Sloni jsou jednou z největších nepravděpodobností přírody - doslova. Jejich kolosálním tělům se nějak podaří vzdorovat šancím: Navzdory skutečnosti, že jejich buňky převyšují lidi o faktor asi 100, úmrtnost na rakovinu slonů je nějaká třetina z našich.
Související obsah
- Měli bychom sdílet léčbu rakoviny u nádorových želv?
- Psi budou čichat ven rakoviny žaludku v nové japonské zkoušky
Tato nejasná nekonzistence vedla vědce po celá desetiletí. Má dokonce jméno: Petoův paradox, kývnutí na epidemiologa, který poprvé zaznamenal tento jev v 70. letech 20. století, studoval lidi a myši. Nový výzkum zveřejněný dnes v Cell Reports však ukazuje, že aby si udrželi rakovinu na uzdě, mají sloni nevyzpytatelný trik - molekulární sebezničující tlačítko, oživené zpoza hrobu.
Na první pohled se zdá, že mnohobuněčný vypadá jako docela skvělý koncert. Umožňuje existenci silnějších, složitějších organismů, které mohou vyšplhat na potravní řetězec. Ale množství je dvojsečný meč.
Představte si balíček karet. Padesát dvě srdce, piky, kluby a diamanty jsou dokonale zdravé buňky, ale dva žolíci - to jsou rakovina. Stavět tělo je jako sbírat karty jeden po druhém z tohoto nevyhnutelně naskládaného balíčku. Čím větší je tělo, tím více karet musí být vylosováno - a tím nižší je šance zůstat v bezpečí. Každá další karta je dalším potenciálním bodem korupce.
Všechny potřeby rakoviny jsou jediná buňka - jeden nevyzpytatelný žolík -, který mutuje a spustí amok, nakonec vytvoří nenasytnou armádu, která nahromadí přirozené zdroje těla a vytlačí životně důležité orgány.
Věda často potvrdila tento znepokojující vzorec: Pokud jde o psy, objemnější plemena mají vyšší počet nádorů, zatímco štěňata jsou ušetřena. U lidí jednoduše zvyšuje riziko rakoviny jen o pár centimetrů.
Behemoths jako sloni a velryby, nicméně, obrátit jejich často-nosy v tomto trendu. Nějak mají tyto druhy gargantuánů ve svém balíčku méně vtipálek - nebo vymysleli nějaký způsob, jak je vyřadit z konečného produktu.
Petoův paradox vážil Vincent Lynch, profesor evoluční biologie na University of Chicago, po celá léta. Lynch a jeho výzkumná skupina byli proto nadšeni, že v roce 2015 odhalili kousek skládačky, když spolu s dalšími informovali, že sloni nesou další kopie genu bojujícího proti rakovině zvaného TP53 .
V zájmu ochrany před riziky nádorového růstu se i ty nejrušnější buňky neustále pozastavují, aby ověřily svůj postup. Pokud buňka zjistí poškození nebo zachytí chybu, jako je poškození kódu DNA, které by mohlo vést k rakovině, musí se rychle rozhodnout: Je oprava v pořádku? Pokud ano, stojí to za čas a energii? Odpověď je někdy ne a buňka se katapultuje na cestu sebezničení. Zničující se rakovina spočívá v tom, že ji v zárodku pošmýříte, i když to znamená rozloučit se s jinak užitečnou buňkou.
TP53 produkuje protein, který je pečlivým školním prostředkem buňky, a pečlivě pozastavuje montážní linku, aby prováděla rutinní kontroly a kontrolu kvality. Ostražité oko TP53 očekává, že buňky ukážou svou práci a znovu zkontrolují své odpovědi. Pokud TP53 zachytí zvláště závažnou chybu, bude buňkám přikázáno spáchat sebevraždu v procesu zvaném apoptóza. Přestože je tato oběť extrémní, může být za to zaplatit, aby se zabránilo šíření linie rakovinných klonů.
S opravdovou kavalérií TP53 - 20 párů v každé buňce - jsou sloni dobře vybaveni pro buněčný dohled. Ale jako nejvyšší delegát se TP53 většinou zasmívá interkomem - a zůstalo nejasné, co přesně provádělo jeho pochodové příkazy a jak.
Juan Manuel Vazquez, postgraduální student v Lynchově výzkumné skupině, usoudil, že školská armáda bude také potřebovat přisluhovače v piky, aby mohla vykonávat svou špinavou práci. Rozhodl se tedy plížit se přes sloní genom pro další geny s vícenásobnými kopiemi. Když Vazquez nařídil slonovým genům počet duplikací, které utrpěli, nebyl překvapen, když na samém vrcholu svého seznamu viděl obezřetného TP53 . Hned pod ním však byl gen nazvaný „leukemický inhibiční faktor“ nebo LIF .
S takovým názvem by mohl být gen také nazýván „publikovatelný výsledek“. Pro Lynche a Vazqueze se zdálo, že je až příliš dobré, aby to byla pravda. A mohlo to být velmi dobře; Vazquez stále musel dokazovat, že jeho kandidátský gen skutečně žil podle svého monikera.
Velryby jsou dalším příkladem Petoova paradoxu: Navzdory své velikosti jsou záhadně prosté rakoviny. (Wikimedia Commons) Když vědci sledovali genomy 53 různých druhů savců, zjistili, že buňky většiny těchto zvířat, včetně lidí, nesou pouze jeden pár genů LIF . Ale sloni, hyraxi rocku a kapustňáci - kteří spolu úzce souvisí - měli mezi sedmi a jedenácti dalšími páry LIF. Ve společném předku těchto zvířat někdo nechal na kopírce původní gen a bloudil. Většina duplikátů LIF však byla pouze částečnými skenováními a postupem času se stala nefunkční.
Na tomto klidném hřbitově se však osamělý zombie pohnul: Na rozdíl od ostatních se jedna kopie, LIF6, resuscitovala pouze v sloní linii. Slon LIF6 nějakým způsobem tajně získal přepínač, díky němuž reagoval na TP53 - náhodnou, nepravděpodobnou mutaci, která transformovala genetické junk na funkční strojní zařízení. "Je to jedna z věcí, která je téměř neslýchaná, " říká Vazquez.
Nyní, když TP53 přísně pokynul, se spustil LIF6 . Pokaždé, když byla ohrožena genetická integrita sloní buňky, TP53 přepnul přepínač LIF6 . LIF6 by pak vytvořil protein, který udeřil díry do mitochondrií buněk nebo energetického zdroje. Tento pohyb, který účinně vykouzlil motor buňky, spustil okamžité buněčné seppuku. A když vědci zablokovali expresi LIF6 v buňkách slonů , snížili se pravděpodobnost sebezničení v reakci na potenciálně rakovinné poškození DNA, místo toho se podobali těžším buňkám většiny ostatních savců. Zdálo se, že sloní buňky se rychle vzdaly ducha - ale když došlo na rakovinu, bylo to požehnání v přestrojení.
Zdálo se, že tento systém, jak se zdálo, chrání tělo slona. Nebylo to tak, že by sloni měli ve svých palubách méně rakovinových žolíků; byli prostě vhodnější k tomu, aby vtipkovali do odhazovací hromady a znovu se táhli. Tím, že přinutil buňky umřít dříve, než se staly rakovinovými, LIF6 je chránil před nemocemi.
Jessica Cunningham, biologka rakoviny v Moffittově onkologickém centru, která nebyla do studie zapojena, ocenila kvalitu výzkumu „prvotřídní“. "Používají všechny nejlepší experimenty, které můžete udělat, aby to prozkoumaly, " říká.
Zdá se, že zvenčí to přišlo zvenku. Proč nenasledovaly všechny formy života? Jak říká Lynch, „Neexistuje nic takového jako oběd zdarma.“
Cunningham potvrzuje tuto představu. "Náklady na potlačení rakoviny u mnohobuněčných organismů musí být velmi drahé, " říká. "Kdyby to bylo levné, udělali bychom to pořád."
Ukázalo se, že buněčná rozmar přichází se značnými nevýhodami. Spouštěcí buňky mohou být příliš rychlé na záchranu. Každá přerušená buňka musí být vyměněna - a začít od nuly je těžkopádný proces.
Chi Van Dang, který také studuje molekulární základ Petoho paradoxu, ale nezúčastnil se tohoto výzkumu, poukazuje na to, že by mohla existovat i jiná vysvětlení, proč sloni nemají rakovinu. Například větší druhy mají tendenci mít pomalejší metabolismy. Buňky, které tráví svůj čas růstem a dělením, mohou mít více času na řešení genetických chyb.
"Korelace [s duplikacemi nádorových supresorů a sníženým rizikem rakoviny] je jasná, ale nemáme příčinu a účinek, " vysvětluje Dang, který je vědeckým ředitelem Institutu pro výzkum rakoviny v Ludwiku a profesorem Wistaru. Institut ve Philadelphii. Důvodem může být zejména při pohledu na více ze stromu života: Sloni nejsou sami o sobě při vzpírání Petoova paradoxu. Duplikace TP53 a LIF6 mohou být jedním ze způsobů, jak obejít rakovinu, ale tyto genetické anomálie nebyly nalezeny u jiných druhů rezistentních na rakovinu, jako jsou velryby - což znamená, že pravděpodobně existuje mnoho dalších typů potlačování rakoviny.
Navíc, podle Cunninghama, potlačování rakoviny ne vždy jde ruku v ruce s velkým tělem. Nahé krtek a netopýři velké velikosti jsou také neobvykle rezistentní na rakovinu. Mohou se hrát ještě další faktory - například hyperaktivní systém opravy, který dokáže opravit poškození DNA dříve, než bude příliš pozdě.
Tyto různé metody předcházení rakovině se samozřejmě vzájemně nevylučují. Vědci mají tendenci souhlasit s tím, že jedna cesta, bez ohledu na to, jak mocná, je nepravděpodobná, že vysvětlí veškerý Petoův paradox, zejména napříč různými druhy, které byly evolučně oddělené po tisíciletí.
V jednom ze svých konečných experimentů Vazquez a jeho kolegové přidali LIF6 k buňkám hlodavců, kteří normálně nesou pouze jeden pár genů LIF . S novou sadou monitorů sycofantické haly, které dbaly na TP53, poraněné buňky hlodavců dychtivě procházely prknem. Účinek však byl skromný: Protože se buňky hlodavců liší od buněk slonů mnoha jinými způsoby (včetně nápadného nedostatku dalších párů TP53 ), nestačilo přidání LIF6 k vytvoření hybridů zcela rezistentních na rakovinu dostačující. Lisa Abegglen, biologička rakoviny z Huntsmanova rakovinového institutu na univerzitě v Utahu, říká, že je zapotřebí dalších studií, aby se potvrdilo, že manipulace LIF6 v buňkách jiných savců, včetně lidí, je důsledkem.
Abegglen, který v roce 2015 vedl jednu z původních studií o výskytu TP53 u slonů, ale nebyl do tohoto výzkumu zapojen, však zdůrazňuje, že rozdíly mezi druhy neovlivňují taková důležitá zjištění.
"Každý druh bude mít jinou obranu, " říká. "Čím více rozumíme základní biologii, tím více můžeme manipulovat s lidskými buňkami, aby byly jako tato zvířata." Příroda nás má co učit, pokud víme, kam hledat. “
