自然界为何有动物不患癌？大象额外有19个TP53基因！

近年来，裸鼹鼠、大象和弓头鲸引起了癌症研究者的注意。乍看之下，这3种动物几乎毫无相似之处：裸鼹鼠这种啮齿类动物住在地下；大象于陆地漫步；弓头鲸在海中遨游,但这三者确有相似之处。首先,它们的寿命都相对较长：裸鼹鼠可以活过30岁,寿命比大多数同体型的物种长得多；有些大象最长能活70年；弓头鲸的平均寿命则长达两个世纪。其次,这3个物种基本都对癌症免疫。

其实动物和人类一样，也在与癌症殊死搏斗。一篇2015年的综述中提到,狗患癌症的概率比人类高10倍,而裸鼹鼠、大象和弓头鲸则“似乎对癌症完全免疫”。

流行病学家理查德·佩托于1977年提出了“佩托悖论”。这个悖论指出,因为癌症是由有害的基因突变导致的,所以细胞越多,基因突变的几率越高。由此推论,比起小白鼠等寿命短的小型多细胞动物,大象等寿命长的大型多细胞动物患癌的风险更高,然而事实却正好相反。举例来说,大象的细胞数量是人类的100多倍,其癌症发病率却仅为5%,相比之下,人类的癌症发病率却高达20%—25%(不包括因吸烟等原因而患癌风险上升的人)。

为了解开这个悖论,进化生物学家文森特·林奇和同事开始比较大象等不易患癌的大型动物和蹄兔(一种类似豚鼠的动物)等易患癌的小型动物的基因组。蹄兔看似与大象毫无关联,但却是现存物种里与大象亲缘关系最近的。在2016年发表于eLIFE期刊的研究中,林奇和同事发现,大象虽然体型庞大,但却额外进化出了19个被称为“抑癌大师”的TP53基因,这或许是大象能破解佩托悖论的部分原因。研究者认为,这对预防癌症至关重要,因为TP53基因能杀死特定细胞,来应对DNA损伤等多种刺激。而体型比大象小得多的蹄兔只有一个TP53 基因(人类也只有一个)。林奇推测,这些额外的TP53基因也许能缩短细胞修复各种DNA损伤的时间,让细胞在程序性死亡之前重获新生,从而降低基因突变的可能性。

研究裸鼹鼠和盲鼹鼠的罗切斯特大学的生物学家维拉·戈尔布诺瓦对此表示赞同。在2013年发表于《自然》的一项研究中,戈尔布诺瓦及其共同作者发现,一种裸鼹鼠细胞分泌的透明质酸也许能解释该物种为什么能免受癌症困扰。裸鼹鼠体内的透明质酸分子比人类和其它哺乳动物的要大,含量也多得多。研究者怀疑,高浓度的透明质酸或许一直都在抑制细胞快速分裂、防止细胞过剩,抑制癌细胞的生长和扩散,从而起到抗癌的作用。戈尔布诺瓦说:“我们或许能制定出策略,想办法让癌症易感者分泌更多透明质酸。”

将大象等动物的抗癌机制应用于人体似乎已曙光初现。美国犹他大学基因学家丽莎·阿贝格伦和同事在近期研究中已经成功合成了许多TP53基因,并将其注入人类细胞。人类细胞接纳了人工合成的TP53基因,且在研究人员触发DNA损伤后,人类的细胞死亡量有所增加,这能防止癌细胞扩散。

但研究人员也承认,将这些研究成果转化为治疗各种癌症的方法尚需时日,更别说预防癌症了。不过,裸鼹鼠、大象和弓头鲸等这些对癌症免疫的动物终究为人类找到攻克癌症的方法指明了新方向。

撰文 Matthew Sedacca

来源 Nautilus

翻译 陆静怡