巨型鲸鱼几乎没有相对于他们的体型。这是一个被称为生物不匹配的Peto的悖论,它描述了尽管人类或小动物的细胞多数数万亿个细胞的大小,但不会产生更多的癌症。
癌症是一种失控的细胞分裂的疾病,遗传突变驱动细胞分裂和分裂,形成称为肿瘤的肿块。因此,您会认为动物越大,它拥有的细胞越多,并且这些细胞必须积累导致癌症的遗传误差,尤其是在漫长的一生中。
但是著名的英国统计学家理查德·彼得(Richard Peto)在比较1970年代后期的老鼠和男人时注意到事实并非如此。随后的研究表明,整个生物和小生物都不会使癌症变得越来越普遍。大象像鲸鱼一样,没有大量的癌症。
这听起来像是生物学家被挂在数十年历史的悖论中,这只是大自然的怪癖 - 但这是一个重要的怪癖。解决这一悖论可能有助于制定预防或抑制人中癌症的新策略。
现在,来自纽约罗切斯特大学的一组研究人员已经找到了弓头鲸的悖论的解决方案,Balaena Mysticetus,地球上第二大但最长的动物。
“通过研究能够维持其健康并避免癌症死亡两个多世纪的哺乳动物,”写生物学家丹尼斯·菲尔萨诺夫(Denis Firsanov)及其同事在他们的预印纸中:“我们在全球进化实验的幕后有一个独特的瞥见,该实验测试了影响癌症和衰老的更多机制,而不是人类希望接近的机制。”
在一系列实验室实验中,研究人员发现,与人类,小鼠和牛的细胞相比,弓形鲸鱼细胞在修复DNA损伤方面更好。鲸鱼似乎与其他哺乳动物相比,芽中的NIP DNA损害具有独特的效率和准确性,” Firsanov及其同事写。
简而言之,弓形鲸鱼可以忍受更多的基因组打击,因为它们具有牢固调谐的快速修复系统来修复DNA损伤。研究人员发现,在一个DNA的一个区域,鲸鱼,人类,小鼠和母牛都共享,鲸细胞更有可能修复DNA断裂(被剪断。)没有错误。
弓头鲸细胞还抽出了一个称为DNA修复蛋白CIRBP比其他研究的物种高得多。当设计实验室生长的人类细胞生产大量CIRBP时,这种遗传调整增强了其修复DNA误差的能力。
“这种不会消除细胞但修复细胞的策略对于弓头鲸的长期且无癌的寿命至关重要,” Firsanov及其同事总结。
耶鲁大学癌症生物学家Jason Sheltzer,没有参与这项工作,说尚未经过同行评审的“迷人”预印本“为大动物避免癌症的方式提供了新的模型”。
“也许他们在DNA修复方面比我们更好?” Sheltzer在Twitter上沉思。他补充说:“作为下一步,我很想在动物模型中看到这一点 - 如果您在小鼠中驱动鲸鱼CIRBP [蛋白质]的高表达,它们是否耐癌症?”
当然,正如过去研究所表明的那样,将类似的发现转化为癌症疗法并不容易。
当科学家在2015年发现大象具有称为TP53的肿瘤抑制剂基因的额外副本时,下一个逻辑步骤是测试是否增加TP53在小鼠中的活性是否也抑制了癌症。肿瘤抑制基因有效地“炸毁”了他们发现携带过多DNA损伤的任何细胞,事实证明大象有阈值非常低为了对受损细胞发动战争。
但是,在小鼠中过表达TP53蛋白的一种形式,虽然它抑制了癌症,但也诱导了过早衰老在动物中。其他研究可能有找到了解决方法- 科学家一直在寻找其他可能性。
“本质上可能有许多解决Peto悖论的解决方案,因为在整个生活的历史中,大型体型已经独立发展了很多次,”评论马克·托利斯(Marc Tollis)是北亚利桑那大学的遗传学家,在2017年的一篇论文中与另外两名研究人员。
换句话说,从裸露的痣大鼠到非洲大象的每只长寿或大动物都进化出了自己的抑制癌症的方式,科学家正在渴望弄清楚。
其他解释可能是,大动物的肿瘤生长缓慢,致命较少,或者大动物的免疫监测更好。但是,这些解决方案尚未在大型物种中观察到,需要更多的研究。
“每当我们发现一种物种中癌症抑制的潜在机制时,我们都有机会找到新的治疗靶标和预防癌症的方法来挽救人类生命,”托利斯和同事。写。但是毫无疑问,这将需要“将最新发现转化为人类有效疗法的巨大努力”。
罗切斯特大学的研究可在预印服务器生物xiv前。