«Все страньше и страньше»

Вы переволновались, милочка, а в общем — с вами все в порядке. Выпишем вам антидепрессант.

Барри Маршалл о лечении женщин с гастритом, предраковым заболеванием, 1960-е гг.

Официальное определение табачного дыма как сильного канцерогена, вызвавшее в 1980-е годы введение законов о контроле над продажей сигарет, по праву считается одной из самых значительных побед в профилактике рака. Однако оно столь же заметно подчеркнуло и важную лакуну в эпидемиологии рака. Статистические методы определения факторов риска для рака по природе своей описательны, а не механистичны: они описывают корреляции, а не причины. А кроме того, они в определенной мере основываются на предчувствии. Для проведения классического испытания по методике «случай-контроль» с целью определить неизвестный фактор риска эпидемиолог, как ни парадоксально, должен знать, какой вопрос задать. Даже Долл и Хилл при разработке классических методик «случай-контроль» и перспективных исследований основывались на десятилетиях — или даже столетиях, если считать памфлет Джона Хилла, — предыдущего опыта, показывающего связь между раком и табаком.

Все это ничуть не уменьшает поразительной силы метода «случай-контроль». Например, в начале 1970-х годов серия испытаний, проводимых по этому методу, недвусмысленно выявила фактор риска для редкой и смертельной формы рака легких под названием мезотелиома. При сравнении случаев мезотелиомы с контролем оказалось, что этот рак часто встречается у людей строго определенных профессий: специалистов по изоляции домов, рабочих судостроительных заводов, работников тепловых установок и горняков, добывающих хризолит. Как в ситуации с Поттом и раком мошонки, статистическое совпадение редкой профессии и редкого заболевания позволило быстро выявить фактор, являющийся причиной возникновения рака — асбест. За обнаружением причины незамедлительно последовали судебные разбирательства и пересмотр правил техники безопасности, что, в свою очередь, позволило снизить риск возникновения мезотелиомы.

В 1971 году еще одно подобное исследование позволило выявить еще более необычный канцероген, синтетический гормональный препарат диэтилбестрол (ДЭС). Это лекарство широко выписывали беременным женщинам в 1950-е годы для предотвращения преждевременных родов, хотя его польза и в этом отношении была неочевидна. Поколением позже, когда женщин с раком влагалища или матки расспрашивали, не подвергались ли они воздействию эстрогенов, выявилась определенная закономерность: сами женщины такому воздействию не подвергались, зато подвергались их матери. Канцероген передался в новое поколение. Он вызывал рак не у самих женщин, принимавших ДЭС, а у их дочерей, подвергшихся его воздействию в утробе матери.

Но что, если факторы, вызывающие рак, абсолютно неизвестны? Что, если бы никто и понятия не имел о предпосылках возникновения мезотелиомы или о связи между эстрогеном и раком влагалища? Как тогда исследователи догадались бы спросить пациентов про их род занятий и не подвергались ли они воздействию асбеста и эстрогена? Можно ли обнаружить канцероген априори — не при помощи статистического анализа пораженной раком группы людей, а по свойствам, изначально присущим любому канцерогену?

В конце 1960-х годов Брюс Эймс, бактериолог из Беркли, работая над совершенно другой проблемой, наткнулся на способ тестирования химических канцерогенов. Эймс изучал мутации у бактерий из рода Salmonella. Как все бактерии, Salmonella обладает набором генов, позволяющих ей размножаться при определенных условиях, — ген «переваривания» галактозы, например, необходим бактериям для выживания в чашке Петри, где галактоза является единственным источником сахаров.

Эймс заметил, что мутации в таких жизненно важных генах способны позволить или заблокировать рост бактерий в чашке Петри. Скажем, штамм Salmonella, в норме неспособный расти на галактозе, мог приобрести генную мутацию, позволяющую ему это делать. Одна-единственная мутировавшая бактерия образовывала вокруг себя мини-колонию. Подсчетом числа таких мини-колоний Эймс мог количественно определить уровень мутации в том или ином эксперименте. Например, после воздействия одного химического вещества бактерии давали шесть колоний, а после другого — шестьдесят. Значит, второе вещество в десять раз активнее вызывает изменения в генах — в десять раз мутагеннее.

Теперь Эймс мог проверить тысячи химических веществ и создать каталог реагентов, повышающих уровень мутаций, — мутагенов. В процессе он сделал важнейшее, знаковое наблюдение: химические вещества, в его испытаниях проявлявшие себя мутагенами, чаще всего оказывались из разряда канцерогенов. Всевозможные производные красителей, известные своими канцерогенными свойствами, вызывали образование сотен бактериальных колоний. Точно тем же эффектом обладали и рентгеновские лучи, вещества бензольного ряда и производные нитрозогуанидина, про которые было известно, что они вызывают рак у крыс и мышей. В традициях всех по-настоящему хороших тестов тест Эймса преобразовал нечто ненаблюдаемое и неизмеряемое в то, что легко измерить и наблюдать. Незримые рентгеновские лучи, убивавшие «радийных девушек» в 1920-е годы, теперь проявились ревертантными колониями в чашке Петри.

Тест Эймса был далек от совершенства. Отнюдь не каждый известный канцероген давал в нем результаты: ни асбест, ни ДЭС не вызвали заметного увеличения количества мутантных бактерий. (Кстати, производители сигарет провели ряд подобных тестов и выяснили, что химические компоненты табака также вызывают мутации у бактерий. Эти неоспоримые однозначные результаты были спешно похоронены в архивах компаний.) Несмотря на все недостатки, тест Эймса обеспечил важную связь между чисто описательным подходом к профилактике рака и аналитически-количественным подходом. Канцерогены, предположил Эймс, обладают одним общим четко выраженным функциональным свойством: они изменяют гены. Эймс не мог оценить стоящую за этим наблюдением более глубинную связь: почему способность вызывать мутации в генах связана со способностью вызывать рак? Однако он продемонстрировал, что канцерогены можно найти экспериментальным путем: не ретроспективно — исследованием случаев и контролей у людей, а перспективно — определяя химические вещества, способные вызывать мутации, при помощи относительно простого и элегантного биологического метода.

Как оказалось, химические вещества были не единственными канцерогенами, равно как и тест Эймса был не единственным способом их обнаруживать. В конце 1960-х годов Барух Блумберг, биолог из Филадельфии, открыл, что хронические воспаления, вызванные вирусом гепатита человека, тоже способны стать причиной рака.

В 1950-е годы, будучи студентом биохимии в Оксфорде, Блумберг заинтересовался генетической антропологией, изучением генетических вариаций в человеческой популяции. Традиционная антропология в то время заключалась главным образом в коллекционировании, измерении и классифицировании анатомических образцов. Блумберг же хотел коллекционировать, измерять и классифицировать человеческие гены — и найти связь между генетическим разнообразием с подверженностью тем или иным болезням.

Проблема, как вскоре обнаружил Блумберг, состояла в нехватке человеческих генов, которые можно было бы измерять и классифицировать. В 1950-е годы генетика бактерий пребывала в младенчестве — даже структура ДНК и природа генов оставались неоткрытыми, а гены человека никто не анализировал. Единственные ощутимые намеки на вариации в человеческих генах поступали из случайных наблюдений. Например, белки крови, называющиеся антигенами крови, различались у отдельных людей и передавались по наследству, что наводило на мысль о генетической природе такого разнообразия. Эти антигены крови можно было измерить и сравнить в разных популяциях сравнительно простыми методами.

Блумберг начал обшаривать всевозможные дальние уголки мира в поисках крови: сегодня раздобывал пробирки с сывороткой из нигерийских племен фулани, а в следующем месяце — от пастухов басков. В 1964 году, после короткого пребывания в Национальном институте здравоохранения, он перешел в Институт онкологических исследований в Филадельфии (впоследствии переименованный в Онкологический центр Фокс-Чейз), чтобы систематизировать обнаруженные разновидности антигенов крови и по возможности найти их связь с теми или иными заболеваниями. Это был до смешного перевернутый подход — все равно что обшарить словарь в поисках какого-то слова, а потом искать кроссворд, которому это слово могло бы подойти.

Один антиген особенно заинтриговал Блумберга: он встречался у некоторых австралийских аборигенов, был распространен в популяциях Азии и Африки, однако отсутствовал у большинства европейцев и американцев. Подозревая, что этот антиген может служить маркером древнего генетического фактора, передающегося в семьях, Блумберг назвал его австралийским антигеном (сокращенно Ав).

В 1966 году лаборатория Блумберга начала изучать австралийский антиген подробнее. Вскоре он отметил странную корреляцию: носители антигена Ав сплошь да рядом страдали от хронического гепатита, воспаления печени. При вскрытии на такой печени были видны следы хронических циклов повреждения и восстановления: мертвые клетки в одних частях и компенсаторные попытки заживления и регенерации в других, в результате чего образовывались многочисленные шрамы и отмирающие участки, — такое состояние называется хроническим циррозом.

Связь между древним антигеном и циррозом заставляла предположить генетический характер заболеваний печени — теория, которая отправила бы Блумберга на длительные и по большей части бесплодные поиски. Однако одно случайное происшествие полностью опровергло эту теорию и кардинально изменило направление исследований Блумберга. Лаборатория отслеживала одного молодого пациента в клинике для людей с умственными расстройствами в Нью-Джерси. Изначально его кровь не показывала наличия антигена Ав. Однако в процессе одного из серийных заборов крови летом 1966 года его сыворотка из Ав-отрицательной внезапно сделалась Ав-положительной.

Но как «врожденный» ген мог вызвать внезапное изменение свойств сыворотки и гепатит? Гены, как правило, не включаются и не выключаются по собственной воле. Чудесная теория Блумберга о генетическом разнообразии антигенов разбилась о безобразный факт. Белок Ав, как осознал Блумберг, никак не мог служить маркером врожденной вариации человеческого гена. Собственно говоря, вскоре обнаружилось, что белок Ав — вообще не человеческий белок и не антиген крови, а всего-навсего часть плавающего в крови вирусного белка, признак инфекции. Пациент из Нью-Джерси заразился этим вирусом и из Ав-отрицательного стал Ав-положительным.

Блумберг бросился выделять организм, вызывающий инфекцию. К началу 1970-х годов в сотрудничестве с группой исследователей его лаборатория получила очищенные частицы нового вируса, который он назвал вирусом гепатита В, или HBV. Структурно вирус оказался простым — «округлый… примерно сорок два нанометра в диаметре, один из самых маленьких ДНК-овых вирусов, заражающих людей». Простота структуры противоречила крайне сложному поведению. У людей заражение вирусом HBV вызывало широкий спектр разнообразных заболеваний, начиная с асимптоматической инфекции до острого гепатита и хронического цирроза печени.

Обнаружение нового человеческого вируса вызвало у эпидемиологов всплеск бурной деятельности. В 1969 году японские исследователи, а вслед за ними и группа Блумберга поняли, что вирус передается от человека к человеку при переливании крови. Проверкой крови до переливания — с использованием уже знакомого антигена Ав как раннего маркера инфекции — риск гепатита В можно было отследить и предотвратить.

Однако скоро обнаружилась и еще одна болезнь, связанная с HBV: смертельная и коварная разновидность рака печени, характерная для части Азии и Африки. Такой рак появлялся на месте зарубцевавшихся и отмерших участков печени, зачастую спустя десятилетия после хронической вирусной инфекции. Когда при помощи стандартных статистических методов сравнили случаи гепатоклеточного рака с контролем, выявился типичный фактор риска — хроническая инфекция вируса гепатита В и сопутствующие ей циклы зарубцевания и регенерации ткани. Следовательно, HBV тоже принадлежал к числу канцерогенов, хотя и был живым канцерогеном, способным передаваться от организма к организму.

Обнаружение HBV изрядно пристыдило Национальный институт онкологии. Специально созданная и щедро финансируемая программа обнаружения онковирусов, заражая экстрактами человеческих опухолей тысячи несчастных мартышек, до сих пор так и не выявила ни единого вируса, который вызывал бы рак. Зато антрополог, исследующий антигены аборигенов, сумел найти широко распространенный вирус, связанный с широко распространенным у людей раком. Блумберг отчетливо осознавал, в какое неловкое положение попал НИО, равно как и счастливую случайность своего открытия. Его уход из НИЗ в 1964 году, при всей внешней сердечности, был обусловлен ровно такими же конфликтами: междисциплинарное любопытство Блумберга шло вразрез со «строгодисциплинарной косностью институтов», среди которых особенно выделялся НИО с его целенаправленной программой поиска вирусов. К досаде пылких поклонников теории вирусного происхождения рака, складывалось впечатление, будто вирус Блумберга сам по себе не являлся непосредственной причиной рака. Он всего лишь вызывал воспаление печени и обусловленную этим воспалением гибель и регенерацию клеток, которая, в свой черед, уже и приводила к раку — тяжелый удар по распространенному мнению, что вирусы вызывают рак непосредственным воздействием[21].

Однако у Блумберга не было времени терзаться всеми этими конфликтами, да у него и не имелось теоретической базы, чтобы размышлять о вирусах и раке. Сугубый прагматик, он направил свою команду на разработку вакцины против HBV. К 1979 году его группа такую вакцину получила. Как и стратегия тестирования крови, эта вакцина, конечно, не могла изменить течение уже зародившегося рака, зато резко снижала подверженность болезни у инфицированных мужчин и женщин. Таким образом, Блумберг провел важнейшую связь между причиной болезни и ее профилактикой. Он определил вирусный канцероген, нашел метод его выявлять, а затем и средство предотвращения передачи вируса от одного человека к другому.

Впрочем, самым странным из «предотвратимых» канцерогенов стал не вирус и не химический реагент, а клеточный организм — бактерия. В 1979 году, примерно тогда же, когда в США начались испытания вакцины Блумберга, молодой практикант по имени Барри Маршалл и гастроэнтеролог Робин Уоррен, работавшие в австралийской больнице Ройял Перт, начали исследовать причину воспаления желудка — гастрита, — нередко переходящего в язвенную болезнь и рак желудка.

На протяжении многих веков гастриты туманно списывали на счет стрессов и неврозов. (В широком употреблении слово «диспепсия» до сих пор означает раздражительное и нервное психологическое состояние.) А значит, если продолжить эту мысль, то и рак желудка провоцируется нервным стрессом, этаким современным вариантом теории меланхолии Галена.

Однако Уоррен был убежден: подлинной причиной гастрита является некая неизвестная бактерия — организм, который, согласно догме того времени, совершенно не мог существовать в негостеприимной едкой среде желудка. «С ранних дней бактериологии, вот уже более ста лет, — писал Уоррен, — врачей учат, что в желудке бактерии не приживаются. Когда я был студентом, это казалось столь очевидным, что даже почти и не упоминалось. Это был общеизвестный факт, как когда-то — что земля плоская».

Впрочем, теория плоской земли применительно к воспалению в желудке не устраивала Уоррена. Исследуя биопсии пациентов с гастритом или язвой желудка, он часто обнаруживал дымчато-голубоватую пленочку, затянувшую кратероподобные воронки желудочных язв. Приглядываясь к этой пленке, Уоррен неизменно видел кишевшие там спиральные микроорганизмы.

Неужели ему это лишь примерещилось? Уоррен был убежден, что эти организмы представляют собой новые виды бактерий, вызывающих гастрит и язву желудка, но ему не удавалось выделить их ни на плашке, ни в чашке Петри, ни в какой-нибудь культуре. Вырастить эти никем не виденные микроорганизмы Уоррен не мог — так что вся теория о чужеродной голубоватой пленке, растущей на язвах в желудке, казалась научной фантастикой.

Барри Маршалл, сын котельщика из Калгурли и медсестры, вовсе не стремился доказать или опровергнуть любимую теорию. Начинающему исследователю, изучавшему медицину в Перте, требовалась тема для проекта. Заинтригованный результатами Уоррена, хотя и преисполненный скептицизма по отношению к неизвестной фантастической бактерии, он начал собирать соскобы у пациентов с язвой и высаживать их на чашки Петри, надеясь вырастить бактерии. Однако, как и у самого Уоррена, никакие бактерии у него не росли. Неделю за неделей Маршалл ставил чашки Петри в инкубатор, а через несколько дней разочарованно выбрасывал.

Но потом в дело вмешался счастливый случай: в пасхальные выходные 1982 года в больнице случился такой наплыв посетителей, что Маршалл забыл проверить чашки и оставил их в инкубаторе. А когда вспомнил и вернулся посмотреть, на агаре росли тоненькие прозрачные жемчужинки бактериальных колоний. Оказалось, что для их выращивания критичен длинный инкубационный период. Под микроскопом эти медленно растущие бактерии оказались крошечными и хрупкими микроорганизмами со спиральными хвостами — видом, который не описывал еще ни один микробиолог. Уоррен и Маршалл назвали их Helicobacter pylori — helicobacter за внешний вид, a pylorus от латинского слова «привратник», за то, что они находятся близ выходного отверстия желудка.

Однако само существование таких бактерий и даже их присутствие в язвах еще не доказывали, что именно они и являются причиной гастрита. Третий постулат Коха утверждал, что для того, чтобы надежно классифицироваться как причина болезни, микроорганизм должен вызывать эту болезнь при переносе к незараженному хозяину. Маршалл с Уорреном ввели бактерии свиньям и принялись ждать, регулярно проводя подопытным животным эндоскопии. Однако свиньи — тридцатипятикилограммовые чушки, неблагосклонно относящиеся к еженедельным эндоскопиям, — не проявляли никаких признаков язвенной болезни. Проверка теории на людях была невозможна по этическим соображениям: разве можно заражать людей новой, неизвестной науке бактерией, да еще с целью доказать, что она вызывает гастрит и предрасположенность к раку?

В июле 1984 года, когда все эксперименты зашли в тупик, а время для подачи заявки на грант стремительно истекало, Маршалл решился на отчаянный эксперимент: «Утром в день эксперимента я пропустил завтрак… Через два часа Нил Нокс соскреб с чашки Петри разросшуюся четырехдневную культуру Helicobacter и растворил ее в щелочной пептонной воде (своеобразный бульон для того, чтобы сохранить бактерии живыми). Я постился до десяти утра, а в десять Нил вручил мне двухсотмиллиграммовый стакан, на четверть наполненный мутновато-коричневой жидкостью. Я выпил ее одним глотком, а потом весь день ничего не ел. Иногда у меня бурчало в желудке. Из-за бактерий — или просто от голода?»

В животе у Маршалла бурчало не просто «от голода». Через несколько дней, после того как он выпил мутный бактериальный раствор, он тяжело заболел: с тошнотой, рвотой, ночным потом и ознобом. Он уговорил коллегу сделать ему серийные биопсии, чтобы задокументировать патологические изменения в желудке, и при этих биопсиях обнаружился крайне активный гастрит с густым слоем бактерий на слизистой оболочке желудка и язвенными кратерами под ними — ровно то же самое, что обнаруживал у своих пациентов Уоррен. В конце июля, взяв в соавторы Уоррена, Маршалл подал в австралийский «Медикал джорнал» описание собственной истории болезни (написав там, что «здоровый доброволец проглотил чистую культуру микроорганизмов»). Критикам пришлось приумолкнуть. Helicobacter pylori, вне всяких сомнений, являлись возбудителями гастритного воспаления.

Связь между Helicobacter и гастритом наводила на мысль о том, что бактериальная инфекция и хроническое воспаление могут вызывать рак желудка. И в самом деле, в конце 1980-х годов несколько эпидемиологических исследований показали связь между вызываемым Н. pylori гастритом и раком желудка[22]. Маршалл и Уоррен тем временем проверяли разнообразные схемы приема антибиотиков (в том числе и препаратов на основе висмута — металла, некогда излюбленного алхимиками) для разработки эффективного многолекарственного лечения инфекции Н. pylori[23]. Рандомизированные испытания, проведенные на западном побережье Японии, где заражение Н. pylori является эндемичным заболеванием, продемонстрировали, что лечение антибиотиками снижает количество язвенной болезни и гастритов.

Однако с лечением антибиотиками рака дело оказалось куда сложнее. У молодых людей избавление от инфекции заметно понижало частоту связанного с гастритом рака. Но более старшим пациентам, у которых хронический гастрит наблюдался уже несколько десятков лет, это не помогало. По всей видимости, хроническое воспаление у них достигало уже такой стадии, после которой уничтожение возбудителя не имело значения. Для предотвращения рака наблюдаемое Ауэрбахом шествие по пути озлокачествления следовало останавливать еще на первых шагах.

Эксперимент Барри Маршалла, хотя и крайне неортодоксальный — глотать канцероген, чтобы вызывать у себя в желудке предраковое состояние! — воплотил в себе разочарование и нетерпение, возрастающее среди эпидемиологов, занимающихся проблемами рака. Было совершенно очевидно, что только глубинное понимание причин рака сулит разработку эффективных стратегий по его предотвращению. Выявление канцерогена — лишь первый шаг к этому пониманию. Для создания успешной стратегии борьбы с раком нужно знать не только, какой канцероген его вызывает, но и что именно этот канцероген делает.

Однако разношерстный набор разрозненных наблюдений — от Блумберга до Эймса и Уоррена с Маршаллом — при всем желании нельзя было связать в единую цельную теорию канцерогенеза. Каким образом ДЭС, асбест, радиация, вирус гепатита и обитающая в желудке бактерия могут вызывать одно и то же патологическое состояние, причем в самых разных популяциях и в разных органах? Список факторов, вызывающих рак, становился, по выражению еще одной любительницы глотать неизвестные жидкости, «все страньше и страньше».

Другие болезни не могли похвастаться таким поразительным разнообразием причин. Диабет, комплексная болезнь с комплексными проявлениями, все-таки по природе своей обуславливается инсулиновой недостаточностью. Коронарная болезнь сердца случается, когда тромб, образованный воспалительной атеросклеротической бляшкой, перегораживает ведущий в сердце кровеносный сосуд. Но поиски единого механизма возникновения рака зашли в тупик. Какой общий патофизиологический механизм может крыться за аномальным и нерегулируемым делением клеток?

Чтобы ответить на этот вопрос, онкологам потребовалось вернуться к зарождению рака, к самым первым шагам клеточного пути к злокачественной трансформации — к канцерогенезу.