Norsut ovat luonnon suurimpia epätodennäköisyyksiä - kirjaimellisesti. Heidän kolosaaliset ruumiinsa kykenevät jotenkin uhmaan kertoimet: Huolimatta siitä, että heidän solunsa ylittävät ihmisen 'kertoimella noin 100, elefantasyöpäkuolleisuus on jotenkin vain kolmasosa meidän.
Asiaan liittyvä sisältö
- Pitäisikö meidän jakaa ihmisen syöpähoitoja tuumorikilpikonnien kanssa?
- Koirat nuuskelevat mahalaukun syöpää uuteen japanilaiseen tutkimukseen
Tämä hämmentävä epäjohdonmukaisuus on vaivannut tutkijoita vuosikymmenien ajan. Sillä on jopa nimi: Peton paradoksi, nyökkäys epidemiologille, joka havaitsi ilmiön ensimmäisen kerran 1970-luvulla tutkimalla ihmisiä ja hiiriä. Mutta tänään Cell Reports -julkaisussa julkaistut uudet tutkimukset osoittavat, että pitääkseen syöpä loitolla, norsuilla on törkeä temppu niilleen - molekyylin itsensä tuhoava painike, joka reanimoidaan haudan ulkopuolelta.
Ensi silmäyksellä monisoluinen oleminen näyttää melko hyvältä keikalta. Se sallii vahvempien, monimutkaisempien organismien olemassaolon, jotka voivat kiivetä ravintoketjuun. Mutta määrä on kaksiteräinen miekka.
Kuvittele korttipakka. Viisikymmentäkaksi sydäntä, lapia, klubeja ja timantteja ovat täysin terveitä soluja, mutta kaksi jokeria - ne ovat syöpää. Rungon rakentaminen on kuin korttien kerääminen kerrallaan tästä väistämättä pinotusta kannasta. Mitä suurempi runko, sitä enemmän kortteja on piirtävä - ja mitä pienempi on turvassa pysymisen todennäköisyys. Jokainen lisäkortti on toinen mahdollinen korruptiokohta.
Kaikki syöpäntarpeet tarvitsevat yhden solun - yhden petollisen jokerin - mutatoidakseen ja kuljettamaan amokkia, jolloin lopulta syntyy tyydyttämätön armeija, joka säilyttää kehon luonnonvarat ja syrjäyttää elintärkeät elimet.
Tiede on usein vahvistanut tämän hämmentävän kuvion: Koirien kohdalla suurempien rotujen kasvaimet ovat korkeammat, kun taas tarkempien pentujen säästäminen on vähäistä. Ihmisillä syöpäriski on vain muutaman tuuman korkeampi.
Behemotit, kuten norsut ja valaat, kääntävät kuitenkin usein huomattavan nenänsä tähän suuntaan. Jotenkin näiden gargantuanien lajien kansissa on joko vähemmän jokereita - tai ne ovat suunnitelleet tavan seuloa ne lopputuotteesta.
Peton paradoksi on painonnut vuosien ajan Chicagon yliopiston evoluutiobiologian professorin Vincent Lynchin mieleen. Joten Lynch ja hänen tutkimusryhmänsä olivat innoissaan paljastamaan palapelin vuonna 2015, kun he ja muut kertoivat, että norsuilla on ylimääräisiä kopioita syöpää torjuvasta geenistä, nimeltään TP53 .
Suojautuakseen kasvaimen kasvun vaaroilta jopa vilkkaimmat solut ovat jatkuvasti taukoja tarkistaakseen niiden etenemistä. Jos solu havaitsee vaurion tai havaitsee virheen, kuten DNA-koodin vaurioitumisen, joka voi johtaa syöpään, sen on tehtävä nopea valinta: Onko korjaus kunnossa? Jos on, kannattaako se aikaa ja energiaa? Joskus vastaus on kieltävä, ja solu katapottoi itsensä itsensä tuhoamisen polulle. Syövän esiasentaminen tarkoittaa sen purkamista silmuun, vaikka se tarkoittaisi hyvästit toisin hyödylliseen soluun.
TP53 tuottaa proteiinia, joka on solun tarkka koulumerkki, keskeyttäen huolellisesti kokoonpanolinjan suorittamaan rutiinitarkastuksia ja laadunvalvontaa. TP53: n tarkkailun alla solujen odotetaan näyttävän työnsä ja tarkistavansa vastaukset vielä kerran. Jos TP53 havaitsee erityisen vakavan virheen, soluille annetaan itsemurha prosessissa, jota kutsutaan apoptoosiksi. Vaikka tällainen uhraus on äärimmäinen, se saattaa olla maksettava arvoinen hinta syöpäkloonien suvun leviämisen välttämiseksi.
TP53: n todellinen ratsuväki - 20 paria jokaisessa solussa - norsut ovat hyvin varustettuja solujen valvontaan. Mutta ylimmänä edustajana TP53 puhuu pääasiassa sisäpuhelimen kautta - ja jäi epäselväksi, mikä tarkalleen suoritti marssimismääräykset ja miten.
Lynchin tutkimusryhmän jatko-opiskelija Juan Manuel Vazquez päätteli, että koulumarmeijan armeija tarvitsee myös lapioita kävelijöitä likaisen työn tekemiseksi. Joten hän päätti ruokkia elefanttigenomin läpi muita geenejä, joilla on useita kopioita. Kun Vazquez tilasi elefanttigeenejä ylläpidettyjen kopioiden lukumäärän perusteella, häntä ei yllättynyt nähden prudish TP53 luettelonsa kärjessä. Välittömästi sen alapuolella oli kuitenkin geeni nimeltään “leukemian estävä tekijä” tai LIF .
Tällaisella nimellä geeni olisi samoin saanut nimeltään "julkaistava tulos". Lynchille ja Vazquezille se näytti melkein liian hyvältä ollakseen totta. Ja se olisi hyvin voinut olla; Vazquezin oli silti todistettava ehdokasgeeninsä tosiasiallisesti elpynyt sen monikerralle.
Valaat ovat toinen esimerkki Peton paradoksista: Koostaan huolimatta ne ovat salaperäisesti syöpää vapaita. (Wikimedia Commons) Kun tutkijat pesivät 53 eri nisäkäslajin genomeja, he havaitsivat, että useimpien näiden eläinten, myös ihmisten, solut kantoivat vain yhtä paria LIF- geenejä . Mutta norsuilla, kalliohyrakseilla ja manaateilla - jotka ovat läheisesti sukulaisia - oli seitsemän ja 11 lisäparia LIF: tä. Näiden eläinten yhteisessä esi-isässä joku oli jättänyt alkuperäisen geenin kopiokoneelle ja harhautunut pois. Suurin osa LIF- kopioista oli kuitenkin vain osittaisia tarkistuksia, ja ne olivat ajan myötä menettäneet käytöstä.
Mutta tässä rauhallisessa hautausmaassa yksinäinen zombi sekoittui: Toisin kuin muut, yksi kopio, LIF6, elitti itsensä vain elefanttilinjassa. Jotenkin norsu LIF6 oli salaa salaisesti hankkinut kytkimen, joka sai sen reagoimaan TP53: een - satunnainen, epätodennäköinen mutaatio, joka muutti geneettisen roskan toimiviksi koneiksi. "Se on yksi niistä asioista, jota on melkein ennenkuulumatonta", Vazquez sanoo.
Nyt kun TP53 kertoi ankarasti, LIF6 käynnistyi. Joka kerta kun elefantasolun geneettinen eheys vaarantuu, TP53 kääntäisi LIF6: n kytkimen. LIF6 tuottaisi sitten proteiinin, joka pisti reikiä solun mitokondrioihin tai energiseen voimalaan. Tämä siirto, joka tehokkaasti suolisti solun moottorin, laukaisi hetkellisen solun seppuku. Ja kun tutkijat estävät LIF6 : n ilmentymisen norsukennoissa , he menettivät vähemmän todennäköisyyttä tuhoutua vastauksena mahdollisesti syöpä-DNA-vaurioihin muistuttaen sen sijaan useimpien muiden nisäkkäiden kovempia soluja. Elefanttisolut näyttivät nopeaa luopuvan aaveelta - mutta kun se sairastui syöpään, tämä oli siunaus peitossa.
Tämä järjestelmä, vaikea siitä huolimatta, näytti suojelevan norsun vartaloa. Ei ollut, että norsuilla oli vähemmän syöpäjokereita kansissa; he olivat yksinkertaisesti alttiimpia hävittämään jokerit hävityspaaluun ja piirtämään uudelleen. Pakottamalla solut kuolemaan ennen kuin ne voivat tulla syöpiksi, LIF6 suojasi niitä sairauksilta.
Moffitt Cancer Centerin syöpäbiologi Jessica Cunningham, joka ei ollut sidoksissa tutkimukseen, kiitti tutkimuksen "huipputasoa". "He käyttävät kaikkia parhaita kokeiluja, joita voit tehdä tutkiaksesi tätä", hän sanoo.
Elefantit näyttävät sen olevan tajunnut ulkopuolelta. Miksi kaikki elämänmuodot eivät ole seuranneet esimerkkiä? Kuten Lynch toteaa, "ei ole sellaista kuin ilmainen lounas."
Cunningham vahvistaa tämän ajatuksen. "Monisoluisten organismien syövän tukahduttamisen kustannusten on oltava erittäin kalliita", hän sanoo. "Jos se olisi halpaa, tekisimme sitä jatkuvasti."
Osoittautuu, että solujen kapriisilla on huomattavia haittapuolia. Liipaisun onnistuneet solut voivat olla liian nopeita pelastaakseen. Jokainen keskeytetty solu on vaihdettava - ja alusta tyhjästä on hankala prosessi.
Chi Van Dang, joka myös tutkii Peto's Paradox-molekyylin perusteita, mutta ei osallistunut tähän tutkimukseen, huomauttaa, että voisi olla muita selityksiä sille, miksi elefantit eivät saa syöpää. Esimerkiksi suuremmilla lajeilla on yleensä hitaampia metabolointeja. Soluilla, jotka vievät aikaa kasvuun ja jakautumiseen, saattaa olla enemmän aikaa puuttua geneettisiin virheisiin.
"Korrelaatio [tuumorin tukahduttajien kopioiden ja vähentyneen syöpäriskin kanssa] on selvä, mutta meillä ei ole syytä ja seurausta", selittää Dang, joka on Ludwigin syöpätutkimusinstituutin tieteellinen johtaja ja The Wistarin professori Philadelphian instituutti. Tällainen tapaus voi olla erityisen totta, kun tarkastellaan enemmän elämäpuuta: Elefantit eivät ole yksin Peto-paradoksin puolustamisessa. TP53: n ja LIF6: n päällekkäisyydet voivat olla yksi tapa kiertää syöpää, mutta näitä geneettisiä poikkeavuuksia ei ole löydetty muista syöpäresistentteistä lajeista, kuten valaista - mikä tarkoittaa, että todennäköisesti esiintyy monia muita syöpien torjunnan muotoja.
Lisäksi Cunninghamin mukaan syöpien torjunta ei aina ole käsi kädessä suuren kehon kanssa. Pint-kokoiset paljaat molekyylirotit ja lepakot ovat myös epätavallisen kestäviä syöpään. Vielä muut tekijät voivat olla pelissä - kuten erittäin tehokas korjausjärjestelmä, joka voi korjata DNA-vaurioita ennen kuin on liian myöhäistä.
Nämä erilaiset syövän estämismenetelmät eivät tietenkään ole toisiaan poissulkevia. Tutkijat ovat yleensä yhtä mieltä siitä, että yksi polku, riippumatta siitä kuinka voimakas, ei todennäköisesti selitä kaikkia Petron paradokseja, etenkin monien eri lajien välillä, jotka ovat olleet evoluutiossa erillisiä vuosituhansien ajan.
Yhdessä loppukokeessaan Vazquez ja hänen kollegansa lisäsivät LIF6: ta jyrsijöiden soluihin, joissa on normaalisti vain yksi pari LIF- geenejä. Uudella sycophantic hall -monitorilla, jotka ottavat huomioon TP53: n, loukkaantuneet jyrsijäsolut kävelivat innokkaasti lankkua. Mutta vaikutus oli vaatimaton: Koska jyrsijäsolut eroavat norsun soluista monilla muilla tavoilla (mukaan lukien TP53: n ylimääräisten ylimääräisten parien puuttuminen), LIF6: n lisääminen pelkästään ei riittänyt täysin syöpäresistenttien hybridien tuottamiseksi. Sellaisenaan Utahin yliopiston Huntsman syöpäinstituutin syöpäbiologi Lisa Abegglen sanoo, että tarvitaan lisää tutkimuksia vahvistaakseen, että LIF6 : n manipulointi muiden nisäkkäiden, myös ihmisten, soluissa on seuraus.
Abegglen, joka johti yhtä alkuperäisistä tutkimuksista TP53 : n runsaudesta elefaneilla vuonna 2015, mutta ei ollut mukana tässä tutkimuksessa, painottaa, että lajien väliset erot eivät mitätöi näitä tärkeitä havaintoja.
"Jokaisella lajilla on erilainen puolustus", hän sanoo. ”Mitä enemmän ymmärrämme perusbiologiasta, sitä enemmän voimme manipuloida ihmisen soluja näiden eläinten kaltaisiksi. Luonnolla on paljon opetettavaa meille, jos tiedämme mistä etsiä. ”
