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體型超大、壽命較長(zhǎng),癌癥率卻極低:大象是這么做到的

2018/8/22 12:13:32 來源:網(wǎng)易科技 作者:翟中超 責(zé)編:馬卡

一個(gè)人大概由30萬億個(gè)細(xì)胞構(gòu)成。這些細(xì)胞和人體內(nèi)的微生物相互作用,人體就會(huì)運(yùn)行,比如說,心臟的跳動(dòng)、腸道的蠕動(dòng)以及肌肉的收縮。隨著年齡的增長(zhǎng),人體內(nèi)的細(xì)胞就會(huì)分裂,新的細(xì)胞就取代了舊的細(xì)胞。但是隨著細(xì)胞的代謝回轉(zhuǎn),基因錯(cuò)誤也就幾乎不可避免的出現(xiàn)了,而這些故障又常常會(huì)轉(zhuǎn)化為癌癥。

從統(tǒng)計(jì)學(xué)上來說,體型更大的動(dòng)物因?yàn)橛懈嗟募?xì)胞,因此患上癌癥的可能也會(huì)更大。照這樣推理,大象的細(xì)胞數(shù)量要比小型哺乳動(dòng)物多數(shù)百倍,因此大象的發(fā)病率要高得多。但事實(shí)并非如此!

最近,《細(xì)胞》(Cell)旗下期刊《細(xì)胞通訊》(Cell Reports)刊發(fā)了一篇新研究,這項(xiàng)研究對(duì)大象的癌癥低發(fā)病率提供了新線索,其中的關(guān)鍵可能就是“僵尸基因”(zombie gene)。

圖注:大象的特點(diǎn)就是體型超大,而且壽命較長(zhǎng),此外,大象的癌癥發(fā)病率也低得驚人。研究人員希望找出其中的原因,并利用這些線索來開發(fā)治療人類疾病的新方法。(圖/邁克爾·尼克爾斯)

“從進(jìn)化生物學(xué)角度來看,這是非常吸引人的,”美國(guó)猶他大學(xué)兒科腫瘤學(xué)家約書亞·謝夫曼(Joshua Schiffman)說道。謝夫曼并未參與此項(xiàng)研究。“這是個(gè)很好的開始,”他說道。謝夫曼還表示需要進(jìn)行更多測(cè)試以確認(rèn)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)?!拔艺J(rèn)為我們才剛剛開始?!?/p>

體型大小與患癌率之謎

2015年,謝夫曼和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇論文,詳細(xì)描述了在生物體體型大小和癌癥發(fā)病率不匹配(這種現(xiàn)象被稱作皮托悖論)背后的一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)大型動(dòng)物具有一種名為P53的腫瘤抑制基因的額外副本。人類只有1個(gè)副本,而大象有20個(gè)。

當(dāng)動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞分裂時(shí),這個(gè)基因的作用就像負(fù)責(zé)基因分診的醫(yī)生?!癙53能識(shí)別DNA損傷然后就去嘗試修復(fù),”加州大學(xué)圣芭芭拉分校生物學(xué)家艾米·博迪(Amy Boddy)解釋道。博迪并未參與這項(xiàng)新研究。有小問題的細(xì)胞可以修復(fù),但是如果損傷太大,細(xì)胞就成為癌癥風(fēng)險(xiǎn),因此P53就會(huì)下令殺死這些損傷過大的細(xì)胞。

“大多數(shù)動(dòng)物會(huì)選擇修復(fù),但大象更常采用后一種方式,”研究報(bào)告的作者、芝加哥大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家文森特·林奇(Vincent Lynch)解釋道?!按笙蠛芷嫣兀绻鼈兊募?xì)胞DNA受到損傷,那么這些細(xì)胞就會(huì)死掉,”這項(xiàng)新研究的主管林奇獨(dú)立查證了大象額外的P53基因,他想搞清是怎么回事。

無聲殺手

林奇和他的同事開始尋找大象和其他小型哺乳動(dòng)物的其他基因差異,他們特別關(guān)注了有額外副本的基因。其中有一個(gè)特別突出就是白血病抑制因子(LIF),這種因子也因其在提高生育能力方面的作用而聞名。

“我有點(diǎn)驚訝,竟然是LIF基因,”博迪說道。生育能力似乎和癌癥預(yù)防不怎么沾邊,但是林奇認(rèn)為L(zhǎng)IF6基因還能起到另一個(gè)作用,也就是殺死受損的細(xì)胞。

大多數(shù)哺乳動(dòng)物,從體型很小的鼠兔到體型巨大的小須鯨,只有一個(gè)LIF副本。但大象和它們的近親,如海牛和巖貍,都有很多副本。大象有7到11個(gè),之所以是個(gè)范圍,林奇表示,“這取決于你怎么計(jì)數(shù)”。

其中有一個(gè)看起來應(yīng)該是起作用的,這就是LIF6。到目前為止,研究人員只在大象身上發(fā)現(xiàn)了這種基因。

該研究的作者認(rèn)為,在大約5900萬年前,LIF6就出現(xiàn)在了大象的基因中。一開始,它很可能是個(gè)無用的、破碎的基因。但是隨著大象祖先的進(jìn)化,這種基因也就有了變化。這個(gè)基因最終被重新喚醒,這也就是其被稱為“僵尸基因”的原因??赡苷沁@種變化,使得體型巨大的大象很少受到癌癥的困擾。

如果P53是負(fù)責(zé)基因分診的醫(yī)生,那么LIF6就是負(fù)責(zé)執(zhí)行命令以排除受損細(xì)胞。

林奇和他的團(tuán)隊(duì)通過在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)非洲象細(xì)胞造成DNA損傷來演示了LIF6基因的活動(dòng)。這種損傷似乎會(huì)觸發(fā)P53基因來開啟LIF6基因,而后者隨后就會(huì)殺死受損的細(xì)胞。林奇表示,如果他們阻止LIF6正常運(yùn)行,那么大象對(duì)細(xì)胞損傷的特殊敏感性看上去就會(huì)消失。

制止癌癥的生物網(wǎng)絡(luò)

林奇表示,并非只有“僵尸基因”能抑制癌癥?!癓IF6基因在這個(gè)廣泛的過程中只扮演了一個(gè)小角色,”他說道。謝夫曼同意這種說法,并補(bǔ)充道,“幾乎肯定的是,還將會(huì)有其他發(fā)現(xiàn)”。今年早些時(shí)候,謝夫曼團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一項(xiàng)發(fā)現(xiàn),他們重點(diǎn)研究了另一組基因,這些基因有助于修復(fù)大象受損的DNA,而非殺死這些受損的細(xì)胞。

最終的希望就是,通過研究動(dòng)物防御癌癥的機(jī)制,來幫助人類治療并預(yù)防癌癥?!癓IF6基因花了5900萬年才進(jìn)化成這樣,”謝夫曼說道。“在我看來,這是大自然通過5900萬年才試圖找到的避免癌癥的最佳方案?!?/p>

隨著研究的深入,科研人員的確有可能在同癌癥的戰(zhàn)斗中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

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