Как киты преодолевают шансы на рак: хорошие гены: исследователи расщепляют ДНК крупнейших млекопитающих мира

Но они этого не делают. Вместо этого они с меньшей вероятностью разовьются или умрут от этой загадочной болезни. То же самое и с живыми родственниками слонов и динозавров, птицами.

Марк Толлис, доцент Школы информатики, вычислений и киберсистем Университета Северной Аризоны, хочет знать, почему.
Толлис руководил группой ученых из Университета штата Аризона, Университета Гронингена в Нидерландах, Центра прибрежных исследований в Массачусетсе и девяти других учреждений по всему миру для изучения потенциальных механизмов подавления рака у китообразных, группы млекопитающих, в которую входят киты, дельфины и морские свиньи. Их результаты, в ходе которых был выделен геном горбатого кита, а также геномы девяти других китообразных, чтобы определить, насколько эффективна их защита от рака, были опубликованы сегодня в журнале Molecular Biology and Evolution.

Исследование является первым крупным вкладом недавно созданного Центра рака и эволюции в Аризоне, или ACE, которым руководит Карло Мейли по цене 8 долларов.5 миллионов награда от Национального института рака. Мали, биолог-эволюционист, исследователь в Биодизайне Университета штата Вирджиния Дж.

Центр персонализированной диагностики Пайпер и профессор Школы наук о жизни. Он является старшим соавтором нового исследования.

Исследование показало, что природа победила рак бесчисленными способами на всем древе жизни, сказал Толлис, и исследователи могут использовать эту информацию, чтобы помочь найти новые потенциальные цели для предотвращения рака у людей, например, используя китовую версию белка, который может останавливать клетки. распространение для разработки лекарств, уменьшающих опухоли у людей.
«Наша цель – не только заставить природу информировать нас о лучших методах лечения рака, но и дать общественности новый взгляд на рак», – сказал Толлис. "Тот факт, что киты и слоны эволюционировали, чтобы победить рак, и что динозавры также страдали от него, предполагает, что рак был селективным давлением на протяжении многих миллионов лет эволюции, и он всегда был с нами. Мы надеемся, что это может изменить отношение людей к болезни, которая может быть болезненной и личной. Это также помогает лучше оценить биоразнообразие.

В нашем нынешнем шестом массовом вымирании нам нужны все причины для сохранения, которые мы можем получить."
Почему киты?

По сути, рак возникает, когда клетки тела делятся и мутируют. Деление клеток является нормальным явлением для живых существ, как и клеточные или соматические мутации.

В большинстве случаев соматические мутации либо безвредны, либо организм способен исправить эти мутации. Когда этого не происходит, это может привести к раку.
Помимо этого, рак усложняется. Несмотря на все исследования, проводимые по всем типам рака и по всем типам организмов, вопросов по-прежнему больше, чем ответов.

Однако возраст и размер тела являются хорошо известными факторами риска у людей. Толлис сказал, что одно из объяснений этого заключается в том, что риск рака в целом является функцией количества клеточных делений, которые происходят в течение жизни организма.
«Это вызвано соматической эволюцией – генетическими изменениями, которые происходят, когда клетки тела копируют свои геномы, делятся и производят дочерние клетки», – сказал он. "Чем дольше вы живете, тем больше у вас делений клеток и тем выше вероятность возникновения мутации, вызывающей рак, в геноме клеток-потомков. Точно так же более крупные люди состоят из большего количества клеток, что также увеличивает вероятность мутаций, вызывающих рак."

Зная это, стоит посмотреть, будут ли киты, которые живут дольше, чем большинство млекопитающих на планете, и имеют гораздо более высокий процент жира в организме, более склонны к развитию рака. Они не.

Это явление, известное как парадокс Пето, и было изучено Толлисом и его командой. Как киты преодолевают эти хорошо известные факторы риска?

В более раннем исследовании Карло Мейли из ASU исследовал альтернативные механизмы, ответственные за подавление рака у слонов.
Методы и выводы
Команда работала в рамках федерального разрешения на исследования, чтобы получить образцы кожи взрослой самки горбатого кита у побережья Массачусетса. Этот кит по имени Соль хорошо известен исследователям и наблюдателям за китами.

Она была каталогизирована Центром прибрежных исследований в середине 1970-х годов и выбрана для этого исследования, потому что ее история жизни является одной из наиболее хорошо задокументированных среди всех отдельных горбатых китов. Команда секвенировала и собрала геном Солта, что требует извлечения ДНК из кожной ткани, разделения ее на более мелкие части и пропускания через секвенатор ДНК, который производит почти 2 миллиарда коротких последовательностей. Затем они объединили эти последовательности в сборку генома, которая охватывает примерно 2.7 миллиардов пар оснований. (Напротив, геном человека составляет около 3.1 миллиард пар оснований.) Они также секвенировали РНК, что помогает в процессе нахождения точных координат, где гены лежат в геноме.

Затем команда сравнила геном горбатого кита с геномом других млекопитающих, включая других океанических гигантов, таких как синий кит, финвит, гренландский кит и кашалот. Они ожидали увидеть много различий, но также и некоторые сходства, особенно в тех частях генома, которые выполняют важные функции. Они также искали части генома, которые эволюционировали, чтобы помочь китам адаптироваться к окружающей среде.
Они обнаружили, что некоторые части генома кита эволюционировали быстрее, чем у других млекопитающих.

Эти части генома кита содержат гены, которые контролируют клеточный цикл, пролиферацию клеток и восстановление ДНК, которые необходимы для нормального функционирования клеток. При раке человека многие из этих генов мутированы.

В геноме кита также появилось множество дупликаций в генах-супрессорах опухолей.
"Природа показывает нам, что эти изменения в генах рака совместимы с жизнью. Следующие вопросы: какие из этих изменений предотвращают рак, и можем ли мы превратить эти открытия в профилактику рака у людей??- сказал Карло Мейли, биолог-эволюционист рака из Института биодизайна АГУ и один из двух старших авторов, который начал этот проект в 2011 году с Пером Палсболлом, генетиком по охране морских млекопитающих из Института эволюционных наук о жизни Гронингенского университета. сотрудничество с Джуком Роббинсом из Центра прибрежных исследований.

«Это говорит о том, что киты уникальны среди млекопитающих тем, что для того, чтобы развить свои гигантские размеры, эти важные гены« домашнего хозяйства », которые эволюционно сохраняются и обычно предотвращают рак, должны были не отставать, чтобы поддерживать приспособленность вида», – сказал Толлис. сказал. «Мы также обнаружили, что, несмотря на то, что эти связанные с раком части геномов китов развиваются быстрее, чем другие млекопитающие, в среднем киты накапливают гораздо меньше мутаций ДНК в своих геномах с течением времени по сравнению с другими млекопитающими, что предполагает более низкую скорость мутаций."
Эта медленная скорость изменений может также ограничить подверженность китов вызывающим рак соматическим мутациям.

Это исследование основано на исследовании, которое команда ASU провела, обнаружив более низкий уровень заболеваемости раком у слонов – еще одного крупного млекопитающего, которое может жить долгое время, но не имеет много общего генетически с китами. Оба вида достигли одного и того же результата – подавления рака – с помощью разных механизмов. То же самое, вероятно, верно и в отношении вымерших гигантских динозавров; Хотя ученые обнаружили доказательства рака в окаменелостях динозавров, эта группа организмов включает в себя самых крупных животных, когда-либо ходивших по Земле, и, следовательно, они, вероятно, также эффективно подавляли рак.
Следующие шаги для Толлиса и его команды будут заключаться в том, чтобы лучше понять фенотип подавления рака с помощью экспериментов с линиями клеток китов, что обеспечит важную функциональную проверку геномных результатов команды.

Это будет первый шаг в создании лекарств от рака человека, полученных из китов. Они также изучают других животных, таких как летучие мыши, черепахи и крокодилы, чтобы увидеть, как эти разнообразные долгоживущие виды подавляют рак. Геном горбатого кита также послужит основой для исследований других членов группы по скорости мутаций и других адаптаций китов с использованием коллекции из более чем 9000 образцов ДНК, собранных у находящихся на свободном выгуле горбатых китов под кураторством команды Палсболла.

Это исследование проводится при поддержке Центра развития рака Аризоны, который финансируется за счет пятилетнего гранта Национальных институтов здравоохранения при дополнительном финансировании со стороны Университета Гронингена.

Оставьте комментарий