От оргазма до бессмертия. Записки драг-дизайнера

От молекулы к организму

Блез Паскаль, провинциальный дворянин, живший во франции семнадцатого века, был бесспорным гением. Он заложил основы математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии; установил законы гидростатики; изобрел и построил механическую счетную машину, прообраз арифмометра. Однако более всего он был философом, страстно желающим понять природу — и человека в ней. Уже будучи тяжелобольным, незадолго до смерти (он умер в тридцать девять лет) Паскаль писал о том, что человек — самая ничтожная былинка в природе, но былинка думающая, сознающая себя, и в этом его преимущество перед окружающей Вселенной. Предвидел он и будущие пути изучения живой материи — от организма до его мельчайших частей:

«Но, чтобы увидать другое столь же удивительное чудо, пусть он исследует один из мельчайших известных ему предметов. Пусть в крошечном теле какого-нибудь клеща он рассмотрит еще мельчайшие части, ножки со связками, вены в этих ножках, кровь в этих венах, жидкость в этой крови, капли в этой жидкости, пар в этих каплях; разделяя еще эти последние вещи, пусть он истощит свои силы в этих представлениях, и да будет последний предмет, к которому он придет, предметом вашего разговора. Может быть, он подумает, что это уже самомалейшая малость в природе. Но я покажу ему новую бездну в ней».

«Самомалейшие малости» Паскаля — это те самые молекулярные механизмы организма, которые мы только еще начинаем изучать спустя почти четыреста лет. В этой книге, однако, они интересуют нас не только сами по себе, но в связи с драг-дизайном, процессом создания лекарственных средств для дальнейшего применения их в медицине. А медицина — область особая, не вполне сводимая ни к физике, ни к химии, ни к биологии. Известный латышский врач и педагог профессор Паулс Страдыньш (его имя носит крупнейшая рижская больница) в свое время называл медицину наукой, искусством и профессией одновременно — и был совершенно прав.

В самом деле, пациенты врача, как и люди вообще, бывают самыми разными. И не только в смысле особенностей характера, но и в отношении свойств организма: двух одинаковых больных с медицинской точки зрения не бывает. Тем не менее ставить диагноз врачу приходится по симптомам, связанным прежде всего с заболеванием, а не с конкретным больным. И поставить правильный диагноз — это во многом действительно искусство.

Однако коль скоро диагноз поставлен, выбор тактики лечения и успех ее применения зависят от того, насколько врач знает и понимает организм (а иногда и психологию) данного пациента. А это обусловлено в первую очередь опытом и добросовестностью врача, то есть в конечном счете его профессионализмом: знахари-любители приносят в целом больше вреда, чем пользы.

И разумеется, медицина — это наука, поскольку сумма знаний, которыми должен обладать врач, чтобы успешно бороться с болезнью, отнюдь не маленькая. Но наука исследует наиболее общие закономерности окружающего мира: как же совместить универсальность научных теорий и индивидуальность пациентов?

Оказывается, это не так уж трудно. Конечно, пациенты не похожи даже друг на друга, не говоря уже о собаках и крысах — типичных лабораторных подопытных животных. Но это — на уровне целого организма. А вот отдельные органы: сердце, легкие, печень и прочие жизненно важные узлы — есть у каждого, и принципы их функционирования в общем одинаковы. Далее, многие типы клеток, из которых построены эти органы, практически не различаются не только у разных людей, но порой и в сравнении с животными. А уж на молекулярном уровне, где главную роль играют внутриклеточные химические реакции, различия между биологическими родами и видами стираются еще больше. Настолько, что иногда молекулярные процессы, происходящие в клетке человека, вполне можно изучать на примере какой-нибудь бактерии. (Хотя, конечно, нельзя считать, что все молекулы в организмах человека и бактерии идентичны; нет, далеко не все, но многие — схожи.) Выходит поэтому, что не только современная биология является молекулярной, но и современная медицина — тоже.

Пути, ведущие от уровня молекулярных процессов к организму в целом, весьма сложны и неоднозначны. Действительно, благодаря успехам молекулярной биологии сейчас удается более или менее разобраться во взаимоотношениях молекул внутри живой клетки. Но, с другой стороны, тысячелетняя история медицины научила врачей худо-бедно понимать общие принципы устройства организма человека в целом, а история биологии — и устройства организмов вообще. Однако эти идущие друг другу навстречу тоннели еще далеко не сомкнулись.

Затруднения возникают на клеточном уровне: клетка оказывается слишком сложной биохимической системой, и понять ее поведение вплоть до всех деталей пока невозможно. А ведь именно здесь заложены причины многих заболеваний, в том числе раковых. Если высадить, например, здоровые клетки человеческой ткани на питательную среду, покрывающую дно чашки Петри (стеклянное плоское блюдце с невысокими вертикальными стенками), то они начнут размножаться, образуя равномерный тонкий слой на дне сосуда. Но как только слой клеток подойдет вплотную к стенкам, размножение прекратится. Раковые же клетки начинают громоздить новый слой ткани поверх уже существующего и так далее без всяких ограничений. Значит, здоровые клетки обладают каким-то аппаратом, механизмом или веществом, позволяющим «узнавать», что размножение надо остановить, а раковые опухоли такого аппарата лишены. Ответить со стопроцентной уверенностью, что это за механизм или вещество, медицина сегодня не в состоянии, хотя многие факторы роста клеток теперь хорошо изучены.

Еще одна проблема — дифференциация клеток: как именно из клеток зародыша возникают разнообразные клетки тканей, сосудов, костей, крови и так далее. В последние годы в этом направлении достигнут значительный прогресс: обрабатывая клетки зародыша — они называются стволовыми клетками — различными веществами, удалось вырастить из них клетки нужного типа. А из клеток — целые органы и ткани, такие как капиллярные сосуды, клетки головного мозга, клапаны сердца, ткани печени и даже роговицу глаза и целый мочевой пузырь. И все же молекулярный механизм дифференциации клеток пока не вполне ясен.

К тому же на этом пути, помимо чисто научных, возникали и иные проблемы. До недавнего времени основным источником стволовых клеток были ткани зародышей, извлекаемых из тела женщин в результате аборта. Но, по представлениям многих верующих — главным образом, христиан-католиков и евангелистов, — зародыш обладает бессмертной душой уже с момента зачатия. Следовательно, аборт — это убийство, не просто смертный грех, но и уголовное преступление. В США аборты разрешены; но под давлением христианских кругов конгресс в 1996 году запретил использовать федеральные средства для употребления зародышей человека в исследовательских целях. В 2001 году президент Буш запретил федеральное финансирование работ со стволовыми клетками; в 2009 году президент Обама отменил этот запрет. Все эти распоряжения были обжалованы в различных инстанциях вплоть до Верховного суда Соединенных Штатов, и судебные процессы прекратились лишь в 2013 году, когда ученым удалось «перепрограммировать» клетки кожи человека в стволовые и зародыши оказались больше не нужны.

Разрыв в подходах, методах и задачах молекулярной биологии и практической медицины весьма значителен. Но тем не менее путь от молекулы к организму один раз уже был пройден — это сделал эволюционный процесс. Теперь исследователи стараются проследить все трассы, развилки и тупики этого пути с помощью молекулярной биологии для того, чтобы научиться решать не только чисто научные, но и медицинские проблемы.