Анатолий Клесов. Алкоголизм раковой опухоли. 1974 - 1987 - 1993 год. Из цикла "Картинки прошлого"

В Гарварде я занимался ангиогенезом раковых опухолей. Что, в общем, то же самое, что васкуляризация опухолей. Еще проще, выяснением механизма их кровоснабжения. Хотя, строго говоря, эти три понятия не совсем полностью перекрываются, но это детали.

К 1974-му году, когда началась описанная история, уже давно было известно, что во всех нас сидят немало мелких доброкачественных опухолей. Сидят себе в тканях, ну и ладно, главное - что спокойно сидят. В стационарном состоянии. Никаких проблем не доставляют. Большинство людей умирают "от старости" или сопутствующих болезней в счастливом неведении об этих опухолях. Однако у некоторых людей, в некий роковой момент, причина которого так до конца и не понята, доброкачественная опухоль скачком превращается в злокачественную, раковую, которая начинает неудержимо расти, разрушая все, до чего дотягивается, и довольно быстро уводя человека в мир иной. И здесь кроются две ключевые загадки: почему безобидная и доброкачественная (до поры до времени) опухоль вдруг "взбрыкивает" и почему безудержно-агрессивно растет. В Гарварде я работал над первой загадкой.



К Берту Вэлли, директору биофизической лаборатории Медицинской школы Гарвардского университета я попал довольно случайно. Выбрал его не я, а мой научный руководитель Илья Васильевич Березин, член-корреспондент АН СССР, мой ментор со студенческой скамьи, сам ученик академика Н.Н. Семенова, лауреата Нобелевской премии и заведующего нашей кафедры химической кинетики. И.В. Березин познакомился с Бертом на Рижском симпозиуме 1970-года по химии природных соединений, и это знакомство определило мою судьбу на всю последующую жизнь.

Берта я видел на том же симпозиуме, сам будучи совсем свеженьким выпускником химфака МГУ. Он меня впечатлил - всегда в галстуке бабочкой, крепенький, энергичный, прекрасно сделал пленарный доклад - "О роли цинка в биологических системах". В конце доклада показал слайд - таблица Менделеева, в которой в каждой клетке был один и тот же символ - Zn.



В июле 1974-го я уже был в Принстонском университете, изучая английский, чтобы через месяц отправиться в Гарвард. К следующему месту назначения, а именно: Paul C. Cabot Professor of Biochemistry Bert L. Vallee. Это было не очень понятно. Вроде "казнить нельзя помиловать". Понятно, что у меня будут два руководителя - некий Пол Кабот, и Берт Вэлли. Но кто из них Professor of Biochemistry? Явно должен быть Вэлли. А кто такой Кабот? Взял в библиотеке том Who's Who по науке - посмотреть, кто такие оба. Берт Вэлли - не слабо, титул на титуле, академик, и не только, но и председатель отделения биохимии Национальной Академии наук США. Главный биохимик США, значит. Повезло мне. А Пол Кабот - вообще ничего нет. Даже упоминания в справочнике. Ну, понятно. Вэлли, значит, большой начальник, мне его и не увидеть, а Пол Кабот - шестерка, мой непосредственный руководитель.


Прилетел в Бостон. Не без конфуза. В аэропорту поначалу не встретили, как обещали. Куда деваться - не имею понятия. Потом слышу - по матюгальнику мою фамилию произносят, причем так, что сам не знаю, как угадал. Оказалось - поскольку встречали "русского", то искали здоровенного бородатого амбала, в армяке, и чтобы непременно бутылка водки из кармана. Долго искали по всему аэропорту. По отдельным элементам описания находили, но чтобы все сразу - не сходилось, пока не сообразили по радио объявить.



Привозят меня в Гарвард, к Вэлли. Тот руку жмет, давай, говорит, велком. Я в ответ - а где Кабот? Why? - это Вэлли. Я говорю - как вай? Работать-то с кем буду?

Долго до Вэлли доходило. Потом от смеха разогнуться не мог. Оказалось, что это у них система такая. Вроде почетного профессорства. Профессор биохимии имени Пола Кэбота. Потом, на каком-то званом ужине, меня и с самим Кэботом познакомили. Из той семьи, о которых в Америке когда-то говорили - Кэботы разговаривают только с Лоджами, а Лоджи - только с богом. На ужине я, сопляк, сидел рядом с Кэботом и слушал его рассказы, как он был послом в Японии, а затем послом США в ООН, и про его встречи с Хрущевым и Брежневым. Время от времени Кэбот все выпытывал у меня, как здоровье Брежнева, и как давно я встречался с ним последний раз. Я дипломатически отвечал, что здоровье у того - о'кей. Подмывало сказать, что помрет он через восемь лет, но не стал. Выдержал дипломатический этикет. Шучу.

Ближе к делу. Теоретически, у меня были определенные шансы войти в историю в составе плеяды избавителей человечества от рака. Я оказался в нужное время и в нужном месте. В том же 1974-м, в двух тогда дружественных лабораториях Гарвардской медицинской школы - в нашей лаборатории биофизики, у Берта Вэлли, и в лаборатории Джуды Фолкмана в Детском Госпитале Бостона было сделано открытие. Оказалось, что в упомянутый выше роковой момент опухоль, переходя из хорошей в злокачественную, выбрасывает из себя некий "фактор", который получил название TAF, или Tumor Angiogenesis Factor (фактор кровоснабжения опухоли). Следует сказать, что слово "фактор" в биохимии вообще, и в медицинской биохимиии в частности, является эвфемизмом того, о чем неизвестно, что это такое и как оно действует. То ли это белок, то ли углевод, то ли нуклеиновая кислота, или их фрагменты или комбинации, то ли и вовсе нечто доселе неизвестное.

Так вот, этот самый "фактор", как оказалось, выбрасываясь из опухоли и диффундируя по прилегающим тканям, инициирует возникновение и последующий быстрый рост кровеносных сосудов. Самое интересное, что они растут в сторону наибольшей концентрации "фактора", против градиента концентрации, по-научному, а значит - прямо к выбрасывающей его опухоли! Иначе говоря, градиент концентрации является "наводчиком" кровеносных сосудов. Этакая биологическая разность потенциалов. Сосуды подтягиваются к опухоли, врастают в нее, и немедленно начинают качать - вместе с подаваемой кровью - кислород и питательные вещества, прямо в опухоль. Опухоль, понятное дело, прогрессирует в росте, выбрасывает все больше и больше этого "фактора", который в свою очередь прогрессивно создает все больше сосудов, и тем самым лавинообразно усиливает сеть кровоснабжения опухоли, вплоть до метастазирования.

На фотографии рядом показано, как "фактор", введенный в ткань в совершенно крохотных дозах, вызывает рост кровеносных сосудов.

Короче, Гарвард взял меня на работу для выяснения природы этого самого "фактора". Тема - только мечтать! Идея проста - найти средство подавить "фактор", то есть найти соответствующий ингибитор. Или - подавить способность раковой клетки образовывать и выделять "фактор". На работу пригласили весной 1975-го года, когда завершался мой годичный срок научной работы "по обмену". Посольство СССР в Вашингтоне это одобрило, и посоветовало мне слетать в Москву за семьей. Работа ведь здесь предстоит ответственная, да и вообще все должно быть, как у людей, разрядка же, детант. Пора и наших ученых с семьями не разлучать ради работы. Я и сам это знал, и без семьи в любом случае не остался бы. Полетел за семьей.

Но тут что-то не сработало. Руководство страны решило, что гори огнем эти раковые опухоли со всеми их факторами. А чтобы служба медом не казалась, решили вообще никуда больше не пускать, а то товарищ совсем чувство меры потерял. На работу его, видите ли, пригласили. Разбежался, как же. Пусть дома посидит, авось пригодится. Пусть еще радуется, что в местах не столь отдаленных.

Так что прокручиваем ленту времени на десять лет вперед. Именно к этому времени наша Гарвардская лаборатория провела совершенно колоссальную по сложности работу, потратив на нее пятьдесят миллионов долларов, которые в виде особого гранта предоставила компания Монсанто. Точнее, Монсанто сначала, в 1974-м, предоставила грант на 24 миллиона, а остальные добавила в процессе выполнения работы за последующие десять лет. Выяснили, что "фактор" представляет собой фермент семейства рибонуклеаз, и, как следует из названия, действует на РНК. Оказалось также, что в состав этого фермента, получившего название ангиогенин, входит атом цинка.

Тем временем в Союзе после каскада смены трех генсеков это кресло занял М.С. Горбачев, зубчики госаппарата стали зацепляться несколько по-другому, и меня наконец - в 1984-м году - выпустили в США, для начала на две недели. Я тут же прибыл в Бостон и узнал про ангиогенин. Как я несколько позже рассказал в журнале "Наука и Жизнь" (1986 г., N 11, "Ангиогенин - белок, ускоряющий рост опухоли"), активность ангиогенина оказалась просто поразительной - он вызывал образование кровеносных сосудов в концентрации, эквивалентной доле одной десятой цента в общем бюджете США.

Небольшой, но характерный эпизод моего прибытия в Гарвард после девятилетнего отсутствия. Приезжаю и сразу в лабораторию, где ожидался мой доклад. Естественно, полусерьезный - полушуточный, как у нас принято. Народ уже собрался, Вэлли нет, и мне рассказывают, что он лежит в госпитале: случилось так, что за несколько дней до моего появления в Бостоне Берт Вэлли сломал ногу.

Что делать, выхожу к "трибуне". Вдруг открываются двери, и на носилках вносят Вэлли. В гипсе. Прибыл на мое выступление. Я, конечно, расчувствовался, и начал доклад с того, что впервые в жизни на мой доклад слушателей вносят на носилках. Вот такая потрясающая популярность.

В 1987 году я приехал в Бостон поработать с ангиогенином уже более основательно. Несколько огорчало, что к тому времени у лабораторий Вэлли и Фолкмана разошлись дороги. Если мы стали закапываться в детали биохимии, то Фолкман понес все это в практическую медицину. А биохимические детали мне к тому времени стали несколько надоедать. Имея в активе более 250 опубликованных статей, не считая бесчисленного количества тезисов докладов и прочей мелочевки, я уже не особенно интересовался новыми публикациями. Одной больше-меньше, или десятью - это уже не грело.

Хотелось заняться чем-то более предметным, практическим, чем просто выпечка очередных статей с биохимическими деталями. А особенно беспокоило то, что ответ на вопрос, сформулированный в самом начале этого рассказа, оказался уж очень неуловимым. Что-то вроде черной кошки ночью. Меня тревожила мысль, что несмотря на достаточно независимый характер моих исследований в медицинской школе, я становлюсь чем-то вроде винтика в коллективной работе без особенно принципиальных результатов. Забегая вперед, скажу, что и сейчас, по прошествии 15 лет, ответов на этот вопрос так и нет. Несмотря на то, что над ними работал все эти годы (и продолжает работать) коллектив числом до 30-50 человек. Уж очень сложной оказалась система - от раковой клетки через кровоснабжение и опять к раковой клетке, да еще с бесчисленным множеством прихватываемых по пути "подельников". Отражает первый биохимический принцип Козьмы Пруткова: "Щелкни корову в нос, и она махнет хвостом".

Справедливости ради надо сказать, что и Джуда Фолкман, национальная знаменитость (без всякой иронии, наоборот, с большим уважением), по прошествии этих же 15 лет, а в целом, со времени открытия "фактора" и получения того самого гигантского финансирования, по прошествии 28 лет, только подходит к серьезному испытанию соответствующего препарата - ингибитора ангиогенеза опухоли. На мышах все было замечательно, опухоли подавлялись со свистом и грохотом. А в прошлом году впервые испытали на людях, и из 84 пациентов только у одного опухоль исчезла. Понятно, что это только начало - надо подбирать дозы, режимы лечения и прочее. Путь от открытия лекарства или его прототипа через лабораторные и клинические испытания долог и труден. И дорог.

Вернувшись в США в начале 1990-го, уже весьма надолго, если не навсегда, я опять обнаружил отсутствие в лаборатории принципиального прорыва в том, как управлять "фактором" и тем самым подавлять опухоль. Потратив год на поиски возможного клеточного рецептора ангиогенина и изведя километры пленок, чувствительныx к моим радиоактивным меткам, я решил, что вернусь к раковым исследованиям позднее, когда у меня появятся действительно новые идеи. Так это и произошло, десять лет спустя (см. Порт-Фолио, No. 29, Октябрь 2002).

И в этот переломный для меня момент в лаборатории биофизики, которая к тому времени стала гарвардским Центром биохимии, бифизики и медицины, стало формироваться новое направление - создание нового лекарства от алкоголизма. Кому еще, как не русскому, было за это дело взяться? Так и произошло, взялись китаец и русский.

Идея было довольно простой, как и положено хорошей идее. Существуют же препараты, отбивающие у людей охоту есть. Проглотил таблетку - аппетит пропал. Есть не хочется. А что если - проглотил таблетку, и пропало желание опрокинуть рюмку. Почему нет?

Китаец засел за изучение препаратов из древней китайской фармакопеи типа "Материя медика". Тут я не удержусь от небольшого отступления. Первая De Materia Medica была составлена Диоскоридом в 79 году н. э. За ней последовали фармакопеи Галена (131-201 гг) и Хильдегарды Бингенской (1098-1179 гг), настоятельницы Бенедиктинского монастыря в Рупертсбурге. Еще через сто лет появился Compendium of Medicine Гильберта Англикуса. Это в Европе. В Китае, о чем в Европе известно меньше, были свои обширные фармакопеи - Sun Simiao (600 год) и Li Dongyuan (1200 год), которые время от времени переписывались с соответствующими дополнениями и исправлениями. Там оказалось немало снадобий, которые применялись при алкогольных "переборах". Правда, так описано, что не поймешь - то ли чтобы голова с похмелья не болела, то ли как превентивная мера, чтобы выпить лишний раз не тянуло. При внимательном чтении многих последовательных изданий оказалось, что большинство этих снадобий в книгах появляются, а потом без следа исчезают. Надо понимать, не выдержав проверку временем. А одно снадобье проходит через все столетия. Отвар из лопуха под названием Кудзу.

Что за лопух? Стали наводить справки, и оказалось, что этот лопух в США все знают, особенно южане. Завезли его из Китая лет сто назад, и сами не рады. Размножился он в Штатах, как кролики в Австралии. Кстати, недавно я обратил внимание на статью в газете Бостон Глоб под названием "Самый большой враг военных - это Кудзу". Описано, что особенно полюбились лопуху Кудзу военные полигоны, и военные только и делают, что эти лопухи выпалывают, иначе - хана. На одном полигоне бдительность временно потеряли, и танк в лопухах застрял - по тревоге не выехать. Зарос по самую башню.

Это хорошо, сырье для испытаний доступно. Дальше - дело техники. Достали лопух - раз, сделали отвар, то есть экстракт по-научному - два, химический анализ составляющих - три. Поиск "активного начала" - четыре. Выявление механизма его биологического действия - пять.

Повели мы с китайцем два направления. Он - опыты на пьющих животных, чтобы понять, что там из экстракта на самом деле на алкоголизм действует. Я - выявление механизма действия "активного компонента", для начала на ферменты, ответственные за переработку алкоголя в организме

Оказалось, что для изучения алкоголизма на животных лучше всего подходят хомяки. Точнее, их лабораторная линия - сирийские золотистые хомячки (Syrian golden hamsters).

Лирическое отступление. На самом деле, классической моделью для изучения влияния алкоголя на животных является особая линия крыс - AP rats. AP - это alcohol preferred, или - "предпочитающие алкоголь". В отличие от NP rats ("не предпочитающие"), которые и представляют все множество обычных крыс. Нормальная крыса спирт не пьет, даже разбавленный. Собственно, о разбавленном только и речь. Если посадить крысу в клетку с двумя бутылочками, в одной - вода, в другой - спиртное, то крыса, только обнюхав, отпрыгивает от спиртного и пьёт исключительно воду. Пить алкоголь ее не заставить и под страхом смерти, буквально. Этого можно добиться (не всегда) только ломкой крысиной психики. А именно, убрав воду из клетки и оставив спиртное. Многие крысы погибают от жажды, так и не притронувшись к алкоголю. Но некоторые "ломаются" и на грани смерти начинают пить отвратительную жидкость. Их "ставят на ноги" и получают потомство, которое опять повергают тому же безжалостному испытанию. В итоге ряда поколений и получают АР крыс. Их предоставляет Национальный Институт здоровья США для научных исследований соответствующего профиля.

Хомяки, напротив, прирожденные алкоголики. Дай хомяку две упомянутые бутылочки - он тут же присосется к спиртному без малейших раздумий. В пересчете на вес человека, хомяк выпивает в день два ящика вина.

Короче, мой китаец стал вкалывать хомякам разные фракции экстракта из лопуха Кудзу, и в итоге нашел ту, что снимает у хомяка желание пить спиртное. Хомяки стали, к нашему восторгу, переключаться на воду.

Анализ показал, что активным началом снадобья от алкоголизма оказался изофлавон довольно сложной структуры, в которую входят три ароматических кольца и углеводный (сахарный) остаток. Более того, японцы, которые традиционно сильны в химии изофлавонов, уже давно его выделили, но не знали об антиалкогольном действии. Они же и назвали его "дейдзин". Правда, производят его миллиграммами, по заказам, сугубо для химических исследований.

Дальше была моя очередь. Я довольно быстро установил, что дейдзин является сильным ингибитором фермента альдегид-дегидрогеназы, который находится в печени и хомяка, и мыши, и крысы, и человека. Естественно, что для работы потребовалось выделять все эти ферменты. Печень хомяка, мыши и крысы предоставил мой китаец, который к этому времени уже обзавелся своей исследовательской командой (как впрочем и я). Печень человека доставили из нашего госпиталя. А изучать ферменты и количественно определять степень (и механизм) их ингибирования - это уже был мой конек. Тем более что альдегид-дегидрогеназа оказалась штучкой непростой. Но "у нас с собой было" - именно для подобных непростых случаев я еще при выполнении дипломной работы в МГУ разработал "метод интегрального анализа полных кинетических кривых", который даже потом сподобился в литературе получить имя автора. Кстати, к моему некоторому удивлению, местные специалисты-химики воспринимали с откровенным изумлением мои набрасывания интегралов при анализе кинетических кривых. По их признаниям, у них с "калкулус" не очень... Все-таки неплохая штука была наша фундаментальная подготовка в Союзе. Но это так, к слову.

Опять отступление. Спирт, попадая в организм, превращается (метаболизируется, как говорят биохимики и медики), проходя три последовательные стадии. Первая - этанол превращается в альдегид, а именно, в ацетальдегид, под действием фермента алкоголь-дегидрогеназы. Ацетальдегид - это довольно сильный яд. На лабораторных банках с ацетальдегидом - крупные череп и кости.

Ясно, что организму никак нельзя допускать накопления ацетальдегида. Он и не допускает - быстро перерабатывает в безвредную уксусную кислоту. Это происходит под действием сразу двух ферментов (изоферментов) - альдегид-дегидрогеназ. Один перерабатывает небольшие количества альдегида, другой фермент - аварийный, подключается при повышениях концентрации ацетальдегида, когда первый фермент начинает захлебываться и не справляется.

На третьем этапе уксусная кислота окончательно превращается в углекислый газ и воду.

Так вот, наш дейдзин ингибирует, "подавляет" второй этап превращения этанола, что и приводит к накоплению в организме ядовитого ацетальдегида. Организм отравляется, испытывает резкий дискомфорт, и спиртное в горло не лезет. Пара повторов - и не лезет вообще. Возможно, и никогда.

Кстати, примерно так же работает и известный российский препарат "антабус", название которого - калька с английского antabuse, то есть буквально - "против злоупотребления". Химическое его наименование - дисульфирам. Но дисульфирам "бьет", причем довольно необратимо, по дисульфидным группам самых разных белков и ферментов в организме, убивая и то, и в основном именно то, что к алкоголизму вообще не имеет отношения. Страдает все подряд. Бульдозером по организму. Причем бульдозером надо пройтись так, чтобы организм уловил связь между эффектом антабуса и спиртным, для чего используют внушение. Так что наш дейдзин - совершенно другое дело. Кандидат в лекарство нового поколения.

Видимо, по аналогии с дейдзином работает природа, которая не позволяет пить спиртное примерно половине китайцев (или вообще "ориенталс"). У каждого второго китайца генетически "выключен" фермент альдегид-дегидрогеназа - тот самый, один из двух, удаляющих ядовитый ацетальдегид. Тот самый, который подавляется дейдзином. Тот самый, который работает с малыми порциями этанола в организме. Аварийный-то фермент у китайцев работает, но он вступает в дело тогда, когда бедняга-китаец уже зеленеет от отравления. Эффект имеет характер сильной аллергии на любое спиртное в даже в малых дозах, включая пиво.




Итак, мы с китайцем и помощником-техником организовали в нашей лаборатории кухню по переработке больших количеств лопуха Кудзу, и заготовили хороший мешок относительно грубого экстракта. Именно то, что по нашей задумке можно было испытывать на добровольцах. На себе мы его уже испытали, морщась от отвращения. Желтоватый порошок со вкусом молотой древесной коры - удовольствие ниже среднего. Ощущение, близкое к тошнотворному. Приняв по полстакана порошка, мы с китайцем пошли выпить пива. Правда, пил пиво только я, а китаец за мной с надеждой наблюдал. Порошок он съел только из солидарности, поскольку принадлежал как раз к той половине китайцев, которые спиртное не пьют по причине резкой на него аллергии.

К явному разочарованию китайца, я выпил пару бутылок пива и не отказался бы от третьей, но опыт на всякий случай прекратили. Решили, что, во-первых, я не алкоголик, и, во-вторых, вообще химик, да к тому же еще и русский, которого ничего не берет. Но экстракт усилили еще одной стадией дополнительной очистки.

Надо сказать, что тестированием на себе мы зашли за грань допустимого, во всяком случае в США. Это была наша с китайцем тайна. Если бы об этом узнали, нам и директору лаборатории грозили бы немалые неприятности. Мы ведь не получили разрешение FDA на испытания на людях и даже пока не подавали.

Нужны были добровольцы, но не в США. Подвернулся случай.





(Продолжение следует)


Клесов, А.А. Какие новые направления биохимии представляются наиболее важными и интересными. Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева, том 34, No. 1, с. 90-105, 1989.

Клесов, А.А. Ангиогенин, белковый фактор ангиогенеза опухолевых клеток человека. Успехи Cовременной Биологии, т. 196, с. 264-278, 1988.

Wing Ming Keung, Anatole A. Klyosov, and Bert L. Vallee. Daidzin inhibits mitochondrial aldehyde dehydrogenase and suppresses ethanol intake of Syrian golden hamsters. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 94, pp. 1675-1679, 1997

Anatole A. Klyosov, Leonid G. Rashkovetsky, Muhammad K. Tahir, and Wing Ming Keung. Possible role of liver cytosolic and mitochondrial aldehyde dehydrogenases in acetaldehyde metabolism. Biochemistry, vol. 35, 4445-4456, 1996

Anatole A. Klyosov. Kinetics and specificity of human liver aldehyde dehydrogenases toward aliphatic, aromatic, and fused polycyclic aldehydes. Biochemistry, vol. 35, 4457-4467, 1996



Автор выражает признательность доктору мединских наук Виктору Кагану за советы, предложения, поправки и шутки при чтении предварительного варианта рукописи.

Anatole Klyosov
Boston
aklyosov@attbi.com