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

Внутри экосистемы нашего организма раковые клетки могут в ходе своей эволюции научиться так менять микроокружение опухоли, чтобы оно способствовало их выживанию, например захватывая кровеносные сосуды для увеличения потока питательных веществ или провоцируя дополнительную выработку факторов роста и выживания стромальными клетками в окружающую среду. С другой стороны, эволюция может привести раковые клетки и к уничтожению той самой окружающей среды, от которой они так зависят. Колонизация тканей организма раковыми клетками связана с одним очень важным парадоксом. Они разрушают свое внешнее окружение, истощая ресурсы и загрязняя межклеточную среду молочной кислотой и другими продуктами жизнедеятельности. С другой стороны, они выстраивают и развивают местную среду, которая обеспечивает им защиту и питание, посылая кровеносным сосудам сигналы для доставки питательных веществ и пряча их от иммунной системы. Как так получилось, что раковые клетки способны и созидать, выстраивая столь сложные системы, и беспощадно разрушать все на своем пути?

Все дело в том, что не все раковые клетки одинаковы — одни из них быстро используют все доступные средства, в то время как другие посылают сигналы, требуя добавки. В зависимости от условий, опухоли на пользу могут пойти как созидательные, так и разрушительные наклонности раковых клеток. Давайте более подробно рассмотрим, как их стратегии в экосистеме организма могут меняться из-за конкретных окружающих условий.

Подобно организмам, ради достижения своих целей клеткам приходится идти на различные компромиссы. Одни раковые клетки делают упор на быстром росте и делении клеток, в то время как для других наивысшим приоритетом становится выживание. Как мы уже видели в пятой главе, подобные компромиссы связаны с жизненным циклом организмов, и в ходе эволюции у них вырабатываются различные жизненные стратегии в зависимости от условий своего обитания.

В среде со стабильными ресурсами и низким уровнем угроз отбор идет в пользу раковых клеток с длинным жизненным циклом. Подобно слонам, о которых мы говорили в пятой главе, такие клетки откладывают свое размножение, вместо этого вкладываясь в выживание. В условиях среды с непостоянными ресурсами, напротив, уровень опасности возрастает, в результате чего предпочтение отдается раковым клеткам с коротким периодом существования. Подобно мышам, такие клетки быстро размножаются и особо не вкладываются в свое долголетие. Как мы уже видели, опухоль, как правило, постоянно подвержена различным угрозам со стороны организма. Кровоснабжение опухоли зачастую неустойчивое (так как кровеносные сосуды растут, разветвляются и разрушаются беспорядочным образом), а сама кровь наполнена иммунными клетками, только и жаждущими добраться до раковых. И неустойчивое кровоснабжение, и агрессивные иммунные клетки могут привести к гибели раковых — столь опасная среда обитания способствует эволюции клеток с коротким жизненным циклом.

Компромиссы, связанные с жизненным циклом, в животном мире помогают нам понять, почему разные условия микроокружения опухоли способствуют реализации раковыми клетками разных жизненных стратегий. Между тем они могут появиться лишь на более поздних этапах развития рака. На ранних стадиях клеткам приходится вырабатывать стратегии обхода ресурсных ограничений, таких как изменение своего обмена веществ, отправка сигналов для доставки дополнительных запасов и монополизация локальных ресурсов. Поскольку у клеток на ранних этапах развития опухоли обычно есть доступ к большому количеству средств, им не приходится особо идти на компромиссы, например между пролиферацией клеток и выживанием. Даже при быстрой пролиферации у них все равно будет оставаться достаточно ресурсов для выполнения своих «целей», таких как выживание. Тем не менее в конечном счете — подобно любому организму, бесконтрольно размножающемуся в экосистеме с ограниченными ресурсами, — раковые клетки оказываются в истощенной среде, где запасов уже не так много. Когда они сталкиваются с этими ресурсными ограничениями, важность компромиссов между выживанием и пролиферацией возрастает.

Подобные жизненные стратегии, скорее всего, играют не менее важную роль в процессе лечения рака. Противораковая терапия меняет экологию опухоли и создает среду, вынуждающую раковые клетки идти на компромиссы. Во время проведения химиотерапии клетки могут использовать так называемые эффлюксные насосы (специальные молекулярные насосы, находящиеся в клеточной мембране) для очистки себя от молекул химиотерапевтических препаратов, которые находятся в окружающей ее среде. Проблема в том, что для работы этих насосов требуется большое количество клеточных ресурсов — по сути, они представляют собой микроскопические машины, которым нужна энергия для откачивания чужеродных веществ. Примерно половина всей энергии клетки уходит на работу этих насосов. У клеток, выделяющих ресурсы на это, неизбежно остается меньше средств на свое деление. В следующей главе мы увидим, как подобные компромиссы могут быть использованы в разработке новых подходов к лечению рака.