Как работает эволюция опухоли? ТСМ считала, что рак развивается линейно. У раковых клеток постепенно накапливаются мутации, пока они не получают все необходимые отличительные особенности, делающие их раковыми. Эта теория предсказывала, что одного-единственного вмешательства, например лекарства или специально изготовленного антитела, будет достаточно, чтобы разрушить всю цепочку мутаций и вылечить рак. Фантастическая история, да – только сейчас уже известно, что с большинством распространенных раковых опухолей такой фокус не проходит.

Генетическая гетерогенность и разветвленная эволюция раковых клеток позволяют раку адаптироваться к препятствиям.

Внутриопухолевая гетерогенность (ВОГ) вместо линейной эволюции делает возможным более надежный процесс – разветвленную эволюцию. Рак эволюционирует не по одной-единственной цепочке, а сразу по многим дорожкам, словно дерево, у которого отрастают все новые ветки. Препятствие, с которым сталкивается одна ветка, не мешает развитию всего дерева, потому что другие ветки, расположенные более благоприятным образом, продолжают расти.

Представьте себе дерево, растущее возле забора. Если бы у дерева была всего одна ветка, оно бы перестало расти, наткнувшись на доски. Но, поскольку у дерева веток много, оно прорастает прямо через забор, находя в нем зазоры и отверстия. Большинство биологических видов эволюционируют точно так же. Например, у галапагосских вьюрков клювы бывают разной формы; в некоторых ситуациях для них более благоприятен длинный клюв, в некоторых – короткий.

Популяция раковых клеток

Генетическая гетерогенность и разветвленная эволюция раковых клеток позволяют раку адаптироваться к препятствиям

Рак тоже знает, как работает разветвленная эволюция. На рис. 12.2 видно, как именно ВОГ и разветвленная эволюция обеспечивают выживание. Когда рак натыкается на препятствие – например химиотерапию, которая убивает 99 % раковых клеток, – достаточно, чтобы выжил всего один субклон рака, чтобы снова восстановить опухоль и продолжить эволюционный процесс. Дереву, у которого много веток, достаточно найти всего одно отверстие, чтобы прорасти через забор.

Благодаря недавним исследованиям удалось проследить за эволюционным путем рака в организме пациента. На рис. 12.3 изображен процесс составления карты генетических мутаций одной-единственной раковой опухоли и ее эволюции со временем. Здесь важны не столько конкретные мутации, сколько сама структура: эволюция рака очень напоминает ветви дерева.

Эволюция рака со временем становится разветвленной.

Источник: Marco Gerlinger et al, “Intratumor Heterogeneity and Branched Evolution Revealed by Multiregion Sequencing,” New England Journal of Medicine 366 (2012): 883–92.

На первом этапе все раковые клетки, образовавшиеся из здоровой ткани, имеют одну и ту же общую мутацию. ТСМ предполагала, что эта одна-единственная мутация – единственное, что отличает рак от нормальной ткани. Но на самом деле это было только начало, а не окончание ракового преображения. От главного ствола ответвлялись новые мутации, а со временем их становилось все больше и больше[195]. Когда раковая опухоль сталкивается с проблемой, мешающей ей расти, у одного из многочисленных субклонов может найтись решение. Этот субклон начнет размножаться и станет доминирующим, после чего опухоль продолжит расти. Препятствие станет для нее давлением отбора.