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这些动物已“攻克”癌症,人类正在向它们学习

时间:2017-07-31 16:57来源:转化医学网   作者:未知 阅读:

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,这三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:裸鼹鼠可以活过三十岁,寿命比大多数同体型的物种长得多;有些大象最长能活七十年;弓头鲸的平均寿命则长达两个世纪。

这些动物已“攻克”癌症,人类正在向它们学习

其次,这三个物种基本都对癌症免疫。人们常常会忘记,动物和我们一样,也在与癌症殊死搏斗。近几年,研究人员意识到,研究不同物种的癌症或许能有所收获,这也开辟了一个名为比较肿瘤学(comparative oncology)的新领域。比如,一篇2015年的综述中提到,狗患癌症的概率比人类高十倍,而裸鼹鼠、大象和弓头鲸则“似乎对癌症完全免疫”。

研究人员认为,补全这张“患癌风险图谱”能为癌症的遗传基础提供弥足珍贵的新见解。

由动物理解疾病

科学家从宠物身上得来的数据已经证明,这种研究方法行之有效。研究者写道:“给狗配种无意中形成了一种高危繁殖模式,通过这种方式生下的狗患上该品种特有疾病的几率较大。”同时,许多纯种狗的遗传变异受限,降低了研究者找出癌症相关基因的难度。而且狗的寿命较短,生理机能也和人类相似。因此,想要评估针对癌症预防及治疗的新研究方法是否有效,以狗为实验对象效率更高。杜克大学专攻癌症生物学的 Michael Kastan 教授告诉 The ASCO Post :“宠物(主要是狗)会因衰老患上肿瘤。近年来,学术界再次对此产生了兴趣,因为这类癌症与人类癌症有很多共性。”一项2013年的研究得出结论:犬类乳腺癌与人类乳腺癌的相似之处证明,以犬类为模板筛查某些癌症并识别其生物标志物是可行的。

2013年出版的《共病时代》(Zoobiquity)也许会让有意探索癌症风险图谱的研究者深受鼓舞。其作者 Barbara Natterson-Horowitz 是加利福尼亚大学洛杉矶分校的心脏病学家。她认为,研究人员应该通过进化的视角,由类人物种入手,寻找治疗疾病的方法。Natterson-Horowitz 认为,兽医和医生各干各的、缺少合作,这并不明智,因为动物和人类会受到许多相同疾病——尤其是各类癌症的困扰。

Natterson-Horowitz 还在书中写道:“美洲虎有患乳腺癌的风险,而且可能携带 BRCA1基因。包括很多有德系血统的犹太人在内,BRCA1基因携带者都属于乳腺癌高危人群。”她还表示,动物也会得其他类型的癌症,比如圈养犀牛会得白血病,受皮肤癌困扰的动物更是种类繁多。因此,如果医生、兽医和野生动物学家通力合作,也许能帮我们加深对这些疾病的理解,“甚至还可能找到治疗的方法”。

几十年来,纳巴霉素一直用于预防器官移植排斥,圭尔夫大学安大略兽医学院正在进行临床试验,测试这种药物能否用来治疗犬类,预防骨肉瘤这种极为凶险的骨癌扩散。研究人员希望,这些疗法最终能帮助饱受折磨的骨肉瘤患者。

大象不患癌的秘密

研究某些物种不会患癌的原因同样有用。进化生物学家 Vincent Lynch 认为,理解流行病学家 Richard Peto 于1977年提出的“佩托悖论”(Peto’s Paradox)是解决问题的关键。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较高,然而事实却正好相反。举例来说,大象的细胞数量是人类的一百多倍,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,Lynch 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 的研究中,Lynch 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。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)。

Lynch 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。“你不能跳出进化的框架理解生物学,”Lynch 说,“我们也在推进进化思维在医学中的应用。比较肿瘤学是一个分支学科,在这个领域,我们必须先理解各个物种的进化历程,才能理解癌症等生理过程。”

研究裸鼹鼠和盲鼹鼠的罗切斯特大学的生物学家 Vera Gorbunova 对此表示赞同。在2013年发表于 Nature 的一项研究中,Gorbunova 及其共同作者发现,一种裸鼹鼠细胞分泌的糖——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他哺乳动物的要大,含量也多得多。这明显是因为,这种“黏糊糊”的物质能让它们的皮肤松弛而有弹性,让终生在地下挖洞的裸鼹鼠十分受用。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。Gorbunova 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。”

这些动物已“攻克”癌症,人类正在向它们学习

裸鼹鼠。图片来源:theinfinitevariety.wordpress.com

将大象的抗癌机制应用于人体似乎已曙光初现。研究人员已经开始把来自大象的更多 TP53 注入人体细胞内。Lisa Abegglen 是犹他大学的基因学家、进化医学的支持者,在近期研究中,她和同事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。

研究人员承认,将这些研究成果转化为治疗各种癌症的方法还需要数年时间,更别说预防癌症了。但研究者乐观地认为,或许能从抗癌动物身上找到攻克癌症的方法。Abegglen 说:“目前为止,我们明白了一件事,那就是所有物种都已经进化出了独特的御癌机制。大象的基因能在人类细胞中正常工作,简直不可思议,但事实就是如此,真是太酷了!

(责任编辑:泉水)
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