Клетки становятся раковыми из-за накапливающихся мутаций: изменения в последовательностях генов приводят к тому, что в клетке синтезируются неправильные белки, в том числе и те, которые контролируют клеточное деление, и в результате получается злокачественная опухоль. Известно, что мутаций в раковых клетках довольно много, и что как раз именно благодаря мутационному разнообразию рак может противостоять самым разным схемам лечения. Но много – это сколько? Реально ли посчитать количество мутаций в опухоли, учитывая, что разные её клетки могут в той или иной степени отличаться друг от друга по мутационному профилю?
Исследователи из Медицинского центра Чикагского университета (Enormous genetic variation may shield tumors from treatment) и Геномного института в Пекине попробовали посчитать мутации в небольшой печёночной опухоли человека: её размер был около 3,5 см в диаметре, и насчитывала она более миллиарда клеток. Для анализа ДНК из неё взяли 300 проб. После того, как посчитали мутации в каждой из трёхсот зон, результат экстраполировали на всю опухоль, и оказалось, что в целом в ней должно быть около 100 000 (!) повреждений ДНК, приходящихся на кодирующие участки генов (то есть те, в которых зашифрована информация об аминокислотной последовательности белков). Эта величина превзошла самые смелые расчёты – до сих пор считалось, что раковые клетки отличаются от здоровых несколькими сотнями или же несколькими тысячами мутационных дефектов (предельная оценка составляла всего 20 000 мутаций). Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (Ling et al., Extremely high genetic diversity in a single tumor points to prevalence of non-Darwinian cell evolution, в открытом доступе – ВМ).
Конечно, следует помнить, что мутации распределяются неравномерно, и большая их часть встречается с довольно низкой частотой. Сами авторы работы говорят, что 99% разных мутаций приходится менее чем на сто клеток, причём клетки с редкими генетическими дефектами предпочитают находиться вместе. Так или иначе, новые данные говорят нам о том, что в раковой опухоли существуют масса мутаций «про запас», в которых, очевидно, нет насущной необходимости, которые не находятся под давлением отбора, то есть не представляют жизненной необходимости для раковой клетки. О том, что в опухолях есть полезные (для рака) мутации, или мутации-драйверы, которые помогают опухоли расти, и мутации-«пассажиры», которые никакого эффекта на рост не оказывают и просто так переходят из поколения в поколение, известно уже довольно давно, однако никто и подумать не мог, что рак может обладать настолько большим генетическим разнообразием.
Для медицины это представляет огромную проблему: как мы сказали в начале, рак может выжить благодаря мутациям, обеспечивающим устойчивость к лекарствам, а при таком огромном мутационном ассортименте найти нужную мутацию будет довольно легко, какая-нибудь мутация-«пассажир» внезапно окажется очень даже нужной в изменившихся условиях – например, при смене схемы лечения. (Действительно, предыдущие исследования показали, что клинический прогноз ухудшается с увеличением генетического разнообразия опухоли.) Так что при противораковой терапии нужно как можно скорее и как можно полнее избавиться абсолютно от всех раковых клеток, что весьма и весьма непросто.
С другой стороны, не будем забывать, что в данной работе анализировали только один вид опухоли, взятый у одного человека. Как обстоят дела с другими разновидностями рака, коих есть на свете великое множество, и как ведёт себя одна и та же разновидность в тканях разных людей, пока неясно. Так что сейчас не стоит говорить, будто каждая опухоль несёт в себе 100 тысяч мутаций – более корректно будет сказать, что мы узнали нечто новое о том, до каких пределов может доходить генетическое разнообразие рака. И теперь предстоит понять, при каких условиях стоит ждать этих самых ста тысяч, и нельзя ли как-то сделать так, чтобы мутаций было поменьше.
Кирилл Стасевич, «Наука и жизнь»
