Знать врага

Сказано — если ты знаешь врагов своих и себя самого, тебе не страшны и сотни битв; если не знаешь врагов, но знаешь себя, то из каждых двух битв одну выиграешь, а вторую проиграешь; если же не знаешь ни врагов, ни себя, потерпишь поражение в любой битве.

Сунь-цзы

Пока армада цитотоксической терапии вела все более яростные сражения с раком, на периферии этих битв начали слышаться отдельные голоса несогласных. Эти голоса объединяли две общие темы.

Во-первых, говорили несогласные, неизбирательная химиотерапия, выплескивающая на больных цистерны ядовитых препаратов, не может быть единственной стратегией борьбы с раком. Что бы ни гласила общепринятая догма, раковые клетки обладают уникальными и специфическими слабыми местами, делающими их особенно уязвимыми для тех или иных химических веществ, которые практически не оказывают воздействия на нормальные клетки.

Во-вторых, обнаружить такие специфические химические вещества можно лишь изучением биологии раковой клетки. Существует терапия, специфичная для того или иного типа рака, однако узнать ее можно лишь снизу вверх, то есть решив основные биологические загадки для каждого рака по отдельности, а не сверху вниз, усилением химиотерапии и эмпирическим подбором клеточных ядов. Направленную атаку на тот или иной тип раковых клеток надо начать с определения их биологического поведения, генетической структуры, уникальных, свойственных лишь им слабых мест. Поиски «волшебной пули» следует начинать с понимания волшебной цели.

Самый зычный из этих голосов раздавался из самого неожиданного источника. Он принадлежал Чарльзу Хаггинсу, хирургу-урологу, по роду профессии не имеющему отношения ни к клеточной биологии, ни к онкологии. Областью интересов Хаггинса были железы секреции. Он родился в 1901 году в Новой Шотландии, вначале 1920-х годов учился в Медицинской школе Гарварда (где мимолетно пересекся с Фарбером) и получил квалификацию хирурга в Мичигане. В 1927 году, в возрасте двадцати шести лет, он получил назначение в штат Чикагского университета в качестве хирурга-уролога, специалиста по заболеваниям мочевого пузыря, почек, половых органов и простаты.

Назначение Хаггинса воплотило всю самоуверенность и спесь хирургии — ведь он не специализировался ни в урологии, ни в онкологии. В ту эпоху концепция хирургической специализации оставалась весьма расплывчатой. Если, гласило общее мнение, врач умеет вырезать аппендикс или лимфоузел, то что помешает ему научиться вырезать почку? Хаггинс «добрал» урологию на ходу — за шесть недель, по учебнику — и, преисполненный оптимизма, явился в Чикаго, рассчитывая найти там процветающую обширную практику. Однако его новая клиника, расположенная в каменной башне неоготического стиля, пустовала всю зиму — очевидно, расплывчатость хирургической специализации не вдохновляла больных. Хаггинсу надоело сидеть под сквозняком в пустой приемной, заучивая наизусть учебники и журналы, и он сменил тактику: отправился в лабораторию, где в ожидании пациентов коротал дни за изучением урологических болезней.

Выбор врачебной специализации означает выбор и одной из основных телесных жидкостей: для гематологов — кровь, для гепатологов — желчь. Хаггинсу достался секрет простаты: текучий желтоватый раствор солей и сахаров, питающий и поддерживающий сперму. Источник этой жидкости, простата (или предстательная железа) — небольшая железа, расположенная у мужчин в промежности, — охватывает начальную часть мочеиспускательного канала. Ее обнаружил и нарисовал в анатомическом атласе Везалий. Формой и размером она напоминает грецкий орех, однако таит чудовищную угрозу рака. На долю рака простаты приходится треть всех раков у мужчин — вшестеро больше, чем на долю лейкемий и лимфом. При вскрытии мужчин старше шестидесяти лет у каждого третьего обнаруживаются те или иные следы злокачественного заболевания простаты.

Вдобавок к такой потрясающей распространенности рак простаты еще и удивительно разнообразен в проявлениях. У подавляющего большинства больных он протекает вяло — старики чаще умирают с раком простаты, чем от него, — но у некоторых пациентов метастазирует и образует болезненные очаги в костях и лимфатических узлах.

Хаггинса, собственно, интересовал не рак, а физиология секрета простаты. Было известно, что женские гормоны — например эстроген — регулируют рост тканей молочной железы. Рассуждая по аналогии, можно было предположить, что мужские гормоны регулируют рост нормальной простаты, а через нее и образование ее основного продукта, секрета простаты. В конце 1920-х годов Хаггинс изобрел приспособление для сбора драгоценных капель секрета у собак. Он отводил мочу, вводя катетер непосредственно в мочевой пузырь, а к выходному отверстию простаты пришил пробирку. Это было единственное его хирургическое изобретение за всю жизнь.

Теперь у него появилась возможность измерять функции простаты, подсчитывая количество выработанной железой жидкости. Он обнаружил, что, если удалить у пса яички — тем самым лишив тестостерона, — простата сморщится и уменьшится в размерах, а выработка секрета практически прекратится. Если же он вводил кастрированным собакам очищенный тестостерон, то экзогенный гормон предотвращал уменьшение простаты. Таким образом, размножение и функционирование клеток простаты напрямую зависели от гормона тестостерона. Женские половые гормоны поддерживают жизнь клеток молочной железы, мужские же, как выяснилось, оказывают такой же эффект на простату.

Хаггинс хотел углубиться в метаболизм тестостерона и клеток простаты, однако его экспериментам помешала одна своеобразная проблема. Из всех млекопитающих рак простаты встречается только у собак, людей и львов — и во время работы Хаггинс регулярно сталкивался с заметными опухолями простаты у подопытных животных. «Весьма досадно во время исследования метаболизма получить собаку с раком простаты», — писал он. Первым его побуждением было исключать таких животных из опытов, но потом он задумался: «Если лишение тестостерона оказывает столь губительный эффект на нормальные клетки простаты, то как оно повлияет на раковые клетки?»

«Практически никак», — ответил бы ему любой онколог. Ведь раковые клетки отличаются от обычных и ведут себя совершенно иначе, они расторможены, не управляются нормальными механизмами, остановить их можно лишь самыми ядовитыми сочетаниями лекарств. Они не отвечают на сигналы и гормоны, влияющие на обычные клетки, — ими владеет настолько патологическое и яростное стремление размножаться и действовать автономно, что воспоминания о нормальности давно стерты.

Однако некоторые формы рака не подчиняются этому принципу, и Хаггинс об этом знал. Например, определенные разновидности рака щитовидной железы продолжают вырабатывать тот же тироидный гормон — молекулы, стимулирующие рост, — что и нормальная щитовидная железа. Эти клетки, даже став раковыми, помнят, какими они были. Хаггинс обнаружил, что клетки рака простаты также сохраняют физиологическую «память» о своем происхождении. Когда он удалял яички у собак с раком простаты, тем самым лишая раковые клетки источника тестостерона, опухоли тоже исчезали в считанные дни. Фактически если нормальные клетки простаты нуждались в тестостероне, то злокачественные находились от этого гормона в полной зависимости — настолько, что резкая его отмена действовала как самое мощное лекарство. «Рак вовсе не обязательно автономен и неизменен по сути своей, — писал Хаггинс. — Его рост может поддерживаться за счет гормонов всего организма». Связь между делением нормальных и раковых клеток оказалась гораздо теснее, чем думали прежде: рак мог подпитываться и подкрепляться телом самого больного.

К счастью, хирургическая кастрация была не единственным способом взять раковые клетки простаты на измор. Хаггинс рассудил так: если делением этих раковых клеток заведуют мужские гормоны, то надо обмануть рак, заставить его поверить, что это «женское» тело, подавив воздействие тестостерона.

В 1929 году биохимик Эдвард Дойси пытался определить гормональные факторы женского менструального цикла. Он собрал в огромных медных цистернах сотни литров мочи беременных женщин и выделил оттуда несколько миллиграммов гормона под названием эстроген. Этот успешный опыт спровоцировал соревнование между научными лабораториями, задавшимися целью производить эстроген или его аналоги в больших количествах. К середине 1940-х годов фармацевтические компании, соревнующиеся за господство на рынке «секрета женственности», наперебой спешили разработать способ синтеза аналогов эстрогена или же найти метод эффективного его выделения. Двумя самыми популярными версиями препарата были синтезированный лондонскими биохимиками диэтилстилбестрол (ДЭС, искусственный эстроген, к которому мы вернемся на следующих страницах) и премарин, природный эстроген, выделенный в Монреале из мочи жеребых кобыл.

И премарин, и ДЭС изначально позиционировались волшебными эликсирами, избавляющими от менопаузы. Однако для Хаггинса существование синтетических эстрогенов значило совсем иное применение: он вводил их больным, чтобы превратить мужское тело в «женское» и остановить выработку тестостерона у пациентов с раком простаты. Хаггинс окрестил этот метод «химической кастрацией». Эффект оказался ошеломительным. Как и в случае хирургической кастрации, после химической кастрации при помощи женских гормонов пациенты с агрессивными формами рака простаты стремительно откликались на лечение, причем зачастую — с минимальными побочными эффектами. Больше всего мужчины жаловались на «приливы», как у женщин при менопаузе. Окончательно вылечить рак простаты таким образом не удавалось: у пациентов неизменно случались рецидивы, рак приобретал устойчивость к гормональной терапии. Однако ремиссии, зачастую растягивавшиеся на несколько месяцев, доказывали, что гормональные манипуляции могут подавлять зависимый от гормонов рак. Для того чтобы вызвать ремиссию, не требовалось никаких сильнодействующих неизбирательных ядов (как, например, цисплатин или азотистый иприт).

Если рак простаты можно почти окончательно задавить лишением тестостерона, то возможно ли применять гормональную депривацию для подавления других гормональнозависимых раков? Напрашивался по крайней мере один очевидный кандидат — рак молочной железы. В конце 1890-х годов предприимчивый шотландский хирург по имени Джон Битсон, пытаясь изобрести новый хирургический подход к лечению рака молочной железы, услышал от пастухов, что удаление яичников у коров влияло на их способность давать молоко и сильно сказывалось на состоянии вымени. Битсон не понимал основы этого явления (Дойси еще не открыл эстроген, женский гормон, вырабатываемый яичниками), однако, заинтригованный необъяснимой связью между молочной железой и яичниками, удалил яичники трем женщинам с раком молочной железы.

В эпоху, когда о гормональной циркуляции между яичниками и молочной железой не знали, подобное решение сочли неортодоксальным и безумным — все равно что вырезать легкие для лечения расстройства мозга. Однако, к изумлению Битсона, у всех трех пациенток наблюдался заметный ответ на удаление яичников: опухоли молочной железы уменьшились в размере. Лондонские хирурги попробовали повторить опыт Битсона на большей группе женщин, и результаты оказались разнообразнее: положительная динамика наблюдалась лишь у двух третей пациенток.

Такая непредсказуемость результата озадачивала физиологов девятнадцатого века. «Невозможно сказать наперед, принесет ли операция какую-либо пользу или нет, эффект совершенно не определен», — писал один хирург в 1902 году. Каким образом хирургическое удаление органа, расположенного так далеко от опухоли, влияет на развитие рака? И почему ответ выражен лишь у части больных? Это явление напомнило о давно забытой загадочной гуморальной жидкости — Галеновой черной желчи. Отчего этот телесный сок активен только у части пациенток с раком молочной железы?

Через тридцать лет Дойси открыл эстроген, тем самым дав частичный ответ на первый вопрос. Эстроген — главный гормон, вырабатываемый яичниками. Подобно тому как тестостерон в норме жизненно важен для простаты, так и эстроген необходим для поддержки и роста молочной железы. Но подстегивает ли вырабатываемый яичниками эстроген еще и рак молочной железы? Если так, то как разрешить загадку Битсона: почему после удаления яичников в одних случаях опухоли молочной железы уменьшаются, а в других не наблюдается никакого ответа?

В середине 1960-х годов Элвуд Дженсен, молодой химик из Чикаго, работавший к тесном содружестве с Хаггинсом, подошел к решению этой загадки вплотную. Свои исследования Дженсен начал не с раковых клеток, а с нормальной физиологии эстрогена. Гормоны обычно работают за счет связывания с рецепторами клеток-мишеней, однако рецептор стероидного гормона эстрогена до сих пор обнаружить не удалось. В 1968 году, используя помеченную радиоактивной меткой версию гормона, Дженсен отыскал этот рецептор — молекулу, ответственную за связывание эстрогена и передачу его сигнала клетке.

В следующую очередь Дженсен задался вопросом: а обладают ли этим эстрогеновым рецептором (ЭР) раковые клетки молочной железы? Неожиданно выяснилось, что некоторые обладают, а некоторые — нет. Опухоли молочной железы можно было разделить на два типа: клетки первого типа вырабатывали высокий уровень этого рецептора, а клетки второго — низкий уровень. То есть опухоль могла быть ЭР-положительной или ЭР-отрицательной.

Наблюдения Дженсена предлагали ключ к разгадке загадки Битсона. Возможно, заметное разнообразие реакций опухолей молочной железы на удаление яичников зависело от того, вырабатывали ли клетки конкретной опухоли рецептор эстрогена. ЭР-положительные опухоли, обладающие рецептором, сохраняли прежний «эстрогеновый голод». ЭР-отрицательные опухоли избавились как от рецептора, так и от гормональной зависимости. Дженсен предположил: ЭР-положительные опухоли реагировали на операции Битсона, а отрицательные не проявляли никакой реакции.

Проще всего доказать эту теорию можно было бы, запустив эксперимент — выполнить операцию Битсона на женщинах с ЭР-положительными и ЭР-отрицательными опухолями и посмотреть, позволяет ли наличие или отсутствие рецептора в клетках предсказать результат, — но к тому времени хирургические операции вышли из моды. Вдобавок удаление яичников вызывает множество неприятных побочных эффектов, например остеопороз. Альтернатива состояла в применении фармакологических средств для подавления работы эстрогена — женском варианте химической кастрации по методу Хаггинса.

Однако у Дженсена не было подходящего лекарства. Тестостерон не сработал, а никакого синтетического «антиэстрогена» в производстве и разработках не существовало. Захваченные одержимой погоней за лекарствами от менопаузы и новыми контрацептивными средствами на основе синтетического эстрогена, фармацевтические компании забросили разработки антиэстрогена. Не интересовал он и онкологов. В эпоху, завороженную гипнотическими посулами цитотоксической химиотерапии, как говорил Дженсен, «никто не пылал энтузиазмом по поводу развития эндокринной (гормональной) терапии для лечения рака. Комбинативная химиотерапия считалась более успешным подходом в лечении не только рака молочной железы, но и прочих солидных опухолей». Разработки антиэстрогена, антагониста сказочного эликсира женской юности, повсеместно считались напрасной тратой времени, денег и сил.

Поэтому 13 сентября 1962 года едва ли кто обратил внимание на то, что группа талантливых английских химиков из «Империал кемикал индастриз» подала заявку на патент химического вещества под названием ICI-46474, или тамоксифен. Изначально разработанный как средство контроля над рождаемостью, тамоксифен был синтезирован группой исследователей под руководством двоих членов «программы регулирования рождаемости» — специалиста по гормонам, биолога Артура Уолпола, и специалиста по синтезу, химика Доры Ричардсон. Тамоксифен по структуре предназначался для стимуляции выработки эстрогена (его крылатый, похожий на птицу молекулярный скелет идеально укладывался в распростертые объятия рецептора эстрогена), но на деле обладал противоположным эффектом: вместо того чтобы включать сигнал эстрогена, запрос на контрацептивное вещество, тамоксифен полностью отключал этот сигнал во многих тканях. Вещество оказалось антагонистом эстрогена, а потому его сочли бесполезным.

Однако связь между контрацептивами и раком не давала покоя Уолполу. Он знал об экспериментах Хаггинса по хирургической кастрации для лечения рака простаты. Знал и о загадке Битсона — почти разгаданной Дженсеном. Антиэстрогенные свойства нового препарата таили в себе самые интригующие возможности. Возможно, рассудил Уолпол, ICI-46474 совершенно бесполезен для контрацепции, однако может оказаться полезен против чувствительной к эстрогену формы рака молочной железы.

Для проверки этой гипотезы Уолпол и Ричардсон решили обратиться за помощью к клиническим испытателям. Сразу же выявилось и естественное место для проведения испытания: больница Кристи в Манчестере — всемирно известный онкологический центр, расположенный среди пологих чеширских холмов, за которыми находится исследовательский кампус «Империал кемикал индастриз» в Олдерли-парк. Нашелся там и подходящий союзник: Мэри Коул, манчестерский онколог и радиотерапевт, питающая особенный интерес к раку молочной железы. Коул обладала репутацией ревностного и дотошного врача, всецело преданного своим пациентам. Коллеги и пациенты ласково называли ее Мойя. В ее отделении находились женщины с поздними стадиями метастазирующего рака молочной железы. Многие из них неотвратимо двигались к смерти. Мойя Коул была готова испробовать что угодно — даже неудачный контрацептив, — лишь бы спасти жизни этих женщин.

Испытания под руководством Коул открылись в больнице Кристи в конце лета 1969 года. Сорок шесть женщин с раком молочной железы начали принимать таблетки ICI-46474. Коул не ждала от лекарства многого — в лучшем случае хоть небольшого результата. Однако у десяти пациенток результат стал заметен немедленно: уменьшились опухоли в груди и метастазы в легких, исчезли боли в костях, лимфатические узлы стали мягче.

Как и у больных раком простаты, у многих женщин, давших положительный ответ на лечение, впоследствии случились рецидивы. Однако успех испытаний был неоспорим, а доказательство принципа имело историческое значение. Метастазирующий рак удалось вывести в ремиссию препаратом, направленным на специфический сигнальный путь раковой клетки, а не клеточным ядом, обнаруженным эмпирическим путем проб и ошибок.

Описав полный круг, тамоксифен прибыл в малоизвестную фармацевтическую лабораторию в Шрусбери, штат Массачусетс. В 1973 году биохимик В. Крейг Джордан, работавший в одной из лабораторий Вустерского фонда — исследовательского института, участвующего в разработке новых контрацептивных препаратов, — исследовал закономерность, стоящую за тем, поддается ли рак молочной железы лечению тамоксифеном или же нет. При помощи простой молекулярной техники Джордан окрашивал раковые клетки, выявляя в них наличие или отсутствие рецептора эстрогена, открытого Элвудом Дженсеном в Чикаго, и получил ответ на загадку Битсона: раковые клетки, вырабатывающие рецептор эстрогена, были крайне чувствительны к тамоксифену, тогда как клетки, лишенные этого рецептора, на тамоксифен не реагировали. Наконец стали ясны причины, стоявшие за непредсказуемостью результатов операций у женщин с раком молочных желез — операций, сделанных почти сто лет назад в далекой Англии. ЭР-положительные клетки связывали тамоксифен, и он, будучи антагонистом эстрогена, выключал у них способность реагировать на гормон, тем самым останавливая деление клеток, а ЭР-отрицательным клеткам было нечем связываться с лекарством, а потому они оказывались невосприимчивы к нему. Схема поражала простотой. Впервые в истории рака лекарство, его мишень и раковая клетка были соединены базовой логикой молекулярной биологии.