[843]. И самым издевательским, безусловно, стал последний урок, преподанный его вирусом. Почти 60 лет ВСР, дразня воображение биологов – и обойдясь со Шпигельманом беспардонее всего, – увлекал их по ложному пути. Однако ложный путь в итоге вывел к цели – от вирусного src к клеточному src и гипотезе о протоонкогенах, обитающих в разных частях генома нормальной клетки.
В поэме Льюиса Кэрролла, поймав наконец коварного Снарка, охотники обнаружили, что никакой это не диковинный зверь, а такой же ловец, как они. Похоже вышло и с раком: его гены явились изнутри генома человека. Древние греки и вправду проявили удивительную прозорливость в использовании термина onkos. Рак изначально “загружен” в наш геном и просто ожидает активации: мы обречены носить этот роковой генетический груз, onkos, в себе.
В 1989 году Вармус и Бишоп получили Нобелевскую премию за открытие клеточного происхождения ретровирусных онкогенов. На банкете в Стокгольме Вармус вспомнил свою литературную молодость и прочел отрывок из эпической поэмы “Беовульф”, где главный герой побеждал дракона, подытожив цитату так: “Мы не повергли нашего врага, раковую клетку, и, образно говоря, не оторвали ему ни единой клешни, – сказал Вармус. – В нашем славном приключении мы яснее разглядели чудовище и по-новому описали его клыки и чешую – и поняли, что раковая клетка, подобно Гренделю, просто искаженная версия нас самих”[844].
Ветер в деревьях
Свежий, здоровый ветерок, продирающийся сквозь хаос мира, словно острый, изящный резец скульптора…
Открытия лета 1976 года решительно преобразовали биологию рака, вернув гены в центр внимания. Концепция протоонкогенов Харольда Вармуса и Майкла Бишопа стала первой убедительной и всеобъемлющей теорией канцерогенеза. Она объясняла, каким образом и радиация, и сажа, и сигаретный дым, и прочие совсем разные и на первый взгляд не связанные друг с другом факторы могут приводить к раку: все они вызывали мутации, активирующие предшественников онкогенов в клетке. Эта теория наконец придала смысл отмеченной Брюсом Эймсом взаимосвязи между канцерогенами и мутагенами: химические вещества, вызывающие мутации, провоцируют рак потому, что изменяют клеточные протоонкогены. Проясняла теория и загадку, почему один и тот же тип рака встречается, пусть и с очень разной частотой, как у курящих, так и у некурящих: потому что в клетках и тех, и других “прописаны” одинаковые протоонкогены, – но у курильщиков рак развивается гораздо чаще из-за мутагенного действия компонентов табачного дыма.
Но как же выглядели человеческие “гены рака”? Онковирусологи обнаружили src сперва в вирусах, а потом и в клетках, но наверняка по геному человека были разбросаны и другие протоонкогены.
Генетики могут “видеть” гены двумя способами. Первый из них – структурный, прямой: гены можно наблюдать как физические структуры, фрагменты ДНК, расположенные один за другим вдоль хромосом, – как представляли их Морган и Флемминг. Второй способ – функциональный, косвенный: гены можно представлять себе, как Мендель, по характеру наследования тех или иных черт. В период между 1970 и 1980 годами онкогенетики начали применять оба подхода к генам, ассоциированным с раком. Каждое отдельное наблюдение углубляло понимание механизмов канцерогенеза и подводило науку все ближе к постижению ключевых молекулярных нарушений, связанных с раком у людей.
Сначала ученым явилась структура – так сказать, анатомия опухолевого генома. В 1973 году, когда Вармус и Бишоп только приступали к исследованиям src, чикагскому гематологу Джанет Роули удалось увидеть “ген рака” в его физическом воплощении[846]. Роули изучала полные наборы хромосом, окрашенные специальными красителями, чтобы выявить хромосомные аномалии раковых клеток. Технику окрашивания хромосом – наполовину науку, наполовину искусство – она довела до совершенства. Однако искусство это выглядело жутким анахронизмом – примерно как роспись темперой в век цифровой печати. В эпоху, когда онкогенетики продвигались все глубже в освоении мира РНК, опухолевых вирусов и онкогенов, Роули упорно возвращала отрасль к ее корням – к голубым хромосомам Бовери и Флемминга. И будто бы этой архаики было мало, предметом своего исследования она избрала хронический миелоидный лейкоз (ХМЛ), знаменитое беннет-товское “нагноение крови”.
Исследования Роули основывались на работах двух патологов из Филадельфии. В конце 1950-х Питер Ноуэлл и Дэвид Хангерфорд обнаружили, что в клетках этой разновидности лейкоза одна из хромосом всегда короче, чем в нормальной клетке[847]. У человека соматические клетки содержат 46 парных хромосом, то есть 23 пары, и в каждой паре одна хромосома получена от отца, другая – от матери. Ноуэлл заметил, что в клетках ХМЛ у одной хромосомы из 22-й пары стабильно не хватает “головки”. Он назвал это нарушение филадельфийской хромосомой (Ph), в честь места, где его обнаружил. Однако ни Ноуэлл, ни Хангерфорд не смогли понять, откуда берется это нарушение и куда девается “отвалившаяся” часть.
Шагая по стопам филадельфийцев, Роули начала выслеживать такую обезглавленную хромосому в своих препаратах ХМЛ. Она раскладывала на обеденном столе тысячекратно увеличенные фотографии идеально окрашенных хромосом и напряженно всматривалась в них в поисках недостающего кусочка Ph. Наконец Роули обнаружила закономерность. Пропавшая часть 22-й хромосомы стабильно появлялась совсем в другом месте – прикрепленной к концу 9-й хромосомы. В то же время меньший кусок 9-й хромосомы крепился, наоборот, к 22-й. Подобное генетическое событие – обмен участками между двумя негомологичными хромосомами – назвали транслокацией.
Роули исследовала клеточный материал от все новых и новых пациентов с ХМЛ и неизменно обнаруживала ту же транслокацию. О хромосомных аномалиях внутри раковых клеток было известно еще со времен фон Ганземана и Бовери. Но результаты Роули позволяли сделать гораздо более глубокий вывод. Рак был не беспорядочным, а организованным хромосомным хаосом: той или иной разновидности рака были присущи специфические мутации, причем одни и те же у разных людей.
При хромосомных транслокациях в результате слияния частей генов с разных хромосом могут образовываться новые, химерные, гены: скажем, когда “головная” часть одного гена с 9-й хромосомы стыкуется с “хвостовой” частью другого гена с 13-й. Роули предположила, что характерная для ХМЛ транслокация как раз и порождает такую химеру. Она не знала, что это за гибридное чудовище и какие функции оно выполняет, однако ей удалось выявить в раковых клетках человека новое, уникальное генетическое нарушение – позднее идентифицированное как химерный онкоген, – проявляющее себя хромосомной аберрацией.
В начале 1970-х в Хьюстоне генетик Альфред Кнудсон, прошедший научную подготовку в Калтехе, применил совершенно иной метод выявления раковых генов у людей. Роули обнаружила такой ген, изучая физическую структуру хромосом злокачественных клеток. Кнудсон же сосредоточился на генных функциях. Гены кодируют и переносят от поколения к поколению те или иные признаки. Кнудсон рассудил так: если рак вызывают гены, то можно выявлять закономерности в наследовании рака – так же, как Мендель пришел к самой идее существования дискретных единиц наследственности, изучая наследование окраски цветков и высоты гороха.
В 1969 году Кнудсон устроился в Онкологический центр Андерсона при Техасском университете[848]. Его привлекала основанная там Фрайрайхом и ныне преуспевающая детская клиника. Кнудсону требовался “модельный” рак – передающаяся в поколениях злокачественная опухоль, закономерности наследования которой помогли бы объяснить работу генов, вызывающих рак. И самым естественным выбором здесь была ретинобластома – редкая разновидность глазного рака. Еще де Гувеа в Бразилии описал поразительную склонность этой опухоли преследовать одну и ту же семью на протяжении нескольких поколений.
Ретинобластома – крайне трагичный вариант рака, и не только потому, что не щадит детей: она разрушает один из важнейших для них органов. Иногда болезнь диагностируют, когда ребенок замечает, что мир вокруг mycкнеет и размывается. Иногда ее находят случайно, по детским фотографиям: глаз в момент вспышки устрашающе светится, как у кошки от автомобильных фар, обнажая таящуюся за хрусталиком опухоль. Если ее не лечить, она распространяется дальше, поражая глазной нерв, а затем и мозг. Лечение же предполагает главным образом высокодозное облучение опухоли гамма-радиацией или удаление глаза.
Ретинобластома бывает наследственной – “семейная” форма – и спорадической, случайной. Де Гувеа описал наследственный вариант. В таких случаях помимо самих детей ретинобластома встречается у их отцов, матерей, родных и двоюродных братьев и сестер, в других поколениях родственников. Чаще всего, как и в описании де Гувеа, “семейные” опухоли поражают оба глаза. Но ретинобластома развивается и у детей, в чьих семьях никогда не фиксировали ничего подобного. Вот такая спорадическая опухоль всегда затрагивает только один глаз.
Паттерн наследования ретинобластомы заинтриговал Кнудсона. Он решил проверить, нельзя ли матанализом выявить разницу в развитии спорадической и наследственной форм рака. Для этого Кнудсон провел простейшее исследование: разделил больных детей на две группы в зависимости от формы ретинобластомы и стал изучать их истории болезни. На основе медицинских записей он составил таблицы возраста, в котором проявилось заболевание, а потом построил по ним графики. Оказалось, что темпы развития рака в этих двух группах разнились. Наследственная ретинобластома атаковала рано, диагноз обычно ставился уже в возрасте двух – шести месяцев. Спорадическая же чаще проявлялась в два – четыре года.