Опухоли – двигатели эволюции

Теория Андрея Козлова не рассматривает злокачественные опухоли на поздней стадии развития. Однако, согласно ей, рак часто развивается в эволюционно более молодых органах, которые произошли из опухолей, – это молочная железа и простата. Признаками опухоли также обладают жировые ткани у человека и других млекопитающих. Это позволяет задуматься о применении онкологических подходов в лечении ожирения и наоборот.

Андрей Козлов. Фото из личного архива

Андрей Козлов, доктор биологических наук, профессор, руководитель лаборатории теоретической биологии Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) и лаборатории неофункционализации генов Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН. Автор книги «Эволюция путем неофункционализации опухолей. Новообразования как фактор прогрессивной эволюции», изданной на английском, русском и китайском языках. Статья А. П. Козлова, посвященная онкогенам, опубликована в Scientific Reports, в 2019 году заняла второе место на всероссийском научном конкурсе «Открытие года». Именем ученого названа одна из первых в России лабораторий теоретической биологии в СПбПУ.

– Андрей Петрович, почему вы стали заниматься именно онкологией?

– Онкология является фундаментальной и нерешенной проблемой, отсюда возник интерес. Кандидатский минимум я сдавал по книге «Общая онкология», из которой узнал, что, оказывается, опухоли есть не только у человека, но и у животных и даже у растений. Так эволюционный интерес объединился с интересом онкологическим. Наше поколение воспитывалось в идеалах служения обществу и решения проблем. Потом возникли и личные причины – мой отец, ветеран ВОВ, был поражен лейкозом.

Интерес к теоретической биологии появился еще в университете и был связан с попыткой ответить, в частности, на вопрос о взаимоотношении между теорией Дарвина и теорией номогенеза (эволюции на основе закономерностей) отечественного ученого Л. Берга. Мне всегда хотелось открыть новые закономерности эволюции биологических структур и создать новую теорию. Это получилось, и я доволен.

– В чем суть теории, если объяснить ее человеку, далекому от научных терминов?

– Опухоли, как и другие патологические процессы, участвуют в эволюции организмов. Некоторые опухоли могут быть источником дополнительных клеток, необходимых для эволюции. Наследуемые опухоли (то есть передающиеся по наследству следующим поколениями) на ранней стадии прогрессии являются «полигоном» для проверки новых генов и формирования новых типов клеток. На этих «полигонах» испытываются эволюционно новые гены, что приводит к возникновению новых типов клеток, тканей и органов.

Рак печени. Множественные белые опухоли. Фото: Haymanj, commons.wikimedia.org

– Как вы пришли к своей онкологической теории?

– Научных данных, которые не стыкуются с существующими теориями, всегда очень много, и в процессе прохождения биологических курсов у студентов возникает много вопросов, на которые нет ответов. По-моему, эти вопросы очень важны, главное – их не забывать. Например: «Почему некоторые опухоли убивают человека, а другие нет?» Задача исследователя – думать о таких вопросах и пытаться ответить на них с привлечением новых гипотез, которые можно экспериментально проверить. Наша теория объясняет «необъясненные» места в разных научных областях.

– На каких данных она основана?

– Можно сказать, что на всей совокупности биологических данных. В этом ее сложность. Современная наука вообще и биология в частности накопили огромное количество данных, которые можно изучать всю жизнь и так всего и не изучить, а ведь нужно и самим делать что-то новое. Современную биологию можно уподобить огромному дереву с ветвями, соответствующими разным биологическим направлениям. А на концах веточек находятся узкие специализации, которые уже и не понимают друг друга. Одна из таких ветвей – онкология, другая – эволюционная биология.

Наша теория основана на данных всех основных ветвей биологии и плодотворно взаимодействует со всеми основными биологическими теориями: теорией прогрессивной эволюции, теорией эволюции онтогенеза (evo-devo), биологией развития, теорией происхождения клеточных типов, теорией биологической регуляции, онкологией, иммунологией, теорией происхождения генов и даже анатомией! Причем в этом списке онкология занимает даже не первое место. Наша работа состояла, с одной стороны, в анализе всех уже имеющихся данных, а с другой – в предсказании и получении собственных данных, подтверждающих теорию.

– Противораковые вакцины будут предупреждать заболевание или лечить? Как они будут работать?

– Сейчас разрабатываются и профилактические, и терапевтические противораковые вакцины. Их мишенями являются специфические опухолевые белки, обнаруживаемые молекулярно-биологическими методами. При этом используются иммунологические механизмы. Наша теория помогает найти новые молекулярные мишени опухолей и подсказывает новые механизмы, которые надо использовать. По-моему, они будут связаны с приобретением новых функций эволюционно новыми генами, работающими в опухолях. Так, в США прошло около 30 клинических испытаний противоопухолевых вакцин на основе гена Brachyury, который мы открыли. Этот ген работает во всех опухолях. Если сделать вакцину против таких генов, можно будет предотвращать развитие опухолей.

Кристаллическая структура гена Brachyury. Иллюстрация: Jawahar Swaminathan and MSD staff at the European Bioinformatics Institute. wikipedia.org

– Вы отмечали, что ожирение – заболевание, сходное с онкологическим. На чем основан этот тезис?

– Совокупность жировых тканей млекопитающих составляет жировой орган, который является эволюционно новым. Оказывается, что у жирового органа млекопитающих более десяти признаков опухолей, включая способность к безграничной экспансии и метастазированию, и большинство так называемых «основных признаков опухолей». Поэтому жировой орган можно отнести к опухолеподобным органам, а ожирение – к опухолеподобным процессам. Ясно одно: диетические подходы могут использоваться в лечении онкологии, а онкологические подходы – при лечении ожирения. Это фантастический прорыв.

– В каком мире мы будем жить через 20 лет: в мире без рака или в мире, где к нему относятся, как к простуде?

– За 20 лет будет сделан большой прогресс в решении раковой проблемы, в котором самое активное участие примет наша теория эволюционной роли опухолей. Решим ли мы за это время онкологическую проблему полностью – сомневаюсь, так как на клинические испытания новых препаратов уходит много времени и денег. Но в окончательной победе над раком я не сомневаюсь.