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(wú)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30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70年;弓頭鯨的平均壽命則長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)世紀(jì)。
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)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10倍,而裸鼴鼠、大象和弓頭鯨則“似乎對(duì)癌癥完全免疫”。
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。
大象似乎對(duì)癌癥完全免疫(圖/東方IC)
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(wú)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概率較大?!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)的邁克爾·卡斯坦教授解釋:“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。”一項(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。
2013年出版的《共病時(shí)代》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。其作者芭芭拉·奈特森赫洛維茲是加利福尼亞大學(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。奈特森赫洛維茲認(rèn)為,獸醫(yī)和醫(yī)生各干各的、缺少合作并不明智,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。
奈特森赫洛維茲表示,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。
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)家文森特·林奇認(rèn)為,英國(guó)牛津大學(xué)的流行病學(xué)家理查德·佩托于1977年提出的“佩托悖論”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,基因突變的概率越高。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%,而人類的癌癥發(fā)病率卻高達(dá)20%~25%。
為了解開這個(gè)悖論,林奇和同事開始比較大象等不易患癌的大型動(dòng)物和蹄兔等易患癌的小型動(dòng)物的基因組。蹄兔看似與大象毫無(wú)關(guān)聯(lián),卻是現(xiàn)存物種里與大象親緣關(guān)系最近的。林奇和同事發(fā)現(xiàn),大象雖然體型龐大,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))。
林奇推測(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。研究裸鼴鼠和盲鼴鼠的美國(guó)羅切斯特大學(xué)的生物學(xué)家維拉·戈?duì)柌贾Z對(duì)此表示贊同。在2013年發(fā)表于《自然》的一項(xiàng)研究中,戈?duì)柌贾Z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)檫@種物質(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。
將大象的抗癌機(jī)制應(yīng)用于人體似乎已曙光初現(xiàn)。美國(guó)猶他大學(xué)的基因?qū)W家麗莎·阿貝格倫和同事已經(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。
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。(據(jù)環(huán)球科學(xué))※