Чарльз Хаггинс. На острие гормонов: злокачественная схватка.
Как ученому войти в историю? Увы, одного ума мало, в идеале следует заручиться поддержкой Фортуны. Да и открытия часто опережают свое время, оставаясь в тени на долгие годы. Доктор Чарльз Хаггинс с оказался удачлив со всем и сразу. Благополучная семья, блестящее образование и гениальный научный руководитель. Простор для исследовательского творчества.
Доктор Чарльз Брентон Хаггинс был идеалистом высшей пробы: ставя научный прогресс во главе своей жизни, он то и дело отказывался от продвижения по административной лестнице, считая, что его место в стенах лаборатории. Кстати, работал наш герой аж по 70 часов в неделю. Такой силе духа можно только позавидовать. “Нет ничего, что могло бы сравниться с радостью открытий.” – говорил он.
Достижения Чарльза Хаггинса пролили свет на понимание особенностей самых распространенных онкологических заболеваний в мире – рака простаты у мужчин и молочной железы у женщин. Его эксперименты помогли разработать эффективное лечение даже для запущенных форм этих заболеваний, но обо всем по порядку.
Родился доктор Хаггинс в далеком 1901 году в семье фармацевта Чарльза Хаггинса и его жены Бесси Спенсер. Свой путь слуга науки начал в Канаде (Галифакс, Новая Шотландия), успел плодотворно поработать в Европе, но большую часть жизни провел в США. В свое время он был самым молодым студентом Гарвардской медицинской школы, а после ее окончания поступил в Мичиганский университет в 1924 году. Там, будучи интерном-хирургом, он влюбился, а затем и женился на медсестре Маргарет Веллман, которая стала его верным соратником – редактором статей и личным помощником. Женаты они были без малого 56 лет, воспитали двоих детей, семь внуков и восемь правнуков. Но вернемся к работе – волею судьбы доктор Даллас Фемистер пригласил Хаггинса изучать урологию в Чикагском университете. За три недели юный хирург проштудировал учебник по урологии и очаровался этой специальностью. Однако со временем доктор Хаггинс оставил хирургическое ремесло и направил все свои силы в научное русло, и надо сказать – не зря.
1930 год можно смело назвать поворотным в исследовательской судьбе Чарльза Хаггинса. Ему предстояла насыщенная поездка в Европу и выбор научного руководителя. Посетив институт Листера в Лондоне, Хаггинс продолжил поиск наставника в институте физиологии клетки в Берлине. Там взгляд амбициозного ученого пал на самого Отто Варбурга – видного биохимика в самом расцвете сил. Оказавшись в лаборатории выдающегося исследователя, доктор Хаггинс принялся изучать особенности онкологических заболеваний. Кстати, ровно через год Варбург стал лауреатом Нобелевской премии за “открытие природы и функции дыхательного фермента”.
По возвращению в Чикагский университет, доктор Хаггинс возглавил серию крупных экспериментов по превращению нормальных клеток в злокачественные. Однако результат превзошел все ожидания… Вместо опухоли Хаггинсу удалось вырастить кость! Как же так получилось?
Для амбициозного эксперимента были выбраны собаки. У подопытных забиралась часть мочевого пузыря, а точнее – его эпителий. Далее полученный материал пересаживался в другие органы и ткани. Однако, кость формировалась только при имплантации эпителия внутримышечно или подкожно. Если же пересаженная ткань находилась в почке или печени, то костеобразования не происходило.
Так с чем связан этот феномен? Оказывается, мочевыделительная система выстлана особым эпителием (уротелием), который обеспечивает растяжение органов при накоплении мочи. После подкожной пересадки уротелий выделяет белки (bone morphogenetic proteins), которые стимулируют образование кости из мезенхимальных стволовых клеток. Однако в других местах, например в почке, этих клеток значительно меньше и процесса костеобразования не происходит.
По завершению исследования Хаггинс писал: “Истинная ценность этого зрелищного эксперимента заключалась в том, чтобы привести молодого врача в мир захватывающих открытий”. Впрочем, практического применения эти опыты так и не нашли.
Следующим направлением научных исканий доктора Хаггинса стало изучение основ кроветворения. В экспериментальных работах оценивалось влияние температуры на активность костного мозга. На этот раз подопытными стали крысы. Из менее теплой части (конечности) кость имплантировалась в более теплую (брюшину). Так стало известно, что повышение температуры стимулирует процесс кроветворения. Эта работа принесла Чарльзу Хаггинсу золотую медаль Американской медицинской ассоциации.
Однако, некоторое время спустя, доктор вернулся к урологии. Согласно легенде, толчком к смене исследования послужил вопрос пациента о функциях предстательной железы. Действительно, в те времена явно не хватало знаний о назначении простаты (ахиллесовой пяты мужского организма). Сейчас же можно выделить две основные задачи: это выработка секрета, обеспечивающего живучесть сперматозоидов, и роль клапана (закрывает выход из мочевого пузыря во время эрекции).
В 1939 году, для нового витка экспериментов, были выбраны собаки. На этот раз причиной послужило отсутствие альтернатив – только у собак достаточно часто встречается рак простаты. Первым делом предстояло изучить влияние гормональной системы на простатическую секрецию. С этой целью “выключались” щитовидная и паращитовидные железы, надпочечники и конечно же яички (семенники или тестикулы). В итоге именно кастрация приводила к удивительным результатам: спустя неделю прекращалось выделение секрета с последующей атрофией органа. Однако, процесс оказался обратим: ежедневные инъекции тестостерона (гормона мужественности) восстанавливали простатическую секрецию до исходного уровня. В свою очередь, аналогичный эффект достигался путем химической кастрации – введением эстрогена (женского гормона), который является антагонистом тестостерона. И тут доктор Хаггинс понял, что искал медь, а нашел золото, после чего расширил поле экспериментов до больных с метастатическим раком простаты.
В 1941 году Чарльз Хаггинс представил миру потрясающие результаты. Введение эстрогенов, нейтрализующих действие тестостерона, вызывало не только уменьшение болей, но и регрессию злокачественного образования. Так миру стало известно о противоопухолевом эффекте гормональной терапии. Первоначально в эксперименте приняли участие около 20 человек, четверо из которых прожили более 12 лет. Как же оценивалась эффективность проводимого лечения? Доктор Хаггинс измерял уровень кислой и щелочной фосфатазы в крови. Первая является ферментом предстательной железы, а вторая участвует в метаболизме костной ткани. В ходе наблюдений Хаггинс установил, что концентрация обоих ферментов значительно повышается у больных с метастатическим раком. Однако на фоне проводимого лечения уровень фосфатаз в крови уменьшался. Таким образом было установлено, что рост некоторых опухолей зависит от гормонов, на чем основывался новый метод лечения в онкологической практике. За эти исследования доктор Хаггинс получил высшую награду научного мира – Нобелевскую премию по физиологии и медицине, в 1966 году.
В 1950 году Чарльз Хаггинс переключил свое внимание на рак молочной железы, который по сей день является самой распространенной злокачественной патологией среди женщин. Методом лечения также являлась гормональная терапия или же овариэктомия (удаление яичников). Однако только 30% женщин положительно отреагировали на предложенный тип лечения. В поисках разгадки доктор Хаггинс убедил своего коллегу Элвуда Дженсена разработать метод определения рецепторов эстрогена в ткани опухоли. Это привело к появлению современной классификации рака молочной железы, которая основана на наличии или отсутствии рецепторов эстрогена в злокачественных клетках. Если же раковые клетки содержат рецептор эстрогена, то такая опухоль отреагирует на предложенное гормональное лечение препаратами, блокирующими доступ опухоли к эстрогенам.
В 1961 году доктор Хаггинс разработал первую в мире экспериментальную модель рака молочной железы, что положило начало активному исследованию вариантов лечения этого заболевания. Он обнаружил, что введение самкам крыс сильных канцерогенов (полициклических ароматических углеводородов) может вызывать гормонозависимые опухоли молочной железы.
Чарльз Хаггинс был выдающимся ученым-новатором. Он не только открыл гормональную терапию злокачественных заболеваний, но и первым продемонстрировал антагонизм между мужскими и женскими гормонами. Также Хаггинс разработал концепцию хромогенных субстратов, которые в настоящее время широко используются в биохимии и молекулярной биологии. В начале 1970 года он вернулся к исследованиям 1920-х годов, и помог открыть семейство белков, способствующих образованию костей. Умер великий первооткрыватель 12 января 1997 года в возрасте 95 лет.
