ФАКТ: в нарушениях генома заложена не только опасность, но и потенциал к развитию. Они — наша «эволюционная плата» за возможность усложнения и эволюционирования. К сожалению, из-за того, что «ломать — не строить», шанс заполучить вредную мутацию для отдельно взятого человека (или отдельной клетки) гораздо выше, чем вероятность приобрести полезное изменение.
Клеточное деление — неизбежный источник генетических ошибок
В 2015 году в одном из самых уважаемых научных журналов мира Science была опубликована статья, описывающая рак как болезнь «невезения» (bad luck). Проанализировав все возможные ткани организма с точки зрения вероятности возникновения в них злокачественных новообразований, американские ученые показали, что вероятность развития опухоли уверенно коррелирует с числом клеточных делений, которые происходят в ткани с момента ее формирования. Часто делящиеся ткани (например, эпителий желудка или протоков молочных желез) имеют более высокий риск развития опухоли. Безотносительно любых других факторов естественный процесс клеточного деления сам по себе является фактором онкологического риска.
Молекулярным механизмам клеточного деления будет посвящена следующая глава, пока же ограничимся констатацией факта: чем чаще клетка делится, тем больше у ее потомков шансов заполучить ту или иную мутацию в геноме. Копирование «генетического текста», так же как переписывание текста литературного, не обходится без ошибок. Точность копирования в биологических системах фантастически высока. Например, ошибочное включение основания (точечная мутация) происходит с частотой всего лишь 10–8–10–10, но текст уж больно велик. И как бы ни старались белки систем репарации «вычитать» всю ДНК, подобно тому как в древности старательный переписчик сакральных книг вроде Библии или Корана проверял каждую букву, ошибки все равно с той или иной частотой вкрадываются в «священный текст» нашего генома, и некоторые из них приводят к раку.
Процессы роста и размножения — эти отличительные и наиболее очевидные свойства живого — первое, что вообще приходит в голову, когда мы сопоставляем «живое» и «неживое». Акт клеточного деления можно рассматривать как мельчайшую единицу, своего рода «квант жизни». И вот оказывается, что даже в отсутствие иных факторов этот процесс является «естественным мутагеном», способным вызвать злокачественное перерождение клетки. Раковая трансформация, таким образом, оказывается не столько нарушением, сколько неизбежным следствием самого что ни на есть естественного и нормального порядка вещей! Обескураживающее наблюдение, практический вывод из которого таков: ни один человек не может считать себя полностью гарантированным от риска появления злокачественной опухоли.
В этой во всех отношениях плохой новости есть одна хорошая сторона: находясь в плену неверных представлений о связи причины и следствия, раковые больные, бывает, мучают себя бессмысленными вопросами: «В чем моя вина? Что я сделал не так?» Увы, но часто это самоистязание поддерживается окружающими: «Опухоль просто так не возникает, ты сам виноват!» — говорят они, пытаясь укрыться под этой формулой, как под зонтиком, от собственного страха болезни и смерти. Такого рода предвзятость в психологии получила название «вера в справедливый мир». Люди, разделяющие подобную точку зрения, считают, что мир устроен справедливо, а в жизни каждый получает то, что заслуживает: хорошие люди вознаграждаются, плохие — наказываются. Это мировоззрение на первый взгляд может показаться даже оптимистичным, однако оборотной стороной подобной жажды справедливости «любой ценой» является обвинение жертвы (будь то жертва болезни или насилия) в том, что «она сама виновата».
Но нет, за исключением тех случаев, когда человек годами вопиюще пренебрегал своим здоровьем или стал жертвой чьей-то ошибки (например, подвергся радиационному облучению из-за аварии), говорить о «вине» в случае онкологического заболевания не приходится. Это просто несчастье, которое может случиться с каждым.
ФАКТ: основной и неустранимый источник мутаций — это естественный процесс клеточного деления.
Такие разные мутагены
Помимо внутриклеточных механизмов, определяющих «естественный» и неизбежный уровень ошибок в нашем геноме, существует масса внешних факторов, способных значительно увеличить число мутаций. Они называются мутагенами. Подавляющее большинство известных на сегодняшний день мутагенов являются одновременно и канцерогенами — то есть способны вызывать рак.
Геном человека можно повредить множеством разных способов. Комплекс ДНК с белками — это материальный, физический объект, и его, как и любой материальный объект, можно разрушить. Кроме того, ДНК — активная молекула, способная вступать в химические реакции и изменять свои свойства под действием других веществ. И наконец, геном одного биологического объекта может быть поврежден при прямом или косвенном воздействии другого биологического объекта. Так что можно выделить по крайней мере три основные группы мутагенов — физические, химические и биологические.
Среди физических мутагенов самым опасным является радиационное (ионизирующее) облучение. Многие физики, изучавшие радиацию в первой половине ХХ века, до того как стала очевидна потенциальная опасность этого явления, умерли от рака. К счастью, в обычной жизни риск подвергнуться ионизирующему облучению крайне невелик. Зато с другим физическим фактором, нарушающим структуру ДНК, сталкивается каждый. Это ультрафиолетовое излучение солнца. В небольших дозах оно полезно для организма человека и стимулирует выработку витамина Д. Однако в погоне за загаром многие люди буквально «поджариваются» на солнце, в результате чего в клетках кожи накапливаются мутации. Ультрафиолетовое излучение приводит к появлению сшивок в молекуле ДНК, которые препятствуют ее нормальному функционированию. Наиболее часто встречающимся фотоповреждением ДНК является образование димера из двух остатков тимина, расположенных рядом в одной цепи ДНК. Именно с распространением моды на загар медики связывают участившиеся в последние десятилетия случаи заболевания раком кожи (особенно меланомой). Использование солнцезащитных средств помогает избежать этой опасности. Время от времени в социальных сетях вспыхивают «эпидемии» обсуждения других физических факторов (таких как излучения микроволновых печей и мобильных телефонов) с точки зрения их канцерогенности, но на сегодняшний день нет никаких убедительных данных о том, что электромагнитное излучение бытовых приборов оказывает сколько-нибудь значительное влияние на риск развития рака.
К химическим мутагенам относятся вещества самого разного строения. При использовании веществ, обладающих мутагенным (канцерогенным) эффектом, необходимо применять специальные меры предосторожности. В большинстве стран их широкое использование в быту запрещено или серьезно ограничено законами. Канцерогенны продукты сгорания многих органических веществ, особенно нефти и каменного угля. Именно поэтому тепловые электростанции, работающие на подобном топливе, обязательно снабжаются системами очистки выбросов. И, конечно, одним из самых распространенных «бытовых» канцерогенов является сигаретный дым: связь курения с повышенным риском заболеть раком легких, рта и гортани подтверждена многочисленными исследованиями. Бурный рост химической и фармакологической промышленности во второй половине ХХ века поставил вопрос о разработке быстрого и надежного метода первичной проверки мутагенного потенциала новых (и старых) химических соединений. В конце концов таким тестом стал и уже много лет остается тест Эймса. Суть его в том, что мутантные бактерии, не способные синтезировать жизненно важную аминокислоту — гистидин, пытаются выращивать в питательной среде, бедной гистидином. В эту же среду добавляют и исследуемое вещество. Если оно немутагенно, колонии бактерий в такой бедной среде будут расти очень медленно. Но если исследуемое вещество — мутаген, то в колонии бактерий с некоторой вероятностью произойдет новая (обратная) мутация и микроорганизмы, восстановив свою способность обходиться без гистидина, активно примутся за любимое дело — размножение. Конечно, такой простой тест не заменяет более детальных исследований, и не исключено, что вещество, не действующее на бактерии, может внезапно показать мутагенный эффект, например на мышах, но для первичного скрининга потенциально опасных веществ этот метод по-прежнему остается самым простым, дешевым и эффективным.
Говоря о нарушениях в геноме, вызванных внешними причинами, невозможно обойти стороной и «биологические мутагены» — а именно вирусы. Многие из них обладают способностью встраиваться в человеческий геном и нарушать его нормальную структуру. Другие вирусы провоцируют развитие хронического воспаления в зараженной ткани, что также повышает риск ее злокачественного перерождения. Роль вирусов в образовании целого ряда опухолей давно и убедительно доказана. Однако при этом даже рак, вызванный вирусом, не является «вирусным», или «инфекционным», заболеванием в классическом смысле этого слова. На сегодняшний день нам, к счастью, неизвестны вирусы, заражение которыми «гарантирует» заболевание раком в том смысле, в котором заражение, скажем, вирусом ВИЧ гарантирует развитие СПИДа. Вероятность заполучить рак шейки матки выше у женщин, инфицированных определенными разновидностями вируса папилломы человека (подробнее об этом ниже), но при этом многие женщины, в организме которых присутствует этот вирус, раком никогда не заболевают. То же самое можно сказать и о других раках вирусного происхождения.
«Заразиться раком» нельзя, хотя можно подхватить инфекцию, повышающую риск ракового перерождения. При этом надо понимать, что даже в самом неудачном случае между моментом заражения и развитием опухоли пройдет по меньшей мере несколько лет и к моменту появления симптомов онкологического заболевания от вирусной инфекции, которая его вызвала, скорее всего, не останется и следа. В любом случае риска заражения онкогенными вирусами легко избежать. Достаточно соблюдать элементарные требования гигиены. Большинство вирусов, канцерогенность которых на сегодняшний день доказана, передаются либо половым путем, либо через кровь. Вероятность заразиться ими при бытовых контактах равна нулю. К сожалению, недостаточное понимание механизмов возникновения раковых заболеваний приводит к ужасным ситуациям, когда здоровые люди отказывают онкологическим больным в праве находиться среди них и даже собирают подписи за выселение матери с больным ребенком из «своего» подъезда, потому что считают рак заразной болезнью. Это именно тот случай, о котором говорят: «Сон разума рождает чудовищ». Подобная дискриминация, конечно, совершенно недопустима.