С точки зрения нашего организма рак представляет собой угрозу нашему выживанию и благополучию. С точки зрения же самих клеток злокачественные клетки делают лишь то же самое, что и все остальные живые существа на планете – эволюционируют в ответ на условия окружающей среды, порой тем самым нанося вред системе, частью которой являются. Это приводит к парадоксальному на первый взгляд сценарию: эволюция благоволит организмам, эффективно справляющимся с подавлением рака, однако в то же время она симпатизирует и клеткам внутри нашего тела с типичными для раковых клеток характеристиками, такими как быстрая пролиферация и быстрый обмен веществ. Казалось бы, эти два факта противоречат друг другу: как эволюция может одновременно благоволить и раковым клеткам, и организмам с эффективными механизмами их подавления? На страницах этой книги я покажу, как, рассматривая все с точки зрения эволюции, можно разрешить этот, казалось бы, явный парадокс.

МАСШТАБЫ КЛЕТОЧНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА ПОРАЖАЮТ ВООБРАЖЕНИЕ.

Вместе с тем еще более поразительно то, насколько стойкими оказываются наши тела перед недобросовестными клетками, подвергающими их угрозе рака. У многоклеточных организмов за миллиарды лет эволюции выработалось несколько механизмов подавления рака, позволяющих держать недобросовестные клетки под контролем. У разных видов находят невероятное разнообразие и эффективность этих механизмов, и наблюдение за ними в действии может помочь нам в поиске более эффективных методов лечения рака у людей. Может быть, подобно хохлатым кактусам, способным сосуществовать со своими похожими на опухоли наростами на протяжении десятилетий, мы тоже могли бы научиться жить с раком.

До того как узнала об эволюционной природе рака, я считала его довольно неинтересной болезнью. Моя работа была сосредоточена на фундаментальных вопросах эволюции жизни на Земле: почему многие организмы являются социальными? Почему особи не прекращают сотрудничество, несмотря на то, что часть из них непременно начинает им злоупотреблять? Меня всегда привлекали теоретические вопросы, так что я старалась избегать любой темы, которая, казалось, требовала запоминания бесконечного перечня фактов без какой-либо систематизации. Мне казалось, что рак является одной из таких тем – никакой теоретической базы, лишь бесконечное множество исследований одного механизма за другим без надежды на открытие каких-либо общих принципов. Эта область, безусловно, заслуживала изучения из-за своей важности для здравоохранения, однако у меня не было совершенно никакого интереса заниматься ею.

Затем, защитив докторскую, я перешла в университет Аризоны, где начала работать вместе с Джоном Пеппером, одним из первых исследователей эволюции рака – совершенно новой на тот момент области. Я поняла, что рак на клеточном уровне представляет собой пример того, что я уже изучала: проблемы поддержания сотрудничества в крупномасштабных эволюционных системах в свете наличия недобросовестных особей.

Мое представление о раке начало меняться. Я осознала, что это живая сущность, быстро эволюционирующая в экосистеме нашего организма. Она подчиняется тем же правилам, что и любая эволюционная и экологическая система. Посмотрев на рак с этой точки зрения, я положила начало пониманию всех его хитросплетений.

Великий эволюционный биолог Феодосий Добржанский – один из пионеров эволюционного мышления в XX веке – однажды сказал: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Увидев рак в этом аспекте, я поняла: биология рака прежде казалась мне полной бессмыслицей, именно потому что я не пыталась рассмотреть его через призму эволюции и экологии.

Если бы Добржанский был сейчас жив, он точно так же мог бы сказать: «Ничто в биологии рака не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Эволюция, экология и теория сотрудничества^[3] являются отправной точной для понимания того, почему рак столь сложен, сокрушителен и изменчив, и они могут помочь нам лучше понять, кто мы такие, разобраться, как рак повлиял – и продолжает влиять – на всю многоклеточную жизнь.

Эволюционная биология объясняет существование рака на двух разных уровнях. Прежде всего, она демонстрирует, как изменение клеток в нашем организме – часто называемое соматической эволюцией – приводит к этому заболеванию. Рак – сама эволюция во плоти. Клетки отличаются по уровню своей эволюционной приспособленности внутри нашего тела: одни размножаются быстрее и выживают дольше других. Клетки, которым удается больше размножиться и дольше прожить, впоследствии составляют бо́льшую часть следующего поколения, и в итоге доминируют в популяции. Это самая настоящая эволюция за счет естественного отбора – точно то же проходит и в природе.

Кроме того, эволюционная биология помогает объяснить, почему на протяжении всей жизни на Земле рак никуда не делся. Организмы в течение миллионов лет обзаводились механизмами подавления рака – поддержания соматической эволюции под контролем, – чтобы наша жизнь была долгой и успешной. Именно благодаря этим системам подавления рака многоклеточная жизнь вообще стала возможной – без них недобросовестные клетки попросту бы не давали многоклеточным организмам шансов на выживание. Проблема в том, что эти системы несовершенны. С точки зрения эволюции держать эти потенциально раковые клетки под стопроцентным контролем попросту нереально.

Причин, по которым невозможно полностью подавить рак, много, и каждая из них по-своему примечательна. Так, среди прочего организмы в ходе эволюции не научились полностью избавляться от болезни, потому что им пришлось пойти на компромисс ради других характеристик, влияющих на эволюционную приспособленность, например, репродуктивной способности. Низкому риску развития рака может сопутствовать пониженная репродуктивная функция, из-за чего способность к его подавлению в ходе эволюции ограничивается. Кроме того, организмам мешает меняющаяся внешняя среда: современные люди подвержены воздействию различных мутагенов вроде сигаретного дыма и таких негативных факторов образа жизни, как низкий уровень физической активности, которые увеличивают восприимчивость к раку. Существует и более странная причина невозможности полной победы над раком, а именно конкуренция в процессе нашего роста между генами, унаследованными от отца и от матери. Часть отцовских генов настроена эпигенетическими механизмами на стимулирование роста и пролиферации клеток, и тем самым они повышают риск развития рака. Существование рака обусловлено двумя соперничающими эволюционными процессами, протекающими на двух разных уровнях: клетки изменяются в организме путем соматической эволюции, а эволюция самих организмов не может привести к полному подавлению этого процесса.

Среда обитания во многом определяет судьбу потенциальных раковых клеток – погибнут они или же выживут и будут процветать. В биологии рака окружающая опухоль среда называется микроокружением опухоли. По сути, это экосистема, в которой опухоль функционирует, обладающая многими свойствами природных экосистем. Микроокружение опухоли обеспечивает необходимые ресурсы для выживания и процветания ее клеток, однако среда может также и поставить их выживание под угрозу в случае истощения запасов, накопления продуктов распада и охоты иммунной системы на раковые клетки. Раковые клетки способны менять свое окружение – так, например, они могут ограничить ресурсы соседним клеткам и оставлять после себя различные продукты распада, например кислоты. Между тем подобные изменения способны разрушить экосистему, в которой обитают раковые клетки, затруднив тем самым их выживание и процветание. Подобное уничтожение микроокружения может создать давление отбора, вынуждающее эти клетки прийти в движение. Клетки, которым удастся пере-меститься в новую и более благоприятную для них среду в организме, выживут и оставят после себя больше клеточного потомства, способствуя появлению агрессивных метастатических клеток. Таким образом, микроокружение играет центральную роль в появлении и развитии рака. Точно так же как мы не можем понять причину и механизмы формирования живых организмов, не зная ничего об их среде обитания, чтобы выяснить, как и почему эволюционируют раковые клетки, нам необходимо знать, что именно происходит вокруг раковой опухоли.

Когда говорят про рак, зачастую проводят аналогию с войной: пациенты «сражаются», «борются», «побеждают» или «проигрывают». Сравнение рака с войной звучит довольно громко и убедительно. Оно помогает добиваться финансирования исследований болезни и объединяет людей вокруг общей цели, однако данная аналогия способна и ввести в заблуждение. Невозможно полностью искоренить то, что является неотъемлемой частью нас самих. Подобный агрессивный подход к болезни кажется обоснованным, если рассматривать рак как врага, которого необходимо уничтожить. Проблема в том, что, если закрыть глаза на то, чем является рак на самом деле (а именно популяцией различных клеток, которые изменяются в ответ на любую терапию), мы рискуем упустить из виду куда менее агрессивные варианты лечения.

Эта популярная аналогия с войной способствует подходу, который чреват и другими последствиями. При агрессивном лечении рака мы можем дать эволюционное преимущество клеткам, нечувствительным к данному типу лечения, что сделает его менее эффективным в долгосрочной перспективе. Что касается рака в терминальной стадии, то терапия с максимальной дозировкой зачастую является не самой идеальной стратегией. Кроме того, подобный агрессивный подход может отрицательно сказаться и на профилактике рака. Люди, которым преподносят аналогию с войной, менее склонны принимать какие-либо меры по предупреждению рака, например отказ от курения. Использование подобной воинственной терминологии относительно лечения рака может привести к повышению уровня стресса у больных и их родных.

РАК НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ВРАГОМ В ПРИВЫЧНОМ ДЛЯ НАС СМЫСЛЕ ЭТОГО СЛОВА. ЭТО НЕ КАКАЯ-ТО ОРГАНИЗОВАННАЯ И ОДНОРОДНАЯ АРМИЯ, КОТОРОЙ ОТДАН ПРИКАЗ УНИЧТОЖИТЬ НАС ЛЮБОЙ ЦЕНОЙ.

Нет, он представляет собой дезорганизованную и разрозненную популяцию клеток, динамически реагирующую на наше лечение. Когда мы боремся с раком, то сражаемся с неизбежным процессом эволюции. Мы можем замедлить его или перенаправить, однако остановить его нам не под силу.

Рак – это самое настоящее воплощение эволюции. Мы предрасположены к нему, потому что состоим из популяции клеток, которая изменяется на протяжении всей нашей жизни. Рак будет существовать, пока на нашей планете будет многоклеточная жизнь. Чем раньше мы это осознаем, тем раньше сможем начать применять имеющиеся знания для того, чтобы успешно держать его под контролем.

Невозможно победить в войне с процессами эволюции: экологическими изменений в нашем организме, недобросовестного злоупотребления многоклеточным сотрудничеством отдельными клетками. Тем не менее в наших силах корректировать эти процессы так, чтобы минимизировать причиняемый им вред. Можно научиться делать рак менее агрессивным, чтобы мы могли с ним мирно сосуществовать.

Итак, мы имеем на выбор два варианта: вести с раком войну на полное уничтожение или же применять обходные стратегии, используя его слабые места. Это чем-то напоминает противоположные военные стратегии двух греческих богов войны: Афины и Ареса. Я выросла в греческой семье в Афинах, а потом жила в пригороде Чикаго, и греческая мифология занимала важное место в моем детстве. Меня отчасти воспитывала бабушка Афина (в честь которой меня и назвали). Разумеется, мне было очень интересно понять свою тезку. Афина – богиня мудрости и войны, но не какой попало войны – она богиня военной стратегии и тактики. Афина побеждает не за счет грубой силы, а путем изучения целей и слабостей противника, чтобы потом, вооружившись этими знаниями, одержать победу с минимальными усилиями и без чрезмерного сопутствующего ущерба. Арес, напротив, подходит к сражению с максимальной агрессией, ставя перед собой задачу любой ценой нанести противнику максимальный урон.

Какой из этих двух подходов будет более эффективным в случае рака? Нужно ли бороться с ним грубой силой, подобно Аресу, или же лучше разработать стратегию (как это сделала бы Афина), которая бы учитывала уязвимые места неприятеля? Судя по тому, что нам известно о раке, нет никаких сомнений, что подход Афины с большей вероятностью продлит жизнь больным, а также поможет добиться ее максимального качества (и я говорю так не просто потому, что меня в честь нее назвали).

РАК – ЭТО НЕОТВРАТИМАЯ ЧАСТЬ ЖИЗНИ КАК ОТДЕЛЬНЫХ ЛЮДЕЙ, ТАК И МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ В ЦЕЛОМ.

В этой книге я попытаюсь, отталкиваясь от нашей эволюционной истории, разобраться, что именно представляет собой рак, почему он появляется, и какие можно придумать более эффективные способы его лечения. Я приведу доводы в пользу того, что рак – это не просто болезнь, а нечто, неразрывно связанное с такими вещами, как зарождение жизни, проблемы крупномасштабного сотрудничества, природа многоклеточности и сам процесс эволюции.