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与癌症一起生活以及人类和大象如何与疾病相比,不同

2019-08-31

与癌症一起生活以及人类和大象如何与疾病相比,不同

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2012年6月19日,在坦桑尼亚的姆科马齐,一只五个月大的孤儿大象在Tony Fitzjohn的Mkomazi犀牛保护区和他的守护者一起玩耍。 照片:Getty Images

每当细胞分裂时,DNA中就有可能发生突变(错误) - 在所有生物体中携带遗传信息的物质。 这些突变可导致癌症。

如果所有细胞都有相似的发生致癌突变的机会,那么更多细胞经历更多细胞分裂的非常大且寿命长的动物应该以比较小的短寿命动物更高的速度发展癌症,而更少的细胞分裂更少的时间。

但在1977年,理查德·皮托爵士人类以与老鼠相似的速度发展癌症。 尽管这种细胞的数量是细胞的1000倍,并且存活时间长达30倍。 这种现象的另一个例子可以在大象身上找到。 它们比人类大100倍, 60至70年,然而,他们的癌症发病率 。

Peto提出,进化因素可能解释了不同物种间细胞癌发病率的差异。 在比较老鼠和男性的癌症发病率时,他提出,随着人类进化成长大并在整个进化史中活得更久 - 更多的人类细胞在更长的时间内分裂 - 他们也进化为抵抗癌症。 这种令人惊讶的癌症抗性在较大的长寿动物中发现,如大象,已被称为 。

我们的研究团队了第一个记录跨物种癌症的经验数据,以支持Peto悖论。

我们发现癌症死亡率不随身体大小或寿命而增加。 实际上,我们观察到一些较大的,较长寿的动物可能会减少癌症。 我们计算出大象癌死亡率低于5%,而人类癌症死亡率为11%至25%。

大象已经有5500万年的发展历史,以确定如何抵抗癌症,我们希望有一天我们可以应用这些课程来开发有效的癌症治疗方法。

癌症抵抗

我们的团队研究了非洲大象的基因组中癌基因和肿瘤抑制基因的变化。 致癌基因可导致细胞生长失控,而肿瘤抑制基因则减缓细胞分裂。 是在癌症中发挥作用的两种主要类型的基因,可以帮助解释大象的抗癌机制。

我们的分析揭示了令人震惊的发现,即大象表达了许多来自关键肿瘤抑制额外基因。

TP53因其保护细胞免于累积致癌突变的能力而被称为 。 TP53基因通过阻止细胞分裂直至DNA被修复来响应DNA损伤或癌症前期。 如果细胞不能固定DNA,那么TP53会导致细胞死亡,这个过程称为 。 牺牲受损细胞可防止细胞繁殖,突变可能导致癌症。

患有Li-Fraumeni综合征的人在其TP53基因的一个拷贝中具有突变 ,具有超过90%的终生风险来发展癌症。 TP53功能障碍相关的这种高癌症率说明了TP53在保护我们免于癌症中的重要作用。

天然抗癌

我们在犹他大学的实验室研究了那些缺乏TP53基因并且癌症发病率很高的Li-Fraumeni综合症患者的DNA损伤反应。

当我们了解到大象天生具有抗癌能力并且TP53的含量是人类的20倍(大象总共40个基因拷贝,健康人群中有2个基因拷贝),我们与进化和癌症生物学家Carlo Maley博士合作谁帮助做了关于额外的大象TP53的初步发现。

我们利用我们在研究Li-Fraumeni综合征患者方面的临床和研究经验,试图了解大象TP53是否可以起到保护大象免受癌症侵害的作用。 因为我们已经在有和没有Li-Fraumeni综合症的人中测量TP53功能,我们可以使用相同的实验室测试来测量大象细胞对DNA损伤的反应。

为了进行这些实验,我们与犹他州的Hogle动物园(拥有非洲大象)以及Ringling Bros.和Barnum Bailey Circus(拥有亚洲大象)密切合作。 两组都经常从他们的大象抽血来监测他们的健康状况,我们获准在这些常规的大象健康检查程序中抽取血液进行研究。

血液被送到我们的实验室,在那里,称为淋巴细胞的白细胞暴露于电离辐射,诱导DNA断裂。 我们监测了与人类淋巴细胞相比,在非洲和亚洲大象淋巴细胞中修复DNA的速度有多快。

我们预测大象细胞会比人类细胞更快地修复DNA,但发现大象和人类细胞的DNA修复速度相似。 但是我们注意到大象细胞暴露于辐射后有一些有趣的东西:大象细胞比人类细胞更多地经历了程序性细胞死亡或细胞凋亡。

我们接下来进行了严格的实验来比较大象细胞与人类细胞的百分比与死于DNA损伤或癌症前期的Li-Fraumeni综合征细胞的比例。

我们发现细胞凋亡的数量与TP53基因的数量相关,并且遵循相同的终身癌症风险模式 - 大象(~5%),人类(~50%),LFS患者(~90%)。 这是有道理的,因为更多的TP53使细胞更有效地去除可能继续形成癌症的癌前细胞。

向大象学习,帮助人们

我们发现大象TP53可以帮助大象更快地清除癌症前期细胞,并且这可能导致大象抗癌。

现在,我们正在集中我们的研究工作,以更好地了解大象TP53如何工作的具体机制。 我们实验室工作的最终目标是帮助已经患有癌症的患者,甚至可能帮助那些将来可能患癌症的人。

我们希望看看我们是否可以将这项引人入胜的发现转化为有效的癌症治疗方法,甚至可能将其作为癌症预防策略。 最后,我们正在努力创造一个拥有更多大象和更少癌症的世界。

儿科学教授, ,儿科学 - 访问讲师

本文最初发表于 。 阅读 。

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