自然界為何有動物不患癌：大象額外有19個TP53基因

近年來,裸鼴鼠、大象和弓頭鯨引起了癌症研究者的注意。乍看之下,這3種動物幾乎毫無相似之處:裸鼴鼠這種嚙齒類動物住在地下;大象於陸地漫步;弓頭鯨在海中遨遊,但這三者確有相似之處。首先,它們的壽命都相對較長:裸鼴鼠可以活過30歲,壽命比大多數同體型的物種長得多;有些大象最長能活70年;弓頭鯨的平均壽命則長達兩個世紀。其次,這3個物種基本都對癌症免疫。

其實動物和人類一樣,也在與癌症殊死搏鬥。一篇2015年的綜述中提到,狗患癌症的概率比人類高10倍,而裸鼴鼠、大象和弓頭鯨則「似乎對癌症完全免疫」。

流行病學家理查德·佩托於1977年提出了「佩托悖論」。這個悖論指出,因為癌症是由有害的基因突變導致的,所以細胞越多,基因突變的幾率越高。由此推論,比起小白鼠等壽命短的小型多細胞動物,大象等壽命長的大型多細胞動物患癌的風險更高,然而事實卻正好相反。舉例來說,大象的細胞數量是人類的100多倍,其癌症發病率卻僅為5%,相比之下,人類的癌症發病率卻高達20%—25%(不包括因吸煙等原因而患癌風險上升的人)。

為了解開這個悖論,進化生物學家文森特·林奇和同事開始比較大象等不易患癌的大型動物和蹄兔(一種類似豚鼠的動物)等易患癌的小型動物的基因組。蹄兔看似與大象毫無關聯,但卻是現存物種里與大象親緣關係最近的。在2016年發表於eLIFE期刊的研究中,林奇和同事發現,大象雖然體型龐大,但卻額外進化出了19個被稱為「抑癌大師」的TP53基因,這或許是大象能破解佩托悖論的部分原因。研究者認為,這對預防癌症至關重要,因為TP53基因能殺死特定細胞,來應對DNA損傷等多種刺激。而體型比大象小得多的蹄兔只有一個TP53 基因(人類也只有一個)。林奇推測,這些額外的TP53基因也許能縮短細胞修復各種DNA損傷的時間,讓細胞在程序性死亡之前重獲新生,從而降低基因突變的可能性。

研究裸鼴鼠和盲鼴鼠的羅切斯特大學的生物學家維拉·戈爾布諾瓦對此表示贊同。在2013年發表於《自然》的一項研究中,戈爾布諾瓦及其共同作者發現,一種裸鼴鼠細胞分泌的透明質酸也許能解釋該物種為什麼能免受癌症困擾。裸鼴鼠體內的透明質酸分子比人類和其它哺乳動物的要大,含量也多得多。研究者懷疑,高濃度的透明質酸或許一直都在抑制細胞快速分裂、防止細胞過剩,抑制癌細胞的生長和擴散,從而起到抗癌的作用。戈爾布諾瓦說:「我們或許能制定出策略,想辦法讓癌症易感者分泌更多透明質酸。」

將大象等動物的抗癌機制應用於人體似乎已曙光初現。美國猶他大學基因學家麗莎·阿貝格倫和同事在近期研究中已經成功合成了許多TP53基因,並將其注入人類細胞。人類細胞接納了人工合成的TP53基因,且在研究人員觸發DNA損傷后,人類的細胞死亡量有所增加,這能防止癌細胞擴散。

但研究人員也承認,將這些研究成果轉化為治療各種癌症的方法尚需時日,更別說預防癌症了。不過,裸鼴鼠、大象和弓頭鯨等這些對癌症免疫的動物終究為人類找到攻克癌症的方法指明了新方向。

撰文 Matthew Sedacca

來源 Nautilus

翻譯 陸靜怡