Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза

Доказательная база весьма усилилась, когда Джозеф М. Энтони сообщил в 2004 году результаты совместного исследования канадских, американских, французских и британских исследователей, обнаруживших факт активной экспрессии синтицина-1, кодируемого env-геном MS-вируса, в микроглиях и астроцитах больных рассеянным склерозом[74]. Экспрессия синтицина-1 наблюдалась в областях активной демиелинизации. В роли синтицина-1 сомнений не было — именно он провоцировал выделение соединений, убивающих олигодендроциты — клетки, формирующие миелиновую оболочку. Подобные действия синтицина-1 озадачивают. С какой стати белку, вовлеченному в нормальный метаболизм мозга, провоцировать воспалительный процесс? Возник вопрос: быть может, существуют различные модификации синтицина-1? Или же его «сбивают с пути истинного» некие иные действующие лица?

В 2007 году группа итальянских исследователей сделала следующий шаг, показав: провоспалительные химические соединения цитокины, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа, активно участвуют в регуляции экспрессии синтицина-1 в астроцитах. Этих исследователей, как и многих других, накопленные доказательства подтолкнули к однозначному выводу: MS-вирус — в особенности его env-ген — играет одну из главных ролей в патологии рассеянного склероза. Энтони даже предложил MS-вирус в качестве «мишени для терапевтического вмешательства». Тем не менее нужны дальнейшие исследования — ведь многое остается непонятным. Почему синтицины вовлечены в настолько разные процессы? Они способствуют развитию плаценты, они участвуют в нормальной работе здорового мозга — и вдруг провоцируют воспалительный процесс.

Несомненно, в будущем нас ожидают новые интересные результаты исследования очевидной тесной связи между MS-вирусом и рассеянным склерозом. Я же пока оставлю эту тему и перейду к результатам исследований связи HERV и их производных с одним из наиболее известных и распространенных аутоиммунных заболеваний — системной красной волчанкой.

На сегодняшний день ученые детально исследовали воспалительные процессы, происходящие при этой часто встречающейся болезни, и ее симптомы. Известно: она поражает женщин гораздо чаще, чем мужчин, сопровождается значительными иммунными расстройствами, касающимися белых кровяных телец, и выработкой антигенов, атакующих ядра клеток, и, в частности, двойные спирали ДНК. С этой болезнью связаны мутации нескольких генов хМНС, но непосредственного гена-«виновника» пока не нашли. Правда, недавно направление поиска, возможно, было указано экспериментами на мышах, у которых отсутствует фермент панкреатическая дезоксирибонуклеаза (ДНКаза), помогающий клетке избавиться от продуктов разрушения ДНК (гидролизирующий ДНК). У этих мышей наблюдались симптомы заболевания, весьма схожие с симптомами человеческой волчанки. Заметим: название энзима принято писать обычным прямым шрифтом, название же кодирующего энзим гена — курсивом. То есть кодирующий ДНКазу ген обозначается как «ДНКаза1». Полученные в экспериментах с мышами результаты побудили японских исследователей в поисках мутаций, возможно нарушающих нормальное функционирование гена, секвенировать[75] ген ДНКаза1 у двадцати страдающих волчанкой пациентов. Эти мутации были найдены у двух пациенток, тринадцати и семнадцати лет[76].

При более детальном обследовании этих пациенток выяснилось: уровень антиядерных антител в их крови в семь — восемь раз выше, чем у пациентов, не имеющих данной мутации, и в семьдесят — восемьдесят раз выше, чем у людей, не страдающих волчанкой. Уровень направленных против ДНК антител у этих пациенток был также намного выше. Ученые заключили: мутации гена ДНКаза1 мешали нормальному лизированию ДНК в клетках и это, в свою очередь, способствовало развитию болезни.

В 2003 году Секигава с коллегами из Токио опубликовал очень интересные результаты, касающиеся связи с волчанкой вируса HERV клон 4–1, который принадлежит к семейству HERV-E[77]. Это целиком сохранившийся эндогенный ретровирус, способный к экспрессии протеинов, с целыми и невредимыми генными областями gag, env и pol. Этот вирус размножился до такой степени, что по нашим хромосомам разбросано восемьдесят пять его копий. Секигава, во-первых, показал, что количество несущих gag-последовательности транспортных РНК — то есть РНК, переносящих код из ядра к производящим белки частям клетки, — в лимфоцитах больных волчанкой существенно увеличивается по сравнению с лимфоцитами здоровых людей. И во-вторых, что лекарства, используемые для лечения болезненных проявлений волчанки, стероиды и иммунодепрессанты, подавляют экспрессию этого вируса. Результаты очень интересные — но и они, как мне кажется, не могут служить доказательством безусловной виновности HERV в развитии аутоиммунных заболеваний.

В 2008 году Д. Стетсон от имени целой группы коллег из Йеля в США и Вильжю во Франции доложил об открытии нового механизма, посредством которого эндогенные ретровирусы могут способствовать развитию аутоиммунности[78]. Читатели уже знают о способности клеток крови реагировать на присутствие вируса. Но и в клетках тканей есть структуры, способные обнаруживать чужеродную ДНК. Эта внутриклеточная сигнальная система также способна включить мощный антивирусный отклик. Хотя механизм его функционирования пока не очень понят, известно, что он координируется особыми интерферонами. Они регулируют выполнение многосторонней реакции отклика на вирус: ограничивают его размножение в пораженных клетках, сигнализируют соседним клеткам о присутствии инфекции и дают сигнал к увеличению популяции лимфоцитов, предназначенных защитить клетки от агрессора. К сожалению, эта внутриклеточная система не всегда способна различить человеческую и вирусную ДНК либо РНК — чаще всего сбой происходит тогда, когда клетку заполняют неубираемые продукты распада своих ДНК и РНК. Таким образом провоцируется мощная, опосредованная интерферонами аутоиммунность.

Изучая иммунную систему тканевых клеток, Стетсон с коллегами идентифицировали принципиально важный энзим Trex 1, удалявший продукты распада ДНК из клеток. Известно, что мутации гена Trex 1 приводят к синдрому Айкарди, который влечет за собой задержки в умственном и физическом развитии. Другие мутации гена Trex 1 приводят к разновидности волчанки — волчанке Хатчинсона. Стетсон с соавторами в экспериментах на мышах выяснили: неадекватное функционирование Trex 1 ведет к накоплению продуктов распад ДНК внутри клетки, что провоцирует аутоиммунный отклик и летальное поражение сердца.

Следующая находка оказалась еще более интригующей. При анализе накопления продуктов распада ДНК в клетке выяснилось: большая их часть происходит из областей LINE-1, LTR и SINE. То есть из эндогенных ретровирусов. В полной мере значение этой находки до конца не осознано. Больше похоже на то, что разрушение и последующее удаление ретровирусных ДНК — часть нормального метаболизма клетки. В нормальных условиях энзим Trex 1 удаляет эти продукты распада из клетки. Но при дефиците Trex 1 продукты накапливаются и провоцируют опосредованный интерферонами отклик, ведущий к аутоиммунности.

Обобщая полученные результаты, Стетсон и его коллеги сделали вывод, что, учитывая активное участие эндогенных ретровирусов и их последовательностей в нормальном метаболизме, возможно, Trex 1 был создан эволюцией как защитный механизм против аутоиммунности и, вероятно, он связан с широким спектром аутоиммунных заболеваний. Таким образом, мы подходим к мысли, что при исследованиях адаптивного иммунитета и аутоиммунных заболеваний нельзя не учитывать возможное влияние человеческих эндогенных ретровирусов.

9. Рак

Развертывание событий в жизненном цикле организма обнаруживает удивительную регулярность и упорядоченность, не имеющих себе равных среди всего, наблюдаемого в неживой природе. Организм контролируется великолепно упорядоченной группой атомов…

Это цитата из знаменитой книги Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь?». Именно она вдохновила Крика и Уотсона и многих их современников на поиск структуры ДНК. Шрёдингер удивляется тому, что произошедшее от мутации перемещение всего нескольких атомов из группы упорядоченных управляющих атомов половых клеток может привести к крупномасштабным изменениям наследственности организма. Увы, мутации, в особенности действующие на онкогены либо гены, подавляющие развитие опухолей, могут привести к изменениям в тканях и органах и сделать человека предрасположенным к развитию рака этих тканей и органов. Но «перемещение всего нескольких атомов» из их прежде упорядоченного состояния хотя и очень важный, но далеко не единственный механизм генетических и геномных изменений и не единственный двигатель эволюции — равно как и не единственная причина рака.