Elefanții sunt una dintre cele mai mari improbabilități ale naturii - literal. Corpurile lor colosale reușesc cumva să sfideze șansele: În ciuda faptului că celulele lor depășesc numărul uman de un factor de aproximativ 100, mortalitatea prin cancer de elefant este cumva doar o treime din a noastră.
Continut Asemanator
- Ar trebui să împărtășim tratamente împotriva cancerului uman cu țestoasele tumorale?
- Câinii vor smulge cancerul de stomac în noul studiu japonez
Această inconsecvență neplăcută a afectat oamenii de știință de zeci de ani. Are chiar un nume: paradoxul lui Peto, un nod din partea epidemiologului care a remarcat pentru prima dată fenomenul în anii '70, studiind oamenii și șoarecii. Dar o nouă cercetare publicată astăzi în Cell Reports arată că, pentru a menține cancerul în libertate, elefanții au un truc înșelător, trunchiurile lor - un buton de autodistrugere moleculară, reanimat dincolo de mormânt.
La prima vedere, a fi multicelular pare un concert destul de grozav. Permite existența unor organisme mai puternice, mai complexe, care pot urca în lanțul alimentar. Dar cantitatea este o sabie cu două tăișuri.
Imaginați-vă un pachet de cărți. Cele cincizeci și două de inimi, picete, bâlci și diamante sunt celule perfect sănătoase, dar cele două glume - acestea sunt cancer. Construirea unui corp este ca și cum ai alege cărți una câte una din această punte stivuită inevitabil. Cu cât este mai mare corpul, cu atât trebuie să fie trase mai multe cărți - și mai mici sunt șansele de a fi în siguranță. Fiecare card suplimentar este un alt punct potențial de corupție.
Toate nevoile de cancer sunt o singură celulă - o glumă vicleană - pentru a muta și a alerga amok, creând în cele din urmă o armată insaciabilă care protejează resursele naturale ale corpului și aglomerează organele vitale.
Știința a confirmat adesea acest model neliniștitor: când vine vorba de câini, rasele mai în vrac au rate mai mari de tumori, în timp ce puii mai puști sunt economisiți. La oameni, pur și simplu fiind cu câțiva centimetri mai înalt crește riscul de cancer.
Behemoths ca elefanții și balenele, totuși, își ridică nasul deseori considerabil în această tendință. Cumva, aceste specii gargantuan au mai puțini glume în puntea lor - sau au conceput o modalitate de a le sorta din produsul final.
Paradoxul lui Peto a cântărit în mintea lui Vincent Lynch, profesor de biologie evolutivă la Universitatea din Chicago. Așadar, Lynch și grupul său de cercetare au fost încântați să dezvăluie o piesă a puzzle-ului în 2015, când ei și alții au raportat că elefanții poartă copii suplimentare ale unei gene anti-cancer, numită TP53 .
Pentru a proteja împotriva pericolelor creșterii tumorale, chiar și cele mai aglomerate dintre celule se întrerup în mod constant pentru a le verifica progresul. Dacă o celulă sesizează deteriorarea sau produce o eroare, cum ar fi deteriorarea codului său ADN care ar putea duce la cancer, trebuie să facă o alegere rapidă: O reparație este în ordine? Dacă da, merită timpul și energia? Uneori, răspunsul este nu, iar celula se prinde pe o cale de autodistrugere. Renunțarea la cancer se referă la sângerare în mugur, chiar dacă asta înseamnă să-ți ia la revedere de la o celulă altfel utilă.
TP53 produce o proteină care este scrupuloasa armă de școală a celulei, întrerupeți cu sârguință linia de asamblare pentru a efectua verificări de rutină și controlul calității. Sub ochiul atent al TP53, celulele sunt așteptate să își arate munca și să-și verifice dublu răspunsurile. Dacă TP53 surprinde o eroare deosebit de severă, celulelor li se va cere să se sinucidă într-un proces numit apoptoză. În timp ce extrem, un astfel de sacrificiu poate fi un preț demn de plătit pentru a evita propagarea unei linii de clone canceroase.
Cu o adevărată cavalerie de TP53 -20 perechi în fiecare celulă - elefanții sunt bine echipate pentru supravegherea celulară. Însă, în calitate de delegator de vârf, TP53 este în mare parte străbătut de interfon - și nu a fost clar ce îndeplinea exact ordinele sale de marș și cum.
Juan Manuel Vazquez, un student absolvent al grupului de cercetare al lui Lynch, a motivat că o armată de armă școlară ar avea nevoie și de minioniști în picade pentru a-și face munca murdară. Așa că a decis să se alimenteze prin genomul elefantului pentru alte gene cu mai multe copii. Când Vazquez a comandat genele elefantului prin numărul de duplicări pe care le-au susținut, nu a fost surprins să vadă TP53 prudent în partea de sus a listei sale. Imediat sub aceasta, cu toate acestea, a fost o genă numită „factorul inhibitor al leucemiei” sau LIF .
Cu un nume de genul acesta, gena ar fi putut fi numită „rezultat publicabil”. Pentru Lynch și Vazquez, i s-a părut aproape prea bine să fie adevărat. Și foarte bine ar fi putut fi; Vazquez a trebuit să demonstreze că gena sa candidată a trăit de fapt monikerul său.
Balenele sunt un alt exemplu de paradox al lui Peto: În ciuda mărimii lor, acestea sunt misterioase fără cancer. (Wikimedia Commons) Când cercetătorii au cercetat genomii a 53 de specii diferite de mamifere, au descoperit că celulele majorității acestor animale, inclusiv oamenii, au purtat doar o pereche de gene LIF . Dar elefanții, hiraxurile de rocă și manatele - care sunt strâns legate - aveau între șapte și 11 perechi suplimentare de LIF. În strămoșul comun al acestor animale, cineva lăsase gena originală pe copiator și rătăcise. Totuși, majoritatea duplicatelor LIF au fost doar scanări parțiale și au devenit defuncte de-a lungul timpului.
Dar, în acest cimitir liniștit, un zombie singur a agitat: Spre deosebire de celelalte, un exemplar, LIF6, s-a resuscitat doar în linia elefantului. Într-un fel, elefantul LIF6 a dobândit în mod ascendent un switch care l-a făcut să răspundă la TP53 - o mutație aleatoare, improbabilă, care a transformat gunoiul genetic într-un utilaj funcțional. „Este unul dintre acele lucruri aproape nevăzute”, spune Vazquez.
Acum, când TP53 a dat semnul sever, LIF6 a venit să funcționeze. De fiecare dată când integritatea genetică a unei celule de elefant a fost compromisă, TP53 ar fi pornit LIF6 pe switch. LIF6 ar produce apoi o proteină care înfige găurile din mitocondria celulei sau puterea energetică. Această mișcare, care a eliminat eficient motorul celulei, a declanșat un seppuku celular instantaneu. Și atunci când cercetătorii au blocat expresia LIF6 în celulele elefantului , au devenit mai puțin susceptibili de a se autodistruge ca răspuns la daunele potențial canceroase ale ADN-ului, în loc să semene cu celulele mai dure ale majorității altor mamifere. Se părea că celulele elefantului au renunțat rapid la fantomă - dar când a venit vorba de cancer, aceasta a fost o binecuvântare deghizată.
Acest sistem, deși ar fi fost, părea să protejeze corpul elefantului. Nu numai că elefanții aveau mai puțini glume canceroase în punțile lor; au fost pur și simplu mai potriviți pentru a arunca glume în grămada aruncată și a atrage din nou. Prin forțarea celulelor să moară înainte de a putea deveni canceroase, LIF6 le proteja de boli.
Jessica Cunningham, biologă a cancerului la Moffitt Cancer Center, care nu a fost afiliată studiului, a lăudat calitatea „de primă calitate” a cercetării. „Folosește toate cele mai bune experimente pe care le poți face pentru a cerceta acest lucru”, spune ea.
Din exterior, elefanții par să-și dea seama. De ce nu au urmat toate formele de viață? După cum spune Lynch, „Nu există nici un prânz gratuit.”
Cunningham confirmă această noțiune. „Costul reprimării cancerului în organismele multicelulare trebuie să fie foarte scump”, spune ea. „Dacă ar fi ieftin, atunci l-am face tot timpul”.
Se pare că capriciul celular vine cu dezavantaje semnificative. Celulele fericite de declanșare pot fi prea rapide pentru cauțiune. Fiecare celulă avortată trebuie înlocuită - și începerea de la zero este un proces greoi.
Chi Van Dang, care, de asemenea, studiază baza moleculară a Paradoxului lui Peto, dar nu a participat la această cercetare, subliniază că ar putea exista și alte explicații de ce elefanții nu se îmbolnăvesc de cancer. De exemplu, speciile mai mari tind să aibă metabolizări mai lente. Celulele care își ocupă timpul cu creșterea și divizarea ar putea avea mai mult timp pentru a aborda greșelile genetice.
„Corelația [cu duplicările supresoarelor tumorale și riscul redus de cancer] este clară, dar nu avem cauză și efect”, explică Dang, care este directorul științific al Institutului Ludwig pentru Cancer Research și profesor la The Wistar Institutul din Philadelphia. Cazul pentru acest lucru poate fi valabil mai ales atunci când privim mai mult arborele vieții: Elefanții nu sunt singuri în a juca paradoxul lui Peto. Duplicările TP53 și LIF6 pot fi o modalitate de a ocoli cancerul, dar aceste anomalii genetice nu au fost găsite în alte specii rezistente la cancer, cum ar fi balenele - ceea ce înseamnă că există mai multe tipuri de suprimare a cancerului.
În plus, potrivit Cunningham, suprimarea cancerului nu merge întotdeauna mână în mână cu un corp mare. Șobolani și lilieci de talie goală de dimensiuni pictate sunt de asemenea neobișnuit de rezistenți la cancer. Pot fi încă în joc și alți factori - cum ar fi un sistem de reparație hiper-eficient care poate corecta deteriorarea ADN-ului înainte de a fi prea târziu.
Desigur, aceste metode diferite de prevenire a cancerului nu se exclud reciproc. Oamenii de știință tind să fie de acord că o cale, oricât de puternică, este puțin probabil să explice tot paradoxul lui Peto, în special pe specii diverse, care au fost evoluționate separat de milenii.
În unul dintre experimentele lor finale, Vazquez și colegii săi au adăugat LIF6 celulelor rozătoarelor, care în mod normal poartă doar o pereche de gene LIF . Cu un nou set de monitoare sifofantice pentru a face atenție TP53, celulele rădătorilor rănite au mers cu nerăbdare scândura. Dar efectul a fost modest: Deoarece celulele rozătoare diferă de celulele elefante în multe alte moduri (inclusiv o lipsă evidentă de perechi suplimentare de TP53 ), pur și simplu adăugarea LIF6 nu a fost suficientă pentru a genera hibrizi total rezistenți la cancer. Ca atare, Lisa Abegglen, biolog în cancer la Huntsman Cancer Institute de la Universitatea din Utah, spune că sunt necesare mai multe studii pentru a confirma faptul că manipularea LIF6 în celulele altor mamifere, inclusiv oameni, este consecință.
Cu toate acestea, Abegglen, care a condus unul dintre studiile originale privind abundența TP53 la elefanți în 2015, dar nu a fost implicat în această cercetare, subliniază că diferențele dintre specii nu invalidează astfel de constatări importante.
„Fiecare specie va avea o apărare diferită”, spune ea. „Cu cât înțelegem mai multe despre biologia de bază, cu atât putem manipula celulele umane pentru a fi ca aceste animale. Natura are multe de învățat dacă știm unde să privim. ”
