4. Вирусы и рак.

Тасманийский дьявол.

Начну с важного замечания: рак – неинфекционное заболевание. Это важно знать тем, кто контактирует с онкологическими пациентами, – не нужно беспокоиться.

Это правда? Всегда? Без каких-либо исключений? К сожалению, некоторые исключения встречаются: к этим немногим исключениям относится тасманийский дьявол. Ученые занимались изучением этих животных с целью понять, почему их опухоль заразна. Они кусают друг друга и выглядят устрашающе – как дьяволы! У укушенных особей в 90% случаев развивается лицевая опухоль. Эти животные находятся на грани вымирания. Как ни странно, контагиозный агент до сих пор не выявлен. Причина передачи рака заключается в том, что тасманийские дьяволы изначально больны. У этих животных наблюдается иммунодефицит, поэтому клетки, перенесенные от одного животному другому, не воспринимаются организмом как инородные и иммунная система укушенного животного толерантна к ним. Недавно проведенное секвенирование генома показало, что все тасманийские дьяволы являются очень близкими родственниками. Клетки других животных, как правило, воспринимаются иммунной системой как инородные и отвергаются. Но не в случае с тасманийскими дьяволами. Поэтому при передаче опухолевых клеток образуется новая опухоль. В результате сильных укусов образуются кровавые раны, и опухолевые клетки попадают непосредственно в кровоток и сразу же, подобно метастазам, проникают во все области организма. Такой результат позволил всем исследователям рака вздохнуть спокойно, поскольку это значит, что тасманийские дьяволы – совершенно особый случай. Итак, все снова сошлось: рак – непередающееся заболевание. Как правило.

Организм пациентов, которых готовят к трансплантации органов и для этого подавляют иммунитет, реагирует так же, как организм тасманийских дьяволов. У пациентов любой инородный орган, как правило, не является «своим» и отторгается несовместимым маркером клеточной поверхности, молекулами главного комплекса гистосовместимости (ГКГС). Чтобы организм «принял» трансплантат и не отторгал его, необходимо подавить иммунную систему пациента. В организме тасманийских дьяволов именно это и происходит.

В качестве модели для изучения раковых клеток исследователи используют мышей, лишенных иммунной системы. Эти мыши имеют генетический дефект, обусловленный потерей Т-клеток, компонентов иммунной системы, а также волосяного покрова, в силу чего они получили название «голых» мышей. В отличие от нормальных мышей, им путем инъекции можно ввести опухолевые клетки, которые не отторгаются организмом, а приводят к развитию опухоли, даже если эти опухолевые клетки неродственных им видов, в частности человека. Мы, как и любой исследователь рака, обычно использовали этих мышей. Есть еще один специальный вид лабораторных мышей – мыши с тяжелым комбинированным иммунодефицитом (ТКИД), на модели которых можно изучать инородные опухолевые клетки; ТКИД может развиваться и у людей (заболевание, напоминающее СПИД). Чтобы избежать риска инфицирования, таким пациентам приходится жить в стерильных условиях специальных «палаток». Кроме того, мышей с ТКИД сложно разводить. Я еще не рассматривала возможность использовать тасманийского дьявола в качестве животной модели для изучения раковых клеток человека – слишком уж они свирепы и есть в них что-то зловещее. Известно еще две трансмиссивные опухоли, которые развиваются у двух видов животных, – трансмиссивная венерическая саркома (ТВС), передающаяся половым путем и поражающая половые органы у собак, и другая опухоль – у хомяков. Обе опухоли напоминают генетическое заболевание тасманийского дьявола.

Ретровирусные онкогены.

Изучение ретровирусов особенно помогло ученым понять, как вирус способствует развитию опухоли. Поэтому такие ретровирусы еще называют онкогенными (или опухолевыми) вирусами. Они являются носителями генов рака, или по-другому онкогенов, в связи с чем многие ретровирусологи считают себя исследователями рака – и я в их числе. Многие из этих вирусов являются лабораторными штаммами и редко встречаются у человека, а если и наблюдаются, то только в комбинации с прочими факторами, которые обусловливают их канцерогенность, – зачастую после нескольких десятилетий. Однако они способны вызвать рак у животных (мышей, кошек, коров) и даже у растений, а также у обезьян.

Известно около 100 вирусных онкогенов. Все они характеризуются главным образом способностью стимулировать рост клеток. Онкогены, не дающие клеткам преимуществ роста или даже подавляющие его, не проявляют себя, и их часто не замечают. Опухолеродные вирусы могут обусловить появление небольших скоплений клеток в чашке для культивирования, «мини-опухолей», называемых очагами. Они могут быть достаточно большими и различимы невооруженным глазом. Исследователи собрали самые крупные очаги и выделили вирусы, имеющие онкогены, наиболее активно стимулирующие рост опухоли. У животных «лучшие» онкогены индуцируют развитие самых больших опухолей. Эти вирусы помогли нам, исследователям, отобрать самые опасные онкогены. В настоящее время – и уже около 40 лет – их часто используют фармацевтические компании в качестве оптимальных мишеней для противораковой терапии, что привело к разработке современных наиболее эффективных лекарств. Подождите немного, и я объясню, какую роль исследуемые в пробирке онкогены играют в изучении рака у человека.

Нормальные клетки перестают расти, «столкнувшись» с соседними клетками. Это явление хорошо известно тем, кто работает на кухне, – заживление пореза на пальце происходит за счет роста клеток, и, как только они соприкасаются с соседними клетками, рост прекращается. Это явление называется контактным ингибированием роста. У опухолевых клеток нет такого стоп-сигнала, который не допускал бы роста клетки поверх другой клетки, что является важным аспектом роста опухолевых клеток.

Проводилось долгосрочное исследование, целью которого было понять, откуда берутся онкогенные вирусы: изнутри или извне клетки. Чтобы ответить на этот вопрос, ученым нужно было сначала понять, как осуществляется обмен генами между вирусами и клетками, то есть каков механизм горизонтального переноса генов (ГПГ). Этот процесс предусматривает перенос генов в обоих направлениях: гены, находящиеся внутри клетки, выводятся из нее вирусами, а вирусы в результате инфицирования способны переноситься в новые клетки. Может происходить накопление вновь приобретенных вирусных генов путем их интеграции в клеточный геном. Таким образом, осуществляется перенос генов в обоих направлениях. Гены, переносимые вирусами, выбираются случайным образом – по крайней мере первоначально. Когда экспериментаторы отобрали онкогены, индуцирующие быстрый рост клеток или опухоли, то в итоге получили вирусы, имеющие особые гены, которые обеспечивают клеткам самое большое преимущество, а именно возможность неконтролируемого деления, а это – признак рака. Имеет значение еще одно явление. Высокая частота мутаций вируса обусловливает существование канцерогенных генов, наиболее эффективно стимулирующих рост клеток. Мутации происходят в процессе репликации вируса, для чего задействуется обратная транскриптаза, работа которой не застрахована от ошибок и «нестабильна». Во время каждой репликации происходит 10 мутаций на каждые 10 000 нуклеотидов (размер ретровируса). Столь высокая частота ошибок делает ДНК-содержащие вирусы весьма «изобретательными». Мутагенез – часть стратегии выживания вирусов. Мутации повышают онкогенность онкогенов. Клетки с ДНК-геномами, в частности клетки человека, выработали корректирующие механизмы, которые в значительной степени предотвращают мутации. И это хорошо для нас, поскольку в противном случае вероятность заболеть раком была бы выше. Клеточные онкогены обозначаются как c-onc (или протоонкогены), а после мутирования их вирусами они называются вирусными онкогенами v-onc (или вирусными онк) – они «лучше», поскольку обладают более сильным онкогенным действием. Таким образом, онкогены имеют клеточное происхождение, но вирус модифицирует их.

В Центре секвенирования по Сэнгеру при Кембриджском университете (Великобритания) проводилось крупномасштабное исследование, в рамках которого осуществлялся скрининг раковых клеток в поиске канцерогенных генов. У человека 20 000 генов. Сколько из них канцерогенных? Исследователи выявили сотни таких генов; но интересно, что зачастую наиболее выраженная канцерогенность отмечалась у вирусных онкогенов, которые исследователи отобрали и изолировали. Таким образом, именно вирусы, а не механизм секвенирования помогли нам выявить онкогены. Более того, в лабораторных условиях именно их сначала выявили вместе с опухолевыми вирусами, а уже позднее, при раке у человека, – независимо от вирусов. Примерно 10 из них в настоящее время являются мишенями для довольно перспективных препаратов против рака у человека.

Вирусы показали нам, что вызывает рак. В настоящее время известно около 100 онкогенов ретровирусного происхождения. Как же они вызывают рак? Стоило бы вспомнить, как был открыт первый онкоген – «саркома», или ген Src, являющийся частью вируса саркомы Рауса (RSV или ВСР), вызывающего рак у цыплят. А теперь обратимся к истории открытия этого вируса.

Сага о саркоме.

Пейтон Раус, ученый, открывший онкогенный вирус, сдался. Так же как Галилео Галилей, который лгал суду инквизиции и, чтобы спасти жизнь, отказался от своих исследований, Раус под давлением коллег прекратил исследования рака. Они не смогли воспроизвести полученные им результаты, и вместо того, чтобы как-то решить проблему, Раус просто не стал ничего предпринимать! Примерно 100 лет назад было установлено, что рак может передаваться, как и все инфекционные заболевания у цыплят. Однажды фермер принес ему в Рокфеллеровский университет (Нью-Йорк) цыпленка с большой опухолью. Фермер опасался, что заразятся остальные цыплята. Раус, будучи опытным патологом, диагностировал саркому. Он изолировал опухоль, гомогенизировал клетки, профильтровал их и ввел вирус здоровым цыплятам. Появились новые опухоли. Такой результат соответствовал первому постулату Роберта Коха, сформулированному примерно в 1880 г., согласно которому изолированный агент считается возбудителем заболевания, если он возбуждает такое же заболевание, из которого был впервые изолирован. Раус говорил о «фильтруемом агенте», а не о вирусе. Он опубликовал результаты в 1911 г. Аналогичные результаты по лейкемии были получены и опубликованы Вильгельмом Эллерманом и Олафом Бангом. Но проблема заключалась в том, что никому не удавалось воспроизвести результаты, полученные Раусом. В то время еще никто не знал о генетической резистентности к вирусам и раку. Его оппоненты использовали разных, устойчивых к опухолевому агенту цыплят. Сегодня это просто и понятно. Раусу не повезло, он упустил из виду главное.

Восемьдесят лет спустя то же самое произошло и со мной. Я не знала о проблеме, с которой столкнулся Раус. Какая досада! Я пыталась вырастить вирус лейкемии у цыплят, чтобы изолировать его в большом количестве для выделения и изучения обратной транскриптазы. На протяжении нескольких месяцев я успешно занималась этим проектом. Однако после того, как моя лаборатория переехала из Общества Макса Планка (Тюбинген) в Институт Роберта Коха (Берлин), у меня перестало что-либо получаться. Цыплята просто не заболевали, и вирус реплицировать не удавалось. Пребывая в отчаянии, я заказала цыплят у первоначального поставщика – птицефермы, находящейся недалеко от Тюбингена, хотя это было сопряжено со сложной транспортировкой нескольких тысяч однодневных цыплят в Берлин рейсом Pan Am, поскольку в то время Западный Берлин находился посреди бывшей Восточной Германии. В организме цыплят от прежнего поставщика вирус заработал. Цыплята заразились вирусом (он называется вирусом миелобластоза птиц, ВМП), и было получено огромное количество вируса. Через много лет началось исследование ВИЧ. И тогда мы впервые не без удивления поняли, что есть люди, устойчивые к этому вирусу: 15% европейцев не заражаются ВИЧ в силу генетической резистентности, поскольку у них есть дефектный рецептор для внедрения вируса в клетку (CCR5delta32).

Раус и его коллеги просто не догадались, что использовали «не тех» цыплят. Возможно, знание этого не помогло бы Раусу, поскольку, принимая во внимание подобные исключения, его концепция не была достоверной. Но он сдался! Он не понял значимости своего наблюдения для переноса опухоли у животных! Тем не менее позже его признали «отцом онкогенных вирусов», и первый открытый онкогенный вирус был назван в его честь вирусом саркомы Рауса (ВСР). В 1966 г., через 55 лет после своего открытия, Раус получил Нобелевскую премию. Ему исполнилось 87 лет. Его номинировали на Нобелевскую премию за 40 лет до этого, но в то время ему ее не присудили. Он разработал метод выращивания вируса в хорионаллантоисных мембранах куриных яиц (напоминает небольшой воздушный пузырь). В это трудно поверить, но данным старинным способом мы до сих пор пользуемся для получения миллионов доз вакцины от вируса гриппа. Этот же метод мы применили для проверки предполагаемого случая заражения оспой в 1970-х гг. Тогда в Институте Роберта Коха (Берлин) при помощи специального инструмента мы вскрывали скорлупу, помещали туда подозрительный образец, закрывали скорлупу и инкубировали яйца в целях выращивания вируса – в такой питательной среде он рос невероятно быстро!

Вирусный белок v-Src многофункционален. Одиночная многофункциональная молекула задействована на нескольких этапах образования опухоли. v-Src короче аналогичного клеточного белка с-Src на семь из 536 аминокислот. Такое изменение может показаться незначительным, но вирусы всегда ищут простые решения, и небольшое уменьшение числа аминокислот имеет колоссальные последствия – потерю связывания с внутренней стороной клеточной поверхности, что обусловливает неконтролируемый рост клеток и развитие рака. Потеря даже одной кислоты на конце имеет серьезные последствия – поведение клетки приобретает метастатический характер. Обнаружив это явление, мы были настолько удивлены – в это было очень трудно поверить, – что стали его анализировать. Мы объяснили это потерей способности белка связываться с супрессором опухоли, что имеет серьезные последствия, ведет к потере контроля над межклеточным взаимодействием, вследствие чего у клеток появляется возможность менять свою локацию, вызывая метастазы. Следующий сюрприз заключался в том, что столь крошечная потеря одной аминокислоты вызвала изменение почти сотни других клеточных функций. (Мы показали это, проведя анализ профиля экспрессии метастатических клеток. Более подробно эта процедура описана в главе, посвященной «-омикам».).

Вирусные промоторы (длинные концевые или LTR-последовательности) интенсифицируют синтез белка v-Src. Это обусловливает сверхэкспрессию онкогена, что является опасным дозозависимым эффектом. Вирусные промоторы обычно регулируют репликацию вируса внутри клетки, обходя изменение функции клеток, так называемое «эгоистическое поведение» вирусов. Такие вирусные промоторы обладают самыми мощными свойствами, известными в биологии, – усиливают экспрессию вирусных генов, что приводит к выраженной передозировке онкогена, «промоутируя» развитие рака. Это любимые инструменты для экспрессии генов во всех биомолекулярных лабораториях.

В Сан-Франциско в 1970-х гг. Джон Майк Бишоп и его ассистент-постдокторант Гарольд Вармус использовали белок Src в качестве модели для исследования рака. Они пытались выяснить происхождение этого вируса и обнаружили его везде – от мух до слонов, в нормальных клетках, совершенно свободных от рака. Это было загадочно и, казалось, предполагало системную ошибку. Они отозвали свою статью, которая была уже принята к публикации и материалы которой уже начали циркулировать в Институте вирусологии Общества Макса Планка (Тюбинген).

Проблема заключалась в том, что применявшиеся методы не позволяли отличать нормальные гены Src от онкогена: немного более короткая версия этого гена (онкоген) выглядела так же. Джон Майк Бишоп и Гарольд Вармус решили эту проблему и в 1989 г. получили Нобелевскую премию за свою работу. Я присутствовала на их чествовании в лаборатории в Колд-Спринг-Харбор. Майкл был в смокинге и держал в руках рукопись – обычно для обсуждения она никогда не была ему нужна. Вармус (который, насколько я помню, приезжал на все мероприятия, проводившиеся в Европе, на велосипеде и был настолько мокрым, что хоть выжимай) выглядел энергичнее большинства присутствовавших! Они вдвоем пришли ко мне в лабораторию в Обществе Макса Планка (Берлин) и спрашивали о диких кабанах на территории охотничьего замка Грюневальд, упомянутого в путеводителе, – раньше мне никогда не задавали таких вопросов. Питер Фогт из Лос-Анджелеса, поставлявший вирус саркомы Рауса, тоже внес свой вклад в исследования. Кроме того, берлинец Питер Дюсберг вместе со Стивом Мартином (в настоящее время оба работают в Беркли), проведя важный эксперимент, показали, что генетически модифицированный инактивированный Src не вызывает развития опухоли. Это стало последним весомым доказательством того, что Питер Дюсберг – адвокат дьявола и всегда придерживался точки зрения, противоположной мнению научного сообщества (всегда напоминал Мефистофеля из «Фауста» Гёте). Он неоднократно оказывался прав, но жестоко ошибся, когда отверг идею о том, что ВИЧ является причиной СПИДа. Я помню, как он говорил это нескольким сотням слушателей во время подиумных обсуждений в Университете им. Гумбольдта в Берлине. Я считала эту точку зрения опасной и вводящей в заблуждение. Мы с ним не раз устраивали научные дискуссии, никогда не приходили к общему мнению, но всегда оставались друзьями.

Вирусные онкогены, не содержащие вирусов, – парадокс?

Ретровирус может вызвать развитие рака даже при отсутствии онкогена. Интеграция ДНК провируса в клеточный геном чрезвычайно опасна для клетки. Где бы такая интеграция ни происходила, она происходит случайным образом и может обусловить «генотоксический» эффект, повреждая гены, ДНК. К числу наиболее значимых факторов развития рака относятся, в частности, нездоровый образ жизни и факторы среды, в том числе курение, алкоголь, действие ядовитых веществ, выхлопные газы, заражение, радиоактивность (хотя в настоящее время этот фактор считается менее опасным, чем ранее), дым из труб. Многие трубочисты умерли от рака яичек – так впервые были выявлены «средовые» канцерогены. Относительно недавно было установлено, что некоторые бактерии, населяющие желудок, являются потенциальными канцерогенами. Мы до сих пор не знаем всех факторов. Кроме того, пока неизвестна роль следующих факторов: время воздействия, дозозависимость и комбинация факторов.

Благодаря онкогенным вирусам мы поняли, как под действием онкогенов развивается рак. Как это ни парадоксально, но лучше всего исследованными ДНК-онкогенными вирусами являются вирусы животных, которые обычно у человека не вызывают развитие заболевания, – Simian virus 40(SV40) и Polyoma virus (PY). Обычно эти вирусы не ассоциируются с раком у человека, и все же оба очень важны для понимания молекулярных механизмов злокачественных перерождений. Наш выбор объяснялся просто: у нас была качественная клеточная культура и животные системы. Кроме того, благодаря этим вирусам мы определили, что они вызывают развитие рака только в редких случаях в так называемых непермессивных клетках, где вирус не реплицируется, а скорее, интегрирует свои геномы в клетку-хозяина. В пермиссивных клетках вирусы реплицируются и оказывают лизирующее действие на клетки, высвобождая потомство – вирусные частицы, не индуцируя при этом развитие рака. Интеграция в непермессивные клетки опасна и может вызвать рак в клетках животных. Кроме того, интеграция является признаком онкогенности ретровирусов даже при отсутствии онкогена, и тогда медиаторами этого процесса являются «мощные» промоторы – LTR-последовательности, которые обычно обеспечивают экспрессию вируса, но могут добраться и до соседних генов и внести путаницу в их экспрессию. Сверхэкспрессия или дерегулирование генов может привести к некорректной дозировке или активации в несоответствующий момент времени. Это явление называется «вставочный мутагенез» или «даунстрим-стимулирование». Только недавно было установлено, что в нашем геноме находится большое количество вирусных промоторов – одиночных LTR-последовательностей, которые являются «остатками» после встраивания ретровирусов в наш геном, произошедшего примерно 100 млн лет назад! В нашем геноме содержится около 0,5 млн таких одиночных LTR-последовательностей – остальная часть вируса утеряна. Звучит немного угрожающе, и в настоящее время ученые задаются вопросом, сохранили ли эти последовательности способность вызывать рак. Наши клетки могут им противостоять и подавлять их активность, особенно на этапе эмбриогенеза, для защиты следующего поколения. Достаточно ли этого?

А сейчас подойдем к настоящему парадоксу: когда исследователи изучали раковые клетки человека, многие онкогены, известные ученым из исследований ретровирусных онкогенов (v-онк), были выявлены в раке человека, но без каких бы то ни было признаков онкогенных вирусов. Звучит странно, но этому есть простое объяснение: обычно опухолевые клетки растут быстрее нормальных независимо от стимула и от того, что инициирует такой рост, – химические канцерогены, сигаретный дым, генетические нарушения, нездоровый образ жизни, вирусные онкогены или вирусные промоторы. Таким образом, любой мутировавший клеточный ген может усилить клеточный рост, а это – признак рака. Но значение имеет результат, а не причина (не вирус!).

Вирусы и рак.

Вирусы могут способствовать развитию рака, но они никогда не действуют в одиночку.

Выделяется шесть далеких друг от друга семейств вирусов, которые могут быть задействованы в развитии рака у человека. Примерно в 15–20% случаев рака у человека вирусы являются «кофакторами» – слово, которое нужно подчеркнуть.

Эти вирусы включают редкий ретровирус, Т-лимфотропный вирус человека типа 1 (HTLV-1, имеющий дальнее родство с ВИЧ), вирус гепатита В (HBV, параретровирус) и вирус гепатита С (HCV, РНК вирус) – оба вызывают рак печени; два вируса папилломы человека (ВПЧ), которые индуцируют рак шейки матки и другие виды рака половых органов; герпесвирусы, в частности вирус Эпштейна–Барр (ЭБВ), который участвует в развитии двух видов опухолей – лимфомы Беркитта (ЛБ) в Африке и назофаренгеальной саркомы носа в Китае (ЭБВ также является возбудителем мононуклеоза, который не является раком); а также вирус саркомы Капоши (он еще называется вирусом герпеса человека 8, HHV-8).

ВИЧ не относится к канцерогенным вирусам, но в сочетании с другими вирусами и факторами опосредованно повышает риск развития рака. HTLV-1 – единственный известный ретровирус человека, вызывающий рак. Этот эндемический вирус из Японии может индуцировать скоротечное заболевание – Т-клеточный лейкоз взрослых (ТКЛВ), а в Африке – тропический спастический парапарез (TSP). Японский вирус передается с молоком матери, и его распространения можно без труда избежать, если вести среди кормящих женщин просветительскую работу и постараться убедить их отказаться от грудного вскармливания. У этого вируса есть один особенный ген Тах, который не относится к клеточным генам, как другие онкогены, хотя и ведет себя так же: это транскрипционный активатор, который активирует клеточные гены, что приводит к образованию «химической петли», состоящей из какого-либо фактора роста и его рецептора. Такая комбинация стимулирует клеточный рост. Считается, что Тах играет определенную роль в развитии опухоли яичек – доброкачественной опухоли у молодых мужчин, которая часто выявляется у призывников во время медицинского осмотра. Прочие вирусы лейкемии встречаются у животных, например у овец, коров и мышей. Были проведены широкомасштабные исследования гормонзависимого вируса опухоли молочной железы мышей, но его не выявили в опухоли молочной железы у человека. Работа по поиску доказательств его существования зашла настолько далеко, что Сол Шпигельман из Нью-Йорка опубликовал шкалы с делением, равным 10 минутам (вместо стандартного деления, равного 1 минуте), чтобы результаты его поисков казались более впечатляющими. Возможно, он надеялся, что этого никто не заметит. Но все заметили! Насколько нам известно, онкогенного вируса, вызывающего рак молочной железы у человека, не существует.

Ретровирусы могут вызывать заболевания у коз, овец и лошадей (вирус артрита-энцефалита коз и овец и вирус инфекционной анемии лошадей), но они, как правило, не носят летального характера. Эквивалентов таких «животных» вирусов не выявлено, как это ни удивительно.

К важным онкогенным вирусам человека относятся вирусы гепатита: HBV и HCV; оба эти вируса способны индуцировать рак. Геном HBV состоит из двуспиральной ДНК с некоторым количеством односпиральных участков, которые выглядят незаконченными; он реплицируется так же, как и ретровирусы, с участием обратной транскриптазы, в силу чего относится к параретровирусам. Основное различие между этими вирусами заключается в содержании вирусных частиц; геном ретровирусов состоит из РНК, а параретровирусов – из ДНК. Последующие циклы репликации очень схожи. Обычно ВГВ не интегрируется в геном клетки-хозяина. Если же вопреки всем правилам это случается, он становится генотоксичным и очень онкогенным. HBV сопровождается хроническим воспалением печени, которое иногда усиливается вследствие нездорового образа жизни и алкоголизма. В этом случае фактором, индуцирующим развитие рака, становится один из видов онкогенов, многофункциональный белок Х. Рак, индуцируемый HBV, – это гепатоцеллюлярная карцинома (ГЦК), чаще всего наблюдающаяся в определенных регионах мира вследствие действия прочих факторов, в частности афлатоксинов в Китае, источником которых являются грибы Aspergillus flavus, загрязняющие пищу. После Второй мировой войны мы соскребали плесень с мармелада и обрезали пораженные ею края хлеба. Но этого мало. Мы делали это из-за нехватки продуктов, чего не нужно повторять, поскольку, действуя таким образом, невозможно полностью удалить мицелий, представляющий опасность для здоровья, и заплесневелый кусок хлеба нужно выбрасывать. Против этих двух проблем – рака и вируса – первым эффективным средством стала вакцина от HBV. Более того, она стала первой рекомбинантной вакциной, полученной с использованием технологии рекомбинантной ДНК в дрожжах (части ДНК скомбинированы), которая не представляет опасности для реципиента. Столь впечатляющий успех был достигнут легендарным Морисом Хиллеманом из Merck, который, помимо этого, разработал около 10 других противовирусных вакцин. Он спас миллионы жизней, создав вакцину от вируса гепатита В, но не получил Нобелевскую премию. Вакцина от вируса гепатита В послужила моделью для разработки вакцины от ВИЧ, которую до сих пор не удается получить. ВИЧ отличается высокой вариабельностью, а HBV – нет.

«Кто из вас сделал прививку от HBV?» – спросила я у студентов-медиков, когда преподавала в Цюрихском университете. Из нескольких сот слушателей вакцинированными оказались всего несколько человек. Когда моя племянница поехала работать в английскую больницу, я положила ей в чемодан шприц для необходимой третьей вакцинации от HBV. В то время об этом никто не думал. В настоящее время гепатит В более не является приемлемым профессиональным заболеванием для медиков. Сегодня вакцинирование от HBV обязательно для всех медицинских работников. Эту прививку нужно делать любому человеку, а потом еще проводить тест, чтобы проверить иммунный ответ или сделать повторную инъекцию, особенно перед тем как отправиться в дальнее путешествие.

Затем идет вирус гепатита С (HCV) – относительно новое заболевание. Оно вызывается РНК-вирусом и может перейти в хроническую форму, что приводит к развитию гепатоцеллюлярного рака. Это заболевание исследовали продолжительное время как вирус «гепатита не А и не В». И наконец его идентифицировали, проведя исследование за счет федерального бюджета, которое затем прекратили по инициативе американской компании – это ужасная история, в результате которой исследования были надолго приостановлены. Не вполне понятен способ передачи инфекции. Многие люди не представляют себе, как можно заразиться гепатитом С, – через кровь, из-за уже использованных игл или даже при клинических процедурах. Примерно 40 лет назад использование зараженных игл привело к непреднамеренному инфицированию миллионов египтян, которым делали по три инъекции препарата против шистосомоза (также называемого бильгарциозом). Это паразитическая инфекция, которой можно заразиться даже во время купания в естественных водоемах, в частности в Ниле. Заболеваемость паразитическим заболеванием существенно снизилась, но вместо этого вследствие использования нестерильных игл произошло инфицирование HCV. В то время об этом заболевании еще не знали, и инфицирование происходило вследствие повторного использования зараженных игл. Несмотря на то, что в настоящее время известно об опасности повторного использования игл, все равно это зачастую происходит из соображений экономии. В настоящее время, когда отмечается повышение заболеваемости раком печени, египетские медики считаются высококлассными специалистами по пересадке печени. Подобное инфицирование зараженными иглами также отмечалось на территории бывшей Восточной Германии, когда 3000 женщин делали прививку от фактора резус-несовместимости, белка, характерного для эритроцитов. При такой генетической манипуляции у пары нет шансов на рождение второго ребенка – так произошло у Гёте с его женой. Никому не хочется, чтобы им напоминали о «загадке бернской футбольной команды», о событиях, произошедших в 1954 г., когда несколько членов команды заболели гепатитом, – в то время еще неизвестным HCV. Разобраться в этом явлении ученые смогли только через несколько десятилетий, когда показатель распространенности некоторых видов опухолей повысился. Причиной заражения игроков бернской команды стало использование зараженных игл для инъекций витаминов.

Пионерами исследований HCV являются Чарльз Райс из Института Рокфеллера (Нью-Йорк) и Ральф Бартеншлягер из Гейдельбергского университета, разработавшие упрощенный репликационный цикл HCV в «пробирке» за счет использования «репликона», укороченного вируса, позволяющего осуществлять поиск лекарств без повышенных требований к безопасности. Недавно были разработаны новые препараты, убивающие HCV в течение трех месяцев; при этом наблюдается полное выведение вируса из организма пациента – мечта, остающаяся недостижимой в отношении ВИЧ. Это серьезная история успеха, несмотря на то что терапия стоит €54 000. Она должна быть доступна всем инфицированным пациентам, но существуют определенные ограничения, когда в соответствии с медицинской страховкой оплата таких расходов распространяется только на пациентов на поздних стадиях заболевания. Много лет интерферон был единственной, но гораздо менее эффективной терапией. К счастью, в Египте пациенты получают препарат стоимостью $900 за цикл лечения. Но непонятно, почему в Египте до сих пор распространяется HCV. Этим вирусом инфицировано 15% населения страны, что объясняется привычкой бриться в парикмахерских. Может быть, именно там люди заражаются? По данным врачей-ортопедов, специализирующихся на лечении заболеваний стоп, гигиена ног в Египте не слишком распространена (!), однако в западных странах тоже есть некоторые риски. Во всем мире HCV заражено 170 млн человек. В 2015 г. Райс и Бартеншлягер были удостоены медали Роберта Коха. Они заявили, что до сих пор сохраняется потребность в вакцине, которая позволила бы полностью уничтожить этот вирус. Возможно, его разработкой должны заниматься академические институты, поскольку фармкомпании в настоящее время вполне устраивают уже имеющиеся прибыльные препараты!

Вероятно, стоит упомянуть, что хроническое воспаление является одной из причин, вызывающих рак, даже при отсутствии других факторов. Мы установили, что у животных кусок металла, «установленный» под кожей, может привести к развитию рака. Аналогичным образом постоянное царапание десен зубными протезами может привести к развитию рака. Всем известно имя велосипедиста Лэнса Армстронга, заболевшего раком, – вполне возможно, причиной развития у него заболевания стало постоянное трение кожи о седло, поскольку он занимался велосипедным спортом много часов и много лет! Возникновение опухоли, вероятно, было вызвано постоянным трением.

Папилломавирусы принадлежат к группе, называемой «паповавирусы»: вирус папилломы, полиомы и вирус SV40. Они похожи на вирусы-прототипы, состоящие из структур в форме икосаэдра с двуспиральными ДНК. Папилломавирус человека (ПВЧ) привлек пристальное внимание ученых, когда в 2008 г. Харальд цур Хаузен из Гейдельберга получил Нобелевскую премию вместе с двумя исследователями ВИЧ – Франсуазой Барре-Синусси и Люком Монтанье. В настоящее время у матерей молодых девушек возникает вопрос: нужно ли делать их дочерям прививку от рак-специфических вирусов папилломы человека прежде, чем их дочери достигнут половой зрелости, поскольку вакцины против вирусов оказывают только профилактическое действие, несмотря даже на то, что вирус может вызвать рак шейки матки в течение жизни женщины спустя лишь несколько десятков лет; в ряде случаев он выявляется в виде генитальных папиллом, но рак развивается лишь в редких случаях. Прочие факторы, в частности соблюдение гигиенических требований, генитальные инфекции и даже курение, могут стать одной из причин развития рака. Только два из 178 известных вирусов папилломы человека вызывают рак, а именно ВПЧ-16 и ВПЧ-18. Кроме того, по мнению Харальда цур Хаузена, молодым мужчинам следует вакцинироваться. ВПЧ является одним из факторов развития рака полового члена, заднего прохода, рта и глотки. На долю этого вируса приходится 5% всех опухолей в мире. Мы сих пор не знаем, насколько эффективны эти вакцины, поскольку для развития опухоли требуется несколько десятилетий, и только тогда мы увидим их защитный эффект. В настоящее время молодым мужчинам рекомендуется делать прививку (онкогенные варианты ВПЧ, а именно ВПЧ-16 и ВПЧ-18 экспрессируют два онкопротеина – E6 и Е7, ранние транскрипционные факторы, которые блокируют действие супрессоров опухоли (p53 и Rb) и действуют в качестве стимуляторов роста).

Паповавирусы, как правило, не интегрируются, но, если это происходит, они становятся генотоксичными и опасными. Вирусы палиомы (Py) могут представлять угрозу для здоровья пациентов со сниженным после трансплантаций иммунитетом (в частности, так называемые вирусы BK или JС, получившие свое название по имени пациентов, могут привести к развитию опухолей, в то время как SV40 обычно проявляет активность только в организме животных). Обычно такие вирусы не вызывают развития заболеваний – инфицирование происходит у 75% людей, но только трансплантация печени и ассоциированная иммуносупрессия относятся к рискам активации этих вирусов. Интеграция вирусной ДНК в геном клеток наблюдается только в 1% клеток, но эта фактически случайность все равно является одним из факторов развития рака. Обезьяний вирус SV40 однажды «загрязнил» вакцину от полиовируса, которую разработали много лет назад, используя клетки почек африканских зеленых мартышек. Серьезное беспокойство вызвал вопрос, могла бы эта вакцина в долгосрочной перспективе вызвать развитие рака. Этой вакциной вакцинировали миллионы русских в бывшем Восточном лагере. На протяжении нескольких десятилетий осуществлялся мониторинг возможности развития опухоли. Но катастрофы не произошло.

Производство полиовируса для вакцинации также рассматривалось как возможный источник SIV, обезьяньего вируса, родственного ВИЧ, потенциальным последствием которого может стать распространение ВИЧ. Но, согласно заключению специального комитета, это маловероятно.

Ежегодно в мире от рака умирает около 10 млн человек, и этот показатель растет, особенно в экономически неразвитых странах. Примерно в 15–20% случаев его причиной становятся вирусы. Старомодная эпидемиология по-прежнему чрезвычайно информативна при выявлении новых вирусов как причины рака. Цур Хаузен занимается поиском новых вирусов-кандидатов (провоцирующих рак прямой кишки) в стейках, особенно в Аргентине, жители которой часто едят говядину. В этой стране стейки очень толстые и часто недостаточно прожарены, чтобы любые вирусы, находящиеся в мясе, оказались уничтожены. Другое эпидемиологическое исследование показало, что в Норвегии, где пьют мало молока в силу непереносимости норвежцами лактозы, показатель заболеваемости раком молочных желез низкий. Содержатся ли в молоке агенты, провоцирующие рак? Пока еще слишком рано об этом говорить. Обе эти возможности рассматриваются цур Хаузеном, который до этого не ошибся в отношении вируса папилломы человека (ВПЧ)!

С недавнего времени внимание исследователей привлекает рак, индуцированный микроорганизмами. Бактерия Helicobacter pylori может вызвать развитие рака желудка или расположенного выше участка ЖКТ – пищевода. Кроме того, бактерии Chlamydia trachomatis, передаваемые половым путем и реплицирующиеся внутри клетки, способствуют развитию рака, как следует из заключения Института инфекционной биологии Общества Макса Планка. Chlamydia trachomatis оказывает опасное генотоксическое действие, а также блокирует репарацию генов и предотвращает гибель клеток – все это свойства, стимулирующие развитие рака. Антибиотики тоже рассматриваются как опосредованные «промоутеры рака». Если пациенту, проходящему курс химиотерапии, показаны антибиотики, это может стать серьезным недостатком, ограничивающим эффективность химиотерапии, поскольку бактерии в ЖКТ необходимы для обеспечения эффективности противораковой терапии и не должны быть уничтожены антибиотиками. «Интересно, сколько пациентов я, возможно, погубил, не владея этой информацией?» – сказал недавно известный онколог.

Итак, один вирус вызывает один вид рака? Нет, это не так. Разные вирусы в сочетании с большим числом кофакторов могут вызвать много заболеваний – факт, который неоднократно вызывал недопонимание и замешательство. Герпесвирус Эпштейна–Барр (ЭБВ) характеризуется многочисленными проявлениями. Он вызывает лимфому Беркитта (ЛБ), сопровождающуюся воспалением лимфоузлов, часто наблюдаемую у африканских детей, и назофаренгеальный рак в Китае. Согласно описанию в учебниках, возбудителем рака является один какой-нибудь вирус и различные кофакторы. Безусловно, новые технологии секвенирования позволили определить генетические различия вируса в обоих случаях, а также при третьем заболевании – мононуклеозе (грандулярная лихорадка) или «болезни поцелуев», часто встречающейся у студентов американских колледжей. Заболевание не является раком, но его возбудитель – тот же вирус ЭБВ. В настоящее время путем секвенирования трех вирусных геномов были выявлены генетические варианты. Вирусы отличаются друг от друга. Различные кофакторы, равно как и белок Myc, обусловливают рост этих опухолевых клеток.

Еще один вирус герпеса человека – HHV-8, или вирус герпеса человека, ассоциированный с саркомой Капоши (KSHV). Когда ВИЧ только открыли, в Сан-Франциско KSHV считался одним из признаков ВИЧ, поскольку отмечалось инфицирование молодых мужчин, в то время как, по известным на тот момент данным, саркома Капоши развивалась чаще у пожилых мужчин. HHV-8 обусловливает развитие ангиогенеза (разрастание кровяных сосудов), поэтому были разработаны антиангиогенные препараты, в частности препараты для подавления активности васкулоэндотелиального фактора роста (VEGF). Эти препараты также могли бы способствовать лечению и других опухолей, поскольку новые кровеносные сосуды необходимы для обеспечения питательными веществами растущих опухолей. Существует препарат для лечения рака яичников, и он же показан при макулярной дегенерации сетчатки глаза, которая может привести к слепоте. Такая терапия стоимостью $100 000 весьма спорна и зачастую дает лишь временный эффект.

ВИЧ не вызывает рак, хотя рак у носителей ВИЧ часто оказывается следствием этого вируса на поздней стадии: ВИЧ проявляет свое канцерогенное действие в комбинации с другими вирусами: например, ВИЧ в сочетании с ЭБВ индуцирует развитие лимфомы, ВИЧ с KSHV – саркому Капоши, а ВИЧ с ВПЧ – рак шейки матки. На поздних стадиях ВИЧ-инфекции может наблюдаться комбинированное действие нескольких вирусов. В этом процессе важная роль отводится иммунной системе. Даже на фоне противоретровирусной терапии наблюдается ослабление иммунной системы, и такой терапии недостаточно для профилактики развития рака. Относится ли это и к иммунной системе у пожилых людей? Показатель заболеваемости раком с возрастом увеличивается. Какие способности с возрастом утрачиваются организмом? Почему показатель заболеваемости повышается с возрастом независимо от наличия или отсутствия ВИЧ-инфекции? Для того, чтобы получить больше информации по данному вопросу, был создан новый Институт исследования рака, которым руководит нобелевский лауреат Гарольд Вармус – один из ученых, открывших онкогенный белок Src.

Странные смерти.

Много лет назад мама прислала мне письмо, которое я храню до сих пор. В него была вложена вырезка из газеты, речь в ней шла о неожиданных смертях среди довольно молодых ученых в Париже, которые работали с онкогенным вирусом. Я работала в Институте молекулярной генетики Общества Макса Планка (Берлин), где занималась изучением онкогенов вирусов (их было довольно много, в частности Myc, Myb, Mil/Raf, Src, Ets и еще Erb-B2). В одном парижском институте умерло несколько ученых. «С тобой может произойти подобное?» – спрашивала меня мама, и совершенно небезосновательно. Специальный парижский комитет пришел к выводу, что все опухоли были разного вида, поэтому вряд ли существовал общий фактор. Не было доказано наличие причинно-следственной связи этих смертей с исследованиями животного онкогенного вируса SV40, поскольку опухоли были разными. Раковый антиген (T-антиген SV40) не рассматривался в качестве причины развития рака. Может быть, напрасно? Это произошло 40 лет назад. Роль кофакторов многообразна. У одного это может быть курение, у другого – работа с радиоактивными или ядовитыми веществами, в частности с бромидом этидия, который обычно используется в лабораториях, у третьего – генетические мутации генома – в комбинации с Т-антигеном кофакторы могут обусловить развитие различных видов опухолей. Мне известно несколько случаев, когда, как я подозреваю, в развитии рака, приведшего к преждевременной смерти моих коллег, важную роль сыграл Т-антиген. Я всегда просила своих студентов, работая с SV40 и Т-антигеном, проявлять осторожность, даже если вирус редко вызывает рак у человека или такого вообще не происходило. Однако дозы, с которыми работают в лабораторных условиях, чрезвычайно высоки по сравнению с существующими в природе. Меня этот вопрос всегда волнует, и я считаю, что применяемые в лабораториях химические соединения являются потенциальными канцерогенами и могут провоцировать развитие рака. Возьмем, например, пипетирование ртом (что сегодня себе просто невозможно представить). У моего коллеги развилась опухоль ротовой полости. На протяжении ряда лет он работал с онкогенным вирусом SV40 и практиковал пипетирование ртом. Связано ли это с образованием у него опухоли? Есть записи в истории болезни, но нет убедительных доказательств такой взаимосвязи. Чтобы можно было отказаться от пипетирования ртом, разработали резиновую грушу, которая в силу ряда причин всегда красного цвета. В настоящее время выпускаются автоматические пипетки, поэтому пипетирование ртом запрещено.

Исследователь Ханс Аронсон, проводя исследования в берлинском исследовательском институте, использовал пипетирование ртом, в результате чего «пригубил» токсины дифтерии и умер. Жена Ханса Аронсона была совершенно потрясена его смертью и, убитая горем, учредила премию Фонда Аронсона. Мне рассказывали, что эта женщина носила обувь с бриллиантами, но оказалась не силах перенести смерть мужа, стала морить себя голодом и умерла. Ее племянница пережила еврейские погромы в Германии и в 1987 г. присутствовала на вручении мне премии Фонда Аронсона за исследование рака. На эти деньги я купила мини-орган с лабиальными трубами, двумя клавиатурами и полноценной педальной клавиатурой, поскольку эту премию я должна была потратить только на хобби, а не на исследования. Несколько десятков лет у меня совершенно не было времени музицировать – именно это мне предрек коллега, когда я только начинала работать в Цюрихском университете. Но сейчас, после ухода в отставку, можно попробовать еще раз!

История с Т-антигеном SV40 имела продолжение. Этот антиген вызывает развитие рака у животных, и поэтому он стал предметом исследований многих ученых, которые хотели получить более полное представление о раке. Речь шла об одном гене, но никто не ожидал, что выяснение его роли в развитии рака окажется очень сложным занятием. В 1971 г. президент США Никсон, воодушевленный успешной реализацией космической программы, «объявил войну раку» в рамках принятого Национального закона о раке. Просто он полагал, что благодаря техническому прогрессу удастся справиться с раком, так же как получилось полететь на Луну. Было положено начало исследованиям Т-антигена. Однако Никсон оказался неправ. Проводимые исследования до сих пор не позволяют понять, как один белок выполняет такое количество разнообразных функций – сотни функций. Он почти всемогущ. И что хуже всего – я полагаю, он опасен для работы в лаборатории.

Чему ретровирусы научили исследователей рака?

Ретровирусы показали исследователям направления, где искать онкогены. Благодаря этому примерно 50 лет назад начались молекулярные исследования рака. Моя группа тоже вела подобные исследования. Нам невероятно повезло, и мы одним махом «выудили» семь онкогенных белков – почти сказочная удача. А произошло это следующим образом: под эгидой Европейской организации по молекулярной биологии (ЕМБО) я организовала лабораторный учебно-практический курс по вирусам и онкогенам для 30 студентов практически со всей Европы и США. Наш американский гость Мэтте Стрэнд продемонстрировал новую для студентов и для нас технологию производства моноклональных антител. Мы осваивали эту технологию, одновременно познавая ее, – вот еще один интересный способ совершенствоваться.

Сейчас это уже стандартная технология. В университетских сервисных центрах даже бесплатно производят моноклональные антитела по спецификациям заказчиков. Принцип производства моноклональных антител заключается в слиянии двух клеток: одной из линии «бессмертных» раковых клеток, полученных из опухоли так называемой множественной миеломы или плазмацитомы, и клетки селезенки иммунизированных мышей, на базе которых получают антитела. Получившиеся в результате такого слияния клетки проходят селекцию, из них отбирают отдельные клетки, которые размножают. В результате получается единичный клон идентичных клеток, производящих очень специфичное антитело к специфическому антигену (эпитопу). Вот почему такие антитела называются моноклональными. Мышиные антитела можно «адаптировать» для человека и использовать в качестве основы для высокоспецифических противораковых терапий. Названия таких препаратов заканчиваются на «-мАб», что означает «моноклональное антитело», и это наиболее эффективные способы раковой терапии из имеющихся в настоящее время.

Мою коллегу так вдохновила эта новая технология, что она продолжила получение моноклональных антител (которые она практически раздаривала коллегам) к большинству необычных антигенов, в частности различных поверхностных белков трипаносомы, которая является причиной нарколепсии. Мы попробовали получить моноклональное антитело к одному онкопротеину – но у нас ничего не вышло. Полученное антитело распознавало «не ту часть» белка, не онкогенную (она оказалась слишком консервативной и не иммуногенной). И все же эта часть оказалась универсальной для десятка других онкогенов, и у нас оказалась «удочка» для их «ловли». Однажды жарким летом мы просидели весь день и всю ночь, описывая эти многочисленные онкогены, и не справились с объемом информации. В науке это редкий случай; ни с моими коллегами, ни со мной такого больше никогда не случалось.

Так мы «выловили» онкобелки Myc, Myb или Erb-B2, а также новую киназу Mil/Raf. Для этой цели мы нашли удачное контрольное антитело и включили фамилию его поставщика в список соавторов статьи, опубликованной в Nature в 1984 г. То, что он взял это антитело из морозильной камеры другого ученого, я узнала несколько лет спустя, когда мой коллега, изначально получивший это антитело, спросил меня, где я его взяла и почему не поблагодарила его. Разговор произошел в Колд-Спринг-Харбор, пока мы ждали лимузин, чтобы отправиться в аэропорт. Статья уже вышла, и мне не удалось внести фамилию этого человека в список соавторов и удалить фамилию другого. Новую открытую киназу признали не сразу: была ли она результатом контаминации клеточных культур? Нет, полученное нами моноклональное антитело позволило осуществить столь эффективную очистку, что мы оказались правы. (Позднее мы это доказали путем мутирования киназы, в результате чего она утратила свою функцию. А это всегда считается окончательным свидетельством.).

Обнаруженная киназа Raf работает по принципу каскада, в соответствии с которым одна киназа доставляет фосфатную группу другой и активирует ее. Это напоминает эстафетный бег, где в качестве бегунов выступают Ras, Raf, MEK, ERK. И наконец ERK, будучи заключительным спринтером, проходит через ядерную мембрану и доставляет фосфат к Myc (и т.д.), который затем, будучи транскрипционным фактором, включает и выключает гены клетки, а также соответствующие программы. Это универсальный путь, и он в зависимости от первого стимула может регулировать такие явления, как рост, старение, выработка гормонов, реакция на стресс и запах и даже смерть. Его можно сравнить с телевизионной антенной, которая транслирует ту или иную программу на телеприемник в гостиной, где мы выбираем канал с определенной «программой».

Четыре «бегуна», последовательно принимающих друг у друга «эстафетную палочку», обеспечивают более эффективную амплификацию, регуляцию, остановку и более надежную передачу сигнала, чем один «бегун». И, как это обычно бывает в биологии, результат зависит от входящей информации, контекста, дополнительных факторов или перекрестных помех. Тем не менее основным переключателем является киназа Raf, которая является мишенью для Ras. Она похожа на закрытую оболочку, способную активироваться и становиться более онкогенной с частично открытой оболочкой (сRаf превращается в B-Raf). Онкогенная версия белка активна при многих видах рака, при половине всех злокачественных меланом, при раке яичников, прямой кишки, пищевода и молочных желез. Только недавно было освоено промышленное производство ингибиторов Raf. В настоящее время их около пяти – и это через 30 лет после открытия рассматриваемой киназы. Ингибиторы Raf могли бы иметь практическое применение. Время выживания пациентов в среднем составляет несколько месяцев, что, конечно, неутешительно. Тройная терапия была бы более эффективной. На опыте ВИЧ мы поняли, как использовать несколько препаратов, и такую терапию также нужно применять при лечении рака. Недавно я встретила бывшего коллегу из своего института. Сейчас он профессор дерматологии и успешно лечит меланомы, используя ингибиторы Raf. «Я не знал, что вы ее открыли! Мы с ней работали, а вы мне ничего об этом не говорили!» Действительно, 30 лет – большой срок.

Еще один клинически важный онкогенный белок – это Ras (найден при саркоме у крыс), характеризующийся одноточечной мутацией в кодоне 12. До сих пор не существует ингибиторов Ras, несмотря на гигантские усилия ученых и его значительную роль в развитии 80% случаев рака у человека. Несмотря на то, что у Ras так много мишеней, что приводит к развитию побочных реакций, стартовала новая программа исследований с серьезной финансовой поддержкой.

Рак молочной железы также зависит от активированных онкогенов, являющихся мишенью для соответствующих препаратов. HER-2/neu или Erb-B2 – рецептор тирозинкиназы, которая в 25% случаев рака молочной железы вырабатывается в избыточном количестве и является онкогеном. Только в этих случаях назначается дорогой препарат герцептин. Врачи придерживаются индивидуализированного подхода и назначают этот препарат, только если его эффективность гарантирована, иначе его назначение нецелесообразно. Изначально этот онкоген был выявлен в вирусе эритробластоза у цыплят (AEV), который в настоящее время практически забыт. Вирус цыплят не имеет ничего общего с раком молочных желез – и это до сих пор для меня загадка.

Онкобелок Raf может индуцировать два прямо противоположных эффекта: активировать рост и блокировать его. Мы называем это «парадокс Raf». Мы объясняем столь неожиданный эффект «двуликого Януса» действием еще одной киназы (Akt) и других клеточных факторов. Журнал Science принял в печать нашу статью с полученными результатами. Но затем процесс затормозился – видимо, мой бывший коллега из Нью-Йорка представил в Science свою рукопись, что создало проблемы, и публикацию нашей работы отложили. До нас доходили слухи, что экс-коллега ведет переговоры с журналом, но у нас не было фактов. Я никогда не отваживалась на переговоры с журналами. Должно быть, информация о наших данных стала известна за океаном благодаря моему швейцарскому сотруднику. Он любил порассуждать о своих замечательных успехах задолго до того, как они воплотятся в жизнь, в том числе и в компании своего друга, с которым проживал в одном номере во время одного из мероприятий, проводившихся в США, а потом бесконечно долго разговаривал об этом же по телефону. У этой детективной истории оказался счастливый конец, поскольку в итоге обе статьи одна за другой были опубликованы в Science, причем во второй из них наши имена тоже были упомянуты. Я боролась за эту статью! И какой же урок из этого нужно извлечь? Необходимо рассказывать о своих результатах – и тогда у вас будет две статьи в Science… если повезет!

Еще один урок связан с пациентами: «парадокс Raf» имеет определенные последствия для терапии и предусматривает ингибирование роста. А как насчет ингибирования угнетения роста? Вопреки ожидаемому эффекту опухоль будет расти. Недавно ряд авторов описали опасное побочное действие новых препаратов у пациентов, как мы предрекали и показали это на клеточной культуре. Они не упоминали или не помнили ранее опубликованные статьи. В последнее время авторы статей стали практиковать такую хитрость: не цитировать источники в надежде, что рецензенты этого не заметят. Так повышается значимость и приоритет открытия. И действительно, рецензенты часто этого не замечают. Я, к своему удивлению, в пылу эмоций перед всей аудиторией стала рассказывать докладчику о «парадоксе Raf», ожидая, что это вызовет у него беспокойство. «Мы были друзьями», – начала я наступление на коллегу, которого знала 40 лет и которому сначала в личной беседе сказала, что он, кажется, «забыл» упомянуть две наши статьи в Science. «Чего же конкретно вы хотите?» – спросил меня председатель заседания. «Должных ссылок». Председатель заседания и докладчик расстроились, а другие участники заседания стали мне аплодировать и позже – уже на следующий день – поздравили меня и подарили шоколад за смелость. Да нет же, просто я была в ярости! И еще меня немного мучили угрызения совести. На следующий день несколько редакторов стали обсуждать этот хорошо известный случай «нарушения принятой в научном мире этики». Для корректной подготовки библиографии используют системы поиска литературных источников. Кажется, они применяются в фармацевтической отрасли, по крайней мере мне прислали всю информацию об используемых в исследовательских целях Raf-реагентах, которые мне после ухода в отставку более не нужны.

Белок Myc и аварии на реакторе.

Еще один класс онкогенных белков относится к транскрипционным факторам, регулирующим клеточные программы на уровне ДНК транскрипции. Одним из самых примечательных из них является белок Myc – универсальный игрок на поле регуляции генов.

В каждой клетке человека присутствуют все гены, но активированным оказывается лишь их определенный набор. Именно так осуществляется специализация клеток, которых в нашем организме насчитывается 200 типов. Однако активация может принять нежелательный оборот: онкогенные транскрипционные факторы вирусов, вызывающих рак, могут запустить не те программы и индуцировать развитие рака. Рассмотрим показательный пример – белок Myc.

Для исследования этого белка нам нужно было вырастить вирус в перепелиных яйцах (мне так никто и не объяснил, почему нужны именно перепелиные, а не куриные яйца!). Перепелиные яйца постоянно исчезали из вивария – мне сказали, что они считаются еще более сильным афродизиаком, чем рог африканского носорога! Однажды мы поместили в инкубатор несколько сот перепелиных яиц, в результате вылупились птенцы перепелов, которых мы переправили в огромную вольеру на Павлиньем острове в Берлине, дабы привести в порядок территорию. Огромный ящик с птенцами мы перевезли на пароме на остров. После столь успешного эксперимента довольный фермер – единственный человек, имеющий право жить на острове, – дал нам несколько павлиньих яиц. Мы попытались вывести из них птенцов. Для этого потребовалось модернизировать инкубатор для крупных павлиньих яиц. Сотрудники мастерской при институте, разделив наш энтузиазм по поводу проведения «прикладного» эксперимента, сразу же это сделали, но, к сожалению, наши усилия не увенчались успехом. Возможно, яйца не были оплодотворены либо их содержимое высохло. В результате нам не удалось вывести птенцов павлинов, а жаль. Поэтому мы продолжили изучать Myc, используя перепелиные яйца.

Обычно белок Myc, клеточный c-Myc, регулирует примерно 15% всех генов человека путем связывания c белком-усилителем (энхансером). Во многих опухолевых клетках наблюдается сверхэкспрессия Myc. Дерегуляция и несвоевременная экспрессия белка Myc, а также его генов-таргетов могут провоцировать рак. Мус – одна из многих конечных мишеней сигнальных путей, в частности пути Ras–Raf–MEK–ERK, который регулирует клеточные функции. Существует два тканеспецифических варианта белка: L-Myc специфичен к легким, а N-Myc – к нейробластоме, опухоли головного мозга, при которой сверхэкспрессия (может быть 10 000-кратной) коррелирует с очень агрессивным ростом опухоли. Неправильная доза и время действия делают опухолевые белки опасными. Это часто происходит после аварий на атомных реакторах и приводит к повреждению хромосом, обусловливает развитие рака крови, лейкемии и лимфомы. Клетки крови чинят поврежденные хромосомы за счет своих рекомбиназ, а также разрывы, приводящие к развитию аневризмы. Незакономерная комбинация хромосом 8 и 14 приводит к перепроизводству белка Myc и лейкемии, что наблюдалось после чернобыльской аварии. В случае транслокации используется сокращение «t», t(8, 14). Еще одна хромосомная транслокация t(9, 22) приводит к развитию хронического миелоидного лейкоза (ХМЛ). В результате получается так называемая филадельфийская хромосома, в которой два белка – ингибитора роста становятся укороченными, а при их слиянии образуется онкогенный белок Bcr-Abl, потерявший обе ингибирующие функции, но с выраженной способностью стимулировать рост. Это также является следствием аварий на атомных электростанциях.

Для этого случая, к счастью, уже разработан ингибитор «Гливек» – орфанный препарат (назначаемый при заболеваниях, частота развития которых составляет менее 10 000 новых случаев в мире в год); этот препарат начала выпускать швейцарская компания, но потом прекратила. Однако один ее сотрудник, Ник Лайден, учредил в США новую компанию-преемника (Kinetix Pharmaceuticals), которая оказалась очень успешной, поскольку «Гливек», как это ни удивительно, продемонстрировал активность не только в отношении хронического миелоидного лейкоза, но и при раке желудка и прочих онкозаболеваниях. Затем материнская компания отказалась от выпуска данного препарата! В настоящее время, когда устойчивость к лекарственным препаратам повышается, нужно иметь больше препаратов!

Одно время предполагалось, что Myc – основной онкоген при лимфоме Беркита, но в данном случае он является лишь действующим кофактором. Около 30 лет назад я выступила на конгрессе по лимфоме, проходившем в Израиле и организованном Джорджем Кляйном из Каролинского института в Стокгольме. В своем докладе я рассказала о результатах наших исследований связывания ДНК и Myc, необходимого для генной регуляции. Для меня, немки, было большой честью получить приглашение на этот конгресс от человека, бежавшего из концентрационного лагеря. За исследования Myc меня удостоили награды, но эта история оказалась грустной, поскольку комитет по присуждению данной премии отказался включить в число награжденных моих коллег. Когда же я все равно разделила с ними полученные деньги, у них это не вызвало радости, поскольку деньги и признание коллег – разные вещи. Более того, директор одного исследовательского института в Сиэтле, с которым мы ехали на конгресс в одном такси, не скрывая досады, утверждал, что его коллеги первыми получили результат по Myc. Мы, не зная об их результатах, первыми опубликовали свои данные в Nature. Тем не менее этот расстроившийся коллега, будучи влиятельным человеком, на все оставшиеся годы отстранил меня от исследований Myc! Знаете, что мне сказал директор Общества Макса Планка в Берлине? «У вас всегда будут сложности со значимыми статьями – и никогда со скучными». Вся моя последующая исследовательская судьба подтвердила это. Между прочим, большинство статей скучны!

Даже при отсутствии гена Myc интегрированный в ДНК ретровирус может вызвать рак при помощи своего промотора через механизм «даунстрим-усиления», активации неизвестных клеточных генов. При этом рак у цыплят, который мы наблюдали, очень похож на Мус-индуцированный рак, за исключением того, что в присутствии Мус опухоль развивается очень быстро, при его отсутствии – гораздо медленнее. Однажды на фоне проведения генной терапии пациенту был введен данный промотор, что вместо излечения привело к развитию рака. Генная терапия оказалась эффективной у 10 детей, но у двоих наблюдалось развитие лейкемии, поскольку вирусный промотор «запустил» клеточный ген (транскрипционный фактор LМО2), индуцировав лейкемию, которую позднее удалось с успехом контролировать. Теоретически такая опасность всегда прогнозировалась, но шокирует тот факт, что это может происходить с такой частотой – два случая из десяти!

Для одного международного исследования лимфомы среди прочих веществ были использованы полученные нами моноклональные антитела (мАт) к белку Myc, чтобы протестировать их эффективность при диагностике лимфом в соответствии с «Кильской классификацией лимфом». В результате мне предложили должность профессора в Кильском университете. Однако министр (дама) по вопросам научных исследований, высказывавшаяся по поводу моей прелестной зелено-голубой сумочки (любимый цвет жителей побережья), никогда не находила средств на уничтожение инфекционных отходов, которые могли вызвать загрязнение Балтийского моря. Давайте внесем ясность в этот вопрос: я не стремилась попасть в Киль и оказаться в доме своего прадеда. Я хотела работать в Кильском институте. Улица Мёллинг не имеет ко мне никакого отношения, а названа в честь моего прадеда, который построил порт (Северо-Восточный канал – один из самых активно используемых судоходных путей) и пути для железнодорожного сообщения. Его именем можно было назвать улицу и получше.

Myc был опосредованно высоко оценен в 2012 г., когда Нобелевскую премию вручили за исследование стволовых клеток и регенерации тканей. Myc – один из четырех факторов, способствующих превращению взрослых клеток обратно в мультипотентные, активно делящиеся стволовые клетки. Однако именно в этом заключается их опасное сходство с опухолевыми клетками, которые характеризуются нерегулируемым ростом, на чем мы остановимся позднее. Myc может сделать клетки «жирными» – это новое свойство, которое корректирует рост клетки и увеличение ее объема. Приводит ли это к увеличению массы тела? Пока точно не известно.

Существуют ли препараты против Myc? Несколько десятилетий назад, будучи консультантом, я не поддерживала поиск препаратов против этого белка. Мой голландский коллега, помахивая билетами на самолет, пригласил меня в Филадельфию, чтобы встретиться с коллегами из компании Centocor (в настоящее время Johnson & Johnson). Это был Джо Хильгерс, имевший прозвище Летучий Голландец, которому он полностью соответствовал. Я должна была оценить целесообразность рассмотрения онкогенных белков в качестве мишени лекарственного препарата. Я посоветовала этого не делать, так как блокирование этих белков, играющих немало важных ролей в функционировании нормальных клеток, показалось мне слишком рискованным. Я оказалась права насчет Myc: он играет слишком важную роль в росте клеток, в том числе стволовых (как нам в настоящее время известно), чтобы стать мишенью для ингибиторов. Обсуждение этого вопроса началось недавно, при этом L-Myc считается «краткосрочной» мишенью для препаратов, показанных для лечения рака легких. Возможно проведение краткосрочной, временной терапии, небольшое терапевтическое окно, не сопровождающееся слишком большим количеством побочных явлений. Это новая концепция, и сейчас над ней работают многие. Однако мои рекомендации по киназе Raf оказались совершенно ошибочными. Я не могла себе представить, что одну из 1000 известных киназ можно ингибировать столь специфически, поэтому и не предлагала ее в качестве мишени при разработке лекарств. Никому в голову не пришла идея запатентовать Myc или киназу Raf в качестве раковых мишеней, и никто не стал искать ингибиторы к ним. Сегодня, более чем через 30 лет, есть потенциальные ингибиторы киназы Raf, особенно против онкогенной формы, преактивированной для развития рака (онкогенная B-Raf в комбинации с нормальной C-Raf имеет большое значение для развития рака, поскольку они осуществляют гетеродимеризацию и ингибиторы ведут себя непредсказуемо). Новые препараты считаются в настоящее время самыми эффективными противораковыми препаратами и уже применяются в клинических условиях. Некоторые другие ингибиторы киназы весьма эффективны при комбинированной терапии. Ингибиторов Myc пока еще не существует.

В любом случае срок действия патентов уже закончился бы, и чтобы внести ясность, добавлю: я нисколько не обогатилась, как полагают некоторые, да и не должна была, так как мои исследования финансировались государством. Мой вклад в изучение этого вопроса совершенно забыт или почти забыт, но я счастлива, что занималась исследованиями рака (практически) всю жизнь и внесла небольшой вклад в борьбу с онкологией.

Супрессоры опухоли и автомобильные аварии.

Какие события вызывают рак? Давайте представим себе, что опухоль – это автомобильная авария. Она может быть вызвана двумя причинами: слишком высокой скоростью и отказом тормозов. В обоих случаях машина движется слишком быстро – это означает слишком быстрый рост клетки, аварию, рак. Выход из строя тормозной системы соответствует потере «супрессора опухоли». Нормальная клетка имеет два набора хромосом и, следовательно, два тормоза. Если они оба выходят из строя, рак развивается быстро. А что происходит, если из строя выходит один тормоз? Нет, не медленное развитие опухоли, а ее развитие в более отдаленной перспективе.

Ответ на этот вопрос дал Альфред Кнадсон из Онкологического центра Фокс Чейз, недалеко от Филадельфии, который изучал рак глаза, ретинобластому. Он выявлял эту опухоль либо у маленьких детей, либо у пожилых людей и задумался, почему наблюдаются такие крайности. Если ген, который он назвал геном ретинобластомы, Rb, дефектен вдвойне – в двух хромосомах, опухоль развивается у детей. У людей только с одним, а не двумя дефектными генами опухоль развивается гораздо позднее и приобретает дополнительные дефекты в течение жизни. Таким образом, развитие опухоли носит либо доминантный, либо рецессивный характер и может развиваться либо быстро, либо через много лет. За эту «теорию двух попаданий» он получил премию Ласкера, лауреатам которой полагается статуэтка в виде копии статуи греческой богини победы Ники с двумя крыльями, но без головы, которая экспонируется в Лувре на лестнице, поскольку из-за своих размеров не помещается в выставочном зале. Копия этой скульптуры занимает много места в основном здании Цюрихского университета. Имелось ли в виду, что статуя будет стимулировать студентов на получение одной из величайших научных премий? Что они в шаге от Нобелевской премии? Это могло быть серьезным стимулом… если бы студенты об этом знали, в чем я сомневаюсь. Возможно, им знакома яркая синяя Ника Самофракийская Ива Кляйна, а может быть, и о ней не знают.

Таким образом, наследуется только предрасположенность к раку, но наличие одной дефектной хромосомы не мешает существованию здорового фенотипа и может остаться незамеченным. Совершенно очевидно, что половины дозы белка Rb достаточно для супрессии опухоли на несколько десятилетий. И только дополнительные ошибки могут усилить прогрессирование рака. Отметим следующее: фактор двух (отличие в два раза), как показано в данном случае, в биологии может оказаться чрезвычайно важным, однако он зачастую игнорируется как слишком незначительный и не имеющий отношения к проблеме! Это совершенно неправильно – фактор двух действительно значим!

Существует еще один белок – супрессор рака – р53. Его структура напоминает руку с пальцами, которая дотрагивается до ДНК и нащупывает в ней дефекты, нарушения цепи или ошибочные мутации. Затем р53 активирует сигнальную программу и останавливает клеточный рост, чтобы выиграть время для репарации.

Возможен и вариант, когда р53 индуцирует гибель клетки, если ситуация безвыходная. Если обе меры оказываются неэффективными, клетка становится раковой.

Гены супрессора опухоли наиболее предпочтительны при проведении генной терапии раковым пациентам. Несмотря на мультифакторное развитие раковых клеток, фенотип может сохраняться на фоне монотерапии с использованием интактного р53, поставляемого искусственным вирусом. Это удивительно и должно означать, что р53 – ключевой игрок в развитии рака. Чтобы «нормализовать» клетку, этому белку необходимо скорректировать несколько десятков дефектов. Поэтому в генной терапии р53 предпочтительный ген, используемый для замены. Врач из Кантона (ныне Гуанчжоу) в Китае уже предлагает эту терапию в интернете. Но я бы посоветовала подождать, пока этот подход не предложат исследователи и врачи и его не одобрят регуляторные органы. Несколько групп ученых, включая одного из основных открывателей p53 сэра Дэвида Лейна из Великобритании, активно занимаются исследованиями в Сингапуре.

Следует отметить, что высокая онкогенность многих вирусных онкогенов обусловлена их способностью связывать и удалять белки, оказывающие супрессивный эффект на опухоль. Таким образом, они обладают двойной функцией – являются онкогенами, но при этом и противораковыми супрессорными генами. Это может быть истолковано как стратегия выживания вирусов, поскольку вирусный онкоген, удаляющий ингибитор роста, обеспечивает больше шансов на выживание клетки-хозяина и большого количества вирусного потомства через механизм мутуализма. Вирусы способны и на большее: ради своей выгоды они могут предотвратить апоптоз – запрограммированную гибель клеток. Для вируса живая клетка полезнее, чем мертвая. Поэтому ингибиторы апоптоза можно обнаружить во многих вирусах, аденовирусах, герпесвирусах, вирусе оспы и в довольно редком вирусе африканской чумы свиней, в котором был выявлен антиапоптозный эффект. Антиапоптозный эффект вируса может привести к раку, при котором клетки никогда не умирают.

Берт Фогельштейн из Балтимора проанализировал различные стадии формирования опухолей у человека. В качестве модели он использовал рак прямой кишки. Полученные результаты оказались устрашающими: рак развивается 30 лет! Разные стадии характеризуются различным количеством активированных онкогенов и потерей генов – супрессоров опухоли – примерно 54 и 71 соответственно. В качестве «драйверов» развития рака могут функционировать до восьми генов. При этом «драйверы» представляют собой мутированные одиночные клетки, пролиферирующие гораздо быстрее, чем соседние. Таким образом, клеточная популяция постоянно меняется, что осложняет проведение терапии. Кроме того, у каждого человека опухоль развивается по-своему, что требует индивидуально подобранной терапии и индивидуализированного подхода к оказанию медицинской помощи.

В первые семь лет развития опухоли сначала наступает характерная для ранней стадии развития заболевания гиперпролиферации клеток, которая проявляется в образовании доброкачественных полипов, так называемых аденом. Кроме того, происходит изменение межклеточных контактов за счет молекул адгезии, в частности катенинов. Затем маленькие полипы начинают расти, становятся крупнее, активируется киназа выживания Akt, а гены – супрессоры опухоли, такие как р53, и клеточный ген, «отсутствующий при раке ободочной кишки» (DCC), наоборот, теряются, и тогда онкогены, в частности мутированная Ras и Raf киназа, стимулируют прогрессирование рака. По оценкам Фогельштейна, на это уходит 17 лет. В следующие два года прогрессирование рака доходит до запущенной стадии, и на последней стадии активируется метастаз и гены Met и mn23, необходимые для метастаза, когда опухоль попадает в кровоток, и раковые клетки, утратившие межклеточные связи, разносятся кровью. Итак, этот процесс может занимать до 30 лет. Один дефект в функционировании клетки, стимулирующий клеточный рост, повышает шанс возникновения следующей ошибки. Когда же следует начинать терапию? Когда вы хотите, чтобы был поставлен диагноз?

Метастазы, или Как клетки учатся «перебегать» из одного места в другое?

Задолго до того, как гены – супрессоры опухоли вызвали всеобщий интерес, Элизабет Гатефф открыла супрессор опухоли. В 1988 г. в Гейдельберге ей вручили премию Мейенбурга за исследование рака, и если бы не это, о ее работе забыли бы. Она назвала ген discs-lаrgе. Его отсутствие приводит к зарождающимся дефектам у мух и аномальному развитию крыльев, лапок и усиков. Случайно получилось, что мы в лаборатории проводили исследование с одним из таких белков – супрессоров опухоли и анализировали белок PDZ, который связывается с онкобелком Src. Сначала мы планировали ингибировать белок PDZ в целях предотвращения роста опухоли. Однако наличие буквы D в названии домена должно было бы стать для нас предостережением, поскольку она означает discs-large, указывая на то, что это – белок – супрессор опухоли (так же как и P и Z). А ингибитор супрессора опухоли активирует рак, а не ингибирует его. Между тем мы получили весьма значительный грант в рамках осуществляемой Федеральным министерством образования и научных исследований программы научно-технологических исследований, направленной на укрепление сотрудничества между академическими институтами и компаниями по разработке лекарств. В данном случае это была компания Evotec (Гамбург). Мы обсуждали, как не лишиться гранта, и перефразировали вопрос: «Как домены PDZ ингибируют рост опухоли?» – может быть, их можно стимулировать препаратами? Если у новорожденных отсутствует такой ген, у них может наблюдаться «синдром заячьей губы» или расщелина позвоночника (spina bifida), которые негативно влияют на межклеточные контакты. Существует еще одно название этого белка – «каноэ», что довольно точно характеризует его функции. Существует около 600 подобных белков, которые поддерживают контакт между клетками и предотвращают рост опухоли. Герпесвирусы используют этот контакт, чтобы перемещаться от клетки к клетке («герпес» означает «перемещение»). У многих людей на губах появляется лихорадка, обусловленная герпесвирусом, который мигрирует и перемещается при стресс-активации от дистальных ганглий к губам.

Я чуть было не лишилась немецкого гранта на сумму €1,8 млн, поскольку в то время работала профессором в швейцарском, а не в немецком институте. Мне неофициально посоветовали «поделиться». Я пришла на день открытых дверей в одну из крупнейших берлинских клиник, сразу же стала предлагать многим коллегам разделить со мной грант, чтобы проект стал хоть отчасти немецким. И наконец сам декан принял мое предложение и, проявив великодушие, не потребовал свою долю. Более того, он разрешил пользоваться для переписки его печатным бланком, то есть бланком берлинской клиники Charité («Я вам верю!»). Он хотел, чтобы научное сотрудничество развивалось, и оно действительно оказалось очень успешным.

В 1999 г. мы с бесчисленным числом соавторов опубликовали в Nature Biotechnology результаты наших исследований онкосупрессоров, которые организуют рецепторы мембраны. Один из них уехал из Цюриха домой в Австралию и добавил в список авторов еще несколько имен. Когда я выразила недовольство по этому поводу, руководитель института, в котором работал вышеупомянутый исследователь, заявил, что хотел бы пополнить этот список еще несколькими именами и счел бы это «честью» для своего университета. Мы включили в список всех этих людей, а потом еще пять человек. Я никого из них не знаю даже сейчас. До того, как этот вопрос разрешился, я получила письмо от одного адвоката, живущего на Гавайских островах. Его клиент – мой бывший студент, который в ожидании визы в США работал у меня в лаборатории, – тоже претендовал на соавторство. Он несколько лет не давал о себе знать. Как он мог узнать о том, что мы готовим статью? Это осталось для меня загадкой, и я предпочла не искать на нее ответ. Я просто включила его имя в список авторов.

Онкосупрессор PDZ связывается с канцерогенным белком Src. Если на его конце отсутствует одна аминокислота, супрессорный эффект PDZ прекращается, теряются межклеточные контакты и у клетки образуются похожие на ножки псевдоподии, с помощью которых она перемещается, становясь метастазом. Совместно со специалистами группы по секвенированию Института молекулярной генетики Общества Макса Планка мы попытались найти различия между метастатическими и неметастатическими клетками путем анализа профиля экспрессии генов, то есть анализа целого набора транскриптов или «транскриптом». Мы выявили 600 генов, характеризующихся различной экспрессией. В эту цифру трудно даже поверить. Далее я расскажу о том, как мы это сделали.

«-ом» и «-омик».

Студент факультета биоинформатики в Обществе Макса Планка сидит перед компьютером, не замечая входящих и выходящих из помещения; стол усеян полупустыми упаковками из-под печенья, а под столом – куча пластиковых бутылок. Он сравнивает транскриптомы нормальных и метастатических клеток. Все, что заканчивается на «-ом», содержит все компоненты определенного образца, все мРНК (транскриптомы), все белки (протеомы), все метаболиты (метаболомы), все киназы (киномы) и т.д. В данном случае действует принцип «Исследуем всё сразу». Особенно это относится к компонентам, которые сами по себе совершенно неизвестны и их изучают не отдельно каждый, а все вместе. (Одному моему другу – он не ученый – не нравится этот раздел, и он мне предложил убрать его. Вы можете это сделать сами. В любом случае принцип понятен, и все же, вероятно, стоит запомнить несколько технических выражений, если пожилому боссу хочется понимать, о чем говорят его молодые студенты.)

Итак, продолжим. Во-первых, есть компьютер с прекрасным названием Illumina, на котором выполняются все эти операции, секвенирование всех РНК после транскрипции в ДНК. Это высокоскоростной компьютер, с помощью которого осуществляется секвенирование и хранение последовательностей. Сегодня такие компьютеры есть в любом институте при каждом университете. Известные гены идентифицировать легко, а секвенирование неизвестных генов нужно проводить в полном объеме, что приводит к образованию миллиардов последовательностей, называемых «секвенирование нового поколения» (СНП), означающему новую версию предыдущих последовательностей. Повторные последовательности получают, чтобы снизить вероятность статистических ошибок; это называется «покрытие» (или охват), поэтому 10 повторений соответствуют 10-кратному покрытию. Для анализа всех генов образца применяется «геномика». Для фрагментации ДНК используется «метод дробовика», а отдельные части сшиваются обратно для последовательного удлинения. В данном случае нужно выучить новые понятия. Затем новые последовательности выстраивают в один ряд, и их сопоставляют с «референсными геномами» для идентификации. Это образец или модель генома, на которой сходятся ученые. Официальный референсный геном человека получают не от какого-то одного человека, это виртуальный геном. Его собрали из ДНК последовательностей более чем 20 доноров, и его состав постоянно обновляется.

Два «нормальных» генома отличаются друг от друга более чем 3 млн нуклеотидов – малыми нуклеотидными морфизмами (МНМ) (их английская аббревиатура SNP произносится как «снип»), точечными мутациями. Невероятное число различий – действительно ли существует так много «нормальных» различий? Различия касаются почти 0,1% каждого генома, но что это значит? Возможно, в этом нет ничего особенного, по крайней мере это сразу же не приводит к заболеванию. Чтобы выяснить, какие именно различия указывают на заболевания, необходимо выполнить большой объем работ. Однажды эти гены определят с помощью персонифицированной медицины – нетривиальная задача. Что это за гены? Мы задались вопросом о различиях между транскриптомами, уровнем экспрессии генов, которая отличается у нормальных и метастатических клеток, и в качестве примера взяли белок Src. Одно значимое различие видно под микроскопом. В то время как нормальные клетки выращивают в трехмерных культурах клеток, в частности ацинозных, шароподобных структурах, «метастатический» белок делает их «текучими» (в силу действия некоторых расщепляющих протеаз).

Анализ последовательности указывает, что 600 транскриптов экспрессируются по-разному: в метастатических клетках количество транскриптов в 10, 100 и даже 1 млн раз больше, а у некоторых лишь двукратное отличие от нормальных клеток. Двукратная разница зачастую не принимается в расчет и рассматривается как нерелевантная, но я полагаю, что это неправильно. У нас две хромосомы, и если одна отсутствует, клетка находится на полпути к опухоли. Существует компьютерная программа, позволяющая идентифицировать все эти 600 генов, для чего используется база данных генной онтологии (ГО) или аналогичные базы данных. После того как мы исключили из списка все гены, присутствующие и в нормальных контрольных клетках, у нас все еще оставалось 435 генов, которые могут быть типичными для метастазов. Ряд генов влияет на миграцию, адгезию или апоптоз, а 17 являются транскрипционными факторами, которые, в свою очередь, могут «включить» гораздо больше генов. Как же это сложно! Может, некоторые гены более подходящие, чем другие? Существуют ли «основные», управляющие гены? Многие ученые их ищут, и мы тоже.

Еще один «-ом» – метагеном, то есть сумма всех геномов организма. Очень «модный» метагеном – это микробиом – совокупность всех микроорганизмов, которые могут ассоциироваться с человеком и находиться в ЖКТ, на коже и в органах репродуктивной системы. Столь же интересны образцы, взятые из почвы, сточных вод, озер, океанов, экскрементов живых или ископаемых животных, образцов из легких пациентов с кистозным фиброзом. Секвенируют даже образцы пекинского смога (он содержит микроорганизмы), а из реки Ганг берут пробы воды, чтобы понять, является ли вода этой реки действительно священной (в ней содержатся некоторые фаги, уничтожающие бактерии)! Для этого требуются сотни специалистов по биоинформатике и более совершенные компьютеры. Следующим мог бы стать вопрос о «метаболоме» – всех компонентах метаболизма. А затем? Кином всех киназ? Их уже известно 1000 видов. Я изучала одну из них, в связи с чем возникает вопрос: что нам нужнее – совокупность всех киназ, анализ одной специфической киназы или какого-то частного случая? А ответ следующий: нам нужна и та и другая информация.

Фримен Дайсон – один из лучших из ныне живущих математиков и физиков, который не получил Нобелевскую премию, но помог другим ученым получить ее и с которым я познакомилась во время работы в принстонском Институте перспективных исследований, – написал статью «Птицы и лягушки»[12]. В ней он рассматривает разные взгляды на научные проекты и на науку в целом – с близкого расстояния, расстояния прыжка и отдаленной перспективы. Нужно и то и другое. Однако, как правило, исследователи предпочитают либо одно, либо другое. Сам Дайсон относит себя к «лягушкам» (типичная британская сдержанность?). Его самая известная книга называется «Источники жизни». Почему во множественном числе? Их несколько? Этот вопрос мы рассмотрим позднее.

А что насчет вирома – совокупности всех вирусов? Их особенно сложно обнаружить и охарактеризовать с эпигенетической точки зрения. В наших геномах полно вирусов, которые интегрируются в разных локациях, поэтому считается, что «интерес представляют» только те, что локализуются в консервативном районе генома. Сайты интеграции вируса, как правило, не консервативны. Поэтому многие вирусы не обнаружены. Тем не менее в наших геномах удалось выделить некоторые вирусы, и когда мы узнали, как их много – существуют миллионы «ископаемых» ретровирусов (о чем см. ниже), это было большим сюрпризом.

На сегодняшний день известно в общей сложности 3000 типов вирусов, из которых около 150 типов в ряде случаев являются болезнетворными. В сточных водах выявлено 50 000 фагов. Следует помнить, что в целом на нашей планете существует 1033 вирусов и фагов! Можно ли их все изучить? Их слишком много. Поэтому надо сосредоточиться на болезнетворных вирусах и вернуться к «перспективе лягушек», что явно противоречит идее данной книги, цель которой – обратить внимание читателей на то, что большое число вирусов не являются болезнетворными. И все же их может оказаться слишком много.

Обсуждение вопроса о том, как справиться со всеми этими последовательностями – даже при наличии «облачных» технологий, – привело меня в полное изумление: полученные последовательности не нужно сохранять, их можно выбрасывать! А если они вам понадобятся, просто снова проведите секвенирование. Повторное секвенирование занимает меньше времени, чем сохранение последовательностей и их поиск в базе данных, – вот это да!

Рак – это нечто совсем другое?

Наш геном на 98% состоит из «пустого пространства», и только 1,5–2% его содержимого кодирует белки. Под пустым пространством подразумеваются не кодирующие белок последовательности интронного происхождения, прочая информация и просто «мусор». Некоторая часть «пустого пространства» содержит дефектные эндогенные ретровирусы. Интроны – участки, повышающие генетическую сложность человека с помощью сплайсинга, который обеспечивает комбинирование экзонов, «вырезая» интроны (интронные последовательности удаляются путем сплайсинга на уровне РНК с помощью механизма «петли» или «лассо»). Это позволяет добиться невероятного увеличения числа новых комбинаций для новых белков. Кроме того, существует больше ДНК-последовательностей, экспрессирующих регуляторные короткие микроРНК (мкРНК), содержащие 20–30 нуклеотидов, и, наоборот, длинные не кодирующие белок РНК – lnсРНК (по-английски lnc произносятся как «линк»), состоящие из нескольких сот нуклеотидов, которые связываются с соответствующими РНК и регулируют их. Они и играют определенную роль в развитии лейкемии и в настоящее время являются предметом интенсивных исследований. Карло Кроче, онколог из Огайо (США), изучал нарушения хромосом и роль раковых белков в развитии лейкемии, а вместо этого обнаружил miR-15 и miR-16. Карло Кроче часто присутствовал и выступал на симпозиумах онкологов, организованных Милдред Шеель Фаундейшн. Милдред Шеель, супруга бывшего федерального президента ФРГ Вальтера Шееля, доктор медицины, которая уделяла большое внимание финансированию исследований рака в Германии, сама умерла от рака толстой кишки. Основанный ею фонд существует до сих пор, и ему уже несколько десятилетий. Я имела честь получить грант лично от Милдред Шеель, и это была самая крупная сумма, когда-либо выделявшаяся этой организацией (€1,3 млн). Но самой Милдред Шеель никто помочь не смог (и я не смогла помочь своим партнерам в борьбе со смертельным раком).

Карло Кроче создал своего рода сеть исследователей рака и не афишировал, как он выявил рак-специфичные микроРНК (мкРНК), но сейчас, всего несколько лет спустя, они доступны всем. Начался бум в области поиска разного рода некодирующих, то есть не кодирующих белок РНК (нкРНК). Несколько тысяч таких РНК выявлено при раке. Компании предлагают чипы для их выявления в образцах раковых клеток. Различные комбинации таких РНК характеризуют опухоли. Что касается рака – то заменяют ли мкРНК онкогены? Может быть, все, о чем говорилось выше, неверно? В определенном смысле да, в диагностике, поскольку мкРНК проще определить, и в настоящее время существуют чипы для обнаружения рак-специфичных мкРНК. В наши дни мкРНК определяют в крови, кале и слюне, то есть для диагностики осуществляется неинвазивный забор образцов. Однако, как отмечалось выше, некоторые из мкРНК задействованы в онкоген-специфическом механизме. Белок Myc и супрессор опухоли р53 являются двумя яркими примерами. Белок Myc действует через miR-17-92 и активирует многие другие гены, включая онкогены, в том числе Raf, и, если удалить miR, опухоль не разовьется. Исходя из этого, можно предположить, что miR играет ключевую роль и, вероятно, может стать терапевтической мишенью. Супрессор опухоли р53 действует через miR-34 и т.д.!

MiR определяются практически во всех биологических объектах, которые можно себе представить, – трипаносомах, бактериях, растениях, млекопитающих – везде. Существуют наборы для экспресс-тестирования яиц на всем пути вплоть до птицефабрик на предмет выявления патогенов, вызывающих заболевания у человека. В этих наборах miR является биомаркером, позволяющим в промышленных условиях определять, в каких условиях происходило откладывание яиц, и это очень полезно для тестирования инспекторами здоровья животных. Это то, что поставщики рекомендуют делать хорошо образованным фермерам.

Кроме того, в вирусах имеются мелкие регуляторные РНК, которые обнаружили в HVB, а также в ВИЧ, и это стало предметом жарких споров. Мелкие miR могут регулировать в вирусах переход от ранних генов к поздним (хотя то же самое может делать и антисмысловая РНК).

Кроме того, мелкие РНК порождают эпигенетический эффект и в отношении рака. Эпигенетические изменения не кодируются в ДНК, они возникают не вследствие мутаций, а в силу действия мелких РНК. Они приводят к химическим изменениям ДНК в ответ на факторы среды (путем присоединения метиловых групп к нуклеотидам или посредством модифицирования хроматина путем ацетилирования и упаковки ДНК).

Эпигенетические эффекты, как правило, носят лишь временный характер и не передаются следующему поколению. К факторам среды относятся образ жизни, характер питания, вредные привычки (курение и потребление алкоголя), стресс и заболевания. Они могут привести к эпигенетическим изменениям, к специфическим моделям метилирования. Такие изменения видны невооруженным глазом, и у мышей о них говорит цвет шерсти: у специальных мышей с окраской агути, инфицированных вирусом рака, цвет шерсти свидетельствует об эффекте карциногенов (см. ниже). У здоровых мышей шерсть черная, а рыжая шерсть указывает на то, что мыши получают канцерогенный корм!

Диагностика рака более не может быть основана на исследованиях мутации или сверхэкспрессии онкогенов, необходимо принимать во внимание эпигенетические изменения, для чего требуются новые методы диагностики моделей метилирования (путем бисульфитной конверсии) – эти методы быстро получают распространение среди исследователей.

Кроме того, существуют длинные некодирующие РНК, которые бывают очень длинными и которые регулируют экспрессию генов в нормальных и раковых клетках.

И наконец, последнее, хотя и не по значимости, соображение: нужно упомянуть Отто Варбурга. Он хотел победить рак, потому что ужасно боялся умереть от этой болезни. В 1970-х гг. в Берлине незадолго до смерти он был подвергнут жесткой критике. Он предполагал, что раковые клетки не «дышат», а ферментируют. И я хорошо помню, что даже немецкая популярная, но не слишком респектабельная газета Bild-Zeitung, недолго думая, опубликовала довольно едкую статью о нем, что довольно странно, поскольку он, безусловно, один из величайших биохимиков за всю историю Германии. По мнению Варбурга, опухолевые клетки производят энергию через анаэробный химический процесс за счет расщепления сахаров в бескислородной среде. Как известно, такой метаболизм возникает при мышечной боли из-за недостаточного снабжения кислородом во время занятий спортом или физическими упражнениями. Таким образом, у раковых клеток своего рода «мышечная боль». Им требуются ингибиторы гликолиза, которые разрабатываются в настоящее время. В 1931 г. Варбург стал лауреатом Нобелевской премии за решение проблемы ферментации. В 2011 г. в Принстонском институте перспективных исследований (IAS), где проходил симпозиум по концепции рака Варбурга, я стала свидетелем своего рода возрождения его идей. На трех последовавших друг за другом заседаниях, участники которых признали идеи Варбурга, были показаны полученные им снимки. Гипоксия, отмечаемая в опухолевых клетках, обусловлена рак-индуцирующими мутациями и метаболическими изменениями. Варбург настолько боялся умереть от рака, что сам занимался производством молока и выращивал пшеницу на полях, располагавшихся рядом с его институтом в Берлине-Далеме. В настоящее время это Институт молекулярной генетики Общества Макса Планка. Только его лаборант имел право перерабатывать продукты питания. Он боялся, что его отравят? Ходит немало слухов о его серьезных разногласиях с членами семьи. Был случай, когда известная британская газета опубликовала сообщение о смерти Варбурга, но на самом деле он был жив и здоров. Варбург подал иск к газете, выиграл его и получил компенсацию, поскольку был публичным человеком и газете, прежде чем печатать информацию о его смерти, следовало получить подтверждение этого. В честь Варбурга названо объединение независимых ученых Otto Warburg Laboratories. Будучи руководителем одной из таких исследовательских групп и имея солидную поддержку, я опубликовала свои лучшие статьи по онкогенам, однако мне не удалось продвинуть идею, что опухолевые клетки не нуждаются в кислороде, и моим долгом перед своим научным учреждением было заняться исследованием этого вопроса. Мне очень неловко, но я об этом просто забыла.

23аndМе – заболею ли я раком молочной железы?

Заболею ли я раком? Этот вопрос мучил не только Отто Варбурга, он беспокоит практически всех людей. Есть ли на него ответ? Давайте попробуем разобраться.

Мой коллега из принстонского Университета перспективных исследований рассказал мне о компании 23аndМе и предложил сделать генетический анализ. 23 – это число хромосомных пар у человека. Однако потом он забеспокоился и сказал, что можно обратиться в другую компанию, если я получу неутешительные новости, и, может быть, там получатся более обнадеживающие результаты! С недавнего времени результаты анализов, получаемых компаниями, должны соответствовать стандартам контроля качества (КК), чтобы обеспечить их сопоставимость. Управление по контролю над пищевыми продуктами и лекарственными средствами (FDA) (США) по результатам контроля качества их деятельности на некоторое время установило запрет на деятельность 23аndМе, но это был лишь краткосрочный запрет. Две диагностические компании должны представить одинаковые заключения независимо друг от друга. В своем отделе диагностики мне нужно было вводить соответствующие процедуры контроля качества применительно к вирусам, а это означает невероятное количество бумаг, протоколов, инструкций, подписей и подготовку персонала. Метровые стопки документов – это достаточно серьезная проблема.

Какой урок я извлекла из такого опыта персонифицированной медицины и что бы я делала, если бы получила отрицательный результат? Именно это я и хотела выяснить. В 2011 г. генетический анализ обошелся мне в $200. Бесспорно, проанализирован был не весь геном, а только определенные релевантные участки, для скрининга которых имеются готовые чипы. Для 200 генетически обусловленных заболеваний тестируется 1 млн отобранных пар и рассматривается 100 предрасположенностей к определенным заболеваниям. Нужно собрать в пробирку 5 мл слюны. Для этого не требуется больших усилий, не разрешается только есть конфеты и пользоваться зубной пастой. После закрытия пробирки из крышки выделяется некоторое количество консерванта. Была предусмотрена даже отправка пробирки с образцом по почте. Оставалось только дать согласие. Однако при этом оговаривалось следующее условие: анонимное использование результатов генетического анализа в научных целях и проведение статистического анализа. Вот почему анализ такой дешевый. Сбор анамнеза не требуется, всю информацию получают из генов. Руководитель 23аndМе – родственник основателя Google. Мой друг из Нью-Йорка не смог сделать такой анализ, так как он запрещен в определенных штатах США, в том числе в штате Нью-Йорк. Почему же? Может быть, этот анализ не одобрен FDA или имеется слишком много неопределенностей и есть риск суицида после получения плохих результатов? Я указала свой адрес в Принстоне. Через четыре недели я получила результат по электронной почте. Там было много вопросов (например, готова ли я прочесть о своих шансах заболеть болезнью Альцгеймера или раком молочной железы?), и мне советовали не паниковать, если я буду читать дальше. В письме содержалась информация о количестве генов, индуцирующих рак молочной железы, и какие из них тестируются, а также ссылки на источники научной литературы. Что касается моих шансов заболеть раком молочной железы, я не получила четкого ответа – только статистику. Между тем я узнала, что мой ген Erb-B2 не мутирован, а это признак, отмечающийся в 25% случаев рака молочной железы. Это хорошая новость.

Мне не сообщили, какие параметры мне нужно принимать во внимание, в частности «образ жизни». Если в результате более совершенного анализа в будущем появится больше информации, меня об этом уведомят. Я числюсь в их списке рассылки последние пять лет – мне постоянно присылали опросники и какую-то информацию. Я узнала, что я потомок Марии-Антуанетты, а также отважных и устрашающих викингов из Скандинавии. Мои предки действительно французские гугеноты, и родилась я в Северной Германии. Еврейские гены у меня не обнаружились. «Плохо», – сказал Эрик Кандель, обсуждая со мной результаты, после чего громко рассмеялся. Это напомнило мне последнюю сцену из фильма «В поисках памяти» – фильма о жизни Канделя и его научной деятельности. Он один из самых блистательных исследователей памяти и использует животную модель с очаровательным названием «аплизия» с особенно тонкими нервными нитями (брюхоногий моллюск, что-то вроде медузы).

У меня слишком высокое глазное давление, повышенный уровень холестерина и непереносимость некоторых препаратов. У меня не разовьется эмфизема (как у моего отца) и незначительный риск развития диабета. Представленная информация была неконкретной, а результаты выражались как риски различной степени вероятности. Поэтому я ничего не знаю точно. Между тем положительные последствия моего участия в этом проекте заключались в том, что теперь я стану чаще делать профилактические анализы. Фримен Дайсон заставил всю свою семью (примерно 60 человек) пройти тестирование. Возможно, кто-нибудь обнаружит ген его гениальности, и тогда можно выяснить, кто его унаследовал. В настоящее время тестирование прошли 750 000 клиентов из 50 стран – чем больше людей, тем лучше.

Когда я рассказывала своим друзьям, родственникам и даже врачам о своем геномном анализе, меня часто спрашивали: «А кому нужна эта информация?» Человек может испугаться, а компании, занимающиеся страхованием здоровья, могут использовать ее в неблаговидных целях – есть такие подозрения. Это действительно так? Было бы очень удобно узнать, какое лечение и какие препараты нам подходят, а что противопоказано и подходим ли мы для них, и все это на основании результатов генетического анализа! Такой подход уже практикуется компаниями, предоставляющими медицинскую страховку: пациентка с раком молочной железы получит очень дорогостоящий препарат герцептин только в случае выявления у нее мутации рецептора Erb-B2, что наблюдается всего у 25% пациенток с этим заболеванием (Erb-B2 – то же самое, что HER-2). Время персонифицированной медицины обязательно настанет. Аппарат для секвенирования, необходимый для диагностики, будет выпускаться в настольной версии, а его прототип MinION производства Oxford Nanopore Technologies толщиной не более двух пальцев я видела на столе одного своего коллеги из Швейцарской высшей технической школы Цюриха. (Секвенирование – совершенно новый принцип, основанный на пропускании нуклеиновой кислоты через проточную ячейку, что влияет на электропроводность каждого нуклеотида; этот метод достаточно чувствителен для спецификации и секвенирования нуклеиновых кислот, это чудо техники!). Такой прибор стоимостью всего несколько сотен долларов скоро будет на столе каждого врача.

Крейг Вентер секвенировал весь геном, применив очень эффективный экспресс-метод, и был одним из первых исследователей, проанализировавших весь собственный геном. В свете полученных результатов он попытался снизить уровень холестерина за счет изменения питания. Можно было бы найти более дешевый способ! Джеймса Уотсона, одного из первых ученых, секвенировавших собственный геном, в его 80 с лишним лет не беспокоил риск развития у него рака. Прочие гены, которые могли касаться членов его семьи, он не обсуждал. Когда я дала своему офтальмологу листок с данными, полученными от 23аndМе, в котором приводятся некоторые мутированные гены-индикаторы, предполагающие наличие глаукомы, он засмеялся. Он не обратил на эту информацию никакого внимания, а просто спросил: «У вашей бабушки или у кого-нибудь в семье была глаукома?» И больше ему не нужно было никакой информации.

Вирусы и рак простаты.

Действительно ли вирусы вызывают рак простаты? Если бы это было так, это стало бы сенсацией. На самом же деле ответ на этот вопрос вызывает реакцию, противоположную ожидаемой, – необоснованное чувство тревоги, поскольку рак простаты не имеет вирусного происхождения. Предполагаемые вирусы были результатом заражения в лабораторных условиях. Поиск вирусов как патогенов – постоянная борьба против «загрязняющих» агентов. Пространство лабораторий, где занимаются выявлением и исследованием вирусов, – сам воздух, а также холодильники, морозильные камеры и прочее – наполнено вирусами, находящимися в аэрозольном состоянии при проведении пипетирования или центрифугирования. Для того чтобы выяснить, вызывают ли ретровирусы рак простаты, потребовалось шесть лет. Почему при наличии большого количества современных методов на это понадобилось столько времени? Этот пример может стать поучительным.

Возникло подозрение, что возбудителем рака простаты является ксенотропный ретровирус мышиной лейкемии XMRV. Он может инфицировать не только мышей, но и другие виды живых существ, о чем свидетельствует определение «ксенотропный». Этот вирус был выявлен у некоторых пациентов с раком простаты. При помощи высокочувствительной полимеразной цепной реакции (метод описан выше) вирусные последовательности находили и у здоровых людей; они не выявлялись в образцах, забранных у мужчин-европейцев. Но вместо того, чтобы насторожиться, ученые просто констатировали, что распространение вируса носит эпидемический характер только в США. В США носителям этого вируса запретили быть донорами, поскольку ретровирусы, в частности ВИЧ, передаются через кровь. Некоторые люди даже стали принимать анти-ВИЧ-препараты, полагая, что XMRV – мнимый возбудитель рака простаты – можно ингибировать антиретровирусными препаратами, показанными при ВИЧ. При положительном результате это стало убедительным доказательством! Зачастую полученные от пациентов опухолевые клетки невозможно вырастить в лабораторных условиях, поэтому их часто трансплантируют и выращивают в мышах. После этого клетки выращивают и распространяют по лабораториям для дальнейших исследований. И все же они были заражены вирусом, полученным от мышей, – в скором времени это распространилось на весь мир. Десять лет – с 1996 по 2006 г. – не было известно о заражении мышиным вирусом. Была создана комиссия по изучению лабораторных протоколов, чтобы понять, что происходит. Какой кошмар – меня просто передергивает при мысли, что нужно просмотреть протоколы всех моих коллег за 10 лет! Шерлоком Холмсом, который в итоге решил эту задачу, оказался Джон Коффин, один из самых опытных ретровирусологов: «новым» вирусом оказался не вирус простаты, а старый животный вирус, распространяемый по миру посредством «контрольных» клеток, – открытия, достойного Нобелевской премии, не получилось. Такое недоразумение было вызвано двумя причинами: зараженные мышиные клетки или зараженные диагностические тесты, используемые при проведении полимеразной цепной реакции (ПЦР). Довольно странная история, которая вполне может повториться! Вирусы могут распространяться, и от них действительно трудно избавиться. Однажды в Институте Роберта Коха в Берлине произошло распространение вирусов по всему зданию через систему кондиционирования воздуха – хотя, должна признать, это было 30 лет назад. Кроме того, однажды Институт вирусологии Общества Макса Планка в Тюбингене на какое-то время закрыли и нам пришлось уйти в «отпуск», поскольку проводилась дезинфекция всего здания. В настоящее время наблюдается «загрязнение» больниц опасными вирусами, а недавно такие же случаи произошли на нескольких круизных лайнерах. Команды таких судов должны знать, что делать при распространении очень заразных норовирусов, когда наличия нескольких частиц в аэрозольном состоянии в туалете достаточно для распространения инфекции.

Мыши являются носителями особенно большого количества вирусов. Даже «инбридные» «здоровые» лабораторные мыши являются носителями 60 различных типов вирусов, а у диких мышей до 10 раз больше вирусов. ПЦР может также дать ложноположительные сигналы. Контаминация может происходить совершенно удивительным способом, который невозможно предусмотреть никакими инструкциями: мышь может сбежать, где-нибудь спрятаться и подхватить новые вирусы. Ночной сторож в Обществе Макса Планка в Берлине приручил серую лабораторную мышь во время своих тоскливых ночных дежурств, подкармливая ее сыром. А выяснилось это только тогда, когда у черной инбридной мыши появилось не черное, а серое потомство. Впечатляет то, что оплодотворение произошло через прутья клетки. В этом случае было довольно просто разобраться, что произошло, – по цвету шерсти, но множество других случаев заражения определить гораздо сложнее.

Расскажу об одном таком сложном случае, когда вся Германия участвовала в детективной истории «хайльброннского убийцы». Нужно было раскрыть убийство. Полицейские снимали отпечатки с автомобильных дверных ручек, ручек прикроватных тумбочек и т.д. Все образцы, протестированные при помощи высокочувствительной ПЦР-тест-системы, были положительными. Дело дошло до того, что появилась гипотеза о серийном убийце. А истинным виновником оказалось загрязнение ватных палочек, с помощью которых брали образцы для ПЦР-анализа. Они были заражены ДНК сотрудника компании-производителя. Нужно было провести контрольную реакцию – любой исследователь должен делать это автоматически. Как можно было забыть об этом?

Другой случай загрязнения, как выяснилось, вовсе не был связан с заражением. Речь идет об открытии ВИЧ. В 1983 г. на симпозиуме исследователей в Колд-Спринг-Харбор (США) Люк Монтанье представил данные о новом вирусе, полученном в Париже. Ретровирусологи, сидевшие на задних рядах аудитории, не поверили ни единому слову, сочли его выступление забавным, шутили и посмеивались над докладчиком. В конце концов, случаи ложной тревоги по поводу открытия новых вирусов человека слишком уж участились. Вспоминается случай с вирусом лейкоза гиббонов, который, как оказалось, является результатом контаминации в лабораторных условиях, а вовсе не вирусом человека. Однако на этот раз Люк Монтанье оказался прав!