Афина Актипис - Клетка-предатель. Откуда взялся рак и почему его так трудно вылечить

Клетки многоклеточного организма регулируют и контролируют свое поведение с помощью сложных систем сигналов и генных сетей [6] Генная сеть — это совокупность координированно экспрессирующихся генов, их белковых продуктов и взаимосвязей между ними. , которые удерживают их от причинения вреда коллективу. Так как у всех клеток в организме одна и та же (по большей части) ДНК, то системы регулирования и координирования клеточного поведения у них тоже общие. Эти системы можно рассматривать как свод правил многоклеточной жизни. Правила не указывают, что каждой клетке делать в каждый момент времени, однако дают им понять, как вести себя в различных ситуациях.

В основе многоклеточного взаимодействия лежат несколько фундаментальных черт поведения клеток, которые позволяют организму развиваться и функционировать (рис. 3.1). Мы с коллегами называли их в своих предыдущих публикациях «основами многоклеточного сотрудничества», однако в рамках этой книги я предпочитаю аналогию со сводом правил, поскольку она подчеркивает, что эти характеристики сотрудничества на самом деле являются моделями поведения, без которых невозможна многоклеточная жизнь.

Так какие же правила содержатся в этом своде?

1. Контролируй свое деление.Для гармоничного развития функционального многоклеточного организма клеткам необходимо подавлять собственную пролиферацию/деление. Без подобного контроля были бы нарушены структура и функциональность многоклеточных организмов, потому что они продолжали бы неограниченно расти.

2. Самоуничтожайся, если начнешь представлять угрозу.Некоторые клетки, например бесконтрольно делящиеся, могут ставить под угрозу жизнеспособность многоклеточного организма. Другие клетки, вроде тех, из которых в процессе нашего внутриутробного развития поначалу между пальцами рук и ног образуются перепонки, могут стать также помехой.

3. Делись ресурсами и транспортируй их.В многоклеточных организмах размером более нескольких миллиметров кислород и другие питательные вещества не могут добраться до внутренних клеток только за счет диффузии — для этого требуется активная транспортировка ресурсов по организму в том или ином виде. К примеру, наша пищеварительная и кровеносная система представляют собой сложные системы транспортировки ресурсов, обеспечивающие клеткам тела доступ к питательным веществам, необходимым им для выживания и выполнения всех своих функций, делающих нас жизнеспособными многоклеточными организмами.

4. Делай свою работу.Разделение труда является одной из основ многоклеточного сотрудничества. В нашем организме сотни различных типов клеток, и каждые из них выполняют свою работу: клетки печени выводят из крови токсины, клетки сердца перекачивают по телу кровь, нейроны передают электрические сигналы. Иногда клетки перестают работать или перестают делать свою работу правильно. Тогда они становятся угрозой многоклеточному организму, так как могут в один момент экспрессировать не те гены, посеяв хаос в более масштабных системах регуляции, без которых невозможна многоклеточная жизнь.

5. Заботься об окружающей среде.Наш организм — это целый отдельный мир. Клетки создают структуру тканей, в которых они живут, у них есть системы для сбора и удаления отходов, которые иначе бы накапливались в организме. Клетки тела создают этот мир в процессе нашего развития, а затем поддерживают его на протяжении всей нашей жизни. Структура тканей помогает удерживать клетки на своем месте (не допуская их вторжения в соседние ткани), а также поддерживает правильную экспрессию генов, чтобы в клетке присутствовали необходимые для ее работы белки.

Эти пять базовых правил составляют основу жизни и здоровья многоклеточных организмов. Когда они нарушаются, создается благоприятная почва для развития рака. Так как же именно происходит распад этого многоклеточного сотрудничества?

Иногда генетический механизм, лежащий в основе этого свода правил многоклеточной жизни, дает сбой. Он происходит в результате генетических изменений, таких как мутации ДНК, либо эпигенетических изменений (таких как аномальная экспрессия генов). Поврежденные клетки, нарушающие правила многоклеточного сотрудничества, порой получают эволюционное преимущество за счет использования клеток, которые продолжают их соблюдать. Важно отметить, что наличие у поврежденных клеток эволюционного преимущества — огромная редкость. Обычно мутации делают клетки менее жизнеспособными, и, даже если они и приносят пользу (скажем, в виде более быстрой пролиферации), эти мутации зачастую обрекают их на смерть. В нашем организме есть системы обнаружения и уничтожения клеток, которые имеют потенциал стать раковыми, тем самым обычно лишая мутировавшие клетки какого-либо преимущества. Тем не менее иногда поврежденным клеткам все же удается добиться эволюционного доминирования над здоровыми клетками. Давайте рассмотрим несколько примеров.