Рак как квантовое явление: новая парадигма терапии

Под генетическим хаосом рака могут скрываться лишь несколько повторяющихся и устойчивых клеточных состояний. Именно эта закономерность формирует основу новой концепции, предложенной Андреа Калифано — физиком по образованию и исследователем рака из Колумбийского университета. Он называет рак «квантовым заболеванием», подчёркивая дискретность биологических состояний опухолевых клеток, аналогично тому, как электроны занимают строго определённые энергетические уровни в атоме.

Консервированные состояния вместо мутационного разнообразия

«Мы просто следуем данным», — говорит Калифано, профессор химической биологии им. Клайда ’56 и Хелен У в Колумбийском университете, факультет врачей и хирургов имени Вагелоса, а также руководитель Biohub New York. Его команда неоднократно обнаружила, что каждый тип рака характеризуется ограниченным числом клеточных состояний. Эти состояния сохраняются практически у всех пациентов с конкретным типом онкозаболевания. Два недавних исследования лаборатории Калифано, опубликованные в журнале Nature Genetics, подтверждают эту гипотезу и указывают на возможность создания терапии, направленной на полный набор таких состояний.

От химиотерапии к целевому воздействию на регуляторы

Традиционные методы — химиотерапия и лучевая терапия — действуют через повреждение ДНК и поражают быстро делящиеся клетки, включая здоровые. Целевые препараты, такие как герцептин, блокируют аномальные сигнальные пути, например HER2, и легли в основу персонализированной медицины. Однако масштаб мутационного разнообразия делает такую стратегию труднореализуемой: у разных пациентов с одним и тем же диагнозом набор генетических изменений может сильно различаться, а опухолевые клетки способны эволюционировать под давлением терапии.

Калифано отмечает, что ориентация исключительно на мутации в онкогенах — мощная, но недостаточная концепция. «Потенциальное число мутационных паттернов в примерно 2000 онкогенах превышает число атомов во Вселенной», — подчёркивает он. Вместо этого его команда изучает, какие клеточные состояния формируют эти мутации, поскольку различные генетические пути могут сходиться на одинаковые фенотипические состояния, зависящие от одного и того же набора белков и обладающие схожими терапевтическими уязвимостями.

Мастер-регуляторы как ключевые цели

Для реконструкции механизмов, управляющих клеточной идентичностью, лаборатория Калифано собирает молекулярные данные живых опухолевых клеток и строит математические модели заболевания. Цель — выявить белки, контролирующие состояние клетки, а не просто перечислить её мутации. Такие белки названы «мастер-регуляторами». «Это генералы, управляющие состоянием клетки», — поясняет Калифано. «Если их заблокировать, клетка больше не может поддерживать злокачественное состояние».

Анализ более чем 10 000 образцов из свыше 20 когорт рака выявил всего 112 различных состояний. Последующие исследования на уровне отдельных клеток показали, что у одной формы рака обнаружено лишь одно состояние, а ни у одной из изученных пока форм не выявлено более семи состояний. Это ограничение может стать общей слабостью, объединяющей пациентов: даже при различиях в мутационном профиле две опухоли могут зависеть от одних и тех же мастер-регуляторов, если их клетки находятся в одном и том же состоянии.

Шесть состояний поджелудочной железы и семь — у детского глиомы

В исследовании, опубликованном 26 августа 2026 года в Nature Genetics, Паскуале Лайзе, Микко Турунен и Альваро Куриэль-Гарсия проанализировали сотни тысяч клеток рака поджелудочной железы по отдельности. Во всех опухолях были обнаружены клетки, относящиеся исключительно к одним и тем же шести состояниям. «То, что различалось между пациентами, — это доля клеток в каждом из этих состояний, а не сами состояния», — уточняет Калифано. Мутации, по его словам, влияют преимущественно на пропорции состояний внутри опухоли, а не на их идентичность.

Аналогичный подход применён к диффузной срединной глиоме — редкой и смертельно опасной детской опухоли головного мозга. Эстер Кальво Фернандес, аспирантка лаборатории Калифано, использовала клинические алгоритмы OncoTreat и OncoTarget для поиска существующих препаратов, способных воздействовать на семь выявленных состояний этой опухоли. Были отобраны авапритиниб, рузолитиниб и ларотректиниб. В работе, опубликованной 22 апреля 2026 года в Nature Genetics, экспериментально подтверждено, что каждый препарат эффективно поражает свои целевые состояния. Все, кроме одной, пары комбинаций препаратов, нацеленных на взаимодополняющие состояния, показали значительно более высокую эффективность по сравнению с монотерапией.

Сейчас исследователи планируют оценить трёхкомпонентную комбинацию в клиническом испытании. Хотя все три препарата уже зарегистрированы, их безопасность и эффективность в данном сочетании при диффузной срединной глиоме ещё не изучены у пациентов.

«Это и есть конечная цель. Большая часть нашей работы звучит теоретически, — говорит Калифано. — Но каждое наше предсказание проверяется в лаборатории и, когда возможно, в клинике. Мы уже продемонстрировали, что такие анализы способны предсказывать терапию для пациентов, у которых исчерпаны все стандартные линии лечения. Надеемся, что идентификация препаратов, нацеленных на гиперконсервированные, квантованные состояния рака, поможет гораздо большему числу пациентов».