Badania nad rakiem: geny zombie i słonie
Intrygujące, głębokie zgłębienie genetyki słoni pomaga wyjaśnić, dlaczego są one mniej podatne na raka niż ludzie. Odpowiedź ma postać ożywionego „genu zombie”.
Około 17 procent ludzi umiera na raka, ale choroba nie jest problemem ograniczonym do ludzi; wpływa na szeroką gamę gatunków.
Od kotów i psów po ryby i diabły tasmańskie - wydaje się, że nawet dinozaury kaczodzioby zostały dotknięte.
Co ciekawe, mniej niż 5 procent słoni w niewoli umiera na raka. Jest to zaskakujące, ponieważ żyją średnio 70 lat i mają około 100 razy więcej komórek.
Długie życie i posiadanie większej liczby komórek może zwiększyć prawdopodobieństwo pojawienia się raka. Wynika to z faktu, że za każdym razem, gdy komórka się dzieli, kopiowane jest jej DNA, co zwiększa możliwość wystąpienia błędów. Ponieważ te błędy narastają przez długi czas, prawdopodobieństwo rozwoju raka jest większe.
Im więcej masz komórek, tym większe możliwości ma rak. Na przykład wyżsi ludzie mają nieco większe ryzyko zachorowania na raka niż osoby niższe, a ogólna liczba komórek w ich ciele może być jednym z powodów.
Więc, w ciągu gatunku, liczba komórek koreluje z większym ryzykiem raka, ale pomiędzy gatunku, korelacja ta nie występuje. Nazywa się to paradoksem Peto, nazwanym na cześć epidemiologa raka Richarda Peto, który jako pierwszy opisał tę zagadkę w latach 70.
Zrozumienie, co sprawia, że większe gatunki są bardziej odporne na raka, jest zarówno interesujące, jak i ważne; jeśli uda nam się zrozumieć, w jaki sposób komórki słonia prześcigają guzy, być może będziemy mogli wykorzystać tę wiedzę, aby zmniejszyć ryzyko zachorowania na raka u ludzkości.
Kontrola uszkodzeń DNA słoni
W 2015 roku naukowcy pracujący niezależnie na University of Chicago w Illinois i University of Utah w Salt Lake City dokonali przełomu w zrozumieniu odporności słoni na raka.
U ludzi i wielu innych zwierząt gen zwany p53 działa jako supresor guza; identyfikuje uszkodzenie DNA, które nie zostało naprawione i powoduje śmierć komórki. W ten sposób komórki, które mogą stać się zbuntowane, są obcinane w zarodku.
Kiedy naukowcy przyjrzeli się genomom słoni, odkryli, że zawierają one co najmniej 20 kopii p53. Dla porównania większość zwierząt, w tym my, ma tylko jedną kopię. Dodatkowe kopie słonia oznaczają, że komórki z uszkodzonym DNA są identyfikowane i niszczone szybciej i skuteczniej.
Chcąc wykorzystać to zaskakujące odkrycie, zespół z University of Chicago opublikował niedawno nowy artykuł w czasopiśmie Raporty komórkowe. Badanie nakreśla drugą część układanki, wyjaśniając dalej, w jaki sposób słonie wydają się być w stanie zapobiegać rozwojowi raka.
Jego autorzy opisują gen przeciwnowotworowy, który powrócił z martwych. Jak wyjaśnia starszy autor badań dr Vincent Lynch, adiunkt w dziedzinie genetyki człowieka, „Geny ciągle się duplikują. Czasami popełniają błędy, tworząc niefunkcjonalne wersje znane jako pseudogeny. Często nazywamy je lekceważąco martwymi genami ”.
Powstanie genu zombie
Podczas badania p53 u słoni odkryli, że pseudogen znany jako czynnik hamujący białaczkę 6 (LIF6) nie był już pseudogenem i „wrócił do życia”; „wyewoluował nowy włącznik”.
Odrodzona funkcja LIF6 stanowiła kolejny element układanki; po aktywacji przez p53 LIF6 może reagować na uszkodzony DNA, atakując i zabijając komórkę. Czyni to poprzez produkcję białka, które przebija błony mitochondrialne, niszcząc w ten sposób źródło energii komórki i szybko ją zabijając.
„Ten martwy gen wrócił do życia. […] Jest to korzystne, ponieważ działa w odpowiedzi na błędy genetyczne, błędy popełniane przy naprawie DNA. Pozbycie się tej komórki może zapobiec dalszemu nowotworowi ”.
Dr Vincent Lynch
Wydaje się, że ten gen zombie od dawna pomaga słoniom uniknąć raka: 25–30 milionów lat temu. „Możemy wykorzystać sztuczki ewolucji, aby spróbować dowiedzieć się, kiedy ten nieistniejący gen znów zaczął funkcjonować” - wyjaśnia Lynch.
Przypuszczali, że gen LIF6 został włączony z powrotem mniej więcej w tym samym czasie, gdy odlegli krewniacy wielkości świstaka zaczęli rosnąć. Mutacje genetyczne, takie jak ta, mogły pomóc słoniom ewoluować w behemoty, którymi są dzisiaj.
„Duże, długowieczne zwierzęta musiały wyewoluować solidne mechanizmy tłumienia lub eliminacji komórek rakowych, aby żyć tak długo, jak żyją i osiągnąć dorosłe rozmiary” - wyjaśnia współautor badania, Juan Manuel Vazquez.
Odkrycia są intrygujące; nie tylko dostarczają nowego wglądu w raka, ale także dają nam wgląd w ewolucję słonia. Następnie zespół planuje zbadać LIF6, koncentrując się dokładnie na tym, jak wywołuje apoptozę.
