Мария Кондратова, научный сотрудник Института Кюри, кандидат биологических наук, работает в группе системной биологии рака. Приоритетная область интересов — взаимодействие опухоли с окружающими клетками. Основной научный проект — формализация знаний о молекулярных процессах, происходящих в окружении опухоли, в виде карт, которые могут использоваться для анализа данных и моделирования действия лекарственных препаратов.
Институт Кюри — крупнейший мировой научный центр, занимающийся исследованиями в области биофизики, молекулярной биологии и онкологии. Работает более 3 тысяч сотрудников, в институтской клинике ежегодно проходят лечение несколько тысяч пациентов. Основные направления научного и прикладного интереса центра — рак молочной железы и онкопедиатрия (например, ретинобластома).
В основе многих вредоносных мифов лежит представление о том, что человеческий организм подобен стакану: что в него поместили, то и будет. Нальете в стакан воды, добавите сахара — будет сладкая вода, окунете дольку лимона — станет кислая, а если немного соды — щелочная. Но человеческий организм устроен не так. Он стремится поддерживать один и тот же состав крови, биологических жидкостей, тканей… Если состав этот резко нарушается, будет болезнь и даже смерть. Если нарушится состав крови и она станет щелочной — человек умрет в мучениях. Если уровень сахара в крови упадет ниже определенного предела — впадет в кому… Не станете есть сахар — организм «возьмет» его из белка… Уровень сахара в крови практически не зависит от того, на какой диете вы сидите. Народы Крайнего Севера могут полгода питаться одной только рыбой, но уровень сахара в крови у них такой же, как у любого среднестатистического здорового человека. Это константа.
Pro et contra
Ошибка фатальная и нефатальная
«Если рак — это всегда нарушение генома, то почему не всякое нарушение генома — рак?» — задается вопросом автор «Кривого зеркала жизни». Клеточное деление — неизбежный источник генетических ошибок. Мутации возникают постоянно, но большинство из них не приносят ни вреда, ни пользы. Ученые считают, что чаще мутации происходят в генах, ассоциированных с раком, однако при этом вовсе не обязательно, что рак разовьется. Но почему это так?
Журнал Nature опубликовал статью по итогам работы большой группы ученых из нескольких научных организаций Японии. В исследовании участвовали 139 человек: 44 здоровых и 95 с онкологическими заболеваниями пищевода. И у тех, и у других было взято в общей сложности 682 образца эпителия (у участников с проблемами пищевода — исключительно из тех участков, которые не были поражены опухолью).
Мутации отслеживались путем секвенирования кодирующих последовательностей, и в результате были идентифицированы 24 гена, где мутации случались чаще всего. В опухолях «лидировал» ген ТР53 (обнаруживается в 90 % опухолей плоскоклеточной карциномы пищевода), а в здоровом эпителии — ген NOTCН1 (ассоциируется с некоторыми видами рака, в том числе с плоскоклеточной карциномой пищевода). У людей, ведущих нездоровый образ жизни (курение, переедание, употребление алкоголя), а также у пожилых частота мутаций возрастала. В здоровом эпителии было найдено сравнительно немного аномалий структуры хромосом (признак злокачественности клеток). Но самое примечательное, выяснилось, что ген РАХ9, кодирующий один из факторов транскрипции, мутировал чаще в здоровом эпителии, а не в пораженном опухолью. У одного участника мутация в гене РАХ9 произошла еще в детстве, но он дожил до 70 лет без каких-либо признаков карциномы (при этом клоны клетки с такой мутацией распространились на площади 7 мм2). Гистологические исследования не выявили каких-либо заметных отличий морфологии мутантных клеток от нормальных, раковыми они не становились. Ученые предположили, что одних лишь мутаций генов, ассоциированных с раком, в эпителии пищевода явно недостаточно для того, чтобы развилась карцинома.
Итак, клетки с мутациями в генах, ассоциированных с раком, могут оставаться нормальными. Однако, получив некое преимущество перед соседями, могут заполнить своими клонами значительный участок. Но и экспансия сама по себе необязательно приведет к раку! Должны сыграть свою роль дополнительные факторы, например, произойти мутации, ослабляющие защитные механизмы клетки, нарушиться контроль репликации генома, развиться хромосомные аномалии. Этому может способствовать дополнительное воздействие канцерогенов извне.
Сомнительная сладость
Доводы доказательной медицины неоспоримы: ожирение является серьезным фактором риска развития онкологических заболеваний. Но фактором риска выступает именно лишний вес, а не сахар, вносящий весомый вклад в калорийный состав нашей пищи. Если сладкоежка худ как щепка, его пристрастие никак не повлияет на вероятность развития опухоли. Иными словами, связь между раком и поеданием сладкого существует, но непрямая, а опосредованная — через ожирение. Но так ли это на самом деле? Быть может, миф о том, что рак — это болезнь сладкоежек, имеет под собой реальное основание?
В Science опубликованы результаты эксперимента, проведенного группой американских ученых. Они вывели линию мышей, которым искусственно выключали ген АРС (его инактивация приводит к развитию аденоматозного полипоза толстого кишечника, у человека мутации этого гена отмечаются в 75–80 % случаев колоректального рака). В кишечнике животных быстро росли полипы, а затем развивались злокачественные опухоли.
Мышам давали 25%-й сироп фруктозы и глюкозы. Такой же рацион получали мыши с немодифицированным геномом. Спустя два месяца у всех «участниц» отмечено общее нарушение метаболизма, у большей части случаи ожирения. Затем АРС-трансгенных мышей разделили на три группы: одни получали чистую воду, другие сироп без ограничений, а для третьих ввели лимит — суточную норму 400 мкл. Обследование спустя 8 недель показало, что в толстом кишечнике животных из первой и третьей группы развилось примерно равное число опухолей. Но у мышей, пивших немного сиропа, размеры опухолей были заметно больше, и клетки этих опухолей хуже дифференцированными, а это несомненный признак злокачественности. Следовательно, даже умеренное потребление сиропа способствовало росту опухолей. Но каким образом?
В кишечнике мышей на «сиропной диете» отмечалась повышенная концентрация фруктозы. Это позволило предположить, что фруктоза может активно поглощаться клетками колоректального рака с вовлечением в их метаболизм. Оба сахара пометили изотопом углерода. Таким образом в крови и печени мышей обнаружили гораздо больше глюкозы, чем фруктозы, а вот экспрессия белка GLUT5 (участвует в транспорте фруктозы в клетки) в опухолях была намного активнее, чем в эпителии кишечника (то же самое, к слову, наблюдали при цитологическом исследовании случаев колоректального рака человека). Еще один фермент метаболизма фруктозы — кетогексокиназа — также в большей степени экспрессировался в опухолях. Анализ продуктов метаболизма и экспрессии генов подтверждал сдвиг в сторону гликолиза и синтеза жирных кислот даже при ограниченном потреблении сиропа.
Клеткам прогрессирующей злокачественной опухоли очень нужны жиры как источник энергии, «составляющие» клеточных мембран, средства передачи сигналов. Подавление синтеза жирных кислот путем выключения гена фермента кетогексокиназы резко замедляло рост колоректальных опухолей и снижало степень их злокачественности. В принципе для жизнедеятельности нормальных клеток фруктоза не так уж необходима. А значит, с помощью ингибиторов кетогексокиназы или GLUT5 вполне возможно тормозить развитие колоректального рака.