Возможно, из-за неудачной операции у вас распухнет рука. Химиотерапия повышает риск сердечной недостаточности и развития нового рака в будущем. Риски, связанные с ранним скринингом и обнаружением, совершенно реальны, но публика очень редко о них слышит.

Без хороших доказательств пользы от скрининга и понимания, почему он может привести к неудаче, нам остается лишь следовать древнему медицинскому принципу Primum non nocere («Не навреди»). Современная парадигма рака объясняет, почему многие национальные агентства начинают постепенно отказываться от регулярного скрининга.

22

Пищевые детерминанты рака

Как сейчас стало совершенно понятно, рак – вовсе не редкая болезнь, а весьма частое явление. К счастью, большинство раковых опухолей не вызывают проблем и обнаруживаются только случайно, после смерти. Исследования, проводимые при вскрытиях, показали, что рак простаты есть у 30 % ничего не подозревающих мужчин старше 50 лет[407]; к 70 годам эта цифра возрастает до 50 %, а к 90 – до невероятных 80 %. Можно сказать, что рак простаты разовьется у любого мужчины, если тот проживет достаточно долго. Это же верно и для других видов рака. В организмах примерно 11,2 % всего взрослого населения прячется рак щитовидной железы[408]. Несмотря на такое высокое распространение, рак щитовидной железы очень редко приводит к смерти. Исследования результатов колоноскопического скрининга показывают, что аденомы (предраковые поражения) к 80 годам развиваются у почти половины взрослого населения[409].

Поскольку «семя» рака присутствует во всех наших клетках, возникает другой немаловажный вопрос: а почему мы не болеем раком? Если это не проблема «семени», значит, возможно, все дело в «почве». Рацион питания – это очень важный определяющий фактор прогрессирования рака, потому что доступность питательных веществ неразрывно связана с ростом клеток – особенно раковых. Здоровым клеткам для пролиферации нужны и питательные вещества, и факторы роста, но у раковых клеток сигнальные пути роста включены всегда, так что питательные вещества остаются единственным ограничивающим фактором.

Примерно 35 % всех случаев рака связаны с рационом питания – это второй по важности определяющий фактор развития рака, который отстает только от курения табака и намного превосходит почти все остальные факторы риска[410]. Если конкретно, немалая часть этого риска обусловлена избыточным весом[411]. Заболеваемость большинством видов рака со временем снижается – и на этом фоне особенно ярко выглядит рост распространения раков, связанных с ожирением, так что диета – это одна из самых важных профилактических стратегий, доступных нам сегодня.

Знать, что мы можем контролировать хотя бы одну переменную, определяющую риск заболеть раком, – это, конечно, хорошо, но, боюсь, многих читателей эта глава разочарует. Я бы с удовольствием раскрыл вам «тайну» профилактики или излечения рака. Но рак – это не простая болезнь. Не существует одного-единственного чудесного пищевого продукта или диеты, которые могут спасти нас от рака. Некоторые предварительные исследования показывают, что те или иные продукты могут оказывать определенное защитное действие, но на этом, собственно, и все. По большей части диетическая профилактика рака сводится к одной ключевой стратегии: избегать болезней, связанных с гиперинсулинемией, в том числе ожирения и диабета 2-го типа.

Избавление от лишнего веса

В Европе и Северной Америке примерно 20 % выявленных случаев рака напрямую связаны с ожирением[412], а целенаправленное избавление от лишнего веса помогает снизить риск смерти от рака на 40–50 %[413]. Самое явное доказательство этому – исследования бариатрической (направленной на снижение веса) хирургии. Способов сбросить вес есть довольно много, но данные хирургических исследований особенно поучительны, потому что по ним можно отследить и точную дату медицинского вмешательства, и количество сброшенных килограммов.

Несколько исследований показали значительную пользу от целенаправленного избавления от лишнего веса. В исследовании, проведенном в 2008 году в Канаде, обнаружили, что избавление от лишнего веса путем бариатрической хирургии снижает риск рака примерно на 78 %[414]. В перспективном контролируемом интервенционном исследовании Swedish Obese Subjects Study (SOS) выяснилось, что бариатрические операции снижают риск рака у женщин на целых 42 %, а вот у мужчин этот показатель почти не менялся[415]. Utah Obesity Study, где тоже изучалась бариатрическая хирургия, показало похожую неожиданную разницу между полами[416]. У женщин заболеваемость раком снизилась на 24 %, а вот у мужчин опять-таки ничего не изменилось.

Впрочем, операция по желудочному шунтированию тоже несет свои риски: некоторые исследования показали, что после нее вдвое увеличивается риск рака кишечника[417]. Повреждение и воспаление тканей, вызванное операцией, может провоцировать гиперпролиферацию слизистой оболочки кишечника, приводящую к раку[418]. Учитывая стоимость, рискованность самой операции и потенциальный риск рака кишечника, бариатрическая хирургия – не самый эффективный способ профилактики рака. Какие есть еще варианты?

Еще в 1909 году обнаружили, что ограничение калорий – уменьшение потребления энергии, не приводящее к недоеданию, – замедляет рост опухолей у мышей[419]. Рак у мышей, которым давали ровно столько пищи, сколько необходимо для выживания, почти не рос. А быстрее всего разрастались опухоли у мышей, которым позволяли есть столько, сколько хочется. Похожий защитный эффект нашли и у мартышек: когда их сажали на диету с ограничением калорий, риск рака снижался на 50 %[420]. Конечно же, повторить результаты исследования с животными на людях довольно проблемно: людям очень трудно значительно ограничивать себя в калориях. Я готов биться об заклад, что многие читатели моей книги хоть раз пробовали садиться на диету с ограничением калорий – и что сейчас никто из них эту диету уже не соблюдает.

Вместо того чтобы ограничивать все калории, можно воспользоваться другой стратегией: употреблять в пищу меньше продуктов, которые сильнее всего стимулируют выработку инсулина, в частности сахар и рафинированные углеводы. Сенсор питательных веществ инсулин/ИФР-1 – это важный фактор роста, который играет ключевую роль в развитии ожирения и диабета 2-го типа. Исследования показывают, что снижение уровня инсулина в крови может снизить и риск рака[421]. Кроме того, повышенный инсулин ассоциируется с худшим прогнозом, если рак уже диагностирован[422]. Два крупных перспективных когортных исследования, Nurses’ Health Study и Health Professionals Follow-Up Study, показали, что высокая инсулиновая нагрузка в рационе питания онкологических пациентов ассоциируется с повышенным риском рецидива рака и смерти[423]. У пациентов с раком кишечника рацион питания с наибольшей инсулиновой нагрузкой повышал риск смерти более чем вдвое по сравнению с диетами, где инсулиновая нагрузка была наименьшей[424].

Можно выдвинуть вполне разумную гипотезу, что диеты, предназначенные для снижения уровня инсулина, могут быть полезны и при раке, но исследований, однозначно это подтверждающих, пока нет. Кетогенные диеты, впервые описанные в 1966 году Хансом Кребсом[425], предусматривают употребление в пищу большого количества жиров, среднего – белков и совсем небольшого – углеводов. Это заставляет организм перерабатывать в энергию не глюкозу, а жир. Малое количество углеводов в рационе снижает и уровень глюкозы, и инсулина. Кетогенные диеты снижают инсулин, ИФР-1 и mTOR, при этом меньше калорий есть вовсе не обязательно – кому-то они действительно принесут немалую пользу, но пока что исследований, которые подтвердили бы эффективность кетогенной диеты для лечения или профилактики рака, не существует.

Поддержание низкого уровня инсулина может помочь с профилактикой рака, но вот если рак уже прогрессирует, вопрос питания становится не таким однозначным.

Раковая кахексия

Раковая кахексия – это непроизвольная потеря веса, которая наблюдается у пациентов на поздней стадии болезни и с плохим прогнозом. Этот синдром может проявляться и при других хронических заболеваниях, например хронической болезни почек, ВИЧ и туберкулезе. Потеря веса наблюдается у 30–80 % онкобольных и чаще всего прогрессирует[426]. Обычно чем больше веса потеряно, тем хуже прогноз. Кахексия отличается от нормальной потери веса, потому что при ней разрушаются и жировая, и мышечная ткани.

Кахексия вызывается не просто потерей аппетита из-за побочных эффектов лечения. Точный механизм раковой кахексии неизвестен, но, скорее всего, она вызывается выделением воспалительных цитокинов (сигнальных молекул), например фактора некроза опухоли a (ФНО-a). Потеря веса из-за недоедания (как умышленного, так и вынужденного) фундаментально отличается от раковой кахексии. Например, при анорексии после первых нескольких дней голодания (отказа от пищи) организм начинает вырабатывать более 75 % энергии для обмена веществ из жира, не трогая функциональные белки и мышцы. Напротив, при раковой кахексии и жировая, и мышечная ткань используются для производства энергии в почти равной степени[427]. Это приводит к характерному истощению мышц, типичному для кахексии; при голодании такого не происходит, если только вы не пытаетесь уморить себя голодом.

Целенаправленная потеря веса обычно сопровождается уменьшением основного обмена[428] – это компенсирует недостаток пищи. А вот при раковой кахексии такого не происходит – основной обмен остается неподобающе высоким. Потеря веса продолжается даже при явных симптомах недоедания. С концептуальной точки зрения кахексия – это еще один механизм, который помогает раку расти за счет организма. Когда жир перерабатывается в энергию, из него получаются специальные молекулы – кетоны, которые раковым клеткам особенно ни для чего не нужны. А вот аминокислоты, которые получаются при разрушении мышечных белков, доставляются в печень и перерабатываются в глюкозу, которую раковые клетки просто обожают. Лечить раковую кахексию невероятно сложно: если просто пытаться больше есть, уровень воспалительных цитокинов от этого не снижается, и, соответственно, потерю мышечной массы и общее истощение это не предотвратит никак. Даже если пациенту удается восстановить вес, во многих случаях это будет просто жировая ткань, а потеря мышечной массы так и продолжится.

Итак, избавление от лишнего веса может быть полезной стратегией для профилактики прогрессирования рака, но вот при раковой кахексии на поздних стадиях болезни диета становится уже не такой эффективной для лечения. Ограничение глюкозы в попытке заставить рак «голодать» почти не помогает, потому что на поздних стадиях рак уже может разрушать другие ткани и вырабатывать глюкозу из них. А еще рак может напрямую «питаться» аминокислотами, которые выделяются при разрушении мышц, например глутамином. На этом этапе диетическая терапия, скорее всего, будет эффективна лишь в сочетании с другими видами лечения.

Голодание и рак

Интервальное голодание – многообещающий диетологический подход к профилактике рака: оно защищает от многих факторов риска, в том числе ожирения, диабета 2-го типа[429] и воспаления[430]. Низкоуглеводные диеты снижают уровень глюкозы и инсулина, но не других сенсоров питательных веществ, mTOR и АМФК. Голодание одновременно снижает уровень всех человеческих сенсоров питательных веществ и большинства сигнальных путей роста – PI3K, mTOR и ИФР-1[431], а также повышает активность аутофагии и митофагии. Одно недавнее исследование показало, что у женщин, которые голодают менее 13 часов подряд, риск рецидива рака груди выше, чем у женщин, которые голодают 13 и более часов, причем даже при более низком ИМТ[432].

Голодание при химиотерапии тоже может ослабить побочные эффекты лечения, при этом повышая его эффективность. Химиотерапия уничтожает быстро размножающиеся раковые клетки; в процессе страдают и другие быстрорастущие, но здоровые клетки, в частности волосяные фолликулы и слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта. Голодание защищает нормальные клетки, переводя их в режим спокойствия («технического обслуживания»), что, возможно, помогает смягчить побочные эффекты от химиотерапии – выпадение волос и тошноту. Раковые клетки не умеют переходить в защитный режим, потому что генетическая программа заставляет их расти постоянно.

В некрупных клинических испытаниях выяснилось, что пациентам нетрудно голодать и до, и после химиотерапии[433], и голодание защищает от таких побочных эффектов, как усталость, слабость и расстройство ЖКТ[434]. И, что еще важнее, голодание может еще и повысить эффективность химиотерапии[435]. У животных-моделей и клеточных линий состояние голода повышало эффективность химиотерапии в 15 из 17 раковых клеточных линий млекопитающих. Ослабление побочных эффектов делает возможным применение более высокой дозы лекарства, которая убивает больше раковых клеток.

Химиопрофилактика

Термин химиопрофилактика рака был введен Национальными институтами здравоохранения в 1976 году; он означает продукты питания, пищевые добавки и лекарства, которые могут блокировать развитие рака. Одно из самых многообещающих химиопрофилактических лекарств – старое средство от диабета, метформин. Исследования показали, что у больных диабетом 2-го типа метформин может снижать риск рака на 21–57 %[436]. В частности, долговременный прием метформина снижает риск рака груди у больных диабетом 2-го типа женщин более чем на 50 %[437]. Метформин работает, снижая поступление глюкозы к растущей раковой опухоли, при этом не задействуя стимулирующий рост сигнальный путь инсулин/ИФР-1/PI3K. Еще он активирует АМФК, важный сенсор питательных веществ и сигнальный путь роста, который резко замедляет рост клеток и синтез в них белков. Некоторые исследования показывают, что этот полезный противораковый эффект, возможно, помогает и тем, кто не болен диабетом[438].

Самый широко изучаемый натуральный пищевой продукт для химиопрофилактики – это зеленый чай, содержащий большое количество химических соединений, которые называются катехинами[439]. Зеленый чай содержит намного больше катехинов, чем черный чай; катехины составляют до 30 % всего сухого веса зеленого чая, а в кристаллах зеленого чая холодной заварки их, возможно, даже еще больше. Зеленый чай потенциально может быть полезен для здоровья сразу в нескольких отношениях, но большинство клинических испытаний были довольно скромных масштабов. Употребление зеленого чая может помочь уменьшить некоторые факторы риска развития рака: избыточный вес[440], инсулинорезистентность[441], воспаление[442] и диабет 2-го типа[443].

В 2000 году японские ученые обнаружили, что употребление больших количеств зеленого чая увеличивает средний возраст заболевания раком на 7,3 года[444] и снижает вероятность рецидива рака груди[445]. Несколько небольших пилотных исследований показали, что экстракт зеленого чая уменьшает вероятность появления аденом в толстом кишечнике более чем на 50 %[446]. При раке простаты экстракт зеленого чая блокирует прогрессирование тяжелых предраковых поражений[447]. Эти исследования выглядят многообещающе, но пока что находятся на предварительной стадии; тем не менее зеленый чай – это одно из немногих доступных нам средств химиопрофилактики, которое одновременно недорого, является натуральным пищевым продуктом и не имеет негативных побочных эффектов.

На данный момент, основываясь на имеющихся научных данных, можно дать лишь следующие четкие рекомендации:

• Если у вас лишний вес, постарайтесь от него избавиться;

• Избегайте диабета 2-го типа или лечитесь от него.

Есть еще две рекомендации, но уже не такие четкие:

• Если у вас диабет 2-го типа, подумайте насчет приема метформина;

• Попробуйте пить больше зеленого чая.

Главная роль диет в лечении рака – замедление прогресса болезни, а не ее лечение. Главные цели лечения – снижение доступности факторов роста (в основном инсулина) и избегание гиперинсулинемии и ее последствий – ожирения и диабета 2-го типа.

Но просто представьте, насколько же мощное действие может оказать изменение рациона питания. Представьте, что японка, живущая в Америке, сможет снизить риск рака груди до уровня японок, оставшихся в Японии. Представьте, что мы сможем, изменив свой рацион питания в пользу более натуральной пищи, снизить риск некоторых видов рака настолько, что можно будет сказать, что у нас, подобно коренным народам Крайнего Севера, разовьется «иммунитет» от рака.

23

Иммунотерапия

Я могу победить Майкла Джордана. И заодно Тайгера Вудса. «О чем это вы?» – можете спросить вы. Или даже задаться вопросом, все ли у меня в порядке с головой. Уверяю вас, с головой у меня все в порядке. На самом деле все просто: я вызову их на поединок не по баскетболу или гольфу, а по медицинской физиологии. Вот если я вызову Майкла Джордана на матч по баскетболу или Тайгера Вудса – на матч по гольфу, можете смело считать меня сумасшедшим. Древний китайский стратег Сунь Цзы писал в трактате «Искусство войны» в V в. до н. э.: «На войне избегай сильных сторон противника и атакуй его слабые стороны».

Как эта философия относится к лечению рака? Предыдущие парадигмы рака потерпели поражение, потому что атаковали сильные, а не слабые стороны рака.

Парадигма рака 1.0 рассматривала рак как болезнь избыточного роста; его главная сила состоит именно в том, что он умеет расти и выживать лучше, чем любое другое живое существо. Мы пытались убить рак, но играли с ним на его же поле. Нам удалось добиться нескольких значимых успехов, но ограниченность этого подхода стала ясна довольно быстро. Мы в лоб атаковали самую сильную сторону болезни. Иногда мы даже побеждали, но чаще всего проигрывали. Когда рак рецидивировал, он развивал в себе сопротивляемость к прошлым методам лечения и продолжал расти. Рак эволюционировал во времени и пространстве, а наши методы лечения – нет.

Химиотерапия борется с ростом клеток – пожалуй, самой базовой способностью любого живого организма. Но 4 млрд лет эволюции подготовили раковые клетки к самым великим битвам за выживание. Сигнальные пути роста, с которыми борется химиотерапия, – это, скорее всего, наименее уязвимая и наиболее хорошо и избыточно резервированная способность рака.

Парадигма рака 2.0 считала, что рак – это в основном болезнь случайно накапливаемых генетических мутаций. Заблокируем вот эту мутацию (ну, максимум две-три мутации), и все, рак будет вылечен. Опять-таки поначалу удалось добиться замечательных успехов, но ограниченность этого подхода стала заметна довольно быстро. Что произошло? Мы опять-таки атаковали сильную сторону рака. Рак постоянно мутирует, а мы попытались найти способы заблокировать эти мутации. Мы хотели обыграть в шахматы Гарри Каспарова, едва узнав, как ходят фигуры.

Рак – это не набор случайных мутаций, а эволюционный вид, стремящийся выжить любой ценой.

Рак – это не бездумно мутирующая машина. Это динамичный, эволюционирующий биологический вид, который всеми средствами стремится обеспечить собственное выживание. Заблокируете один сигнальный путь – рак, скорее всего, найдет другой. Мутации, которые превращают раковые клетки в величайших выживальщиков – не случайные: ими движет процесс опухолевой эволюции. Эволюционно-экологическая парадигма рака объясняет, почему некоторые методы лечения рака терпят неудачу, но вместе с тем может направить нас в новом, более стратегическом направлении. Рак – это инвазивный вид, который сражается с нами за существование.

К счастью, у нас есть многогранная система защиты против чужаков-захватчиков. Логичная стратегия для победы в войне – усилить нашу собственную врожденную защиту, иммунную систему. Вот мы и подошли к самому многообещающему методу лечения, появившемуся за последние 30 лет: иммунотерапии.

Рак – это не набор случайных мутаций, а эволюционный вид, стремящийся выжить любой ценой.

Токсины Коули

В 1829 году женщина, страдавшая от поздней стадии рака груди, отказалась от операции. После полутора лет сражения с раком она была прикована к постели, истощена и близка к смерти, и тут у нее началась лихорадка. Опухоль воспалилась, и врач сделал несколько надрезов, чтобы выпустить жидкость. Через восемь дней опухоль уменьшилась втрое, а еще через месяц исчезла бесследно. Что случилось? Как инфекции удалось вылечить рак?[448]

В 1867 году немецкий врач Вильгельм Буш прижег неизлечимую опухоль на шее одной из своих пациенток. При восстановлении после операции она оказалась на соседней койке с пациентом, страдавшим рожей – воспалительным кожным заболеванием, которое вызывают бактерии-стрептококки. Пациентка вскоре тоже заразилась рожей, у нее поднялась температура, после чего ее опухоль тут же начала уменьшаться. Фридрих Фелейзен, другой немецкий врач, использовал этот же метод лечения в 1882 году, с некоторым успехом. Ремиссия рака также отмечалась у пациента, больного газовой гангреной – инфекцией, вызываемой бактериями клостридиями.

В поисках лекарства от рака некоторые медики специально заражали больных онкологией рожей. Кое-кто после этого излечивался от обоих заболеваний, но большинство умирали.

Идея, что наша собственная иммунная система может бороться с раком, не нова. Спонтанная регрессия злокачественных опухолей – большая редкость, но она все же наблюдается примерно в одном случае рака на 100 тыс.[449], причем практически при любых видах рака. Спонтанная регрессия – это частичное или полное исчезновение опухоли в отсутствие медицинской помощи. Чаще всего она ассоциируется с острой фебрильной болезнью – чаще всего вызванной инфекционным заболеванием или вакцинацией.

Эти неожиданные исцеления в старину придавали смелости врачам, и они пробовали примитивные формы иммунотерапии для борьбы с неизлечимым раком. Древнеегипетский врач Имхотеп (ок. 2600 г. до н. э.) рекомендовал заворачивать опухоль в компресс, затем надрезать ее. Бактерии проникали под кожу и вызывали инфекцию, и эта инфекция иногда излечивала рак. Явление было редким, но чаще всего это была последняя, отчаянная надежда и пациента, и врача[450]. Умышленное инфицирование при лечении рака рекомендовалось вплоть до XIX в. Раны после операции специально не зашивали, чтобы способствовать инфекции. Гнойные раны специально заражали через грязные бинты[451].

В поисках лекарства от рака некоторые медики специально заражали больных онкологией рожей. Кое-кто после этого излечивался от обоих заболеваний, но большинство умирали.

В 1880-х гг. у Фреда Штейна, немецкого эмигранта, жившего в Нью-Йорке, появилась быстрорастущая опухоль на шее. Отчаявшиеся врачи объявили, что болезнь неизлечима, и посоветовали ему привести в порядок дела. Вскоре, сказали они, Штейн падет ниц перед царем всех болезней. Но вмешалась судьба. Штейн заразился рожей, а антибиотиков тогда еще не существовало. Как бы невероятно это ни прозвучало, его иммунная система разогналась настолько, что не просто справилась с инфекцией, но и заодно уничтожила рак.

Американский хирург Уильям Коули в 1891 году сумел отыскать Фреда Штейна. Заинтригованный внутренними способностями организма по борьбе с раком, Коули потратил несколько десятилетий, пытаясь убедить иммунную систему, что ей нужно убивать рак[452]. Его работу можно считать первой в мире попыткой разработать вакцину от рака. Коули заражал пациентов бактерией Streptococcus pyogenes, чтобы вызвать у них рожу и заставить работать иммунную систему. Коули надеялся, что иммунная реакция затронет и злокачественное новообразование[453]. Метод лечения был слишком примитивным и не давал стабильных результатов. Громкие успехи перемежались с ужасными провалами. Умышленное заражение людей бактериальными инфекциями в эпоху до антибиотиков было не слишком выигрышной стратегией.

Но Коули не сдавался. Проблема была не в эффективности лечения, а в токсичности. Он пробовал менять формулу – добавлял другие бактерии (Serratia marcescens) и деактивировал их нагреванием, прежде чем давать пациентам. Это средство, которое ныне носит название «токсинов Коули», использовалось при лечении более тысячи пациентов с неоперабельным раком, в том числе лимфомой, миеломой, меланомой и карциномами. Токсин Коули ежедневно вводили прямо в опухоль в течение одного-двух месяцев, затем дозу постепенно снижали.

Некоторые результаты были потрясающими. Более половины ранее неоперабельных сарком дали полную ремиссию, и пациенты жили дольше пяти лет. Даже через двадцать лет у 21 % пациентов не было никаких рецидивов рака. Для того времени это нельзя было назвать иначе как чудом. Что интересно, этот метод лечения использовался и на поздних стадиях болезни, потому что иммунная система находила и атаковала рак где угодно, даже если он распространялся по организму.

Сам Коули подчеркивал, что для достижения спонтанной регрессии необходимо вызвать лихорадку. В последний раз токсины Коули были использованы в Китае в 1980 году, где пациент с терминальной стадией рака печени прошел 34-недельный курс лечения. Его симптомы полностью исчезли. После появления химиотерапии и генетической парадигмы рака токсины Коули в основном видели только на страницах учебников истории, и в течение десятилетий идея иммунотерапии рака оказалась оттеснена на обочину.

Иммунное редактирование

Раз некоторые раки склонны к спонтанной регрессии, это значит, что внутренние силы организма умеют не только предотвращать рак, но и уничтожать его. В 1909 году немецкий ученый Пауль Эрлих предложил радикально новую теорию рака. В противовес превалировавшей тогда идее, что рак – довольно редкая болезнь, Эрлих предположил, что раковые клетки довольно широко распространены, но внутренняя система защиты (ныне известная как иммунная система) мешает им нанести слишком большой урон[454]. Сам того не зная, он описал концепцию «иммунного надзора», при котором иммунная система постоянно идентифицирует и уничтожает развивающиеся опухоли.

Эта гипотеза была дополнена в 1970 году сэром Фрэнком Бернетом, иммунологом, лауреатом Нобелевской премии[455]: он тоже предположил, что генетические изменения, приводящие к образованию злокачественной опухоли, не редкость. Бернет предположил, что иммунная система уничтожает эти опасные клетки в рамках программы надзора, которая поддерживает организм в нормальном рабочем состоянии. Бернет писал, что «небольшое скопление опухолевых клеток, образуясь… провоцирует эффективную иммунологическую реакцию, которая ведет к регрессии опухоли и не оставляет никаких клинических следов ее существования»[456]. Раковые клетки появляются постоянно, но их уничтожает наша врожденная иммунная защита. Эта исходная концепция иммунного надзора была расширена, и сейчас она носит название иммуноредактирования, которое состоит из трех этапов: устранения (иммунного надзора), равновесия и побега.

Устранение

Общество регулярно использует специализированные силы, например полицию или управление по борьбе с наркотиками, чтобы находить и уничтожать преступные элементы. Точно так же и человеческая иммунная система задействует специализированные клетки, которые регулярно патрулируют весь организм в поиске «преступных элементов»: вирусов, бактерий и – да, раковых клеток. Когда она находит поврежденные клетки, которые потенциально могут стать раковыми, она убивает их на месте. Раковая угроза устраняется еще до того, как она успевает распространиться – словно полицейский, который разгоняет толпу шумных подростков еще до того, как они успеют нахулиганить.

Каждая клетка переживает более 20 тыс. повреждающих ДНК событий в день! Основные источники: дым, загрязненный воздух, вирусы, бактерии и радиация.

Каждая клетка, по некоторым оценкам, переживает более 20 тыс. повреждающих ДНК событий в день[457]. В день! Хронические сублетальные повреждения клеток – не редкость, а каждодневное явление. Распространенные источники этих повреждений – дым, загрязненный воздух, вирусы, бактерии и радиация. К счастью, в наших клетках есть мощные сигнальные пути репарации ДНК, но если баланс смещен в сторону повреждения клеток, то даже механизмы репарации не всегда выдерживают нагрузки. Все поврежденные клетки могут превратиться в раковые. Когда повреждений становится слишком много, лучше всего будет удалить эти клетки с помощью апоптоза или уничтожить посредством иммунной системы.

Любое ослабление иммунитета, например ВИЧ-инфекция или иммунодепрессанты, делают клетку уязвимой для рака. Кроме того, иммунная система деградирует с возрастом – возможно, именно поэтому риск рака так значительно возрастает с возрастом. Если иммунная система недостаточно сильна, чтобы полностью искоренить раковые клетки, тогда мы переходим от устранения к равновесию.

Каждая клетка переживает более 20 тыс. повреждающих ДНК событий в день! Основные источники: дым, загрязненный воздух, вирусы, бактерии и радиация.

Равновесие

В 2004 году 60-летнему мужчине с легочным фиброзом пересадили одно легкое и прописали стандартный мощный курс иммунодепрессантов для профилактики отторжения органа. Через год у него начались одышка и кашель. Узелок в правом легком оказался метастатической меланомой; ее же нашли и в нескольких лимфоузлах.

Рак! Этот пациент никогда в жизни не болел меланомой – как она успела настолько распространиться по легкому? Тщательное исследование кожи показало, что у него нет и никогда не было меланомы. С растущим чувством ужаса его медицинская команда запросила медицинскую карту донора легкого.

Донором оказалась 51-летняя женщина, умершая от тяжелой травмы. В медицинской карте поначалу не нашлось ничего интересного, но дальнейшие исследования выявили одну-единственную проблему. В 21 год этой женщине сделали операцию по удалению меланомы. Ей не потребовалось никакого дальнейшего лечения, рак не рецидивировал. Считалось, что рак был вылечен много лет назад, поэтому он не помешал ей стать донором органов, даже если трансплантологи о нем знали. Во время сбора органов ее легкие выглядели совершенно нормальными и здоровыми.

Дальнейший анализ ДНК подтвердил, что меланома получателя действительно «принадлежит» женщине-донору. В данном случае микроскопическая жизнеспособная «спящая ячейка» рака жила в легких донора, несмотря на отсутствие каких-либо клинических проявлений болезни. Рак находился в дремлющем состоянии – иммунная система женщины полностью сдерживала его в течение 30 лет. Раковые клетки избежали полного истребления иммунной системой, но оказались недостаточно сильны, чтобы распространяться дальше. То было непростое перемирие. А когда ее легкое пересадили пациенту, принимавшему иммунодепрессанты, шаткое равновесие между раком и иммунной системой оказалось явно перекошено в сторону рака[458]. Через семь месяцев после постановки диагноза пациент умер от метастатической меланомы.

Во время стадии равновесия небольшие скопления раковых клеток выживают, но не могут распространяться, потому что их подавляет иммунная система. Латентные раковые опухоли могут находиться в спящем состоянии годами или десятилетиями. Попытки рака вырасти полностью уравновешиваются усилиями иммунной системы по сдерживанию этого роста. Рак и противораковые силы находятся в равновесии.

Побег

С возрастом иммунная система обычно ослабевает, и иногда ей уже не удается сдерживать рак. В этой борьбе между раком, инвазивным видом и иммунной системой рак получает преимущество. Он избегает иммунного подавления.

Если рак не лечить, он начинает расти, а затем дает метастазы. Даже в этот момент укрепление иммунной системы еще может склонить чашу весов в нашу пользу. Именно это обещает нам новый открытый фронт онкологии: иммунотерапия.

Иммунотерапия

Ранние годы

В 1929 году врачи госпиталя Джонса Хопкинса заметили, что пациенты с туберкулезом почему-то обладают сильной защитой от рака. Туберкулез снижал риск рака почти на 60 %![459] Туберкулез, эндемичная для многих регионов мира болезнь, вызывается медленно растущей бактерией Mycobacterium tuberculosis. Она резистентна к большинству антибиотиков, и даже сейчас основным методом лечения является изониазид, лекарство, открытое еще в 1912 году. Из-за широкого распространения и практической неизлечимости туберкулеза в XIX в. было основано немало санаториев, где пациентов содержали на карантине. Отсутствие эффективного лечения привлекло большой интерес к разработанной в 1921 году вакцине, бацилле Кальмета – Герена (БЦЖ); для нее использовалась бактерия близкородственного вида Mycobacterium bovis.

Исследования на животных в 1950-х гг. показали, что вакцина БЦЖ защищает еще и от рака. К 1976 году исследования доказали, что БЦЖ эффективно лечит начальную стадию рака мочевого пузыря у людей[460]. В 1990 году прямое введение БЦЖ в мочевой пузырь с помощью цистоскопа было одобрено FDA как метод лечения рака мочевого пузыря.

Это звучит потрясающе: 71 % пациентов с раком мочевого пузыря реагировали на БЦЖ-терапию[461] – ныне это первая линия лечения рака мочевого пузыря. Как именно вакцина от туберкулеза помогала против рака мочевого пузыря, было совершенно непонятно. Она работала, и это все, что мы знали. БЦЖ – это мощный стимулятор иммунной системы[462], и она каким-то образом улучшала распознание и последующее разрушение раковых клеток.

В 1992 году случилась еще одна краткая вспышка интереса к иммунотерапии рака, когда разработали терапию интерлейкином 2 (IL-2). IL-2 вызывает настоящее бешенство у T-лимфоцитов, важной части иммунной системы, и в этой «перестрелке» погибают заодно и раковые клетки. Но из-за общей активации иммунной системы IL-2 вызывал также много побочных эффектов: лихорадку, озноб, тошноту и диарею. В конце концов выяснилось, что лечение IL-2 эффективно лишь примерно для 6 % пациентов с меланомой, но около 2 % пациентов умерли от побочных эффектов[463]. К счастью, иммунотерапия рака с тех пор ушла уже далеко вперед от этих первых нетвердых шагов.

Современная иммунотерапия

Доктор Джеймс Эллисон, лауреат Нобелевской премии, объявил раку личную вендетту: его мать умерла от лимфомы, дядя – от рака легких, а брат – от рака простаты. В 1978 году он решил узнать, как именно T-лимфоциты атакуют опухоли; он стал одним из первопроходцев иммунологии рака задолго до того, как эту отрасль стали считать респектабельной.

В иммунной системе человека задействовано много разных типов клеток. T-лимфоциты – это профессиональные убийцы, смертоносные клетки, специально предназначенные для уничтожения патогенов. Соответственно, организму нужно тщательно контролировать свое смертельное оружие. T-лимфоциты убивают больные или зараженные клетки, но оставляют нормальные клетки в покое. Если T-лимфоциты не контролировать, они могут разрушить весь организм. Аутоиммунные заболевания, например системная красная волчанка или ревматоидный артрит, вызываются избыточной активностью иммунной системы. Цель иммунной системы – убить всех непрошеных гостей, но избежать «дружественного огня». Для этого иммунной системе нужно с большой точностью отличать «собственные» клетки от «несобственных». Здоровая иммунная система чем-то напоминает ядерную ракету: она обладает огромной убойной силой, но ее применение тщательно регулируется. Для этого мы используем как позитивные, так и негативные управляющие сигналы.

Чтобы запустить ядерную ракету, нужно активировать сразу два ключа, чтобы снизить вероятность случайного запуска. Это позитивный контрольный механизм активации; дополнительную защиту обеспечивает еще и негативный контрольный механизм: «аварийный выключатель», который немедленно отменяет запуск в экстренной ситуации. Аварийный выключатель очень любят показывать в голливудских фильмах: герой успевает деактивировать ракету, которая уже готова испепелить густонаселенный город, когда на часах остается всего одна секунда. Примерно так же работают и человеческие T-лимфоциты. Для того чтобы T-клетка сработала, нужна активация сразу двух рецепторов. T-лимфоцит должен одновременно обнаружить опухолевый антиген и второй сигнал, известный как костимулирующий рецептор CD-28.

Когда Эллисон занимался своими исследованиями, никто не подозревал о существовании еще одного слоя защиты: негативного контрольного механизма, «аварийного выключателя». В 1990-х гг. Эллисон начал работать с недавно описанным рецептором – цитотоксичным T-лимфоцит-ассоциированным белком № 4 (CTLA-4), который, как считало большинство ученых, являлся активатором T-лимфоцита. Эллисон совершил настоящий прорыв, поняв, что CTLA-4 – это не активатор, а выключатель. О существовании у T-лимфоцитов аварийного выключателя раньше никогда даже не задумывались[464].

Если поданы сразу оба сигнала включения, то T-лимфоцит переходит в режим Рэмбо и начинает крошить в капусту врагов, особенно раковые клетки. Аварийный выключатель CTLA-4 служил последней контрольной точкой для T-лимфоцитов. Он помогает принять окончательное решение. Если CTLA-4 не задействуется, то T-клетка выпускает свои «ядерные ракеты». Если же выключатель активируется, то иммунная система отключается. Раковые клетки избегают смертоносных T-лимфоцитов, подражая этому сигналу выключения.

Получается, что, если аварийный выключатель вывести из строя, T-лимфоциты должны яростно наброситься на раковые клетки. В 1996 году Эллисон с помощью генной инженерии создал моноклональное антитело, которое блокирует CTLA-4 – оно стало первым в мире ингибитором контрольных точек[465]. В одном из первых экспериментов на животных, введя им лекарство, Эллисон с изумлением увидел, как опухоли буквально растворяются. А вот опухоли у мышей, не получивших антитело, продолжили расти. Эллисон вспоминал: «Эксперимент вышел идеальным: 100 % выживших против 100 % умерших[466]».

Это антитело получило название ипилимумаб; в 2011 году оно было одобрено FDA для лечения метастатической меланомы. То было первое лекарство, которое в принципе улучшило выживаемость на поздних стадиях меланомы, и оно стало удачной проверкой для всей концепции иммунотерапии рака. Более 20 % пациентов с метастатической меланомой, получивших ипилимумаб, были живы и спустя десять лет[467]. Результаты еще более потрясают, если учитывают, что курс ипилимумаба длится всего три месяца. Такая стойкая реакция практически неизвестна в онкологии из-за раздражающей способности рака к эволюции.

Т-лимфоциты – мощное оружие нашей иммунной системы. Чтобы оно сработало, требуется активация сразу двух рецепторов. А еще у Т-лимфоцитов есть аварийный выключатель.

Но CTLA-4 – не единственный аварийный выключатель T-лимфоцитов в человеческой иммунной системе. В 1992 году доктор Тасуку Хондзё из Киотского университета (Япония) независимо обнаружил еще один аварийный выключатель T-лимфоцитов, который называется белком запрограммированной смерти клеток 1 (PD-1). Нормальные здоровые клетки экспрессируют PD-1 на своей поверхности, защищаясь от иммунной атаки. Клетки зародышей, например, покрыты PD-1, который защищает их от иммунной системы матери.

Т-лимфоциты – мощное оружие нашей иммунной системы. Чтобы оно сработало, требуется активация сразу двух рецепторов. А еще у Т-лимфоцитов есть аварийный выключатель.

Раковые клетки используют такой же трюк: они обильно вырабатывают PD-1, чтобы притвориться нормальными клетками и защитить себя от нападения иммунной системы – волк в овечьей шкуре, классический трюк, применяемый, чтобы выжить. Антитело, блокирующее PD-1, выводило из строя аварийный выключатель и помогало T-лимфоцитам атаковать разоблаченные раковые клетки. В 2012 году доказал свою эффективность в борьбе с раком у людей еще один класс ингибиторов контрольных точек, действующий против PD-1; FDA одобрило его в 2014 году. Эти лекарства оказались эффективны против многих разных опухолей, в том числе меланомы, рака легких и рака печени. Хондзё и Эллисон в 2018 году разделили Нобелевскую премию по медицине за «открытие совершенно нового принципа терапии рака»[468]. Возможно, объединив антитела, блокирующие PD-1 и CTLA-4, мы получим еще более эффективный метод лечения[469].

Еще один перспективный метод иммунотерапии – технология под названием «адаптивная пересадка T-лимфоцитов». Из клеток крови пациента извлекают его собственные T-лимфоциты и выращивают их в лаборатории. К T-лимфоцитам прикрепляется противораковая система, которая называется химерным антигенным рецептором (CAR-T), после чего эти клетки вводятся обратно пациенту. Эти активированные смертоносные T-лимфоциты нападают на конкретную раковую опухоль пациента, словно самонаводящиеся ракеты. Первые два метода лечения на основе CAR-T были одобрены FDA в 2017 году: тисагенлеклейцель (для лечения лейкемии) и аксикабтаген цилолейцель (для лечения лимфомы)[470]. CAR-T – это скорее платформа для доставки, чем лекарство, потому что новые химерные антигены можно прикреплять к T-лимфоцитам пациента. В теории CAR-T может дать нам возможность бороться с любым видом рака.

Иммунотерапия имеет несколько явных преимуществ над общепринятыми методами лечения. Во-первых, рак постоянно находится в состоянии динамической эволюции, на которую воздействует окружающая среда, а лекарство атакует статичную цель и не эволюционирует. Соответственно, рак легко обходит лекарство на повороте, развивает к нему резистентность, и дальнейшее лечение этим лекарством уже не эффективно. Усиленный иммунитет – это динамическая система, которой легче уследить за всеми передвижениями рака. Иммунная система может адаптироваться и эволюционировать вместе с раком.

Во-вторых, у иммунной системы есть память, так что, возможно, она может предотвратить рецидив. Когда нам в детстве делают прививку от кори, иммунная система запоминает этот вирус и защищает от него на всю жизнь. Точно так же, возможно, именно этот эффект памяти помог укрепленной иммунной системе продлить жизнь некоторым пациентам с меланомой.

В-третьих, у иммунотерапии меньше побочных эффектов, чем у стандартной химиотерапии, потому что это таргетированный метод лечения. Обычная химиотерапия – это токсичная процедура, которая применяется потому, что убивает раковые клетки чуть быстрее, чем здоровые. Иммунотерапия сама по себе не токсична – разве что для клеток, которые иммунная система определит как чужеродные.

В-четвертых, иммунотерапия – это системный метод лечения, что особенно важно, потому что рак – это системная болезнь. Образование метастазов начинается уже на ранних стадиях болезни, так что системная терапия может вылечить потенциальные микрометастазы по всему организму. Иммунная система может сама навестись на раковые клетки и уничтожить их – ей не требуется ручное наведение, как локальным методам лечения вроде операции и радиотерапии. Кроме того, системная терапия может оказаться эффективной даже на очень поздних стадиях болезни, когда рак уже дал метастазы. Еще на самой заре иммунотерапии Коули заметил, что системный эффект может быть полезен даже на последних стадиях рака.

Есть, впрочем, у иммунотерапии и один серьезный недостаток: недоступность. Иммунотерапевтические препараты стоят заоблачных денег, и многие медицинские компании сомневаются в целесообразности применения этих продвинутых лекарств. В системах со всеобщим охватом услугами здравоохранения возможные траты на спасение нескольких жизней придется сопоставлять с тратами на другие нужды, например дополнительные койки в больницах, оплату дополнительной работы медсестер или ухода на дому. Этот вопрос очень непростой, и его обсуждение лежит вне рамок данной книги, но вскоре он определенно окажется на переднем краю медицинских дискуссий.

Абскопальный эффект

В 2008 году 33-летняя женщина, сделавшая операцию по удалению меланомы, пришла на позитронно-эмиссионную томографию, которая обнаружила у нее новый двухсантиметровый узелок в легком. Рак вернулся. Ей удалили часть легкого и направили на химиотерапию и поддерживающую иммунотерапию ипилимумабом; врачам удалось добиться ремиссии, но лишь на время. В 2010 году обнаружили новые метастатические поражения в селезенке, мышцах груди и оболочке легкого (плевре). Болезненный очаг поражения возле позвоночника лечили с помощью фракционной радиотерапии. Как и ожидалось, метастазы в спине уменьшились, но, что интересно, одновременно уменьшились и метастазы в селезенке и груди, хотя они находились за пределами поля излучения[471]. Как локальная терапия (радиотерапия) могла вызвать системную реакцию на рак, который вторгся уже в несколько разных органов?

Эта история болезни, опубликованная в 2012 году в New England Journal of Medicine, оказалась переоткрытием явления, известного как «абскопальный эффект» и впервые обнаруженного в 1973 году. Термин абскопальный, впервые использованный в 1953 году[472], состоит из латинской приставки ab-, означающей «далекий», и корня scopus («цель»). Абскопальный эффект проявляется вдалеке от предполагаемой цели. Радиотерапия сжигает раковую ткань (и любую другую ткань, которая попадется на пути). Иногда наблюдается неожиданная регрессия метастатических поражений вдали от места лечения[473].

Радиация обычно действует только на клетки, находящиеся внутри облученной области. Но в очень малом проценте случаев раковые клетки вне или даже вдалеке от области облучения тоже реагируют на лечение. Подобный результат был большой редкостью – по крайней мере, до наступления эпохи иммунотерапии. В медицинской литературе с 1969 по 2018 год описаны 94 случая абскопального эффекта, но, что поразительно, половина этих случаев приходится на последние шесть лет – эпоху современной иммунотерапии[474]. В сочетании с иммунотерапией радиотерапия может вызывать эффективную системную противоопухолевую реакцию, которая намного превосходит ожидаемую пользу от двух этих методов лечения, применяемых отдельно. Недавнее исследование выявило этот абскопальный эффект у целых 27 % пациентов с метастатическими твердыми опухолями, проходивших лечение иммунотерапией и радиации[475]. Широкое распространение иммунотерапии превратило абскопальный эффект из атипичного феномена в явление, которое, возможно, принесет пользу более чем четверти всех пациентов с онкологией.

На первый взгляд это явление может показаться очень странным, но эволюционная парадигма рака помогает нам понять, почему абскопальный эффект работает. Радиация повреждает клеточную ДНК и вызывает некроз. Неконтролируемая клеточная смерть расплескивает частицы клеток по тканям, словно сырое яйцо, которое бросили из окна на тротуар. ДНК, обычно тщательно скрываемая внутри ядра, вдруг оказывается раскрыта, и это мощное воспалительное состояние привлекает иммунные клетки, которые начинают разгребать беспорядок. А еще иммунная система получает сигнал на поиск и уничтожение похожих клеток.

Но раковые клетки защищены, потому что скрываются с помощью PD-1 и CTLA-4 и, соответственно, не провоцируют слишком сильной иммунной реакции. Когда пациенты получают и радиотерапию, и иммунотерапию, иммунная система не просто активируется, но и настраивается на убийство именно «разоблаченных» раковых клеток. Абскопальный эффект – результат этой синергии. Локальные повреждения клеток, полученные при радиотерапии, действуют подобно вакцине, нацеливая активированную иммунную систему на определенную ДНК, словно самонаводящуюся ракету. Но очень важно использовать правильную дозировку.

Обычно свободную ДНК вычищает клеточный фермент TREX1. Этот фермент, который не без фантазии назвали в честь тираннозавра Рекса, жадно пожирает любую беспризорную ДНК, чтобы избежать дальнейших проблем. Слишком большая доза радиации активирует TREX1, который уничтожает свободную ДНК, мешает активации иммунной системы и ослабляет абскопальный эффект[476]. Малые дозы радиации, разнесенные во времени (фракционная радиотерапия), реже активируют TREX1 и, возможно, являются более эффективными активаторами абскопального эффекта[477].

В 2019 году были опубликованы результаты первого небольшого контролируемого испытания абскопального эффекта на людях[478]. Всех пациентов лечили иммунотерапией, а затем случайным образом добавляли или не добавляли к ней радиотерапию. У пациентов, получавших радиотерапию, удвоился объективный процесс реакции, а медианная выживаемость увеличилась даже более чем вдвое: с 7,6 до 15,9 месяцев. Из-за небольшого количества участников эти результаты не являлись статистически значимыми, но тем не менее они все равно воодушевляют.

Разница между средним и легендарным спортсменом в том, что последний делает сильнее и своих товарищей по команде. Иммунотерапия – это будущее онкологической медицины, причем не только потому, что эффективна сама по себе, но и потому, что улучшает другие, более старые методы терапии.

Адаптивная терапия

Главная проблема стандартных методов лечения рака не в том, что они не убивают раковые клетки: с этим-то они как раз справляются на отлично. Проблема в том, что у рака появляется резистентность. Химиотерапия, радиотерапия и гормональные средства убивают раковые клетки, но вместе с этим они оказывают давление отбора, которое отдает предпочтение резистентным клеткам. Все эти виды лечения – словно обоюдоострый меч, который может и лечить, и убивать. Эволюционная парадигма рака поднимает важный вопрос: нужно ли вообще искоренять рак полностью, или достаточно будет просто контролировать популяцию его клеток?

В 1989 году ученый-онколог Роберт Гейтенби увлекся идеей эволюции опухолей. Раковые клетки, рассуждал он, вынуждены соперничать за ресурсы. С помощью математических моделей еще с 1920-х гг. описывают рост популяций в тяжелых условиях. Например, уравнения Лотки – Вольтерры моделируют рост популяции зайцев-беляков и рысей, которые на них охотятся. Гейтенби применил эти уравнения к популяциям не зайцев, а раковых клеток[479], став первопроходцем в области математической онкологии.

Популяция инвазивного вида проходит следующие стадии: распространение, размножение, миграцию и эволюцию – точно так же, как рак. Например, вредитель, поедающий посевы, быстро размножается, когда еда легко доступна. Пестициды уничтожают вредителей, но в популяции неизбежно возникает резистентность даже к самым мощным пестицидам (например, печально знаменитому ДДТ). Раковые клетки тоже развивают в себе резистентность даже к самой мощной химиотерапии. Успешное истребление широко распространенных вредителей – большая редкость, потому что пестициды обеспечивают давление отбора, которое отдает предпочтение сопротивляемости к лекарствам. Резистентные вредители имеют меньше конкурентов и процветают.

Давайте предположим, что мы обрызгали миллиардную стаю саранчи пестицидами и уменьшили ее популяцию на 99,9 %, до 1 млн. Этот миллион насекомых не будет ни с кем конкурировать за пищу, и популяция начнет расти экспоненциально. В результате рано или поздно вы получите новую миллиардную стаю саранчи, стойкую к пестицидам. Раковые клетки ведут себя точно так же. Вы можете с помощью химиотерапии убить 99,9 % раковых клеток, но у выживших клеток будет меньше конкурентов и, соответственно, больше ресурсов для процветания. Кроме того, новая популяция раковых клеток будет лучше сопротивляться лечению.

Стандартная мантра лечения при химиотерапии – давать пациенту максимально переносимую дозу лекарства (МПД), то есть настолько много, насколько возможно, чтобы при этом не убить пациента. Когда Гейтенби составил математическую модель этой стратегии, резистентность развивалась практически каждый раз, и в конце концов лечение переставало быть эффективным[480].

В 2014 году Гейтенби протестировал многообещающую новую стратегию – адаптивную терапию, основанную на его математических моделях. Если стратегия «убивающего лечения» не работает в борьбе с метастатическим раком, рассуждал он, то, может быть, сработает стратегия «сдерживающего лечения»? Вместо того чтобы устраивать ковровую бомбардировку максимально переносимой дозой, он стал давать химиотерапию избирательно, только когда активность рака превышала определенный порог – он пытался сдержать, а не искоренить болезнь. Результаты пилотного исследования оказались потрясающими. Адаптивная терапия – использование менее половины МПД дорогого химиотерапевтического средства – улучшила выживаемость на 64 %[481].

Резистентным штаммам рака нужно затрачивать больше ресурсов на поддержание резистентности. Если лекарство не оказывает давления отбора, то резистентные штаммы не получают преимущества: они вынуждены тратить драгоценные ресурсы на сравнительно бесполезное в данных условиях свойство – резистентность. Это лишь предварительные результаты, но они тем не менее указывают нам на инновационные исследования, которые стали возможными благодаря новым парадигмам рака. Возможно, в некоторых случаях нам действительно будет выгоднее контролировать, а не уничтожать рак. Иногда выиграть баскетбольный матч можно, просто раз за разом бросая со средней дистанции, а не каждый раз пытаясь забить слэм-данк[482].

Заключение

Иммунотерапия, абскопальный эффект и адаптивная терапия – вот примеры новых противораковых стратегий, созданных благодаря эволюционной парадигме рака. Технология, лежащая в основе иммунотерапии, революционна, и будущее выглядит светлым, но пока что оно еще не наступило. Несмотря на множество лекарств, одобренных FDA в период с 2002 по 2015 год, общая выживаемость при твердых раковых опухолях увеличилась лишь на 2,1 месяца[483]. Тем не менее впервые за несколько десятилетий появился повод для оптимизма.

Использование уроков, полученных из эволюционной биологии, для понимания рака дает нам новую надежду на будущие методы лечения. Сможем ли мы наконец переломить ход войны против рака? На этот вопрос ответит лишь время, но новые представления о нашем древнем враге обещают, что мы все же увидим свет в конце этого темного-темного туннеля.

Эпилог

Рак – это величайшая загадка медицины, причем идущая впереди прочих с большим отрывом. Медицинской науке уже давно удалось найти причины многих других недугов, поражающих нас. Инфекции вызываются бактериями, вирусами и грибками. Закупорка артерий вызывает болезни сердца, инсульты и болезнь периферических артерий.

Муковисцидоз – генетическая болезнь. Подагру вызывает избыток мочевой кислоты. Рак явно выделяется среди всех других распространенных заболеваний. Что его вызывает? Почему он существует? Что он, черт возьми, такое?

В нашем понимании рака сменились три великих парадигмы. Парадигма рака 1.0 считала рак болезнью избыточного роста. Парадигма рака 2.0 – болезнью случайных генетических мутаций, которые вызывают избыточный рост. Обе парадигмы смогли продвинуть наше понимание истории рака, но в конечном итоге потерпели неудачу. Парадигма рака 3.0, проследив происхождение рака вплоть до происхождения само́й многоклеточной жизни, задолго до появления первых людей, помогла нам добиться новых откровений в борьбе с этим интереснейшим врагом.

Семя рака прячется во всех клетках всех многоклеточных организмов. Рак – это атавизм, возвращение к древней генетической «методичке», которое происходит из-за борьбы клетки за выживание (преображение). Прорастет ли это семя, зависит от окружающей среды («почвы»). Самый важный аспект прогрессирования рака – это сигнальные пути роста в организме, которые одновременно являются сенсорами питательных веществ.

Болезни роста – это болезни обмена веществ. Болезни обмена веществ – это болезни роста. Рак – это эволюционно-экологическая болезнь. Нас, безусловно, в будущем ждут и новые открытия, но эта обновленная парадигма стала огромным скачком вперед.

Появляющиеся откровения о раке помогают найти свежие методы лечения. Мы наконец увидели снижение заболеваемости и смертности от рака, поняв достоинства скрининговых программ, но знаем мы и об их ограничениях. Мы оттачиваем наше оружие массового клеточного поражения с большей точностью, потому что теперь знаем об их обоюдоострой природе. Может быть, нам даже не нужно всегда полностью уничтожать все раковые клетки. Мы разрабатываем новые системные, регулируемые иммунной системой виды оружия, которые будут охотиться за раковыми клетками и уничтожать их на месте.

Но перед нами встало новое массивное препятствие. Бурно развивающийся кризис ожирения увеличил заболеваемость теми видами рака, которые связаны с ожирением – в том числе раком груди и кишечника. Распространенность большинства видов рака постепенно снижается, а вот этих раков – по-прежнему растет. Но у нас все же есть повод для оптимизма. Главное оружие против рака, связанного с ожирением, – пища. Изменив рацион питания, мы сможем уменьшить угрозу.

Новая надежда

Онкологическая медицина долго пыталась ползти вперед на нейтральной передаче, пока научное и медицинское сообщество медленно разбирались с каждой из парадигм рака. Но я смотрю в будущее с надеждой, потому что наше новое понимание сможет продвинуть прогресс вперед такими способами, которые раньше и представить было трудно. Рак – это болезнь, не похожая ни на одну другую. История рака еще страннее, чем любой фантастический роман, и в конце концов потребовались проницательные идеи астробиолога, чтобы наконец направить нас на верный путь.

Признание новой парадигмы онкологической медицины означает, что впервые за несколько десятилетий у нас появились реальные шансы добиться настоящего прогресса в войне против рака, длящейся уже много десятилетий. Появилась новая надежда. Мы видим новый рассвет.

Примечания

1

https://www.cdc.gov/obesity/data/prevalence-maps.html.

2

Центры по контролю и профилактике заболеваний США. – Здесь и далее прим. науч. ред.

3

Max Frankel, “Protracted War on Cancer,” New York Times, June 12, 1981, https://www.nytimes.com/1981/06/12/opinion/protracted-war-on-cancer.html.

4

J. C. Bailar III and E. M. Smith, “Progress Against Cancer?” New England Journal of Medicine 314, no. 19 (May 8, 1986): 1226–32.

5

Barron H. Lerner, “John Bailar’s Righteous Attack on the ‘War on Cancer,’ ” Slate, January 12, 2017, https://slate.com/technology/2017/01/john-bailar-reminded-us-of-the-value-of-evidence.html.

6

Clifton Leaf, The Truth in Small Doses (New York: Simon & Schuster, 2013), p. 25.

7

J. C. Bailar III and H. L. Gornik, “Cancer Undefeated,” New England Journal of Medicine 336, no. 22 (May 29, 1997): 1569–74.

8

https://www.nytimes.com/2009/04/24/health/policy/24cancer.html.

9

https://www.newyorker.com/tech/annals-of-technology/world-warcancer.

10

https://www.nytimes.com/2009/08/06/opinion/06watson.html.

11

https://slate.com/human-interest/2013/02/where-do-the-millions-of-cancer-research-dollars-go-every-year.html.

12

Siddhartha Mukherjee, The Emperor of all Maladies (New York: Simon & Schuster, 2010), p. 6.

13

https://www.cbc.ca/news/health/anesthesia-death-rates-improve-over-50-years-1.1200837.

14

E. H. Grubbe, “Priority in the Therapeutic Use of X-rays,” Radiology 21 (1933): 156–62.

15

M. A. Cleaves, “Radium: With a Preliminary Note on Radium Rays in the Treatment of Cancer,” Medical Record 64 (1903): 601–6.

16

E. B. Krumbhaar, “Role of the Blood and the Bone Marrow in Certain Forms of Gas Poisoning: I. Peripheral Blood Changes and Their Significance,” JAMA, 72 (1919): 39–41.

17

I. Berenblum et al., “The Modifying Influence of Dichloroethyl Sulphide on the Induction of Tumours in Mice by Tar,” Journal of Pathology and Bacteriology 32 (1929): 424–34.

18

https://scienceblog.cancerresearchuk.org/2014/08/27/mustard-gas-from-the-great-war-to-frontline-chemotherapy/.

19

R. J. Papac, “Origins of Cancer Therapy,” Yale Journal of Biology and Medicine 74 (2001): 391–98.

20

S. Farber et al., “Temporary Remissions in Acute Leukemia in Children Produced by Folic Acid Antagonist, 4-aminopteroyl-glutamic acid (aminopterin),” New England Journal of Medicine 238 (1948): 787–93.

21

M. C. Li, R. Hertz, and D. M. Bergenstal, “Therapy of Choriocarcinoma and Related Trophoblastic Tumors with Folic Acid and Purine Antagonists,” New England Journal of Medicine 259 (1958): 66–74.

22

E. J. Freireich, M. Karon, and E. Frei III, “Quadruple Combination Therapy (VAMP) for Acute Lymphocytic Leukemia of Childhood,” Proceedings of the American Association for Cancer Research 5 (1964): 20.

23

V. T. DeVita, A. A. Serpick, and P. P. Carbone, “Combination Chemotherapy in the Treatment of Advanced Hodgkin’s Disease,” Annals of Internal Medicine 73 (1970): 881–95.

24

Письмо Чарльза Дарвина Джозефу Долтону Гукеру, 1 августа 1857 г., DCPLETT-2130, Darwin Correspondence Project, https://www.darwinproject.ac.uk/letter/?docId=letters/DCP-LETT-2130.xml;query=DCP-LETT-2130;brand=default.

25

D. Hanahan and R. A. Weinberg, “The Hallmarks of Cancer,” Cell 100, no. 1 (January 2000): 57–70.

26

D. Hanahan and R. A. Weinberg, “Hallmarks of Cancer: The Next Generation,” Cell 144, no. 5 (March 4, 2011): 646–74, doi: 10.1016/j.cell.2011.02.013.

27

A. G. Renehan et al., “What Is Apoptosis, and Why Is It important?” BMJ 322 (2001): 1536–38.

28

J. F. Kerr, A. H. Wyllie, and A. R. Currie, “Apoptosis: A Basic Biological Phenomenon with Wide-Ranging Implications in Tissue Kinetics,” British Journal of Cancer 26, no. 4 (August 1972): 239–57.

29

J. W. Shay et al., “Hayflick, His Limit, and Cellular Ageing,” Nature Reviews Molecular Cell Biology 1, no. 1 (October 2000): 72–76, doi: 10.1038/35036093.

30

G. Watts, “Leonard Hayflick and the Limits of Ageing,” The Lancet 377, no. 9783 (June 18, 2011): 2075, doi: 10.1016/S0140–6736(11)60908–2.

31

https://www.theguardian.com/world/2010/apr/04/henrietta-lacks-cancer-cells.

32

O. Warburg, F. Wind, and E. J. Negelein, “The Metabolism of Tumors in the Body,” General Physiology 8, no. 6 (March 7, 1927): 519–30.

33

Так говорила Алиса в книге Льюиса Кэрролла «Приключения Алисы в стране чудес»

34

https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/cancer/symptoms-causes/syc-20370588.

35

D. E. Redmond, “Tobacco and Cancer: The First Clinical Report, 1761,” New England Journal of Medicine 282, no. 1 (January 1, 1970): 18–23.

36

J. R. Brown and J. L. Thornton, Percivall Pott (1714–1788) and Chimney Sweepers’ Cancer of the Scrotum,” British Journal of Industrial Medicine 14,no. 1 (January1957): 68–70.

37

https://www.asbestos.com/asbestos/history/.

38

K. M. Lynch and W. A. Smith, “Pulmonary Asbestosis III: Carcinoma of the Lung in Asbesto-silicosis,” American Journal of Cancer 24 (1935): 56–64.

39

B. I. Casteman, “Asbestos and Cancer: History and Public Policy,” British Journal of Industrial Medicine 48 (1991): 427–32.

40

J. C. McDonald and A. D. McDonald, “Epidemiology of Mesothelioma, ” in D. Lidel and K. Miller, eds., Mineral Fibers and Health (Boca Raton, FL: CRC Press, 1991).

41

M. Albin et al., “Asbestos and Cancer: An Overview of Current Trends in Europe,” Environmental Health Perspectives 107, Suppl. 2 (1999): 289–98, http.//ehpnetl.niehs.nih.gov/docs/1999/Suppl-2/289-298albin/abstract.html.

42

J. LaDou, “The Asbestos Cancer Epidemic,” Journal of Environmental Health Perspectives 112, no. 3 (2004): 285–90.

43

https://monographs.iarc.fr/agents-classified-by-the-iarc/.

44

Сейчас этот минерал называют настураном или уранинитом, здесь автор использует термин того времени, pitchblende (урановая смолка). – Прим. пер.

45

D. J. Shah et al., “Radiation-induced Cancer: A Modern View,” British Journal of Radiology 85, no. 1020 (2012): e1166–73.

46

K. Ozasa et al., “Studies of the Mortality of Atomic Bomb Survivors: Report 14, 1950–2003: An Overview of Cancer and Noncancer Diseases,” Radiation Research 177 (2012): 229–43.

47

B. R. Jordan, “The Hiroshima/Nagasaki Survivor Studies: Discrepancies Between Results and General Perception,” Genetics 203, no. 4 (2016): 1505–12.

48

J. F. Kerr et al., “Apoptosis: A Basic Biological Phenomenon with Wide-Ranging Implications in Tissue Kinetics,” British Journal of Cancer 26 (1972): 239–57.

49

Выражение «going viral» трудно перевести на русский – оно сейчас значит в том числе «распространяется как мем». – Прим. пер.

50

Источник: I. Magrath, “Denis Burkitt and the African Lymphoma,” Ecancermedicalscience 3, no. 159 (2009): doi: 10.3332/ecancer.2009.159.

51

I. Magrath, “Denis Burkitt and the African lymphoma,” Ecancermedicalscience 3 (2009): 159, doi: 10.3332/ecancer.2009.159.

52

M. A. Epstein, B. G. Achong, and Y. M. Barr, “Virus Particles in Cultured Lymphoblasts from Burkitt’s Lymphoma,” The Lancet 1 (1964): 702–3, doi:10.1016/S0140-6736(64)91524–7.

53

J. S. Pagano et al., “Infectious Agents and Cancer: Criteria for a Causal Relation,” Seminars in Cancer Biology 14 (2004): 453–71.

54

Основные симптомы: лихорадка, боль в горле, увеличение подчелюстных лимфоузлов, обнаружение в крови атипичных мононуклеаров

55

D. P. Burkitt, “Etiology of Burkitt’s Lymphoma: An Alternative Hypothesis to a Vectored Virus,” Journal of the National Cancer Institute 42 (1969): 19–28.

56

Magrath, “Dennis Burkitt and the African Lymphoma.”

57

M. L. K. Chua et al., “Nasopharyngeal Carcinoma,” The Lancet 387, no. 10022 (2016): 1012–24.

58

F. Petersson, “Nasopharyngeal Carcinoma: A Review,” Seminars in Diagnostic Pathology 32, no. 1 (2015): 54–73.

59

E. Chang and H.-O. Adami. 2006. “The Enigmatic Epidemiology of Nasopharyngeal Carcinoma,” Cancer Epidemiol, Biomarkers and Prevention 15 (2006): 1765–77.

60

Nicholas Wade, “Special Virus Cancer Program: Travails of a Biological Moon Shot,” Science 174 (December 24, 1971): 1306–11.

61

https://www.nytimes.com/1974/06/19/archives/nationa l-cancer-institute-reorganizing-10yearold-viral-research.html.

62

T. M. Block et al., “A Historical Perspective on the Discovery and Elucidation of the Hepatitis B Virus,” Antiviral Research 131 (July 2016): 109–23, doi: 10.1016/j.antiviral.2016.04.012.

63

R. P. Beasley et al., “Hepatocellular Carcinoma and Hepatitis B Virus: A Prospective Study of 22 707 Men in Taiwan,” The Lancet 8256 (1981): 1129–33.

64

V. Vedham et al., “Early-Life Exposures to Infectious Agents and Later Cancer Development,” Cancer Medicine 4, no. 12 (2015): 1908–22.

65

H. J. Alter et al., “Posttransfusion Hepatitis After Exclusion of Commercial and Hepatitis-B Antigen-Positive Donors,” Annals of Internal Medicine 77, no. 5 (1972): 691–99.

66

http://www.vch.ca/Documents/public-health-nobel-winning-hpv.pdf.

67

J. M. Walboomers et al., “Human Papillomavirus Is a Necessary Cause of Invasive Cervical Cancer Worldwide,” Journal of Pathology 189, no. 1 (September 1999): 12–19.

68

L. Torre et al., “Global Cancer Statistics,” CA: A Cancer Journal for Clinicians 65 (2012): 87–108.

69

M. Arbyn et al., “Prophylactic Vaccination Against Human Papillomaviruses to Prevent Cervical Cancer and Its Precursors,” Cochrane Database of Systematic Reviews 5, Article No. CD009069, 2018, doi: 10.1002/14651858.CD009069.pub3.

70

K. D. Crew and A. I. Neugut, “Epidemiology of Gastric Cancer,” World Journal of Gastroenterology 12, no. 3 (January 21, 2006): 354–62.

71

B. Linz et al., “An African Origin for the Intimate Association Between Humans and Helicobacter pylori,” Nature 445 (2007): 915–18.

72

http://discovermagazine.com/2010/mar/07-dr-drank-broth-gave-ulcer-solved-medical-mystery.

73

S. Suerbaum and P. Michetti P., “Helicobacter pylori Infection,” New England Journal of Medicine 347 (2002): 1175–86.

74

H. S. Youn et al., “Pathogenesis and Prevention of Stomach Cancer,” Journal of Korean Medical Science 11 (1996): 373–85.

75

A. M. Nomura, G. N. Stemmermann, and P. H. Chyou, “Gastric Cancer Among the Japanese in Hawaii,” Japanese Journal of Cancer Research 86 (1995): 916–23.

76

D. M. Parkin et al., “Global Cancer Statistics, 2002,” CA: A Cancer Journal for Clinicians 55 (2005): 74–108.

77

R. Mera et al., “Long-term Follow-up of Patients Treated for Helicobacter pylori Infection,” Gut 54 (2005): 1536–40.

78

M. E. Stolte et al., 2002. “Helicobacter and Gastric MALT Lymphoma,” Gut 50, Suppl. 3 (2002): III19–III24.

79

R. M. Peek Jr. and J. E. Crabtree, “Helicobacter Infection and Gastric Neoplasia,” Journal of Pathology 208 (2006): 233–48.

80

D. Parkin, “The Global Health Burden of Infection-associated Cancers in the Year 2002,” International Journal of Cancer 118 (2006): 3030–44.

81

J. Gayon, “From Mendel to Epigenetics: History of Genetics,” Comptes Rendus Biologies 339 (2016): 225–30.

82

T. Boveri, “Uber mehrpolige mitosen als mittel zur analyse des zellkerns,” Verh. D. Phys. Med. Ges. Wurzberg N. F. 35 (1902): 67–90.

83

A. Balmain, “Cancer Genetics: From Boveri and Mendel to Microarrays,” Nature Reviews 1 (2001): 77–82.

84

K. Bister, “Discovery of Oncogenes: The Advent of Molecular Cancer Research,” PNAS 112, no. 50 (2015): 15259–60.

85

L. Chin et al., “P53 Deficiency Rescues the Adverse Effects of Telomere Loss and Cooperates with Telomere Dysfunction to Accelerate Carcinogenesis,” Cell 97 (1999): 527–38.

86

https://www.cancer.org/cancer/cancer-causes/general-info/known-and-probable-human-carcinogens.html.

87

A. Balmain and I. B. Pragnell, “Mouse Skin Carcinomas Induced in vivo by Chemical Carcinogens Have a Transforming Harvey-ras Oncogene,” Nature 303 (1983): 72–74.

88

https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/age.

89

P. Nowell and D. Hungerford, “A Minute Chromosome in Human Chronic Granulocytic Leukemia,” abstract, Science 132 (1960): 1497.

90

На российском рынке существуют препараты «Иматиниб» нескольких производителей, «Филахромин», «Гливек».

91

E. H. Romond et al., “Trastuzumab Plus Adjuvant Chemotherapy for Operable HER2 Positive Breast Cancer,” New England Journal of Medicine 353 (2005): 1673–84.

92

Трое из которых биологические, а трое – приемные.

93

P. Lichtenstein, “Environmental and Heritable Factors in the Causation of Cancer,” New England Journal of Medicine 343 (2000): 78–85.

94

M. C. King, J. H. Marks, and J. B. Mandell, “Breast and Ovarian Cancer Risks Due to Inherited Mutations in BRCA1 and BRCA2,” Science 302, no. 5645 (2003): 643–46.

95

L. A. Mucci et al., “Familial Risk and Heritability of Cancer Among Twins in Nordic Countries,” JAMA 315, no. 1 (January 5, 2006): 68–76.

96

A. R. David and M. R. Zimmerman, “Cancer: An Old Disease, a New Disease or Something in Between?” Nature Reviews Cancer 10 (2010): 728–33.

97

James W. Hampton, “Cancer Prevention and Control in American Indians/Alaska Natives,” American Indian Culture and Research Journal 16, no. 3 (1992): 41–49.

98

M. L. Sievers and J. R. Fisher, “Cancer in North American Indians: Environment versus Heredity,” American Journal of Public Health 73 (1983): 485–87; T. K. Young and J. W. Frank, “Cancer Surveillance in a Remote Indian Population in Northwestern Ontario,” American Journal of Public Health 73 (1983): 515–20.

99

I. M. Rabinowitch, “Clinical and Other Observations on Canadian Eskimos in the Western Arctic,” Canadian Medical Association Journal 34 (1936): 487.

100

O. Schafer et al., “The Changing Pattern of Neoplastic Disease in Canadian Eskimos,” Canadian Medical Association Journal 112 (1975): 1399–404.

101

F. S. Fellows, “Mortality in the Native Races of the Territory of Alaska, with Special Reference to Tuberculosis,” Public Health Reports (1896–1970) 49, no. 9 (March 2, 1934): 289–98.

102

J. T. Friborg and M. Melbye, “Cancer Patterns in Inuit Populations,” The Lancet Oncology 9, no. 9 (2008): 892–900.

103

R. G. Ziegler e al., “Migration Patterns and Breast Cancer Risk in AsianAmerican Women,” Journal of the National Cancer Institute 85, no. 22 (November 17, 1993): 1819–27.

104

J. Peto, “Cancer Epidemiology in the Last Century and the Next Decade,” Nature 411, no. 6835 (May 17, 2001): 390–95.

105

https://www.nytimes.com/2005/03/28/health/huge-genome-project-is-proposed-to-fight-cancer.html.

106

https://www.nytimes.com/2005/03/28/health/huge-genome-project-is-proposed-to-fight-cancer.html.

107

G. L. G. Miklos, “The Human Cancer Genome Project – One More Misstep in the War on Cancer,” Nature Biotechnology 23 (2005): 535–37.

108

https://www.cancer.gov/news-events/press-releases/2018/tcga-pancancer-atlas.

109

T. Sjöblom et al., “The Consensus Coding Sequences of Human Breast and Colorectal Cancers,” Science 314, no. 5797 (2006): 268–74.

110

https://www.scientificamerican.com/article/end-of-cancer-genome-project-prompts-rethink/.

111

L. D. Wood et al., “The Genomic Landscapes of Human Breast and Colorectal Cancers,” Science 318, no. 5853 (November 16, 2007): 1108–13.

112

S. Yachida et al., “Distant Metastasis Occurs Late During the Genetic Evolution of Pancreatic Cancer,” Nature 467, no. 7319 (October 28, 2010): 1114–17.

113

Bert Vogelstein et al., “Cancer Genome Landscapes,” Science 339, no. 6127 (March 29, 2013): 1546–58, doi: 10.1126/science.1235122.

114

B. Pereira et al., “The Somatic Mutation Profiles of 2,433 Breast Cancers Refines Their Genomic and Transcriptomic Landscapes,” Nature Communications 10, no. 7 (2016): 11479, doi: 10.1038/ncomms11479

115

C. Greenman et al., “Patterns of Somatic Mutation in Human Cancer Genomes,” Nature 446, no. 7132 (March 8, 2007): 153–8.

116

Vogelstein et al., “Cancer Genome Landscapes,” 1546–58.

117

Yachida et al., “Distant Metastasis Occurs Late During the Genetic Evolution of Pancreatic Cancer,” 1114–17.

118

L. A. Loeb et al., “A Mutator Phenotype in Cancer,” Cancer Research 61, no. 8 (April 15, 2001): 3230–39.

119

P. Lichtenstein, “Environmental and Heritable Factors in the Causation of Cancer,” New England Journal of Medicine 343 (2000): 78–85.

120

K. B. Jacobs et al., “Detectable Clonal Mosaicism and Its Relationship to Aging and Cancer,” Nature Genetics 44, no. 6 (May 6, 2012): 651–58.

121

https://www.nytimes.com/2018/10/18/science/cancer-genetic-mutations.html.

122

I. Martincorena et al., “Somatic Mutant Clones Colonize the Human Esophagus with Age,” Science 362, no. 6417 (October 18, 2018): 911–17, doi:10.1126/science.aau3879.

123

Популярная американская лотерея с розыгрышами джекпотов в виде ярких шоу и огромными суммами выигрышей.

124

A. G. Renehan et al., “The Prevalence and Characteristics of Colorectal Neoplasia in Acromegaly,” Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 85, no. 9 (September 2000): 3417–24.

125

C. A. Sheldon et al., “Incidental Carcinoma of the Prostate: A Review of the Literature and Critical Reappraisal of Classification,” Journal of Urology 124, no. 5 (November 1980): 626–31.

126

W. C. Hahn and R. A. Weinberg, “Mechanisms of Disease: Rules for Making Human Tumor Cells,” New England Journal of Medicine 347 (2002): 1593–1603.

127

T. Sjoblom et al., “The Consensus Coding Sequences of Human Breast and Colorectal Cancers,” Science 314 (2006): 268–74.

128

D. L. Stoler et al., “The Onset and Extent of Genomic Instability in Sporadic Colorectal Tumor Progression,” Proceedings of the National Academy of Sciences 96, no. 26 (1999): 15121–26.

129

H. Bower et al., “Life Expectancy of Patients with Chronic Myeloid Leukemia Approaches

the Life Expectancy of the General Population,” Journal of Clinical Oncology 34, no. 24

(August 20, 2016): 2851–57, doi: 10.1200/JCO.2015.66.2866.

130

J. Elliott et al., “ALK Inhibitors for Non-Small Cell Lung Cancer: A Systematic Review and Network Meta-analysis,” PLoS One 19, no. 15 (February 19, 2020): e0229179, doi: 10.1371/journal.pone.0229179.

131

https://www.goodrx.com/crizotinib.

132

D. M. Hyman et al., “Implementing Genome-driven Oncology,” Cell 168, no. 4 (2017): 584–99.

133

I. F. Tannock and J. A. Hickman, “Limits to Personalized Cancer Medicine,” New England Journal of Medicine 375 (2016): 1289–94.

134

V. Prasad, “Perspective: The Precision Oncology Illusion,” Nature 537 (2016): S63.

135

F. Meric-Bernstam et al., “Feasibility of Large-Scale Genomic Testing to Facilitate Enrollment onto Genomically Matched Clinical Trials,” Journal of Clinical Oncology 33, no. 25 (September 1, 2015): 2753–65.

136

https://ecog-acrin.org/nci-match-eay131/interim-analysis.

137

J. Marquart, E. Y. Chen, and V. Prasad, “Estimation of the Percentage of US Patients with Cancer Who Benefit from Genome-driven Oncology,” JAMA Oncology 4, no. 8 (2018): 1093–1098.

138

D. S. Echt et al., “Mortality and Morbidity in Patients Receiving Encainide, Flecanide, or Placebo: The Cardiac Arrhythmia Suppression Trial,” New England Journal of Medicine 324 (1991): 781–88.

139

C. M. Booth and E. A. Eisenhauer, “Progression-free Survival: Meaningful or Simply Measurable?” Journal of Clinical Oncology 30 (2012): 1030–33.

140

V. Prasad et al., “A Systematic Review of Trial-Level Meta-Analyses Measuring the Strength of Association Between Surrogate End-Points and Overall Survival in Oncology,” European Journal of Cancer 106 (2019): 196–211, doi:10.1016/j.ejca.2018.11.012; Prasad et al., “The Strength of Association Between Surrogate End Points and Survival in Oncology: A Systematic Review of Trial-Level Meta-analyses,” JAMA Internal Medicine 175, no. 8 (2015): 1389–98, doi: 10.1001/jamainternmed. 2015.2829.

141

R. Kemp and V. Prasad, “Surrogate Endpoints in Oncology: When Are They Acceptable for Regulatory and clinical decisions, and Are They Currently Overused?” BMC Medicine 15, no. 1 (2017): 134.

142

J. Puthumana et al., “Clinical Trial Evidence Supporting FDA Approval of Drugs Granted Breakthrough Therapy Designation,” JAMA 320, no. 3 (2018): 301–3.

143

E. Y. Chen et al., “An Overview of Cancer Drugs Approved by the US Food and Drug Administration Based on the Surrogate End Point of Response Rate,” JAMA Internal Medicine, doi:10.1001/jamainternmed.2019.0583.

144

B. Gyawali et al., “Assessment of the Clinical Benefit of Cancer Drugs Receiving Accelerated Approval,” JAMA Internal Medicine, doi:10.1001/jamainternmed.2019.0462.

145

K. Miller et al., “Paclitaxel plus Bevacizumab versus Paclitaxel Alone for Metastatic Breast Cancer,” New England Journal of Medicine 357 (2007): 2666–76.

146

R. B. D’Agostino Sr., “Changing End Points in Breast-Cancer Drug Approval: The Avastin Story,” New England Journal of Medicine 365, no. 2 (2011): e2.

147

https://www.medscape.com/viewarticle/767862.

148

M. Piccart et al., “Everolimus plus Exemestane for Hormone-Receptor-Positive, Human Epidermal Growth Factor Receptor-2-Negative Advanced Breast Cancer: Overall Survival Results from BOLERO-2,” Annals of Oncology 25, no. 12 (2014): 2357–62.

149

V. Prasad et al., “The Strength of Association Between Surrogate End Points and Survival in Oncology.”

150

V. Prasad and Sham Mailankody, “Research and Development Spending to Bring a Single Cancer Drug to Market and Revenues After Approval,” JAMA Internal Medicine 177, no. 11 (2017): 1569–75, doi:10.1001/jamainternmed.2017.3601.

151

E. Y. Chen et al., “Estimation of Study Time Reduction Using Surrogate End Points Rather than Overall Survival in Oncology Clinical Trials,” JAMA Internal Medicine TK, no. TK (year TK): doi:10.1001/jamainternmed.2018.8351.

152

T. Fojo et al., “Unintended Consequences of Expensive Cancer Therapeutics—The Pursuit of Marginal Indications and a Me-Too Mentality that Stifles Innovation and Creativity: The John Conley Lecture,” JAMA Otolaryngology Head and Neck Surgery 140, no. 12 (2014): 1225–36, doi:10.1001/jamaoto.2014.1570.

153

D. K. Tayapongsak et al., “Use of Word ‘Unprecedented’ in the Media Coverage of Cancer Drugs: Do ‘Unprecedented’ Drugs Live Up to the Hype?” Journal of Cancer Policy 14 (2017): 16–20.

154

M. V. Abola and V. Prasad, “The Use of Superlatives in Cancer Research,” JAMA Oncology 2, no. 1 (2016)): 139–41.

155

T. Rupp and D. Zuckerman, “Quality of Life, Overall Survival, and Costs of Cancer Drugs Approved Based on Surrogate Endpoints,” JAMA Internal Medicine 177, no. 2 (2017): 276–77, doi:10.1001/jamainternmed.2016.7761.

156

https://www.washingtonpost.com/business/this-drug-is-defying-a-rare-form-of-leukemia—and-it-keeps-getting-pricier/2016/03/09/4fff8102-c571–11e5-a4aa-f25866ba0dc6_story.html?noredirect=on&utm_term=.fe8da5c78c41.

157

Большая фармакология, или «биг фарма» – недоброжелательное обозначение группы крупнейших в мире производителей лекарств, часто сосредоточенных в первую очередь на получении прибыли.

158

Prasad and Mailankody, “Research and Development Spending to Bring a Single Cancer Drug to Market and Revenues After Approval,” 1569–75.

159

N. Gordon et al., “Trajectories of Injectable Cancer Drug Costs After Launch in the United States,” Journal of Clinical Oncology 36, no. 4 (February 1, 2018): 319–25, doi:10.1200/JCO.2016.72.2124.

160

V. Prasad, K. De Jesus, and S. Mailankody, “The High Price of Anticancer Drugs: Origins, Implications and Barriers, Solutions,” Nature Reviews Clinical Oncology 14, no. 6 (2017): 381–90.

161

https://www.igeahub.com/2018/05/28/10-best-selling-drugs-2018-oncology/.

162

https://www.genengnews.com/the-lists/the-top-15-best-sellingdrugs-of-2017/77901068.

163

S. Singhal et al., Antitumor Activity of Thalidomide in Refractory Multiple Myeloma,” New England Journal of Medicine 341, no. 21 (1999): 1565–71.

164

Geeta Anand, “How Drug’s Rebirth as Treatment for Cancer Fueled Price Rises,” Wall Street Journal, November 15, 2004, https://www.wsj.com/articles/SB110047032850873523.

165

Hagop Kantarjian et al., “High Cancer Drug Prices in the United States: Reasons and Proposed Solutions,” Journal of Oncology Practice 10, no. 4 (2014): e208–e211.

166

P. J. Neumann et al., “Updating Cost-effectiveness: The Curious Resilience of the $50,000-per-QALY Threshold,” New England Journal of Medicine 371, no. 9 (August 2014): 28796–97, doi: 10.1056/NEJMp1405158.

167

https://www.cdc.gov/dhdsp/programs/spha/economic_evaluation/docs/podcast_v.pdf.

168

D. A. Goldstein, “Cost-effectiveness Analysis of Regorafenib for Metastatic Colorectal Cancer,” Journal of Clinical Oncology 33, no. 32 (November 10, 2015): 3727–32, doi:10.1200/JCO.2015.61.9569.

169

S. Mailankody and V. Prasad, “Five Years of Cancer Drug Approvals: Innovation, Efficacy, and Costs,” JAMA Oncology 1, no. 4 (2015): 539–40.

170

https://www.cnbc.com/2019/02/11/this-is-the-real-reason-most-americans-file-for-bankruptcy.html.

171

S. Paget, “The Distribution of Secondary Growths in Cancer of the Breast,” The Lancet 1 (1889): 99–101.

172

M. Esteller “Cancer Epigenomics: DNA Methylomes and Histone-Modification Maps,” Nature Reviews Genetics 8, no. 4 (April 2007): 286–98.

173

L. J. C. Rush et al., “Novel Methylation Targets in De Novo Acute Myeloid Leukemia with Prevalence of Chromosome 11 Loci,” Blood 97, no. 10 (2001): 3226–33, doi: 10.1182/blood.V97.10.3226.

174

A. D. Beggs et al., “Whole-genome Methylation Analysis of Benign and Malignant Colorectal Tumours,” Journal of Pathology 229, no. 5 (April 2013): 697–704, doi: 10.1002/path.4132.

175

I. Martincorena et al., “Somatic Mutant Clones Colonize the Human Esophagus with Age,” Science (October 18 2018): eaau3879, doi: 10.1126/science.aau3879.

176

https://www.aps.org/publications/apsnews/201003/nih.cfm.

177

Цитата из классического английского детского стихотворения.

178

R. A. Weinberg, “Coming Full Circle: From Endless Complexity to Simplicity and Back Again,” Cell 157, no. 1 (March 27, 2014): 267–71, doi: 10.1016/j.cell.2014.03.004.

179

https://www.theguardian.com/commentisfree/2011/apr/25/cancer-evolution-ancient-toolkit-genes.

180

https://www.newsweek.com/2017/07/28/cancer-evolution-cells-637632.html.

181

https://www.newsweek.com/2017/07/28/cancer-evolution-cells-637632.html.

182

Суперзлодей, враг Бэтмена.

183

Суперзлодей, враг Супермена.

184

Michael Marshall, “Timeline: The Evolution of Life,” New Scientist, July 14, 2009, https://www.newscientist.com/article/dn17453-timeline-the-evolution-of-life.

185

Эукариоты, не относящиеся к царствам животных, грибов и растений.

186

https://www.theguardian.com/world/2018/may/14/ione-christensen-canada-yukon-sourdough-starter-yeast.

187

A. H. Yona et al., “Chromosomal Duplication Is a Transient Evolutionary Solution to Stress,” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 109, no. 51 (2012): 21010–15.

188

L. Cisneros et al., “Ancient Genes Establish Stress-induced Mutation as a Hallmark of Cancer,” PLoS One 12, no. 4 (2017): e0176258.

189

G. H. Heppner, “Tumor Heterogeneity,” Cancer Research 44 (1984): 2259–65.

190

Cancer Genome Atlas Research Network, “Integrated Genomic Analyses of Ovarian Carcinoma,” Nature 474 (2011): 609–15.

191

N. Navin et al., “Tumour Evolution Inferred by Single-cell Sequencing,” Nature 472 (2011): 90–94.

192

S. Nik-Zainal et al., “Mutational Processes Molding the Genomes of 21 Breast Cancers,” Cell 149 (2012): 979–93.

193

Charles Swanton, “Intratumor Heterogeneity: Evolution Through Space and Time,” Cancer Research 72, no. 19 (October 2012): 4875–82.

194

S. P. Shah et al., “Mutational Evolution in a Lobular Breast Tumour Profiled at Single Nucleotide Resolution,” Nature 461 (2009): 809–13.

195

M. Gerlinger et al., “Intratumor Heterogeneity and Branched Evolution Revealed by Multiregion Sequencing,” New England Journal of Medicine 366 (2012): 883–92.

196

L. Bai and W. G. Zhu, “p53: Structure, Function and Therapeutic Applications,” Journal of Molecular Cancer 2, no. 4 (2006): 141–53.

197

A. Kamb, S. Wee, and C. Lengauer, “Why Is Cancer Drug Discovery So Difficult?” Nature Reviews Drug Discovery 6 (2007): 115–20.

198

L. M. Byrd et al., “Better Life Expectancy in Women with BRCA2 Compared with BRCA1 Mutations Is Attributable to Lower Frequency and Later Onset of Ovarian Cancer,” Cancer Epidemiology, Biomarkers and Prevention 17, no. 6 (June 2008): 1535–42, doi: 10.1158/1055–9965.EPI-07–2792.

199

https://www.newsweek.com/2017/07/28/cancer-evolution-cells-637632.html.

200

https://www.mirror.co.uk/news/world-news/boy-born-tail-loses-monkey-5993397.

201

T. Domazet-Lošo and D. Tautz, “Phylostratigraphic Tracking of Cancer Genes Suggests a Link to the Emergence of Multicellularity in Metazoa,” BMC Biology 8, no. 66 (2010), https://doi.org/10.1186/1741–7007–8–66 PMID: 20492640.

202

A. A. Trigos et al., “Altered Interactions Between Unicellular and Multicellular Genes Drive Hallmarks of Transformation in a Diverse Range of Solid Tumors,” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 114 (2017): 6406–11.

203

https://cosmic-blog.sanger.ac.uk/cosmic-release-v90/.

204

L. Cisneros et al., “Ancient Genes Establish Stress-induced Mutation as a Hallmark of Cancer,” PLoS One 12, no. 4 (2017): e0176258, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176258.

205

H. Chen et al., “The Reverse Evolution from Multi-cellularity to Unicellularity During Carcinogenesis,” Nature Communications 6 (2015): 6367.

206

Vogelstein et al., “Cancer Genome Landscapes,” Science 339 (2013): 1546–58.

207

Chen et al., “The Reverse Evolution from Multi-cellularity to Unicellularity During Carcinogenesis,” 6367.

208

H. Chen and X. He, “The Convergent Cancer Evolution Toward a Single Cellular Destination,” Molecular Biology and Evolution 33, no. 1 (2016): 4–12, doi:10.1093/molbev/msv212.

209

M. Vincent, “Cancer: A De-repression of a Default Survival Program Common to All Cells?” Bioessays 34 (2011): 72–82.

210

H. F. Dvorak, “Tumors: Wounds that Do Not Heal—Similarities Between Tumor Stroma Generation and Wound Healing,” New England Journal of Medicine 315, no. 26 (December 25, 1986): 1650–59.

211

L. Simonato et al., “Lung Cancer and Cigarette Smoking in Europe: An Update of Risk Estimates and an Assessment of Inter-country Heterogeneity,” International Journal of Cancer 91, no. 6 (March 15, 2001): 876–87.

212

S. Bhat et al., “Risk of Malignant Progression in Barrett’s Esophagus Patients: Results from a Large Population-Based Study,” Journal of the National Cancer Institute 103, no. 13 (July 6, 2001): 1049–57.

213

L. A. Anderson et al., “Risk Factors for Barrett’s Oesophagus and Oesophageal Adenocarcinoma: Results from the FINBAR Study,” World Journal of Gastroenterology 13, no. 10 (March 14, 2007): 1585–94.

214

N. D. Walter et al., “Wound Healing After Trauma May Predispose to Lung Cancer Metastasis,” American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology 44 (2011): 591–96.

215

R. P. DerHagopian et al., “Inflammatory Oncotaxis,” JAMA 240, no. 4 (1978): 374–75.

216

L. M. Burt et al., “Risk of Secondary Malignancies After Radiation Therapy for Breast Cancer: Comprehensive Results,” Breast 35 (October 2017): 122–29, doi: 10.1016/j.breast.2017.07.004.

217

M. Faurschou et al., “Malignancies in Wegener’s Granulomatosis: Incidence and Relation to Cyclophosphamide Therapy in a Cohort of 293 Patients,” Journal of Rheumatology 35, no. 1 (January 2008): 100–105.

218

J. A. Baltus et al., “The Occurrence of Malignancies in Patients with Rheumatoid Arthritis Treated with Cyclophosphamide: A Controlled Retrospective Follow-up,” Annals of the Rheumatic Diseases 42, no. 4 (August 1983): 368–73.

219

(лат.) образ жизни

220

H. Welch and W. C. Black, “Using Autopsy Series to Estimate the Disease ‘Reservoir’ for Ductal Carcinoma In Situ of the Breast: How Much More Breast Cancer Can We Find? Annals of Internal Medicine 127 (1997): 1023–28.

221

https://quoteinvestigator.com/2014/05/04/adapt/.

222

R. Doll and R. J. Peto, “The Causes of Cancer: Quantitative Estimates of Avoidable Risks of Cancer in the United States Today,” National Cancer Institute 66, no. 6 (June 1981): 1191–308.

223

W. J. Blot and R. E. Tarone, “Doll and Peto’s Quantitative Estimates of Cancer Risks: Holding Generally True for 35 Years,” Journal of the National Cancer Institute 107, no. 4 (2015): djv044.

224

D. P. Burkitt, “Some Diseases Characteristic of Modern Western Civilization,” British Medical Journal 1, no. 274 (1973): 274–78.

225

G. E. McKeown-Eyssen et al., “A Randomized Trial of a Low-Fat, High-Fiber Diet in the Recurrence of Colorectal Polyps,” Journal of Clinical Epidemiology 47 (1994): 525–36.

226

R. MacLennan et al., “Randomized Trial of Intake of Fat, Fiber, and Beta Carotene to Prevent Colorectal Adenomas: The Australian Polyp Prevention Project,” Journal of the National Cancer Institute 87 (1995): 1760–66.

227

C. S. Fuchs et al., “Dietary Fiber and the Risk of Colorectal Cancer and Adenoma in Women,” New England Journal of Medicine 340, no. 3 (January 21, 1999):169–76.

228

A. Schatzkin et al., “Lack of Effect of a Low-Fat, High-Fiber Diet on the Recurrence of Colorectal Adenomas,” New England Journal of Medicine 342 (2000): 1149–55.

229

B. V. Howard et al., “Low-fat Dietary Pattern and Risk of Cardiovascular Disease: The Women’s Health Initiative Randomized Controlled Dietary Modification Trial,” JAMA 295, no. 6 (February 8, 2006): 655–66.

230

R. L. Prentice et al., “Low-Fat Dietary Pattern and Risk of Invasive Breast Cancer: The Women’s Health Initiative Randomized Controlled Dietary Modification Trial,” JAMA 295, no. 6 (February 8, 2006): 629–42.

231

S. A. A. Beresford et al., “Low-Fat Dietary Pattern and Risk of Colorectal Cancer: The Women’s Health Initiative Randomized Controlled Dietary Modification Trial. JAMA. 2006;295(6):643–654, doi:10.1001/jama.295.6.643.

232

Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention Study Group, “The Effect of Vitamin E and Beta Carotene on the Incidence of Lung Cancer and Other Cancers in Male Smokers,” New England Journal of Medicine 330, no.13 (1994): 1029–35.

233

G. S. Omenn et al., “Effects of a Combination of Beta Carotene and Vitamin A on Lung Cancer and Cardiovascular Disease,” New England Journal of Medicine 334, no. 18 (1996): 1150–55.

234

E. Lonn et al., “Heart Outcomes Prevention Evaluation (HOPE) 2 Investigators: Homocysteine Lowering with Folic Acid and B Vitamins in Vascular Disease,” New England Journal of Medicine 354 (2006): 1567–77.

235

B. F. Cole et al., “Folic Acid for the Prevention of Colorectal Adenomas: A Randomized Clinical Trial,” JAMA 297, no. 21 (June 6, 2007): 2351–59.

236

C. B. Ambrosone et al., “Dietary Supplement Use During Chemotherapy and Survival Outcomes of Patients with Breast Cancer Enrolled in a Cooperative Group Clinical Trial (SWOG S0221), Journal of Clinical Oncology (December 19, 2019): JCO1901203, doi: 10.1200/JCO.19.01203.

237

K. H. Bønaa et al., “Homocysteine Lowering and Cardiovascular Events After Acute Myocardial Infarction,” New England Journal of Medicine 354, no. 15 (2006): 1578–88.

238

M. Ebbing et al., “Mortality and Cardiovascular Events in Patients Treated with Homocysteine-lowering B Vitamins After Coronary Angiography: A Randomized Controlled Trial,” JAMA 300, no. 7 (2008): 795–804.

239

M. Ebbing et al., “Cancer Incidence and Mortality After Treatment with Folic Acid and Vitamin B12,” JAMA 302, no. 19 (November 18, 2009): 2119–26, doi: 10.1001/jama.2009.1622.

240

S. Faber et al., “The Action of Pteroylglutamic Conjugates on Man,” Science 106 (1947): 619–21.

241

E. Cameron and L. Pauling, “Ascorbic Acid and the Glycosaminoglycans: An Orthomolecular Approach to Cancer and Other Diseases,” Oncology 27, no. 2 (1973): 181–92

242

B. Lee et al., “Efficacy of Vitamin C Supplements in Prevention of Cancer: A Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials,” Korean Journal of Family Medicine 36, no. 6 (November 2015): 278–85.

243

S. Peller and C. S. Stephenson, “Skin Irritation and Cancer in the United States Navy,” American Journal of Medical Sciences 194 (1937): 326–33.

244

F. L. Apperly, “The Relation of Solar Radiation to Cancer Mortality in North American,” Cancer Research 1 (1941): 191–95.

245

C. F. Garland and F. C. Garland, “Do Sunlight and Vitamin D Reduce the Likelihood of Colon Cancer?” International Journal of Epidemiology 9 (1980): 227–31; W. B. Grant, “An Estimate of Premature Cancer Mortality in the US Due to Inadequate Doses of Solar Ultraviolet-B Radiation,” Cancer 94 (2002): 1867–75.

246

N. Keum and E. Giovannucci, “Vitamin D Supplements and Cancer Incidence and Mortality: A Meta-analysis,” British Journal of Cancer 111 (2014): 976–80.

247

K. K. Deeb, D. L. Trump, and C. S. Johnson, “Vitamin D Signalling Pathways in Cancer: Potential for Anticancer Therapeutics,” Nature Reviews Cancer 7 (2007): 684–700, doi: 10.1038/nrc2196.

248

D. Feldman et al., “The Role of Vitamin D in Reducing Cancer Risk and Progression,” Nature Reviews Cancer 14 (2014): 342–57.

249

J. E. Manson et al., “Vitamin D Supplements and Prevention of Cancer and Cardiovascular Disease,” New England Journal of Medicine 380, no. 1 (January 3, 2019): 33–44, doi: 10.1056/NEJMoa1809944; J. E. Manson et al., “Marine n-3 Fatty Acids and Prevention of Cardiovascular Disease and Cancer,” New England Journal of Medicine 380, no. 1 (January 3, 2019): 23–32, doi: 10.1056/NEJMoa1811403.

250

R. Scragg et al., “Monthly High-Dose Vitamin D Supplementation and Cancer Risk: A Post Hoc Analysis of the Vitamin D Assessment Randomized Clinical Trial,” JAMA Oncology 4, 11 (November 2018): e182178, doi: 10.1001/jamaoncol.2018.2178.

251

J. Ju et al., “Cancer Preventive Activities of Tocopherols and Tocotrienols. Carcinogenesis 31, no. 4 (April 2010): 533–42; S. Mahabir et al., “Dietary Alpha-, Beta-, Gamma– and Delta-tocopherols in Lung Cancer Risk,” International Journal of Cancer 123 (2008): 1173–80.

252

I. M. Lee et al., “Vitamin E in the Primary Prevention of Cardiovascular Disease and Cancer: The Women’s Health Study: A Randomized Controlled Trial,” JAMA 294 (2005): 56–65.

253

D. Albanes et al., “Alpha-Tocopherol and Beta-carotene Supplements and Lung Cancer Incidence in the Alpha-tocopherol, Beta-carotene Cancer Prevention Study: Effects of Base-line Characteristics and Study Compliance,” Journal of the National Cancer Institute 88 (1996): 1560–70.

254

J. M. Gaziano et al., “Vitamins E and C in the Prevention of Prostate and Total Cancer in Men: The Physicians’ Health Study II Randomized Controlled Trial,” JAMA 301 (2009): 52–62.

255

S. M. Lippman et al., “Effect of Selenium and Vitamin E on Risk of Prostate Cancer and Other Cancers: The Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT),” JAMA 301 (2009): 39–51.

256

E. A. Klein et al., “Vitamin E and the Risk of Prostate Cancer: The Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT),” JAMA 306 (2011): 1549–56.

257

B. Lauby-Secretan et al., “Body Fatness and Cancer: Viewpoint of the IARC Working Group,” New England Journal of Medicine 375 (2016): 794–98.

258

E. E. Calle et al., “Overweight, Obesity, and Mortality from Cancer in a Prospectively Studied Cohort of U.S. Adults,” New England Journal of Medicine 348, 17 (April 24, 2003): 1625–38.

259

https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/66/wr/mm6639e1.htm.

260

Lauby-Secretan et al., “Body Fatness and Cancer,” 794–98.

261

N. Keum et al., “Adult Weight Gain and Adiposity-Related Cancers: A Dose-Response Meta-Analysis of Prospective Observational Studies,” Journal of the National Cancer Institute 107, no. 2 (March 10, 2015): ii: djv088, doi:10.1093/jnci/djv088.

262

F. Islami et al., “Proportion and Number of Cancer Cases and Deaths Attributable to Potentially Modifiable Risk Factors in the United States,” CA: A Cancer Journal for Clinicians 68, 1 (January 2018): 31–54, doi:10.3322/caac.21440.

263

H. Sung et al., “Emerging Cancer Trends Among Young Adults in the USA: Analysis of aPopulation-based Cancer Registry,” Lancet Public Health 4, no. 3 (March 1, 2019): https://www.thelancet.com/journals/lanpub/article/PIIS2468-2667(18)30267-6/fulltext.

264

P. Rous, “The Influence of Diet of Transplanted and Spontaneous Mouse Tumors,” Journal of Experimental Medicine 20, no. 5 (1914): 433–51.

265

A. Tannenbaum, “The Dependence of Tumor Formation on the Composition of the Calorie-Restricted Diet as Well as on the Degree of Restriction,” Cancer Research 5, no. 11 (1945): 616–25.

266

A. H. Eliassen et al., “Adult Weight Change and Risk of Postmenopausal Breast Cancer,” JAMA 296, no. 2 (July 12, 2006): 193–201.

267

M. Rabinowitch, “Clinical and Other Observations on Canadian Eskimos in the Eastern Arctic,” Canadian Medical Association Journal 34 (1936): 487–501.

268

G. M. Brown, L. B. Cronk, and T. J. Boag, “The Occurrence of Cancer in an Eskimo,” Cancer 5, no. 1 (January 1952): 142–43.

269

G. J. Mouratoff et al., “Diabetes Mellitus in Eskimos,” JAMA 199, no. 13 (1967): 961–66, doi: 10.1001/jama.1967.03120130047006.

270

George J. Mouratoff et al., “Diabetes Mellitus in Eskimos After a Decade”, JAMA 226, no. 11 (1973): 1345–46.

271

Cynthia D. Schraer et al., “Prevalence of Diabetes Mellitus in Alaskan Eskimos, Indians, and Aleuts,” Diabetes Care 11 (1988): 693–700.

272

K. J. Acton et al., “Trends in Diabetes Prevalence Among American Indian and Alaska Native Children, Adolescents, and Young Adults,” American Journal of Public Health 92 (2002): 1485–90.

273

Etan Orgel, “The Links Between Insulin Resistance, Diabetes, and Cancer,” Current Diabetes Reports 13, no. 2 (April 2013): 213–22, doi:10.1007/s11892-012-0356–6.

274

P. T. Campbell et al., “Diabetes and Cause-Specific Mortality in a Prospective Cohort of One Million U.S. Adults,” Diabetes Care 35 (2012): 1835–44.

275

S. R. Seshasai et al., “Diabetes Mellitus, Fasting Glucose, and Risk of CauseSpecific Death,” New England Journal of Medicine 364 (2011): 829–41.

276

Y. Chan et al., “Association Between Type 2 Diabetes and Risk of Cancer Mortality: A Pooled Analysis of Over 771,000 Individuals in the Asia Cohort Consortium,” Diabetologia 60, no. 6 (June 2017): 1022–32, doi: 10.1007/s00125-017-4229-z.

277

T. Stocks et al., “Blood Glucose and Risk of Incident and Fatal Cancer in the Metabolic Syndrome and Cancer Project (Me-Can): Analysis of Six Prospective Cohorts,” PLoS Medicine 6 (2009): e1000201.

278

E. Giovannucci et al., “Diabetes and Cancer,” Diabetes Care 33 (2010): 1674–85; S. C. Larsson, N. Orsini, and A. Wolk, Diabetes Mellitus and Risk of Colorectal Cancer: A Meta-analysis,” Journal of the National Cancer Institute 97 (2005): 1679–87; S. C. Larsson, C. S. Mantzoros, and A. Wolk, “Diabetes Mellitus and Risk of Breast Cancer: A Meta-analysis,” International Journal of Cancer 121 (2007): 856–62.

279

W. Wu et al., “Rising Trends in Pancreatic Cancer Incidence and Mortality in 2000–2014,” Clinical Epidemiology 10 (July 9, 2018): 789–97.

280

«Код ожирения», Джейсон Фанг, изд. «Бомбора», 2020 г.

281

B. E. Barker, H. Fanger, and P. Farnes, “Human Mammary Slices in Organ Culture: I. Methods of Culture and Preliminary Observations on the Effects of Insulin,” Experimental Cell Research 35 (1964): 437–48.

282

D. LeRoith et al., “The Role of Insulin and Insulin-like Growth Factors in the Increased Risk of Cancer in Diabetes,” Rambam Maimonides Medical Journal 2, no. 2 (2011): e0043.

283

E. J. Gallagher and D. LeRoith, “The Proliferating Role of Insulin and Insulin-like Growth Factors in Cancer,” Trends in Endocrinology and Metabolism 21, no. 10 (October 2010): 610–18.

284

V. Papa et al., “Elevated Insulin Receptor Content in Human Breast Cancer,” Journal of Clinical Investigations 86 (1990): 1503–10.

285

J. Ma et al., “A Prospective Study of Plasma C-peptide and Colorectal Cancer Risk in Men,” Journal of the National Cancer Institute 96 (2004): 546–53.

286

R. Kaaks et al., “Serum C-Peptide, Insulin-like Growth Factor (IGF) I, IGF-Binding Proteins, and Colorectal Cancer Risk in Women,” Journal of the National Cancer Institute 92, no. 19 (October 4, 2000): 1592–600.

287

E. K. Wei et al., “A Prospective Study of C-peptide, Insulin-like Growth Factor-I, Insulin-like Growth Factor Binding Protein-1, and the Risk of Colorectal Cancer in Women,” Cancer Epidemiology, Biomarkers and Prevention 14 (2005): 850–55.

288

T. Tsujimoto et al., “Association Between Hyperinsulinemia and Increased Risk of Cancer Death in Nonobese and Obese People: A Population-based Observational Study,” International Journal of Cancer 141 (2017): 102–11.

289

M. J. Gunter et al., “Breast Cancer Risk in Metabolically Healthy but Overweight Postmenopausal Women,” Cancer Research 75, no. 2: 270–74.

290

https://www.bbc.com/news/health-26065673.

291

C. J. Currie et al., “Mortality and Other Important Diabetes-related Outcomes with Insulin vs Other Antihyperglycemic Therapies in Type 2 Diabetes,” Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 98, no. 2 (February 2013): 668–77.

292

S. L. Bowker et al., “Increased Cancer-related Mortality for Patients with Type 2 Diabetes Who Use Sulfonylureas or Insulin,” Diabetes Care 29 (2006): 254–58.

293

C. J. Currie, C. D. Poole, and E. A. M. Gale, “The Influence of Glucoselowering Therapies on Cancer Risk in Type 2 Diabetes,” Diabetologia 52 (2009): 1766–77, doi 10.1007/s00125-009-1440–6.

294

Y. X. Yang, S. Hennessy, and J. D. Lewis, “Insulin Therapy and Colorectal Cancer Risk Among Type 2 Diabetes Mellitus Patients,” Gastroenterology 127 (2004): 1044–50.

295

K. B. Michaels and W. C. Willett, “Breast Cancer: Early Life Matters,” New England Journal of Medicine 351 (2004): 1679–81.

296

P. A. Van den Brandt, “Pooled Analysis of Prospective Cohort Studies on Height, Weight, and Breast Cancer Risk,” American Journal of Epidemiology 152, no. 6 (September 15, 2000): 514–27.

297

M. Ahlgren et al., “Growth Patterns and the Risk of Breast Cancer in Women,” New England Journal of Medicine 351 (2004): 1619–26.

298

J. Green et al., “Height and Cancer Incidence in the Million Women Study: Prospective Cohort, and Meta-analysis of Prospective Studies of Height and Total Cancer Risk,” Lancet Oncology 12, no. 8 (August 2011): 785–94, doi: 10.1016/S1470–2045(11)70154–1.

299

https://www.irishtimes.com/life-and-style/health-family/lifestyle-linked-to-huge-increase-in-short-sightedness-1.3397726.

300

Elie Dolgin, “The Myopia Boom,” Nature 519, no. 19 (2015): 276–78.

301

L. C. Cantley, “The Phosphoinositide 3-Kinase Pathway,” Science 296, no. 5573 (May 31, 2002): 1655–57.

302

Lewis C. Cantley, “Seeking Out the Sweet Spot in Cancer Therapeutics: An Interview with Lewis Cantley,” Disease Models and Mechanisms 9, no. 9 (September 1, 2016): 911–16, doi: 10.1242/dmm.026856.

303

H. Tan et al., “Genome-wide Mutational Spectra Analysis Reveals Significant Cancer-specific Heterogeneity,” Scientific Reports 5, no. 12566 (2015): doi: 10.1038/srep12566.

304

L. C. Cantley, “Cancer, Metabolism, Fructose, Artificial Sweeteners and Going Cold Turkey on Sugar,” BMC Biology 12, no. 8 (2014).

305

M. Barbieri et al., “Insulin/IGF-I-signaling Pathway: An Evolutionarily Conserved Mechanism of Longevity from Yeast to Humans,” American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 285 (2003): E1064–E1071.

306

D. A. Fruman et al., “The PI3K Pathway in Human Disease,” Cell 170, no. 4 (August 10, 2017): 605–35, doi: 10.1016/j.cell.2017.07.029.

307

Pal A. et al., “PTEN Mutations as a Cause of Constitutive Insulin Sensitivity and Obesity,” New England Journal of Medicine 367 (2012): 1002–11.

308

D. L. Riegert-Johnson et al., “Cancer and Lhermitte-Duclos Disease Are Common in Cowden Syndrome Patients,” Hereditary Cancer in Clinical Practice 8, no. 6 (2010): https://doi.org/10.1186/1897–4287–8–6.

309

D. P. Burkitt, “Some Diseases Characteristic of Modern Western Civilization,” BMJ 1, no. 5848 (February 3, 1973): 274–78, doi: 10.1136/bmj.1.5848.274.

310

http://discovermagazine.com/2013/april/19-double-edged-genes.

311

A. Janecka et al., “Clinical and Molecular Features of Laron Syndrome, a Genetic Disorder Protecting from Cancer,” In Vivo 30, no. 4 (July—August 2016): 375–81.

312

J. Guevara-Aguirre et al., “Growth Hormone Receptor Deficiency Is Associated with a Major Reduction in Pro-aging Signaling, Cancer, and Diabetes in Humans,” Science Translational Medicine 3, no. 7 (February 16, 2011): 70ra13 doi: 10.1126/scitranslmed.3001845.

313

J. Jones and D. Clemmons, “Insulin-like Growth Factors and Their Binding Proteins: Biological Actions,” Endocrine Reviews 16 (1995): 3–34; R. C. Baxter, J. M. Bryson, and J. R. Turtle, “Somatogenic Receptors of Rat Liver: Regulation by Insulin,” Endocrinology 107, no. 4 (1980): 1176–81; S. J. Moschos and C. S. Mantzoros, “The Role of the IGF System in Cancer: From Basic to Clinical Studies and Clinical Applications,” Oncology 63 (2002): 317–32; E. Giovannucci and D. Michaud, “The Role of Obesity and Related Metabolic Disturbances in Cancers of the Colon, Prostate, and Pancreas,” Gastroenterology 132 (2007): 2208–25.

314

M. J. Gunter et al., “A Prospective Evaluation of Insulin and Insulin-like Growth Factor-I as Risk Factors for Endometrial Cancer,” Cancer Epidemiology, Biomarkers and Prevention 17, no. 4 (2008): 921–29.

315

M. J. Gunter et al., “Insulin, Insulin-like Growth Factor-I, Endogenous Estradiol, and Risk of Colorectal Cancer in Postmenopausal Women,” Cancer Research 68, no. 1 (2008): 329–37.

316

A. Canonici et al., “Insulin-like Growth Factor-I Receptor, E-cadherin and Alpha-V Integrin Form a Dynamic Complex Under the Control of Alpha-catenin,” International Journal of Cancer 122 (2008): 572–82.

317

R. Palmqvist et al., “Plasma Insulin-like Growth Factor 1, Insulin-like Growth Factor Binding Protein 3, and Risk of Colorectal Cancer: A Prospective Study in Northern Sweden,” Gut 50 (2002): 642–46.

318

J. Ma et al., “Prospective Study of Colorectal Cancer Risk in Men and Plasma Levels of Insulin-like Growth Factor (IGF)-1 and IGF-binding Protein-3,” Journal of the National Cancer Institute 91 (1999): 620–25.

319

https://business.financialpost.com/news/did-a-canadian-medical-expedition-lead-to-the-discovery-of-an-anti-aging-pill.

320

Hara, K. et al., “Amino Acid Sufficiency and mTOR Regulate p70 S6 Kinase and eIF-4E BP1 Through a Common Effector Mechanism,” Journal of Biological Chemistry 273 (1998): 14484–94.

321

B. Magnuson et al., “Regulation and Function of Ribosomal Protein S6 Kinase (S6K) Within mTOR Signaling Networks,” The Biochemical Journal 441, no. 1 (2012): 1–21.

322

https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/organ-transplants-cancer-risk.

323

H. Populo et al., “The mTOR Signalling Pathway in Human Cancer,” International Journal of Molecular Science 13 (2012): 1886–918, doi:10.3390/ijms13021886.

324

S. A. Forbes et al., “COSMIC: Mining Complete Cancer Genomes in the Catalogue of Somatic Mutations in Cancer,” Nucleic Acids Research 39 (2011): D945–D950.

325

A. G. Renehan, C. Booth, and C. S. Potten, “What Is Apoptosis, and Why Is It Important? British Medical Journal 322 (2001): 1536–38.

326

Y. H. Tseng et al., “Differential Roles of Insulin Receptor Substrates in the Anti-apoptotic Function of Insulin-like Growth Factor-1 and Insulin,” Journal of Biological Chemistry 277 (2002): 31601–11.

327

H. Zong et al., “AMP Kinase Is Required for Mitochondrial Biogenesis in Skeletal Muscle in Response to Chronic Energy Deprivation,” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 99 (2002): 15983–87.

328

H. J. Weir et al., “Dietary Restriction and AMPK Increase Life Span via Mitochondrial Network and Peroxisome Remodeling,” Cell Metabolism 26 (2017): 1–13.

329

A. M. Otto, “Warburg Effect(s): A Biographical Sketch of Otto Warburg and His Impacts on Tumor Metabolism,” Cancer and Metabolism 5, no. 5 (2016), doi 10.1186/s40170-016-0145–9.

330

O. Warburg et al., “Versuche an überlebendem carcinom-gewebe,” Wienerklinische Wochenschrift 2 (1923): 776–77.

331

O. Warburg, “On the Origin of Cancer,” Science 123, no. 3191 (1956): 309–14.

332

F. Weinberg et al., “Mitochondrial Metabolism and ROS Generation Are Essential for Kras-mediated Tumorigenicity,” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 107 (2010): 8788–93; A. S. Tan et al., “Mitochondrial Genome Acquisition Restores Respiratory Function and Tumorigenic Potential of Cancer Cells Without Mitochondrial DNA,” Cell Metabolism 21 (2015): 81–94; V. R. Fantin, J. St-Pierre, and P. Leder, “Attenuation of LDH-A Expression Uncovers a Link Between Glycolysis, Mitochondrial Physiology, and Tumor Maintenance,” Cancer Cell 9 (2006): 425.

333

C-H. Chang et al., “Posttranscriptional Control of T Cell Effector Function by Aerobic Glycolysis,” Cell 153, no. 6 (2013): 1239–51.

334

X. L. Zu and M. Guppy, “Cancer Metabolism: Facts, Fantasy, and Fiction,” Biochemical and Biophysical Research Communications 313 (2004): 459–65.

335

W. H. Koppenol et al., “Otto Warburg’s Contributions to Current Concepts of Cancer Metabolism,” Nature Reviews Cancer 11, no. 5 (May 2011): 325–37, doi: 10.1038/nrc3038.

336

M. G. Vander Heiden, “Understanding the Warburg Effect: The Metabolic Requirements of Cell Proliferation,” Science 324, no. 5930 (May 22, 2009): 1029–33.

337

R. B. Robey and N. Hay, “Is AKT the ‘Warburg Kinase’?—AKT: Energy Metabolism Interactions and Oncogenesis,” Seminars in Cancer Biology 19 (2009): 25–31.

338

R. C. Osthus et al., “Deregulation of Glucose Transporter 1 and Glycolytic Gene Expression by c-Myc,” Journal of Biological Chemistry 275 (2000): 21797–800.

339

S. Venneti et al., “Glutamine-based PET Imaging Facilitates Enhanced Metabolic Evaluation of Gliomas in Vivo,” Science Translational Medicine 7, no. 274 (February 11, 2015): 274ra17.

340

H. Eagle, “Nutrition Needs of Mammalian Cells in Tissue Culture,” Science 122 (1955): 501–14.

341

David R. Wise and Craig B. Thompson, “Glutamine Addiction: A New Therapeutic Target in Cancer,” Trends in Biochemical Sciences 35, no. 8 (August 2010): 427–33, doi:10.1016/j.tibs.2010.05.003.

342

A. Carracedo, “Cancer Metabolism: Fatty Acid Oxidation in the Limelight,” Nature Reviews Cancer 13, no. 4 (April 2013): 227–32.

343

Luana Schito and Gregg L. Semenza, “Hypoxia-inducible Factors: Master Regulators of Cancer Progression,” Trends in Cancer Research 2, no. 12 (2016): 758–70.

344

G. L. Semenza, “Hypoxia-Inducible Factor 1 and Cancer Pathogenesis,” IUBMB Life 60, no. 9 (2008): 591–97.

345

G. L. Semenza, “HIF-1 Mediates Metabolic Responses to Intratumoral Hypoxia and Oncogenic Mutations,” Journal of Clinical Investigations 123 (2013): 3664–71.

346

R. A. Gatenby, “The Potential Role of Transformation-induced Metabolic Changes in Tumor-Host Interaction,” Cancer Research 55 (1995): 4151–56.

347

V. Estrella et al., “Acidity Generated by the Tumor Microenvironment Drives Local Invasion,” Cancer Research 73, no. 5 (March 1, 2013): 1524–35, doi:10.1158/0008–5472.CAN-12–2796.

348

L. Schwartz et al., “Out of Warburg Effect: An Effective Cancer Treatment Targeting the Tumor Specific Metabolism and Dysregulated pH,” Seminars in Cancer Biology, http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.semcancer.2017.01.005.

349

O. Trabold et al., “Lactate and Oxygen Constitute a Fundamental Regulatory Mechanism in Wound Healing,” Wound Repair and Regeneration 11 (2003): 504–9.

350

https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/cancer-terms/def/metastasis.

351

C. L. Chaffer and R. A. Weinberg, “A Perspective on Cancer Cell Metastasis,” Science 33, no. 6024 (2011): 1559–64.

352

T. I. Brandler, “Large Fibrolipoma,” British Medical Journal 1 (1894): 574.

353

V. Estrella, T. Chen, M. Lloyd et al., “Acidity Generated by the Tumor Microenvironment Drives Local Invasion,” Cancer Research 73 (2013): 1524–35.

354

A. F. Chambers, A. C. Groom, and I. C. MacDonald, “Dissemination and Growth of Cancer Cells in Metastatic Sites,” Nature Reviews Cancer 2 (2002): 563–72.

355

C. A. Klein, “Parallel Progression of Primary Tumours and Metastases,” Nature Reviews Cancer 9 (2009): 302–12, 10.1038/nrc2627.

356

H. R. Carlson, “Carcinoma of Unknown Primary: Searching for the Origin of Metastases,” JAAPA 22, no. 8 (2009): 18–21.

357

S. Meng et al., “Circulating Tumor Cells in Patients with Breast Cancer Dormancy,” Clinical Cancer Research 10 (2004): 8152–62.

358

S. Nagrath et al., “Isolation of Rare Circulating Tumor Cells in Cancer Patients by Microchip Technology,” Nature 450 (2007): 1235–39.

359

D. Tarin et al., “Mechanisms of Human Tumor Metastasis Studied in Patients with Peritoneovenous Shunts,” Cancer Research 44 (1984): 3584–92.

360

S. Braun et al., “A Pooled Analysis of Bone Marrow Micro-Metastasis in Breast Cancer,” New England Journal of Medicine 353 (2005): 793–802.

361

J. Massagué and A. C. Obenauf, “Metastatic Colonization,” Nature 529, no. 7586 (January 21, 2016): 298–306, doi: 10.1038/nature17038.

362

D. P. Tabassum and K. Polyak, “Tumorigenesis: It Takes a Village,” Nature Reviews Cancer 15 (2015): 473–83.

363

D. Hanahan and L. M. Coussens, “Accessories to the Crime: Functions of Cells Recruited to the Tumor Microenvironment,” Cancer Cell 21 (2012): 309–22.

364

Mi-Young Kim, “Tumor Self-Seeding by Circulating Cancer Cells,” Cell 139, no. 7 (December 24, 2009): 1315–26, doi: 10.1016/j.cell.2009.11.025.

365

Многократно увеличивает.

366

P. K. Brastianos, “Genomic Characterization of Brain Metastases Reveals Branched Evolution and Potential Therapeutic Targets,” Cancer Discovery 5, no. 11 (November 2015): 1164–77.

367

L. Ding et al., “Genome Remodelling in a Basal-like Breast Cancer Metastasis and Xenograft,” Nature 464 (2010): 999–1005.

368

E. S. Ford et al., “Explaining the Decrease in U.S. Deaths from Coronary Disease, 1980–2000,” New England Journal of Medicine 356, no. 23 (2007): 2388–98

369

H. K. Weir et al., “Heart Disease and Cancer Deaths: Trends and Projections in the United States, 1969–2020,” Preventing Chronic Disease 13 (2016): 160211, doi: https://doi.org/10.5888/pcd13.160211.

370

K. G. Hastings et al., “Socioeconomic Differences in the Epidemiologic Transition from Heart Disease to Cancer as the Leading Cause of Death in the United States, 2003 to 2015,” Annals of Internal Medicine 169, no. 12 (December 18, 2018): 836–44.

371

https://www.cancer.org/latest-news/facts-and-figures-2019.html.

372

https://www.health.harvard.edu/blog/surgeon-generals-1964-report-making-smoking-history-201401106970.

373

https://www.cdc.gov/media/releases/2018/p0118-smoking-rates-declining.html.

374

F. Islami et al., “Proportion and Number of Cancer Cases and Deaths Attributable to Potentially Modifiable Risk Factors in the United States,” 31–54.

375

M. Inoue and S. Tsugane, “Epidemiology of Gastric Cancer in Japan,” Postgraduate Medical Journal 81 (2005): 419–24.

376

T. Tonda et al., “Detecting a Local Cohort Effect for Cancer Mortality Data Using a Varying Coefficient Model,” Journal of Epidemiology 25, no. 10 (2015): 639–46, doi: 10.2188/jea.JE20140218.

377

Y. Chen et al., “Excess Body Weight and the Risk of Primary Liver Cancer: An Updated Meta-analysis of Prospective Studies,” European Journal of Cancer 48, no. 14 (2012): 2137–45.

378

H. C. Taylor and H. B. Guyer, “A Seven-Year History of Early Cervical Cancer,” American Journal of Obstetrics and Gynecology 52 (1946): 451–55.

379

P. J. Shaw, “The History of Cervical Screening—I: The Pap Test,” Journal of Obstetrics and Gynaecology Canada 22, no. 2 (2000): 110–14.

380

G. N. Papanicolaou and H. F. Traut, “The Diagnostic Value of Vaginal Smears in Carcinoma of the Uterus,” American Journal of Obstetrics and Gynecology 42, no. 2 (1941): 193–206.

381

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid= S0104–59702010000500004#nt11.

382

J. P. Lockhart-Mummery and C. Dukes, “The Precancerous Changes in the Rectum and Colon,” Surgery, Gynecology and Obstetrics 36 (1927): 591–96.

383

S. J. Winawer et al., “Prevention of Colorectal Cancer by Colonoscopic Polypectomy: The National Polyp Study Workgroup,” New England Journal of Medicine 329 (1993): 1977–81.

384

A. G. Zauber et al., “Colonoscopic Polypectomy and Long-Term Prevention of Colorectal-Cancer Deaths,” New England Journal of Medicine 366 (2012): 687–96.

385

J. S. Mandel et al., “Reducing Mortality from Colorectal Cancer by Screening for Fecal Occult Blood: Minnesota Colon Cancer Control Study,” New England Journal of Medicine 328 (1993): 1365–71.

386

Хоумран – удар в бейсболе, после которого мяч вылетает за пределы поля. Он приносит команде бьющего много очков. – Прим. пер.

387

Centers for Disease Control and Prevention, “Vital Signs: Colorectal Cancer Screening Test Use—United States, 2012,” Morbidity and Mortality Weekly Report 62 (2012): 881–88.

388

P. C. Gøtzsche and K. J. Jørgensen. “Screening for Breast Cancer with Mammography,” Cochrane Database Systemic Reviews 6 (2013): CD001877.

389

N. Biller-Andorno and P. Juni, “Abolishing Mammography Screening Programs? A View from the Swiss Medical Board,” New England Journal of Medicine 370, no. 21 (May 22, 2014): 1965–67, doi: 10.1056/NEJMp1401875.

390

A. Bleyer and H. G. Welch, “Effect of Three Decades of Screening Mammography on Breast-Cancer Incidence,” New England Journal of Medicine 367 (2012): 1998–2005.

391

Резекция (частичное удаление) молочной железы.

392

Magnus Løberg et al., “Benefits and Harms of Mammography Screening,” Breast Cancer Research 17 (2015): 63, doi: 10.1186/s13058-015-0525-z.

393

H. J. Burstein et al., “Ductal Carcinoma In Situ of the Breast. New England Journal of Medicine 350, no. 14 (2004): 1430–41, PMID: 15070793.

394

H. D. Nelson et al., “Screening for Breast Cancer: A Systematic Review to Update the 2009 U.S. Preventive Services Task Force Recommendation. Evidence Synthesis No. 124, AHRQ Publication No. 14–05201-EF-1, Agency for Healthcare Research and Quality, Rockville, MD, 2016.

395

Nelson et al., “Screening for Breast Cancer,” 16.

396

G. De Angelis et al., “Twenty Years of PSA: From Prostate Antigen to Tumor Marker,” Reviews in Urology 9, no. 3 (Summer 2007): 113–23.

397

W. J. Catalona et al., “Selection of Optimal Prostate Specific Antigen Cutoffs for Early Detection of Prostate Cancer: Receiver Operating Characteristic Curves,” Journal of Urology 152, no. 6, part 1 (1994): 2037–42; I. M. Thompson et al., “Prevalence of Prostate Cancer Among Men with a Prostate-Specific Antigen Level < or = 4.0 ng per Milliliter,” New England Journal of Medicine 350 (2004): 2239–46.

398

G. L. Andriole et al. (PLCO Project Team), “Mortality Results from a Randomized Prostate-Cancer Screening Trial,” New England Journal of Medicine 360, 13 (2009): 1310–19.

399

F. H. Schröder et al. (ERSPC Investigators), “Screening and Prostate Cancer Mortality in a Randomized European Study,” New England Journal of Medicine 360, no. 13 (2009): 1320–28.

400

R. M. Martin et al. (CAP Trial Group), “Effect of a Low-Intensity PSA-based Screening Intervention on Prostate Cancer Mortality: The CAP Randomized Clinical Trial,” JAMA 319, no. 9 (2018): 883–95.

401

S. Loeb et al., “Complications After Prostate Biopsy: Data from SEER-Medicare,” Journal of Urology 186 (2011): 1830–34.

402

F. Fang et al., “Immediate Risk of Suicide and Cardiovascular Death After a Prostate Cancer Diagnosis: Cohort Study in the United States,” Journal of the National Cancer Institute 102 (2010): 307–14.

403

J. J. Fenton et al., “Prostate-Specific Antigen—Based Screening for Prostate Cancer Evidence Report and Systematic Review for the US Preventive Services Task Force,” JAMA 319(18): (2018): 1914–31.

404

https://www.uspreventiveservicestaskforce.org/Page/Document/UpdateSummaryFinal/prostate-cancer-screening1?ds=1&s=psa.

405

H. S. Ahn, “Korea’s Thyroid Cancer ‘Epidemic’: Screening and Overdiagnosis,” New England Journal of Medicine 371 (2014): 1765–67.

406

H. R. Harach, K. O. Franssila, and V. M. Wasenius,” “Occult Papillary Carcinoma of the Thyroid: A “Normal” Finding in Finland—A Systematic Autopsy Study,” Cancer 56 (1985): 531–38.

407

P. T. Scardino, “Early Detection of Prostate Cancer,” Urologic Clinics of North America 16, no. 4 (November 1989): 635–55.

408

E. T. Thomas et al., “Prevalence of Incidental Breast Cancer and Precursor Lesions in Autopsy Studies: A Systematic Review and Meta-analysis,” BMC Cancer 17 (2017): 808.

409

J. M. P. Holly, “Cancer as an Endocrine Problem,” Clinical Endocrinology and Metabolism 22, no. 4 (2008): 539–50.

410

R. Doll and R. Peto, “The Causes of Cancer: Quantitative Estimates of Avoidable Risks of Cancer in the United States Today, Journal of the National Cancer Institute 1981;66(6):1191–1308

411

Islami et al., “Proportion and number of cancer cases and deaths attributable to potentially modifiable risk factors in the United States,” 31–54; D. M. Parkin, L. Boyd, and L. C. Walker, “The Fraction of Cancer Attributable to Lifestyle and Environmental Factors in the UK in 2010,” British Journal of Cancer 105, Suppl. 2 (2011): 77s–81s; M. C. Playdon et al., “Weight Gain After Breast Cancer Diagnosis and All-Cause Mortality: Systematic Review and Meta-Analysis,” Journal of the National Cancer Institute 107, no. 12 (September 30, 2015): djv275, doi: 10.1093/jnci/djv275.

412

M. Arnold et al., “Global Burden of Cancer Attributable to High Body Mass Index in 2012: A Population-Based Study,” Lancet Oncology 16, no. 1 (2015): 36–46.

413

D. F. Williamson et al., “Prospective Study of Intentional Weight Loss and Mortality in Never-Smoking Overweight US White Women Aged 40–64 Years,” American Journal of Epidemiology 141 (1995): 1128–41.

414

N. V. Christou et al., “Bariatric Surgery Reduces Cancer Risk in Morbidly Obese Patients,” Surgery for Obesity and Related Disease 4 (2008): 691–95.

415

L. Sjostrom et al., “Effects of Bariatric Surgery on Cancer Incidence in Obese Patients in Sweden: Swedish Obese Subjects Study,” Lancet Oncology 10 (2009): 653–62.

416

T. D. Adams et al., “Cancer Incidence and Mortality After Gastric Bypass Surgery,” Obesity 17 (2009): 796–802.

417

H. Mackenzie et al., “Obesity Surgery and Risk of Cancer,” Mackenzie, H et al., British Journal of Surgery 105, no. 12 (November 2018): 1650–57; M. Derogar et al., “Increased Risk of Colorectal Cancer After Obesity Surgery,” Annals of Surgery 258 (2013): 983–88.

418

P. Kant and M. A. Hull, “Excess Body Weight and Obesity—The Link with Gastrointestinal and Hepatobiliary Cancer,” Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology 8 (2011): 224–38.

419

C. Moreschi, “Beziehungen zwischen ernährung und tumorwachstum,” Z Immunitätsforsch, Orig. 2 (1909): 651–75.

420

V. D. Longo and L. Fontana, “Calorie Restriction and Cancer Prevention: Metabolic and Molecular Mechanisms,” Trends in Pharmacological Sciences 31, no. 2 (February 2010): 89–98.

421

M. Prisco et al., “Insulin and IGF-1 Receptors Signaling in Protection from Apoptosis,” Hormone and Metabolic Research 31 (1999): 80–89.

422

M. Kunkel et al., “Overexpression of GLUT-1 and Increased Glucose Metabolism in Tumors Are Associated with a Poor Prognosis in Patients with Oral Squamous Cell Carcinoma,” Cancer 97 (2003): 1015–24; R. L. Derr et al., “Association Between Hyperglycemia and Survival in Patients with Newly Diagnosed Glioblastoma,” Journal of Clinical Oncology 27 (2009): 1082–86.

423

C. Yuan et al., “Influence of Dietary Insulin Scores on Survival in Colorectal Cancer Patients,” British Journal of Cancer 117, no. 7 (2017): 1079–87.

424

Vicente Morales-Oyarvide, “Dietary Insulin Load and Cancer Recurrence and Survival in Patients with Stage III Colon Cancer: Finding from CALGB 89803,” Journal of the National Cancer Institute 111, no. 2 (2019): 1–10.

425

H. A. Krebs, “The Regulation of the Release of Ketone Bodies by the Liver,” Advances in Enzyme Regulation 4 (1966): 339–54.

426

W. D. DeWys, “Weight Loss and Nutritional Abnormalities in Cancer Patients: Incidence, Severity and Significance,” in K. C. Calman and K. C. H. Fearon, Clinics in Oncology (London: Saunders, 1986), 5:251–61.

427

M. J. Tisdale, “Biology of Cachexia,” Journal of the National Cancer Institute 89 (1997): 1763–73.

428

Минимальный расход энергии, необходимый для поддержания жизни: дыхания, работы внутренних органов.

429

C. R. Marinac et al., “Prolonged Nightly Fasting and Breast Cancer Risk: Findings from NHANES (2009–2010),” Cancer Epidemiology, Biomarkers, and Prevention 24, no. 5 (May 2015): 783–89.

430

C. R. Marinac et al., “Frequency and Circadian Timing of Eating May Influence Biomarkers of Inflammation and Insulin Resistance Associated with Breast Cancer Risk,” PLoS One 10, no. 8 (2015): e0136240, doi: 10.1371/journal.pone.0136240; Marinac et al., “Prolonged Nightly Fasting and Breast Cancer Risk,” 783–89.

431

S. J. Moschos, “The Role of the IGF System in Cancer: From Basic to Clinical Studies and Clinical Applications,” Oncology 63 (2002): 317–32.

432

Catherine R. Marinac et al., “Prolonged Nightly Fasting and Breast Cancer Prognosis,” JAMA Oncology 2, no. 8 (August 1, 2016): 1049–55, doi: 10.1001/jamaoncol.2016.0164.

433

F. M. Safdie et al., “Fasting and Cancer Treatment in Humans: A Case Series Report,” Aging 1, no. 12 (December 31, 2009): 988–1007; T. B. Dorff et al., “Safety and Feasibility of Fasting in Combination with Platinum-based Chemotherapy,” BMC Cancer 16, 360 (2016).

434

S. de Groot et al., “The Effects of Short-Term Fasting on Tolerance to (Neo) Adjuvant Chemotherapy in HER2-Negative Breast Cancer Patients: A Randomized Pilot Study,” BMC Cancer 15, 652 (2015).

435

C. Lee et al., “Fasting Cycles Retard Growth of Tumors and Sensitize a Range of Cancer Cell Types to Chemotherapy,” Science Translational Medicine 4, no. 124 (March 7, 2012): 124ra27.

436

J. M. Evans et al., “Metformin and Reduced Risk of Cancer in Diabetic Patients,” BMJ 330 (2005): 1304–05; S. L. Bowker et al., “Increased Cancer-Related Mortality for Patients with Type 2 Diabetes Who Use Sulfonylureas or Insulin,” Diabetes Care 29 (2006): 254–58; G. Libby et al., “New Users of Metformin Are at Low Risk of Incident Cancer: A Cohort Study Among People with Type 2 Diabetes,” Diabetes Care 32 (2009): 1620–25; D. Li et al., “Antidiabetic Therapies Affect Risk of Pancreatic Cancer,” Gastroenterology 137 (2009): 482–88; G. W. Landman et al., “Metformin Associated with Lower Cancer Mortality in Type 2 Diabetes: ZODIAC-16, Diabetes Care 33 (2010): 322–26.

437

M. Bodmer et al., “Long-Term Metformin Use Is Associated with Decreased Risk of Breast Cancer,” Diabetes Care 33 (2010): 1304–08.

438

P. J. Goodwin et al., “Insulin-Lowering Effects of Metformin in Women with Early Breast Cancer,” Clinical Breast Cancer 8 (2008): 501–5.

439

S. Yoshizawa et al., “Antitumor Promoting Activity of (-)-epigallocatechin Gallate, the Main Constituent of ‘Tannin’ in Green Tea,” Phytotherapy Research 1 (1987): 44–47.

440

I. J. Chen et al., “Therapeutic Effect of High-Dose Green Tea Extract on Weight Reduction: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial,” Clinical Nutrition 35, no. 3 (June 2016): 592–99, doi: 10.1016/j.clnu.2015.05.003; A. G. Dulloo et al., “Efficacy of a Green Tea Extract Rich in Catechin Polyphenols and Caffeine in Increasing 24-h Energy Expenditure and Fat Oxidation in Humans,” American Journal of Clinical Nutrition 70, no. 6 (December 1999): 1040–45; S. Rudelle et al., “Effect of a Thermogenic Beverage on 24-Hour Energy Metabolism in Humans,” Obesity 15 (2007): 349–55.

441

T. Nagao et al., “A Catechin-Rich Beverage Improves Obesity and Blood Glucose Control in Patients with Type 2 Diabetes,” Obesity 17, no. 2 (February 2009): 310–17, doi: 10.1038/oby.2008.505.

442

P. Bogdanski et al., “Green Tea Extract Reduces Blood Pressure, Inflammatory Biomarkers, and Oxidative Stress and Improves Parameters Associated with Insulin Resistance in Obese, Hypertensive Patients,” Nutrition Research 32(6 (June 2012): 421–27, doi: 10.1016/j.nutres.2012.05.007.

443

H. Iso et al., “The Relationship Between Green Tea and Total Caffeine Intake and Risk for Self-Reported Type 2 Diabetes Among Japanese Adults,” Annals of Internal Medicine 144, no. 8 (April 18, 2006): 554–62.

444

K. Nakachi et al., “Preventive Effects of Drinking Green Tea on Cancer and Cardiovascular Disease: Epidemiological Evidence for Multiple Targeting Prevention,” Biofactors 13, nos. 1–4 (2000): 49–54.

445

H. Fujiki et al., “Cancer Prevention with Green Tea and Its Principal Constituent, EGCG: From Early Investigations to Current Focus on Human Cancer Stem Cells,” Molecules and Cells 41, no. 2 (2018): 73–82.

446

M. Shimizu al., “Green Tea Extracts for the Prevention of Metachronous Colorectal Adenomas: A Pilot Study,” Cancer Epidemiology, Biomarkers, and Prevention 17 (2008): 3020–25.

447

S. Bettuzzi et al., “Chemoprevention of Human Prostate Cancer by Oral Administration of Green Tea Catechins in Volunteers with High-Grade Prostate Intraepithelial Neoplasia: A Preliminary Report from a One-Year Proof-of-Principle Study,” Cancer Research 66 (2006): 1234–40.

448

S. A. Hoption Cann, J. P. van Netten, and C. van Netten, “Acute Infections as a Means of Cancer Prevention: Opposing Effects to Chronic Infections? Cancer Detection and Prevention 30 (2006): 83–93.

449

S. J. Oiseth et al., “Cancer Immunotherapy: A Brief Review of the History, Possibilities, and Challenges Ahead,” Journal of Cancer Metastasis and Treatment 3 (2017): 250–61.

450

P. Kucerova and M. Cervinkova, “Spontaneous Regression of Tumour and the Role of Microbial Infection: Possibilities for Cancer Treatment,” Anti-Cancer Drugs 27 (2016): 269–77.

451

Hoption Cann, van Netten, and van Netten, “Acute Infections as a Means of Cancer Prevention,” 83–93.

452

https://www.newyorker.com/magazine/2012/04/23/the-t-cell-army. 6. W. B. Coley, “The Treatment of Malignant Tumors by Repeated Inoculations of Erysipelas: With a Report of Ten Original Cases,” American Journal of the Medical Sciences 105, no. 5 (May 1893): 3–11.

453

W. B. Coley, “The Treatment of Malignant Tumors by Repeated Inoculations of Erysipelas: With a Report of Ten Original Cases,” American Journal of the Medical Sciences 105, no. 5 (May 1893): 3–11.

454

P. Ehrlich, “Uber den jetzigen Stand der Karzinomforschung,” Ned Tijdschr Geneeskd 5 (1909): 273–90.

455

F. M. Burnet, “The Concept of Immunological Surveillance,” Progress in Experimental Tumor Research 13 (1970): 1–27.

456

D. Ribatti, “The Concept of Immune Surveillance Against Tumors: The First Theories,” Oncotarget 8, no. 4 (2017): 7175–80.

457

L. A. Loeb, “Human Cancers Express Mutator Phenotypes: Origin, Consequences and Targeting,” Nature Reviews Cancer 11 (2011): 450–57.

458

N. S. Bajaj et al., “Donor Transmission of Malignant Melanoma in a Lung Transplant Recipient 32 Years After Curative Resection,” Transplant Immunology 23, no. 7 (2010): e26–e31, doi: 10.1111/j.1432–2277.2010.01090.x.

459

R. Pearl, “Cancer and tuberculosis” American Journal of Hygiene 9 (1929): 97–159.

460

A. Morales, D. Eidinger, and A. W. Bruce, “Intercavitary Bacillus Calmette-Guerin in the Treatment of Superficial Bladder Tumors,” Journal of Urology 116, no. 2 (August 1976): 180–83.

461

A. Morales, “Treatment of Carcinoma In Situ of the Bladder with BCG: A Phase II Trial,” Cancer Immunology, Immunotherapy 9, nos. 1–2 (1980): 69–72.

462

G. Redelman-Sidi, M. S. Glickman, and B. H. Bochner, “The Mechanism of Action of BCG Therapy for Bladder Cancer: A Current Perspective,” Nature Reviews Urology 11, no. 3 (March 2014): 153–62.

463

Heidi Ledford, “The Killer Within,” Nature 508 (2014): 24–26.

464

https://www.wired.com/story/meet-jim-allison-the-texan-who-just-won-a-nobel-cancer-breakthrough/.

465

D. R. Leach, M. F. Krummel, and J. P. Allison, “Enhancement of Antitumor Immunity by CTLA-4 Blockade,” Science 271 (1996): 1734–36.

466

Чарльз Гребер, «Открытие. Новейшие достижения в иммунотерапии для борьбы с новообразованиями», изд. «Бомбора», 2020 г.

467

D. Schadendorf et al., “Pooled Analysis of Long-Term Survival Data from Phase II and Phase III Trials of Ipilimumab in Unresectable or Metastatic Melanoma, Journal of Clinical Oncology 33 (2015): 1889–94.

468

https://www.nobelprize.org/uploads/2018/10/press-medicine2018.pdf.

469

J. D. Wolchok et al., “Overall Survival with Combined Nivolumab and Ipilimumab in Advanced Melanoma,” New England Journal of Medicine 377 (2017): 1345–56, doi: 10.1056/NEJMoa1709684.

470

https://www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-disco-first-fda-approval-car-t-cell-immunotherapy.

471

M. A. Postow et al., “Immunologic Correlates of the Abscopal Effect in a Patient with Melanoma,” New England Journal of Medicine 366 (2012): 925–31.

472

R. H. Mole, “Whole Body Irradiation: Radiobiology or Medicine?” British Journal of Radiology 26, no. 305 (May 1953): 234–41.

473

G. Ehlers et al., “Abscopal Effect of Radiation in Papillary Adenocarcinoma,” British Journal of Radiology 46 (1973): 222–24.

474

N. Dagoglu et al., “Abscopal Effect of Radiotherapy in the Immunotherapy Era: Systematic Review of Reported Cases,” Cureus 11, no. 2 (February 2019): e4103.

475

E. B. Golden et al., “Local Radiotherapy and Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor to Generate Abscopal Responses in Patients with Metastatic Solid Tumours: A Proof-of-Principle Trial,” Lancet Oncology 16 (2015): 795–803.

476

M. T. Yilmaz et al., “Abscopal Effect, from Myth to Reality: From Radiation Oncologists’ Perspective,” Cureus 11, no. 1 (January 2019): e3860, doi: 10.7759/cureus.3860.

477

C. Vanpouille-Box et al., “DNA Exonuclease Trex1 Regulates Radiotherapyinduced Tumour Immunogenicity,” Nature Communications 8 (June 9, 2017): 915618, doi: 10.1038/ncomms15618.

478

W. S. M. E. Theelen et al., “Effect of Pembrolizumab After Stereotactic Body Radiotherapy vs Pembrolizumab Alone on Tumor Response in Patients with Advanced Non-Small Cell Lung Cancer: Results of the PEMBRO-RT Phase 2 Randomized Clinical Trial,” JAMA Oncology 5, no. 9 (July 11, 2019): 1276–1282: doi: 10.1001/jamaoncol.2019.1478.

479

R. A. Gatenby, “Population Ecology Issues in Tumor Growth,” Cancer Research 51, no. 10 (May 15, 1991): 2542–47.

480

https://www.wired.com/story/cancer-treatment-darwin-evolution/.

481

J. Zhang et al., “Integrating Evolutionary Dynamics into Treatment of Metastatic Castrate-Resistant Prostate Cancer,” Nature Communications 8, no. 1 (November 28, 2017): 1816, doi: 10.1038/s41467-017-01968–5.

482

Слэм-данк – в баскетболе зрелищный бросок мяча сверху сквозь кольцо в прыжке. – Прим. пер.

483

T. Fojo et al., “Unintended Consequences of Expensive Cancer Therapeutics: The Pursuit of Marginal Indications and a Me-Too Mentality that Stifles Innovation and Creativity,” JAMA Otolaryngology—Head and Neck Surgery 140, no. 12 (2014): 1225–36.

Content

Джейсон Фанг
Код жизни. Как защитить себя от развития злокачественных новообразований и сохранить тело здоровым до глубокой старости

Часть первая рак как избыточный рост (парадигма рака 1.0)

1 окопная война

Ожирение

Диабет 2-го типа

Рак

Новый рассвет

2 история рака

Хирургические операции

Радиотерапия

Химиотерапия

Парадигма рака 1.0

3 что такое рак?

Характерные особенности рака

Особенность № 1. Поддержка пролиферативных сигналов

Особенность № 2. Избегание супрессоров роста

Особенность № 3. Сопротивление клеточной смерти

Особенность № 4. Достижение репликационного бессмертия

Особенность № 5. Вызывание ангиогенеза

Особенность № 6. Активирование инвазии и метастаза

Особенность № 7. Дерегулирование клеточной энергетики

Особенность № 8. Избегание иммунного разрушения

Определение рака

4 канцерогены

Асбест

Радиация

5 Он что, еще и вирусный?

Специальная программа изучения онкогенных вирусов

Гепатит B и C

Папилломавирус человека

Helicobacter pylori

Парадигмы рака

Часть вторая Рак как генетическое заболевание (Парадигма рака 2.0)

6 Теория соматических мутаций

Генетическая революция

Филадельфийская хромосома

HER2/neu

Парадигма рака 2.0

7 Прокрустово ложе

Исследования на близнецах

Аборигенные популяции

Исследования на мигрантах

Проект «геном человека» и его последствия

Прокрустово ложе

8 Проблема общего знаменателя

Непосредственные и глубинные причины

Смехотворный редукционизм

Заключение

9 Ложный рассвет

Суррогатные результаты

Рост цен

Мы проигрываем войну

Часть третья Преображение (Парадигма рака 3.0)

10 Семя и почва

Эпигенетика

Создание новых парадигм

11 Происхождение жизни и происхождение рака

Переход к многоклеточности

Специализация

Автономия

Разрушение носителя

Экспоненциальный рост

Вторжение в новые среды

Конкуренция за ресурсы

Геномная нестабильность

Эволюционная парадигма

12 Эволюция опухоли

Внутриопухолевая гетерогенность

Разветвленная эволюция

Последствия для терапии

Давление отбора

Конвергентная эволюция

Атавизм

13 Раковое преображение

Видообразование

Что вызывает рак?

Новое понимание рака

Часть четвертая Прогрессирование (Парадигма рака 3.0)

14 Рацион питания и рак

Пищевые волокна

Пищевые жиры

Витамины

Как не вылечить рак

Ожирение

15 Гиперинсулинемия

Диабет 2-го типа и рак

Инсулин и рак

16 Факторы роста

Инсулин

17 Сенсоры питательных веществ

Сенсоры питательных веществ

Апоптоз

Митохондрии

Часть пятая Метастазирование (Парадигма рака 3.0)

18 Реабилитация Варбурга

Реабилитация Варбурга

Молочная кислота

19 Инвазия и метастазирование

Циркулирующие опухолевые клетки и микрометастазы

Эволюция опухоли и самоосеменение

20 Странная история рака

Преображение

Прогрессирование

Метастазирование

Парадигмы рака

Новый восход

Часть шестая Применение в медицине

21 Профилактика рака и скрининг

Скрининг

Рак шейки матки

Рак кишечника

Рак груди

Рак простаты

Рак щитовидной железы

Выводы

22 Пищевые детерминанты рака

Избавление от лишнего веса

Раковая кахексия

Голодание и рак

Химиопрофилактика

23 Иммунотерапия

Токсины Коули

Иммунное редактирование

Иммунотерапия

Абскопальный эффект

Адаптивная терапия

Заключение

Эпилог

Новая надежда

Примечания