Cancerforskning: Zombiegener och elefanter
Ett spännande djupdyk i elefantgenetik hjälper till att förklara varför de är mindre mottagliga för cancer än människor. Svaret kommer i form av en reanimerad "zombie-gen".
Cirka 17 procent av människorna dör av cancer, men sjukdomen är inte ett problem som är begränsat till människor; det påverkar ett stort antal arter.
Från katter och hundar till fiskar och tasmanska djävlar - även dinosaurier med anka-näbb verkar ha drabbats.
Intressant är att under 5 procent av elefanterna i fångenskap dör av cancer. Detta är förvånande eftersom de lever i genomsnitt 70 år och har ungefär 100 gånger så många celler.
Att leva ett långt liv och ha fler celler kan göra det mer troligt att cancer uppträder. Detta beror på det faktum att varje gång en cell delar sig kopieras dess DNA, vilket ökar risken för fel. Eftersom dessa fel växer upp under en lång livstid är det mer sannolikt att cancer utvecklas.
Ju fler celler du har, desto fler möjligheter har cancer. Till exempel har högre människor en något högre cancerrisk än kortare människor, och det totala antalet celler i kroppen kan vara en del av anledningen.
Så, inom en art, korrelerar antalet celler med en större cancerrisk, men mellan arter, denna korrelation visas inte. Detta kallas Petos paradox, uppkallad efter cancerepidemiologen Richard Peto, som först beskrev detta krångel på 1970-talet.
Att förstå vad som gör större arter mer motståndskraftiga mot cancer är både intressant och viktigt. om vi kan förstå hur elefantceller outfox tumörer, kanske vi kan använda den kunskapen för att minska mänsklighetens odds för cancer.
Elefant-DNA-skada kontroll
2015 gjorde forskare som arbetade självständigt vid University of Chicago i Illinois och University of Utah i Salt Lake City ett genombrott för att förstå elefanternas motståndskraft mot cancer.
Hos människor och många andra djur fungerar en gen som kallas p53 som tumörundertryckare. det identifierar DNA-skador som inte har reparerats och utlöser celldöd. På detta sätt kläms celler som har potential att bli oseriösa i knoppen.
När forskare tittade på elefantgenomer fann de att de hade minst 20 exemplar av p53. Som jämförelse har de flesta djur, inklusive oss, bara ett exemplar. Elefantens extra kopior gör att celler med skadat DNA identifieras och förstörs snabbare och mer effektivt.
Ett team från University of Chicago ville nyligen bygga på detta överraskande resultat och publicerade nyligen en ny artikel i tidskriften Cellrapporter. Studien beskriver en andra del av pusslet och förklarar ytterligare hur elefanter verkar kunna förhindra utvecklingen av cancer.
Dess författare beskriver en anticancergen som har kommit tillbaka från de döda. Som seniorstudieförfattare Vincent Lynch, Ph.D., biträdande professor i human genetik, förklarar: ”Gener dupliceras hela tiden. Ibland gör de misstag och producerar icke-funktionella versioner som kallas pseudogener. Vi hänvisar ofta till dessa avvisande som döda gener. ”
Uppkomsten av zombien
När de undersökte p53 hos elefanter, fann de att en pseudogen som kallas leukemihämmande faktor 6 (LIF6) inte längre var en pseudogen och hade ”återvunnit till liv”. det hade "utvecklat en ny strömbrytare."
Den återupplivade funktionen hos LIF6 gav ytterligare ett pusselbit; en gång aktiverad av p53 kan LIF6 svara på skadat DNA genom att attackera och döda cellen. Det gör det genom att producera ett protein som punkterar mitokondriella membran, vilket förstör cellens strömförsörjning och snabbt dödar det.
”Den döda genen kom till liv igen. [...] Detta är fördelaktigt eftersom det agerar som svar på genetiska misstag, fel som gjorts när DNA repareras. Att bli av med den cellen kan förhindra en efterföljande cancer. ”
Vincent Lynch, Ph.D.
Denna zombie-gen verkar ha hjälpt elefanter att undvika cancer under lång tid: från 25–30 miljoner år sedan. "Vi kan använda evolutionens knep för att försöka ta reda på när denna nedlagda gen blev funktionell igen", förklarar Lynch.
De antog att LIF6-genen blev påslagen ungefär samtidigt som elefantens avlägsna släktingar i markhöga storlek började växa i storlek. Genetiska mutationer som detta kan ha hjälpt elefanter att utvecklas till de betar som de är idag.
"Stora, långlivade djur måste ha utvecklat robusta mekanismer för att antingen undertrycka eller eliminera cancerceller för att kunna leva så länge de gör och nå sina vuxna storlekar", förklarar studieförfattare Juan Manuel Vazquez.
Resultaten är spännande; de ger inte bara ny inblick i cancer, de ger oss också en inblick i elefantens utveckling. Därefter planerar laget att undersöka LIF6, med fokus på exakt hur det utlöser apoptos.
