Врожденная защита. Ученые выяснили, у кого не бывает рака

1 Марта 2021

МОСКВА, 1 марта —, Альфия Еникеева. По подсчетам исследователей, от 11 до 25 доходов жителей Земли погибают от саркома. Подобная статистика в целом характерна и для животных. Исключение — слоны, голые землекопы и слепыши, очень редко страдающие онкологическими заболеваниями. Ученые выяснили, что защищает их от этой болезни.

У человека почти в тысячу раз больше клеток, чем у мыши, и живет он примерно в 30 раз длительнее. Значит, и раком должен болеть чаще. Ведь чем больше клеток, тем чаще они делятся и патетичнее вероятность клеточной ошибки, приносящей к раку. Однако риск возникновения злокачественной опухоли у мышей и людей примерно одинаковый. А у самых больших сухопутных животных — слонов — заметно меньше.

Первым на это несоответствие в 1977 году обратил внимание британский эпидемиолог Ричард Пето. Ситуация казалась тем более непонятной, что в пределах одного вида корреляция между размерами тела, возрастом и риском занедужить раком наблюдается. Так, у рослых людей чаще обнаруживают злокачественные опухоли и они гуще умирают от агрессивных типов саркома. Насколько это объясняется именно делением клеток — вопрос спорный. Сегодня уже известно, что многие гены, скрученные, например, с ростом, также влияют на опасность развития онкологических заболеваний. Но тем не менее корреляция между размерами тела, продолжительностью жизни и риском рака все-таки есть.

Пето предположил, что в ходе эволюции крупные долгоживущие млекопитающие могли выработать специальные стопоры для уничтожения клеток зарождающейся фибромы. Но учитывая, как часто и независимо друг от друга в истории планеты появлялись большие животные, эти стопоры, видимо, сильно отличались. Дальнейшие исследования подтвердили эти догадки.

В 2015 году профессор генетики Чикагского университета (США) Винсент Линч готовился к лекции о парадоксе Пето. К тому времени уже делалось известно, что у человека и многих других млекопитающих рак связан с геном TP53, обеспечивающим профилактику опухолевой трансформации ячеек. При повреждении ДНК — например, радиацией — формируемый им белок активирует процессы репарации генома. Если же это не удается, запускается программка самоуничтожения поврежденной клетки — апоптоз. Накануне лекции ученый решил на всякий случай поискать этот ген в ДНК слона. Каково же было его удивление, когда он обнаружил там не одну и не две, как у человека, а целых 20 копий противоракового гена.

Впоследствии его исследовательская аудитория проанализировала геномы ближайших родственников слонов — мамонта, мастодонта, дамана, ламантина — и выяснила, что количество таких копий последовательно растет в отряде хоботных по мере увеличения их размеров. При этом большинство оказались ретрогенами. В них отсутствовали интроны — некодирующие сегменты ДНК. Обычно ретрогены нефункциональны, но у слонов они выполняли задачу по выявлению неправильных клеток.

Кроме того, оказалось, что белок, формируемый слоновьими противораковыми генами, еще и более качественный. Исследователи из Университета Юты (США) установили: когда лис, производимый человеческим вариантом TP53 дает поврежденным клеткам шанс починиться, его слоновий аналог пускает программу апоптоза. В экспериментах при одинаковом уровне ионизирующего излучения лимфоциты слона самоуничтожались в два раза чаще человеческих.

Потом ученые добавляли слоновий чудо-белок в доли раковых клеток человека и мышки с дефектами в гене TP53. В обоих случаях эффективно усиливался апоптоз. Основываясь на этих результатах, американские и израильские ученые приступили к разработке препарата, который не только лечил бы рак, но и мог его предотвратить. Предполагается, что это будут микрокапсулы, способные сливаться с мембранами клеток и забрасывать охватывающийся в них слоновий белок внутрь.

В 2013 году журнал Science объявил голого землекопа (Heterocephalus glaber) — небольшого грызуна, обитающего в Африке, — позвочным года. Такой чести животное удостоилось за защищенность в исследованиях рака. Невероятное долголетие (по меркам грызунов), отсутствие признаков обветшания во взрослом возрасте и независимость онкологическим заболеваниям делали его хорошим объектом изучения.

Однако в 2016-м сообщили о двух самцах из зоопарков Вашингтона и Иллинойса, страдавших раком. У первого диагностировали нейроэндокринную аденокарциному желудка, у второго — недифференцированную аденокарциному. Год спустя еще о четырех случаях рака рассказали ученые Университета Флориды. После сего сообщений о злокачественных опухолях у грызунов не было.

Но стало ясно: клетки Heterocephalus glaber тоже могут превращаться в раковые (ранее считалось, что они устойчивы к опухолевой трансформации). А значит, дело в особенностях их микроокружения — сложной системе клеток и контактирующих с ними веществ, решили ученые из Кембриджского университета (Великобритания).

Они взяли 79 образцов тканей из кишечный тракта, поджелудочной железы, кожи, легких и почек 11 голых землекопов и инфицировали их вирусами с генами, скрученными с развитием рака у мышей и крыс. Зараженные ячейки начали быстро размножаться и создавать колонии — превращались в раковые.

Исследователи ввели эти клетки мышкам. Несколько недель спустя у них образовались злокачественные опухоли, а с голыми землекопами ничего подобного не произошло. Видимо, у этих животных рак на ранней стадии останавливает особая среда, которую формирует их организм. Правда, как именно это происходит, пока непонятно. Один из возможных убийц рака — иммунная система грызунов, вовремя идентифицирующая и уничтожающая неправильные клетки.

Дальние родственники голых землекопов, слепыши (Spalax golani и Spalax judaei), обитающие в Израиле и Сирии, тоже практически не болеют раком. Как установили ученые Университета города Рочестер (США), все девало в специальном белке IFN-бета. При трансформации обычных клеток в раковые он включает в них программу самоуничтожения.

В клетки слепышей вводили дефектные гены, заставлявшие бесконтрольно делиться. Однако уже через несколько поколений клетки явного погибали из-за некроза и апоптоза. В мертвых клеточных цивилизациях обнаружили молекулы белка IFN-бета, который, судя по всему, и запустил программу самоуничтожения.

Это вещество относится к классу интерферонов — особых рогов, вырабатываемых организмом для защиты от вирусов. При заражении они проникают в соседние ячейки и меняют их так, чтобы вирус не мог заглянуть внутрь. Иногда это привлекает апоптоз, что лишает микроб возможности размножаться дальше.

В случае с раковыми клетками интерферон IFN-бета заставлял их собирать молекулы двух защитных белков — p53 и Rb, которые, в свою очередь, включали процесс самоуничтожения.

По мнению ученых Института биоорганической химии РАН, слепыши не болеют раком еще и из-за особенностей иммунной системы. В частности, у них не накапливается больших популяций взрослых Т- и B-клеток, отвечающих за долгосрочный иммунитет и выработку антител к уже знакомым патогенам. Также с возрастом у них не снижается множество и численность заготовок иммунных телец. Более того, у этих грызунов не вырабатываются и сигнальные молекулы, которые управляют превращением телец в клетки, способные производить антитела.

Все это позволяет избежать накопления иммунных ячеек, при созревании которых воспоследовали ошибки. Обычно в черт знает какой момент они атакуют здоровые ткани организма, вызывая хронические воспаления и аутоиммунные заболевания. И то и другое может огласить к раку и массовой силы клеток в разных органах, в том числе и в мозге. А слепыши, благодаря иммунной системе, от всего этого защищены.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Врожденная защита. Ученые выяснили, у кого не бывает рака

комментарии (0)

Другие интересные новости

Фильм "Партнеры" победил в конкурсе короткометражного кино ММКФ