Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после "Эгоистичного гена" Ричарда Докинза - Фрэнк Райан

При более детальном обследовании этих пациенток выяснилось: уровень антиядерных антител в их крови в семь — восемь раз выше, чем у пациентов, не имеющих данной мутации, и в семьдесят — восемьдесят раз выше, чем у людей, не страдающих волчанкой. Уровень направленных против ДНК антител у этих пациенток был также намного выше. Ученые заключили: мутации гена ДНКаза1 мешали нормальному лизированию ДНК в клетках и это, в свою очередь, способствовало развитию болезни.

В 2003 году Секигава с коллегами из Токио опубликовал очень интересные результаты, касающиеся связи с волчанкой вируса HERV клон 4–1, который принадлежит к семейству HERV-E[77]. Это целиком сохранившийся эндогенный ретровирус, способный к экспрессии протеинов, с целыми и невредимыми генными областями gag, env и pol. Этот вирус размножился до такой степени, что по нашим хромосомам разбросано восемьдесят пять его копий. Секигава, во-первых, показал, что количество несущих gag-последовательности транспортных РНК — то есть РНК, переносящих код из ядра к производящим белки частям клетки, — в лимфоцитах больных волчанкой существенно увеличивается по сравнению с лимфоцитами здоровых людей. И во-вторых, что лекарства, используемые для лечения болезненных проявлений волчанки, стероиды и иммунодепрессанты, подавляют экспрессию этого вируса. Результаты очень интересные — но и они, как мне кажется, не могут служить доказательством безусловной виновности HERV в развитии аутоиммунных заболеваний.

В 2008 году Д. Стетсон от имени целой группы коллег из Йеля в США и Вильжю во Франции доложил об открытии нового механизма, посредством которого эндогенные ретровирусы могут способствовать развитию аутоиммунности[78]. Читатели уже знают о способности клеток крови реагировать на присутствие вируса. Но и в клетках тканей есть структуры, способные обнаруживать чужеродную ДНК. Эта внутриклеточная сигнальная система также способна включить мощный антивирусный отклик. Хотя механизм его функционирования пока не очень понят, известно, что он координируется особыми интерферонами. Они регулируют выполнение многосторонней реакции отклика на вирус: ограничивают его размножение в пораженных клетках, сигнализируют соседним клеткам о присутствии инфекции и дают сигнал к увеличению популяции лимфоцитов, предназначенных защитить клетки от агрессора. К сожалению, эта внутриклеточная система не всегда способна различить человеческую и вирусную ДНК либо РНК — чаще всего сбой происходит тогда, когда клетку заполняют неубираемые продукты распада своих ДНК и РНК. Таким образом провоцируется мощная, опосредованная интерферонами аутоиммунность.

Изучая иммунную систему тканевых клеток, Стетсон с коллегами идентифицировали принципиально важный энзим Trex 1, удалявший продукты распада ДНК из клеток. Известно, что мутации гена Trex 1 приводят к синдрому Айкарди, который влечет за собой задержки в умственном и физическом развитии. Другие мутации гена Trex 1 приводят к разновидности волчанки — волчанке Хатчинсона. Стетсон с соавторами в экспериментах на мышах выяснили: неадекватное функционирование Trex 1 ведет к накоплению продуктов распад ДНК внутри клетки, что провоцирует аутоиммунный отклик и летальное поражение сердца.

Следующая находка оказалась еще более интригующей. При анализе накопления продуктов распада ДНК в клетке выяснилось: большая их часть происходит из областей LINE-1, LTR и SINE. То есть из эндогенных ретровирусов. В полной мере значение этой находки до конца не осознано. Больше похоже на то, что разрушение и последующее удаление ретровирусных ДНК — часть нормального метаболизма клетки. В нормальных условиях энзим Trex 1 удаляет эти продукты распада из клетки. Но при дефиците Trex 1 продукты накапливаются и провоцируют опосредованный интерферонами отклик, ведущий к аутоиммунности.

Обобщая полученные результаты, Стетсон и его коллеги сделали вывод, что, учитывая активное участие эндогенных ретровирусов и их последовательностей в нормальном метаболизме, возможно, Trex 1 был создан эволюцией как защитный механизм против аутоиммунности и, вероятно, он связан с широким спектром аутоиммунных заболеваний. Таким образом, мы подходим к мысли, что при исследованиях адаптивного иммунитета и аутоиммунных заболеваний нельзя не учитывать возможное влияние человеческих эндогенных ретровирусов.

Это цитата из знаменитой книги Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь?». Именно она вдохновила Крика и Уотсона и многих их современников на поиск структуры ДНК. Шрёдингер удивляется тому, что произошедшее от мутации перемещение всего нескольких атомов из группы упорядоченных управляющих атомов половых клеток может привести к крупномасштабным изменениям наследственности организма. Увы, мутации, в особенности действующие на онкогены либо гены, подавляющие развитие опухолей, могут привести к изменениям в тканях и органах и сделать человека предрасположенным к развитию рака этих тканей и органов. Но «перемещение всего нескольких атомов» из их прежде упорядоченного состояния хотя и очень важный, но далеко не единственный механизм генетических и геномных изменений и не единственный двигатель эволюции — равно как и не единственная причина рака.

Причина рака коренится в нас самих, ведь рак фундаментально отличается от бактериальных заболеваний, таких, как туберкулез, и от вирусных, таких, как СПИД. При раке наши собственные клетки вдруг начинают себя вести самым ужасающим образом. Вдруг группа клеток перестает взаимодействовать с остальными клетками тела и начинает агрессивно и «эгоистично» делиться, будто подчиняясь внутреннему приказу обессмертить себя. Пониманию происходящего может помочь то, что многие простейшие формы жизни, не знающие полового размножения, ведут себя подобным же образом. В некотором роде они бессмертны. Рак словно обращает вспять один из главнейших шагов эволюции живого — шаг, после которого простейшие организмы вроде амеб развились в более сложные живые образования: в животных, растения и грибы со сложным половым размножением, со специализированными органами, такими, как листья, или плодовые тела грибов, или головной мозг животных, и эти органы работают согласованно друг с другом, обеспечивая жизнь существа.

Принимая во внимание способность вирусов внедряться в геном животных и их способность вносить в этот геном изменения, неудивительно, что вирусы могу быть причиной рака. По крайней мере двадцать процентов раковых заболеваний человека вызываются вирусами, и еще многие виды рака, по мнению вирусолога и специалиста по раку Робина А. Вайса, могут оказаться связанными с вирусами[79]. Типичный пример — вирус человеческой папилломы, или HPV. В 2008 году немецкий патолог Харальд цур Хаузен был награжден Нобелевской премией в области медицины за открытие того факта, что именно вирус человеческой папилломы вызывает рак шейки матки — второй по частоте рак, встречающийся у женщин[80]. Понимание значения этого открытия пришло с запозданием, и лишь в последнее время были развернуты программы вакцинирования молодых женщин, нацеленные на предотвращение инфицирования вирусом папилломы. Этот вирус также увеличивает риск заболевания анального отверстия, пениса, рта и горла, что указывает на возможность в будущем более широкого применения вакцины. Заражение другими вирусами также может быть связано с раком. Например, вирусы гепатита В и С повышают риск рака печени, а вирус Эпштейна-Барр, причиняющий мультигландулярный аденоз, бывает связан с раком крови и носовых проходов.