向动物学习!因为它们对癌症免疫

2017-10-19 21:21
发明与创新·大科技 2017年10期
关键词:患癌鼹鼠研究者

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30岁,寿命比大多数同体型的物种长得多;有些大象最长能活70年;弓头鲸的平均寿命则长达两个世纪。

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10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。

大象似乎对癌症完全免疫(图/东方IC)

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概率较大。”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邁克尔·卡斯坦教授解释:“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》也许会让有意探索癌症风险图谱的研究者深受鼓舞。其作者芭芭拉·奈特森赫洛维兹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。奈特森赫洛维兹认为,兽医和医生各干各的、缺少合作并不明智,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。

奈特森赫洛维兹表示,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。

研究某些物种不会患癌的原因同样有用。进化生物学家文森特·林奇认为,英国牛津大学的流行病学家理查德·佩托于1977年提出的“佩托悖论”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,基因突变的概率越高。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%,而人类的癌症发病率却高达20%~25%。

为了解开这个悖论,林奇和同事开始比较大象等不易患癌的大型动物和蹄兔等易患癌的小型动物的基因组。蹄兔看似与大象毫无关联,却是现存物种里与大象亲缘关系最近的。林奇和同事发现,大象虽然体型庞大,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)。

林奇推测,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。研究裸鼹鼠和盲鼹鼠的美国罗切斯特大学的生物学家维拉·戈尔布诺对此表示赞同。在2013年发表于《自然》的一项研究中,戈尔布诺及其共同作者发现,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。

将大象的抗癌机制应用于人体似乎已曙光初现。美国犹他大学的基因学家丽莎·阿贝格伦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。(据环球科学)※

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