大象为什么很少患癌症?僵尸基因或是关键

大象为什么很少患癌症?僵尸基因或是关键
大象,体型大,寿命长,患癌症的概率竟然很低。研究人员希望找到背后的原因,并开发治疗人类癌症的新疗法。
摄影:MICHAEL NICHOLS
 
撰文:MAYA WEI-HAAS
 
  人类体内约有30万亿个细胞。再加上无数的微生物,这个细胞乐团共同奏响了人类的生命之歌:心脏在跳动,内脏在运转,肌肉在燃烧。随着年龄增长,我们的细胞会分裂出新细胞,取代旧细胞。但在这一过程中,遗传误差几乎无可避免,这些事故往往表现为癌症。
 
  从统计学角度来说,体型越大的动物细胞越多,发生癌症的几率也就越高。因此,大象患癌症的概率应该高得多,毕竟和小型哺乳动物相比,它们的细胞数量要多出几百倍。但事实并非如此。
 
  发表于《细胞报告》的一份研究提供了新的线索,答案可能和“僵尸”基因有关。
 
  犹他州大学的小儿科肿瘤学家Joshua Schiffman没有参与此次研究,他说:“从进化生物学的角度来说,这非常迷人。这是一个绝佳的起点。”他表示需要更多试验来证实这一发现,“我认为我们才刚刚开始”。
 
体型难题
 
  2015年,Schiffman和他的团队发表了一篇论文,其中详细描述了生物体大小和癌症发病率不匹配背后的关键发现,这一谜团被称为“皮托悖论”。他们发现,大象拥有更多的肿瘤抑制基因:P53。人类只有一份基因拷贝,大象有20份。
 
  人、大象等动物体内的细胞在分裂,而这个基因就像是负责基因诊断的医生。加州大学圣塔芭芭拉分校的生物学家Amy Boddy没有参与此次研究,她解释说:“P53可以识别DNA损伤,并采取措施,‘好了,我们该怎么做?’”问题比较小的细胞会得到修复,但如果损伤较大,细胞有变成癌细胞的风险,这时P53则会下令杀死它们。
 
  研究作者、芝加哥大学的进化生物学家Vincent Lynch表示,大部分动物会选择修复,而大象却不这么干。Lynch说:“大象很奇怪,如果DNA受损,它们的细胞就会死去。”他想知道为什么。Lynch带领团队,独立验证了大象体内拥有额外的P53基因。
 
无声杀手
 
  Lynch和同事开始搜寻大象和小型哺乳动物之间的基因组差异,尤其是额外份额的基因。他们找到了白血病抑制因子LIF。这种基因还能提高生育能力。
 
  Boddy说:“我有点惊讶,竟然是LIF基因。”生育和防癌看起来很遥远,但Lynch认为 LIF6还具有另一种功效:杀死受损细胞。
 
  大部分哺乳动物,从小小的鼠兔到硕大的小须鲸,都只有一组LIF。但大象及其近亲,包括海牛和土拨鼠一样的蹄兔,却有很多。大象有7到11组,“具体取决于计数方式”Lynch说。
 
  其中之一似乎是幕后功臣:LIF6。到目前为止,研究人员只在大象体内发现了LIF6。
 
  研究人员表示,早在5900万年前,LIF6就出现在了大象的基因内。最初,它就像一个无用的破损基因。但随着大象的长鼻目动物祖先开始进化,这个基因也踏上了进化之旅。最终,它被作为“僵尸”基因重新唤醒,这一改变也为大象这种庞然大物消除了癌症的威胁。
 
  如果P53是诊断基因的医生,那么LIF6就是负责执行命令、清除受损基因的杀手。
 
  Lynch和团队证实了LIF6基因的活性。他们在实验室里,先对非洲象的细胞造成DNA损伤;这似乎触动P53驱使LIF6基因,接着LIF6杀死了受损的细胞。Lynch说,如果他们抑制LIF6工作,大象对细胞损伤特有的敏感性也随之消失了。
 
阻止癌症的机制
 
  Lynch提醒我我们,僵尸基因并不是阻止癌症发生的唯一卫士。“在更广泛的防范机制中,LIF6只起到了很小的作用。”Schiffman也同意这一点,他补充说:“我们几乎确定还会有其他发现。”今年早些时候,他的团队发表了一篇论文,重点关注了另一批基因。它们能帮助修复大象受损的DNA,而非杀死受损细胞。
 
  研究的最终目标是通过了解动物的抗癌机制,帮助开发治疗人类癌症的新疗法。Schiffman表示,LIF6“经历了5900万年的进化。在我看来,这相当于5900万年的研究和开发。大自然用了5900万年,尝试寻找避免癌症的最佳解决办法。”
 
  通过利用这一知识,研究人员可以站在巨人的肩膀上,继续寻找战胜癌症的办法。
 
(译者:Sky4)
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