Метастазирование – невероятно сложный процесс, так что классическая гипотеза ТСМ – «случайное накопление» сотен необходимых мутаций, которые работают в координации друг с другом – звучит просто невероятно. Теория эволюция опухоли намного лучше объясняет, как раковым клеткам удается адаптироваться. Ранний метастаз раковых клеток создает все условия, необходимые для эволюции опухоли: генетическое разнообразие и давление отбора. Миллионы генетически различных циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) подвергаются давлению отбора со стороны противораковых защитных механизмов. Дело не в конкретных мутациях, а в том, что вызывает эти мутации. Почему эти гены мутируют? Потому что от этого зависит их выживание.

Уже на момент диагностики первичная опухоль выбрасывает в кровь миллионы ЦОК в день, и, возможно, где-то уже даже появились микрометастазы[361]. ЦОК могут отделяться от первичной опухоли и как отдельные клетки, и как скопления, которые работают вместе, чтобы обеспечить совместное выживание[362].

Большинство ЦОК погибают сразу после того, как покинут место исходной опухоли, но иногда (очень редко) какой-нибудь генетический мутант все же выживает после ужасных мучений в кровеносной системе. Но эти раковые клетки еще не готовы выживать на враждебных берегах – например в печени, легких или костях. Когда раковая клетка высаживается на далекий берег, одинокая, как пугало, ее тут же уничтожают. Другие ЦОК продолжают циркулировать по организму в отчаянном поиске безопасной гавани. И наконец некоторым из них удается прожить достаточно долго, чтобы найти оазис – место своего рождения, первичную опухоль.

Блудные сыны рака возвращаются, чтобы снова поселиться в доме предков, который обеспечивает им надежное убежище. Вернувшимся ЦОК не нужны новые генетические адаптации, чтобы выживать и процветать в микросреде опухоли. Кислая гипоксичная среда этого убежища мешает работать иммунным стражам, которые уничтожали циркулирующие клетки в кровеносной системе[363]. Это явление называется самоосеменением опухоли. На моделях клеточных линий рака груди, кишечника и меланомы уже удалось подтвердить, что оно действительно существует[364]. Когда опухолевые клетки заново заселяют исходную опухоль, они прячутся в защитной среде – настоящем «питомнике» для возвращающихся раковых клеток.

Однако эти «блудные дети» рака – уже не те невинные детишки с широко раскрытыми глазами, которые когда-то покинули опухоль. Их спутники были убиты. Выжить удалось лишь тем, кто пробудил в себе самого безжалостного «выживальщика», одноклеточный организм. Представьте себе человека, которому за воровство в магазине дали пять лет сибирских лагерей. Возможно, он когда-то был добродушным, но ужасы, пережитые в трудовом лагере, сделали из него закоренелого преступника. Он, если угодно, эволюционировал. Точно такой же процесс проходят и раковые клетки, которые вернулись, чтобы заново заселить исходную опухоль. Возвращаются только самые суровые и легко адаптирующиеся раковые клетки. Условия отлично подходят для естественного отбора. Раковые клетки генетически разнообразны и подвергаются давлению отбора: их заставляют выживать в кровеносной системе.

Вернувшиеся ЦОК снова проникают в уже существующую опухоль и вытесняют менее агрессивные родительские раковые клетки. Первичная опухоль сменяется новым, более агрессивным штаммом, и новые ЦОК, выпускаемые в кровеносную систему, уже являются потомками этого штамма. Путешествие по кровеносной системе по-прежнему тяжело и полно опасностей, но новые, более агрессивные клетки способны выдержать его чуть лучше, чем предыдущее поколение.

История на этом не заканчивается, а только начинается. Эволюция раковой клетки – это итерационный процесс. Новые ЦОК снова подвергаются сильнейшему давлению отбора. Большинство новых ЦОК тоже погибают, но опять-таки несколько редких мутантов с улучшенными механизмами выживания, которые развились у них за время путешествия по кровеносной системе, возвращаются и заселяют первичную опухоль. Этот цикл повторяется снова и снова, в течение лет или даже десятилетий; каждый цикл создает новые мутации, которые помогают все лучше выживать в кровеносной системе. Первичная опухоль заселяется собственным метастатическим потомством. Эти генетические мутации нисколько не случайны – это дарвиновский процесс естественного отбора. Раковые клетки эволюционируют.

Отбор в каждой итерации идет по способности к выживанию и агрессивности. Со временем рак накапливает сотни мутаций, необходимых для успешного метастазирования – путешествия по кровеносной системе и основания новой клеточной колонии. Самоосеменение опухоли амплифицирует[365] самые агрессивные клоны и способствует избирательному улучшению свойств, обеспечивающих выживание

Именно процесс самоосеменения объясняет генетическое разнообразие первичных опухолей, которое называют внутриопухолевой гетерогенностью (ВОГ). Раковые клетки внутри одной опухоли – это не один и тот же генетический клон. В опухолевой массе содержатся несколько разных клонов, порожденных несколькими волнами эмиграции и самоосеменения.

Если дать раковым клеткам достаточно времени для эволюции, они получат способность не только выживать в кровеносной системе, но и вторгаться в разные органы. Опять-таки неизведанные земли поначалу будут враждебны к раковым клеткам. Сначала они основывают колонию – микрометастаз, который может десятилетиями пребывать в спячке. Враждебные условия оказывают эволюционное давление отбора на маленькое поселение раковых клеток. С каждым новым поколением преимущество будут получать те мутации, которые делают возможным выживание и рост. В конце концов эти новые клетки превращаются в метастатическую опухоль, которая тоже начинает расти.

Метастаз создает новую ветвь в эволюции рака. Генетический профиль области метастаза очень заметно отличается от первичной опухоли[366] – это отражает трудности, которые пришлось преодолеть раковым клеткам, чтобы выжить на новом месте. Поскольку большинство раковых клеток умирают при попытке образования метастаза, выживают очень немногие, и из-за этого генетическое разнообразие сильно ограничивается[367]; в биологии это явление называется «бутылочным горлышком».

У нас наконец-то появилась рабочая парадигма развития рака – от самого появления вплоть до метастазирования. Фактор, который формирует раковые клетки с самого начала до гибели, – это самая мощная сила в биологии, эволюция. Рак – это не просто случайное лоскутное одеяло из разных мутаций. На всех этапах развития движущей силой рака является самый примитивный императив всей жизни на земле: выживание клетки.

Парадигму рака 3.0, эволюционную модель, можно разделить на три фазы:

1. Преображение. Первый шаг нормальной клетки к превращению в раковую – эволюционная реакция на хроническую сублетальную травму. Раковый фенотип появляется как механизм выживания, который требует отказа от многоклеточной жизни. Это «семя» рака.

2. Прогрессирование. Сенсоры питательных веществ – инсулин, mTOR и АМФК – влияют на доступность факторов роста и создают благоприятные условия для пролиферации раковых клеток. Это «почва» рака.

3. Метастазирование. Попадание раковых клеток в кровеносную систему на раннем этапе развития опухоли подвергает клетки сильнейшему давлению отбора. После того как первичная опухоль заселяется выжившими клетками-потомками, естественный отбор отдает предпочтение более агрессивным и примитивным чертам.