?轉(zhuǎn)自:環(huán)球科學(xué)
在抗擊疾病的征程上,科學(xué)家要關(guān)注不僅的人類自己,其他動(dòng)物也會(huì)給我們帶來啟示。
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近年來,裸鼴鼠、大象和弓頭鯨引起了癌癥研究者的注意。乍看之下,這三種動(dòng)物幾乎毫無相似之處:裸鼴鼠這種嚙齒類動(dòng)物住在地下;大象于陸地漫步;弓頭鯨在海中遨游,但這三者確有相似之處。首先,它們的壽命都相對(duì)較長(zhǎng):裸鼴鼠可以活過三十歲,壽命比大多數(shù)同體型的物種長(zhǎng)得多;有些大象最長(zhǎng)能活七十年;弓頭鯨的平均壽命則長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)世紀(jì)。
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其次,這三個(gè)物種基本都對(duì)癌癥免疫。人們常常會(huì)忘記,動(dòng)物和我們一樣,也在與癌癥殊死搏斗。近幾年,研究人員意識(shí)到,研究不同物種的癌癥或許能有所收獲,這也開辟了一個(gè)名為比較腫瘤學(xué)(comparative oncology)的新領(lǐng)域。比如,一篇2015年的綜述中提到,狗患癌癥的概率比人類高十倍,而裸鼴鼠、大象和弓頭鯨則“似乎對(duì)癌癥完全免疫”。
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研究人員認(rèn)為,補(bǔ)全這張“患癌風(fēng)險(xiǎn)圖譜”能為癌癥的遺傳基礎(chǔ)提供彌足珍貴的新見解。
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由動(dòng)物理解疾病
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科學(xué)家從寵物身上得來的數(shù)據(jù)已經(jīng)證明,這種研究方法行之有效。研究者寫道:“給狗配種無意中形成了一種高危繁殖模式,通過這種方式生下的狗患上該品種特有疾病的幾率較大?!蓖瑫r(shí),許多純種狗的遺傳變異受限,降低了研究者找出癌癥相關(guān)基因的難度。而且狗的壽命較短,生理機(jī)能也和人類相似。因此,想要評(píng)估針對(duì)癌癥預(yù)防及治療的新研究方法是否有效,以狗為實(shí)驗(yàn)對(duì)象效率更高。杜克大學(xué)專攻癌癥生物學(xué)的?Michael Kastan 教授告訴 The ASCO Post :“寵物(主要是狗)會(huì)因衰老患上腫瘤。近年來,學(xué)術(shù)界再次對(duì)此產(chǎn)生了興趣,因?yàn)檫@類癌癥與人類癌癥有很多共性?!币豁?xiàng)2013年的研究得出結(jié)論:犬類乳腺癌與人類乳腺癌的相似之處證明,以犬類為模板篩查某些癌癥并識(shí)別其生物標(biāo)志物是可行的。
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2013年出版的《共病時(shí)代》(Zoobiquity)也許會(huì)讓有意探索癌癥風(fēng)險(xiǎn)圖譜的研究者深受鼓舞。其作者 Barbara Natterson-Horowitz 是加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的心臟病學(xué)家。她認(rèn)為,研究人員應(yīng)該通過進(jìn)化的視角,由類人物種入手,尋找治療疾病的方法。Natterson-Horowitz 認(rèn)為,獸醫(yī)和醫(yī)生各干各的、缺少合作,這并不明智,因?yàn)閯?dòng)物和人類會(huì)受到許多相同疾病——尤其是各類癌癥的困擾。
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Natterson-Horowitz 還在書中寫道:“美洲虎有患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn),而且可能攜帶 BRCA1基因。包括很多有德系血統(tǒng)的猶太人在內(nèi),BRCA1基因攜帶者都屬于乳腺癌高危人群?!彼€表示,動(dòng)物也會(huì)得其他類型的癌癥,比如圈養(yǎng)犀牛會(huì)得白血病,受皮膚癌困擾的動(dòng)物更是種類繁多。因此,如果醫(yī)生、獸醫(yī)和野生動(dòng)物學(xué)家通力合作,也許能幫我們加深對(duì)這些疾病的理解,“甚至還可能找到治療的方法”。
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幾十年來,納巴霉素一直用于預(yù)防器官移植排斥,圭爾夫大學(xué)安大略獸醫(yī)學(xué)院正在進(jìn)行臨床試驗(yàn),測(cè)試這種藥物能否用來治療犬類,預(yù)防骨肉瘤這種極為兇險(xiǎn)的骨癌擴(kuò)散。研究人員希望,這些療法最終能幫助飽受折磨的骨肉瘤患者。
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大象不患癌的秘密
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研究某些物種不會(huì)患癌的原因同樣有用。進(jìn)化生物學(xué)家?Vincent Lynch 認(rèn)為,理解流行病學(xué)家 Richard Peto 于1977年提出的“佩托悖論”(Peto’s Paradox)是解決問題的關(guān)鍵。因?yàn)榘┌Y是由有害的基因突變導(dǎo)致的,所以細(xì)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(xì)胞動(dòng)物,大象等壽命長(zhǎng)的大型多細(xì)胞動(dòng)物患癌的風(fēng)險(xiǎn)較高,然而事實(shí)卻正好相反。舉例來說,大象的細(xì)胞數(shù)量是人類的一百多倍,其癌癥發(fā)病率卻僅為5%,相比之下,人類的癌癥發(fā)病率卻高達(dá)20%~25%(不包括因吸煙等原因而患癌風(fēng)險(xiǎn)上升的人)。
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為了解開這個(gè)悖論,Lynch 和同事開始比較大象等不易患癌的大型動(dòng)物和蹄兔(一種類似豚鼠的動(dòng)物)等易患癌的小型動(dòng)物的基因組。蹄兔看似與大象毫無關(guān)聯(lián),但卻是現(xiàn)存物種里與大象親緣關(guān)系最近的。在2016年發(fā)表于 eLife 的研究中,Lynch 和同事發(fā)現(xiàn),大象雖然體型龐大,但卻額外進(jìn)化出了19個(gè)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(rèn)為,這對(duì)預(yù)防癌癥至關(guān)重要,因?yàn)?TP53 基因能殺死特定細(xì)胞,來應(yīng)對(duì) DNA 損傷等多種刺激。體型比大象小得多的蹄兔只有一個(gè) TP53?基因(人類也只有一個(gè))。
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Lynch 推測(cè),這些額外的 TP53 基因也許能縮短細(xì)胞修復(fù)各種 DNA 損傷的時(shí)間,讓細(xì)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?!澳悴荒芴鲞M(jìn)化的框架理解生物學(xué),”Lynch 說,“我們也在推進(jìn)進(jìn)化思維在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。比較腫瘤學(xué)是一個(gè)分支學(xué)科,在這個(gè)領(lǐng)域,我們必須先理解各個(gè)物種的進(jìn)化歷程,才能理解癌癥等生理過程?!?/span>
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研究裸鼴鼠和盲鼴鼠的羅切斯特大學(xué)的生物學(xué)家?Vera Gorbunova 對(duì)此表示贊同。在2013年發(fā)表于 Nature 的一項(xiàng)研究中,Gorbunova 及其共同作者發(fā)現(xiàn),一種裸鼴鼠細(xì)胞分泌的糖——透明質(zhì)酸也許能解釋該物種為什么能免受癌癥困擾。裸鼴鼠體內(nèi)的透明質(zhì)酸分子比人類和其他哺乳動(dòng)物的要大,含量也多得多。這明顯是因?yàn)?,這種“黏糊糊”的物質(zhì)能讓它們的皮膚松弛而有彈性,讓終生在地下挖洞的裸鼴鼠十分受用。研究者懷疑,高濃度的透明質(zhì)酸或許一直都在抑制細(xì)胞快速分裂、防止細(xì)胞過剩,抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和擴(kuò)散,從而起到抗癌的作用。Gorbunova 說:“我們或許能制定出策略,想辦法讓癌癥易感者分泌更多透明質(zhì)酸?!?/span>
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將大象的抗癌機(jī)制應(yīng)用于人體似乎已曙光初現(xiàn)。研究人員已經(jīng)開始把來自大象的更多?TP53 注入人體細(xì)胞內(nèi)。Lisa Abegglen 是猶他大學(xué)的基因?qū)W家、進(jìn)化醫(yī)學(xué)的支持者,在近期研究中,她和同事已經(jīng)成功合成了許多 TP53 基因,并將其注入人類細(xì)胞。人類細(xì)胞接納了人工合成的 TP53 基因,且在研究人員觸發(fā) DNA 損傷后,人類的細(xì)胞死亡量有所增加,這能防止癌細(xì)胞擴(kuò)散。
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研究人員承認(rèn),將這些研究成果轉(zhuǎn)化為治療各種癌癥的方法還需要數(shù)年時(shí)間,更別說預(yù)防癌癥了。但研究者樂觀地認(rèn)為,或許能從抗癌動(dòng)物身上找到攻克癌癥的方法。Abegglen 說:“目前為止,我們明白了一件事,那就是所有物種都已經(jīng)進(jìn)化出了獨(dú)特的御癌機(jī)制。大象的基因能在人類細(xì)胞中正常工作,簡(jiǎn)直不可思議,但事實(shí)就是如此,真是太酷了!”
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