100 великих загадок современной медицины - Александр Викторович Волков
Этот удивительный принцип на протяжении многих десятилетий увлекал исследователей, мечтавших приспособить его, например, для раннего выявления рака. В 1980-х годах исследователи из Калифорнийского университета Джон Мендельсон и Гордон Сато впервые предложили использовать антитела не только чтобы побуждать иммунную систему бороться с опухолью, но и чтобы блокировать какие-либо важные функции в раковых клетках.
Они должны воздействовать на «кнопки» в нашем организме, которые либо запускают быстрый рост опухоли, либо отключают иммунную систему, чтобы та вовремя не обнаружила мутировавшие клетки. Этими «кнопками» могут быть ферменты и рецепторы на поверхности клеток. Ученые конструируют к ним антитела так, чтобы те или не давали «кнопке» включаться, или, если она сработала и болезнь началась, переводили «кнопку» в обратное положение, подавляя недуг.
Первый подобный противораковый препарат появился в конце 1990-х годов. Так в вековечную борьбу между вирусами и иммунной системой вмешалась «третья сила». Мы стали создавать лекарства, которые действенно помогают клеткам иммунной системы в их тяжелейшей борьбе, и это – одно из важных направлений новейшей медицины.
Апоптоз – запрограммированная клеточная смерть
Еще в 1972 году ученые открыли, что есть клеточная смерть и есть клеточная смерть. Оказалось, наш организм намеренно заставляет множество клеток гибнуть. Их отмирание на первый взгляд сродни тому, что происходит осенью с деревьями. Еще недавно те были увенчаны зеленым куполом листвы. Но вот уже листья дружно меняют свой цвет, и один за другим срываются с ветвей, кружат в воздухе, устилают землю. Листья отмирают, как клетки в организме. Недаром феномен запрограммированной гибели клеток ученые назвали термином «апоптоз», что в переводе с греческого означает «листопад».
Однако лишь в начале 1990-х годов специалисты осознали, какие возможности для медицины открывает этот биологический процесс. Сегодня становится всё очевиднее, что апоптоз и деление клеток – это две стороны одного чистого листа, на котором предстоит начертать наше будущее. Пока оба этих механизма работают нормально, нам ничто не грозит. Когда они нарушаются, нас подстерегает болезнь.
Как же протекает апоптоз, эта массовая гибель клеток по команде, отдаваемой им организмом?
Большинство клеток – это узкие специалисты. Задачи, стоящие перед ними, очень разнятся. Разумеется, всем им присуща способность делиться. Но есть и еще одно свойство, которое объединяет все их: готовность погибнуть, если организм отдаст им такую команду. Наши клетки – словно солдаты, давшие присягу пойти на смерть, когда того потребует родина.
Эта готовность клеток пожертвовать собой очень важна для нас, иначе наше тело, например, всю жизнь росло бы, как на дрожжах, и годам к восьмидесяти мы весили бы, как подсчитано, свыше двух тонн, а длина кишечного тракта достигла бы 16 километров. Кроме того, если бы не эта массовая ликвидация отслуживших свое клеток, то многие из них, мутировав, беспрепятственно продолжали бы размножаться, передавая свой генетический материал новым поколениям клеток-мутантов.
Значение апоптоза станет особенно понятным, если мы перечислим болезни, которые обусловлены нарушениями этого процесса: рак, СПИД, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона…
Этот перечень звучит как список важнейших вызовов, которые стоят перед современной медициной. Поэтому неудивительно, что ученые прилагают огромные усилия, чтобы понять все тонкости процесса апоптоза. Если мы научимся его регулировать, то в нашем распоряжении появится действенное оружие для борьбы с теми болезнями, которые сегодня кажутся неизлечимыми.
По-видимому, изначально апоптоз был нужен живым организмам, чтобы защититься от возбудителей заболеваний, которые проникали в них. Организм отдавал приказ инфицированной клетке отмереть, и вместе с ней погибал поселившийся внутри ее возбудитель болезни. Организм «ампутировал» клетку, чтобы не дать болезни распространиться. В свою очередь, вирусы в процессе эволюции научились отключать программу апоптоза. Но совершенствовали свою стратегию и клетки. Так сформировался тот сложный механизм апоптоза, который мы знаем.
Наша иммунная система постоянно пользуется этим оружием массового поражения. Его приводят в действие клетки-убийцы. Они не сами вершат свое «черное» дело, а принуждают мутировавшие или инфицированные клетки к отмиранию. Но «дамоклов меч» апоптоза висит и над ними самими. Если опасность заболевания миновала и клетки-убийцы, эти «чрезвычайные клетки» нашего организма, оказываются ему не нужны в таком большом количестве, то к самоубийству принуждаются и они сами – иначе они начнут расправляться со здоровыми клетками.
Боль – одна из самых сложных реакций нашего организма
Теоретически любая инфицированная клетка должна немедленно погибнуть, чтобы организм выжил. Любая раковая клетка должна сразу же умереть. Но так бывает далеко не всегда.
Рано или поздно механизм апоптоза, спасавший нас долгие годы, не срабатывает. Развивается болезнь. Почему же оружие, защищавшее нас, на этот раз подвело?
Присмотримся внимательнее к тем же раковым клеткам. Они не только отличаются от клеток нашего организма чисто внешне, но еще и не выполняют никаких задач, возложенных на любую другую клетку. Их единственная цель – размножаться и при этом делать всё, чтобы иммунная система их не заметила. Иначе их ждет смерть.
У вируса, проникшего в клетку, есть способы защитить свое убежище от уничтожения. Во-первых, важно, чтобы клетка не поняла, что внутри ее поселился «чужой». У клетки имеется особый протеин p53. Он следит за тем, чтобы ее ДНК не повредилась, например, из-за проникновения вируса. Если он выявит что-то подобное, то сразу «вызывает огонь на себя» – срабатывает программа апоптоза. Однако вирусы научились обманывать этого стража. Они выделяют в больших количествах другой протеин, который клетки обычно используют для того, чтобы сдерживать активность протеина p53. Тот обезвреживается. Механизм апоптоза дает осечку.
Во-вторых, надо перехитрить клетки-убийцы иммунной системы. Ведь они непременно заметят раковую клетку и прикажут ей умереть. Приблизятся к ней, сделают «контрольный выстрел» – направят к ней медиатор, фактор некроза опухолей. Сейчас он соединится с рецептором, и клетка покончит с собой. Но в этой смертельной схватке всё решают мгновения. И вот уже нужные рецепторы отключены. Раковая клетка опять уцелела.
Одни смертельно опасные болезни начинаются из-за того, что программа апоптоза бывает заблокирована, другие из-за того, что она работает на полных оборотах, хотя это не нужно. Это происходит при болезни Альцгеймера, когда начинается массовое отмирание клеток головного мозга, при болезни Паркинсона и при «коровьем бешенстве», когда одна за другой гибнут клетки нервной ткани.
Но даже на этом фоне, раскрашенном нами в самые мрачные тона,
