Симбиоз — искусство выживать вместе

Отто Варбургу приходилось работать с довольно крупными образцами опухолевой ткани — биохимические методы в то время были еще не слишком точны. В наши дни у ученых появилась возможность разобрать опухоль на отдельные клетки и исследовать их свойства буквально «поодиночке». Применив современные методы к анализу метаболических путей в опухоли, они увидели, что на микроуровне у этого обмена есть нюансы, которые Варбург в свое время просто не имел возможности проанализировать.

В последние годы в литературе по клеточной биологии рака все чаще можно встретить такие выражения, которые раньше употреблялись главным образом для описания взаимодействия организмов в биосфере: «экосистема», «симбиоз». Оказалось, что взгляд на проблему «с новой стороны» — в данном случае со стороны экологии — позволяет увидеть много интересных закономерностей в поведении опухолевых клеток.

Как мы уже говорили, в отличие от здоровых клеток, подчиненных общим правилам всего организма, злокачественные клетки — «индивидуалистки», и в каком-то смысле каждую из них можно рассматривать как отдельное живое существо, конкурирующее с другими. Однако, несмотря на «индивидуализм» каждой отдельной опухолевой клетки, у них есть и «общий интерес» — выживание в организме, так что они не только конкурируют, но и сотрудничают между собой. Это создает ситуацию, похожую на ту, что складывается в популяции животных, где самцы могут конкурировать из-за самок, но одновременно кооперироваться против общего врага. Неудивительно, что и стратегии выживания в стае и в опухоли в чем-то схожи.

Примером такой стратегии является метаболическая специализация клеток в зависимости от их расположения в опухоли. В глубине опухоли, как правило, наблюдается дефицит кислорода (гипоксия), и клетки, которые находятся там, перерабатывают глюкозу преимущественно путем гликолиза (эффект Варбурга). Однако оказалось, что выделяемый ими лактат вовсе не пропадает даром. Его используют поверхностные раковые клетки, которые более эффективно снабжаются кислородом. Они окисляют лактат до углекислого газа и воды, и таким образом в целом глюкоза используется системой гораздо более эффективно, чем это можно было бы предположить. Особое сходство с «настоящим» симбиозом организмов этой системе придает видимое «бескорыстие» клеток, находящихся на поверхности опухоли и снабжаемых кислородом. Эти клетки одинаково эффективно могут потреблять и глюкозу и лактат, но они «пропускают» глюкозу в центр опухоли к клеткам, страдающим от дефицита кислорода, а сами довольствуются лишь производимым теми лактатом. Подобное поведение похоже на симбиоз водорослей, обитающих в Мировом океане на разной глубине и специализирующихся на поглощении световых волн определенной частоты, с тем чтобы система в целом максимально полно и «безотходно» использовала такой ценный ресурс, как солнечный свет.

Нарушение метаболического симбиоза раковых клеток в опухоли может стать основой для новых типов антираковой терапии. Что произойдет, если заблокировать белок, отвечающий за транспорт лактата, и помешать внутренним клеткам выводить его в окружающую среду? Оказывается, что в такой ситуации наружные клетки вскоре переключаются на более «эгоистичный» тип потребления ресурсов и начинают жадно поглощать глюкозу, не пропуская ее дальше. В результате внутренние раковые клетки опухоли начинают гибнуть от дефицита питательных веществ. Сейчас возможности применения подобного подхода к лечению опухолей изучаются.

Это лишь один из множества примеров «метаболической терапии» рака, основанной на разнице в обменных процессах в здоровых и опухолевых клетках. Разработкой такой терапии в настоящее время занимаются многие фармакологические лаборатории. Иногда помощь онкологам неожиданно приходит из совершенно иных областей. Как известно, самой распространенной болезнью, связанной с нарушениями обмена глюкозы в организме, является сахарный диабет. Миллионы больных диабетом получают лечение по всему миру долгие годы, и по ним собрана самая разнообразная медицинская статистика. И вот недавно обнаружилось, что антидиабетическое лекарство «Метформин», которое больные диабетом принимают, чтобы контролировать уровень глюкозы в крови, обладает выраженным антираковым эффектом! На фоне приема этого препарата у пациентов гораздо реже, чем в среднем по популяции, развивались злокачественные опухоли, а если опухоль все-таки появлялась, они имели гораздо лучшие показатели выживаемости. Сейчас перспективы использования этого препарата для профилактики и лечения рака активно проверяются учеными, и, возможно, скоро он будет рекомендован для различных групп риска.

Конечно, от метаболических лекарств не приходится ожидать мощи традиционной химиотерапии, способной в некоторых случаях в одиночку побороть болезнь, но они могут стать важными вспомогательными препаратами, усиливающими другие методы лечения.

 ФАКТ: большое значение для раковой опухоли имеет взаимодействие опухолевых клеток друг с другом и со здоровыми клетками окружения.