Давайте посмотрим, что происходит в это время в самой клетке. Как мы помним, ген – это отрезок ДНК, который кодирует тот или иной белок. Последовательность, состоящая из трех нуклеотидов (всего их четыре – A, G, C и T), кодирует ту или иную аминокислоту, общее число которых равно 20. Последовательность аминокислот в молекуле белка определяет трехмерную пространственную структуру белка и его функцию. Как мы видим, между структурой ДНК (гена) и ее продукта – белка существует прямая связь.
Но когда сбивается код, все в клетке идет кувырком. Раковые клетки отличаются от здоровых своим беспорядочным, хаотичным ростом. В отдельно взятой клетке поражают необычно большие размеры ядра (мы помним, что это «замок» в нашем городке-клетке). Являясь главой клеточной организации, ядро содержит полную информацию о ее работе. Оно управляет обменом веществ, ростом и делением. Причина нарушения равновесия и необычного разрастания ядра – слишком частое деление клетки, которая больше не выполняет своих обязанностей в клеточном соединении, а в первую очередь размножается сама. Если при нормальном обмене веществ ядро можно назвать скорее маленьким, то в случае хаотичного деления, характерного для рака, оно перерастает себя в прямом смысле этого слова и поставляет строительный материал для своего потомства. Даже восстановительные процессы внутри клеточного тела направлены на непрерывное производство новых поколений клеток.
Такое состояние напоминает о молодой клетке, например, в эмбриональной стадии. Клетки морулы – скопления клеток, в которых сконцентрирована человеческая жизнь, на раннем этапе не выполняют специальных задач, а отвечают только за размножение. Они осуществляют это при помощи быстрого деления и роста. Но и они более упорядочены, чем хаотичные раковые клетки. Наряду с гипертрофированным ядром и его утрированной склонностью к делению о несовершенных эмбриональных формах развития напоминает отсутствие клеточного дифференцирования. В своей навязчивой идее размножения клетки не обращают внимание на многое другое и часто теряют способность осуществлять более сложные обменные процессы, например, окисление. Они возвращаются на примитивную ступень брожения. Такое пробуждение и возрождение генов более ранних фаз развития называется в медицине анаплазией. То, что внешне походит на хаос, с точки зрения рака имеет глубокий смысл. Если нормальные клетки находятся в зависимости от дыхания, т. е. снабжения кислородом и свежей кровью, то клетки, в которых происходит только брожение, гораздо более свободны. Раковая клетка в меньшей степени нуждается в контактах со своими соседями, что, учитывая ее плохие отношения с окружающим миром, является огромным преимуществом. Нормальные клетки обладают так называемым контактным торможением, т. е. при сталкивании с другими клетками перестают расти. Раковая клетка ведет себя совершенно иначе. Не соблюдая границ, она беспардонно внедряется в чужие пространства, естественно создавая вокруг себя враждебное окружение и буквально порабощая другие клетки. Слишком примитивные для сложных обменных процессов, раковые клетки пользуются услугами здоровых и присваивают результаты их труда. Даже в отношении своих «детей», созданных «по образу и подобию», раковые ведут себя эгоистично. «Дети» тоже бросают на полпути «родителей», лишая их питания и возможности роста. Внутри опухолевых узлов часто обнаруживаются мертвые клетки, называемые некрозами. Они символически свидетельствуют о том, что это новообразование несет в себе смерть.
Возврат раковой клетки к «детской» стадии развития проявляется в ее паразитической сущности. Она берет себе все питание и всю энергию, которые может получить, не отдавая что-либо взамен и не участвуя в решении задач, характерных для каждого организма. Но то, что позволительно маленькому ребенку, представляет собой проблему для взрослого.
Игнорирование границ – тоже свидетельство регресса. Здоровые клетки по мере взросления и дифференцирования учатся признавать существующие структуры и не выходить за соответствующие рамки. Раковые, наоборот, нарушают заданные границы. Их не в состоянии удержать никакие жизненно важные рамки. Они совершенно теряют связь с той моделью, которой изначально соответствовали. Например, здоровая клетка слизистой оболочки кишечника будет продолжать деление в соответствии с потребностями такой большой структуры, как кишечник, но никогда не нарушит границы, предусмотренной для нее и ей подобных. Пораженная раком клетка кишечника отказывается от своих обязанностей и границ. Рамки кишечника становятся для нее слишком тесными, она разрывает свои связи революционным и в то же время разрушительным образом.
Это выходит за рамки одной клетки и становится проблемой пораженной ткани или органа, который больше не может служить образцом отдельным клеткам. Рак действительно является проблемой как окружающей среды, так и отдельной клетки.
Глава 2. Что «сводит клетку с ума»?
На этот счет существует масса теорий. За столетие изучения рака ученые выявили десяток факторов, «ломающих» ДНК и вызывающих необузданное деление раковых клеток. Но в большинстве случаев на роль «взломщиков» ДНК претендуют такие же гены.
Так, оказалось, что некоторые вирусы способны в определенных условиях вызывать образование опухолей. Эти вирусы были названы онкогенными вирусами. Вирусы, как правило, содержат очень мало генов – от нескольких генов до нескольких десятков, тогда как в каждой клетке человека присутствует около 100 000 генов. Впрочем, выяснилось, что из всех генов вируса для превращения клетки в опухолевую достаточно одного. Такие гены были названы онкогенами. Но почему они начинают провоцировать возникновение опухолей?
Один из вариантов «пробуждения» онкогена (который мы уже рассматривали) – это структурная мутация, то есть изменение структуры гена. Например, замена одного из информационных блоков в ДНК, что приводит к замене аминокислоты в белковой цепи и к изменению вида деятельности белка. Другой путь – это усиление активности онкогена. В каких-то определенных условиях ген вируса вдруг начинает усиленное производство матричных РНК. Те в свою очередь усиленно продуцируют «дефективный» белок, который накапливается в клетке.
Есть и другие способы активации онкогена. Но главное, что число известных онкогенов непрерывно растет и уже перевалило за сотню.
С другой стороны, вскоре после открытия первых онкогенов появились сообщения о существовании генов, утрата или подавление активности которых также приводит к развитию опухолей. Иными словами, белковые продукты этих генов необходимы для того, чтобы не дать клетке превратиться в раковую. Эти гены были названы антионкогенами или генами-супрессорами опухолей (ГСО). Число известных ГСО тоже быстро растет, хотя и уступает числу открытых онкогенов.
Итак, есть гены, белковые продукты которых помогают нормальной клетке превратиться в раковую, и гены, белковые продукты которых этому препятствуют.
Есть еще одно соображение по поводу раковых клеток. Для того чтобы клетка начала расти и размножаться, нужны специальные сигналы, вырабатываемые обычно другими клетками, а иногда и самой клеткой. Обычно это белковые молекулы, которые называют факторами роста. Их производство строго регулируется, но если происходит нарушение регуляции, то факторы могут накапливаться в больших количествах. Они начинают сигнализировать клетке о необходимости расти и делиться. Поэтому в роли онкогенов могут выступать и некоторые гены, кодирующие факторы роста.
Далее. Чтобы фактор подействовал, необходим рецептор для данного фактора, расположенный на поверхности клетки-мишени. Когда фактор присоединяется к рецептору, последний активируется и запускает химическую реакцию, стимулирующую деление клетки. Но иногда при некоторых повреждениях рецепторов они обретают свойства «зажигаться» при отсутствии своего фактора роста. Такой рецептор будет непрерывно передавать сигнал о необходимости начинать рост, хотя фактор роста и отсутствует. Поврежденный ген, кодирующий такой измененный фактор роста, может выступать в роли онкогена.
Передача сигнала на рост не ограничивается факторами роста и их рецепторами. В передаче такого сигнала участвует много других белков – передатчиков сигнала. Это своего рода клеточное реле. Такая передача часто идет путем цепной химической реакции. И любой ген, кодирующий участников этой цепи, может выступать в роли онкогена.
Цепи передачи сигналов заканчиваются в клеточном ядре. Там происходит активация так называемых факторов транскрипции – белки связываются с определенными участками генов в ДНК и провоцируют их усиленное воспроизводство. Точнее, под действием факторов транскрипции на соответствующих генах происходит «сборка» матричных РНК, а на основе их матриц – белков. Это те белки, которые нужны для роста и размножения клеток. И снова среди генов, кодирующих факторы транскрипции, оказываются онкогены. Если соответствующий ген работает «с высокой отдачей», то он способен превратить нормальную клетку в опухолевую.
