Синий кит является одной из величайших загадок в исследованиях рака.
Как известно, опухоли развиваются из одной дефектной клетки.
В теории, у более крупных животных (у которых максимальное количество клеток) должно быть больше раковых заболеваний, чем у более мелких животных.
Голубой кит состоит из 33 квадриллионов (миллионов миллиардов) клеток, что в 1000 раз больше, чем у человека.
Он может прожить до 100 лет.
И в то же время у него практически никогда не бывает рака.
Этот парадокс интригует исследователей уже почти 50 лет, а недавние открытия могут совершить революцию в методах лечения этого заболевания!
Чем крупнее животное, тем больше у него «должно» быть опухолей, и все же.
Чтобы полностью понять этот парадокс, сначала необходимо понять, как развиваются раковые заболевания на клеточном уровне.
В обычное время каждая клетка нашего организма проходит серию сложных биохимических процессов, которые позволяют ей взаимодействовать с другими соседними клетками и делиться.
Но среди этих миллиардов процессов регулярно происходят случаи, когда у определенных клеток наблюдаются ошибки, которые могут нарушить их нормальное функционирование.
Чтобы предотвратить такое повреждение, наши клетки запрограммированы на самоуничтожение в случае сбоя в их работе.
Неисправная клетка совершает самоубийство. Это называется апоптозом. Если ей это не удается сделать, иммунная система обычно берет на себя ответственность за уничтожение этих клеток.
К сожалению, этот процесс не всегда срабатывает.
Некоторые мутации могут нарушить апоптоз. Другие мутации могут даже наделить эти клетки «сверхспособностями», которые позволяют им брать верх над другими клетками: быстрее размножаться, скрываться от иммунной системы, использовать кровеносные каналы для питания, роста или распространения…
Короче говоря, эти мятежные клетки перестают сотрудничать со всем организмом. Они полностью выходят из-под контроля.
Так рождаются раковые клетки, которые, разрастаясь, становятся опухолями, а в некоторых случаях смертельными метастазами.
Так в несколько упрощенном виде можно объяснить, как развиваются раковые заболевания.
Априори, чем больше клеток у животного, тем больше мутаций, способствующих развитию рака, оно должно претерпевать.
Как ни странно, исследования показали обратное: крупные животные, такие как киты и слоны, менее подвержены раку, чем более мелкие, такие как люди или мыши.
Это называется парадоксом Пето.
Парадокс Пето: секрет синих китов
Исследователь Ричард Пето дал название этому парадоксу после того, как в 1975 году обнаружил, что заболеваемость раком не коррелирует с количеством клеток в организме.
Исследования китов показали, что большинство из них не умирают от рака. Например, в ходе исследования, проведенного на более чем 2000 усатых китов, не было обнаружено никаких признаков рака.
И этот парадокс встречается у большинства крупных животных: слонов, носорогов, бегемотов, белых медведей, жирафов, буйволов, моржей, морских слонов.
Сегодня ученым так и не удалось точно объяснить причины парадокса Пето.
Но в последние годы в нескольких работах были обнаружены противоопухолевые стратегии этих крупных животных, которые могут помочь разработке эффективных методов лечения.
Они живут более 200 лет благодаря этой «небольшой» разнице
Наиболее распространенная гипотеза заключается в том, что противоопухолевая защита животных развивалась в ходе эволюции видов.
От тысячелетия к тысячелетию первые многоклеточные существа становились все больше и больше, и их продолжительность жизни увеличивалась. Таким образом, они были все более и более подвержены мутациям и, следовательно, риску развития рака.
В то же время они постепенно разрабатывали новые стратегии, позволяющие ограничить развитие раковых опухолей. И именно так более крупные животные в результате эволюции «изобрели» методы сдерживания развития рака.
В 2015 году в статье, опубликованной в Cell Reports, были обнаружены гены гренландского кита, которые могут быть связаны с его исключительным долгожительством (более 200 лет).
Ученые сравнили геном гренландского кита с геномом млекопитающих, которые живут гораздо меньше, таких как коровы и мыши.
Таким образом, они обнаружили 151 фрагмент РНК, отсутствующий у других млекопитающих, который позволяет активировать или выключать определенные гены. Исследователи также обнаружили специфические для гренландских китов мутации в гене ERCC1, которые связаны с возникновением рака и восстановлением ДНК.
Видимо, эти особенности и позволили киту лучше реагировать на возникновение раковых клеток.
И это явление еще более очевидно у слонов.
Чему онкологи должны научиться у слонов
На конференции TedX Карло Мэйли, директор Аризонского онкологического и эволюционного центра, объясняет, что у слонов гораздо быстрее происходит апоптоз пораженных клеток.
Сегодня известно, что апоптоз в первую очередь связан с геном-супрессором опухоли р53.
У людей есть 2 копии этого гена, в то время как у слонов их 40!
Таким образом, клетки слонов чрезвычайно чувствительны к повреждению ДНК. Когда клетки подвергаются воздействию радиации (которая вызывает мутации), даже незначительной, они быстро самоуничтожаются.
Другими словами, при малейшей мутации в клетке она будет немедленно уничтожена в организме слона.
В то же время людям требуется гораздо более интенсивное радиоактивное излучение, прежде чем клетка совершит самоубийство, что увеличивает риск появления раковых клеток.
Что касается более мелких животных, таких как мыши, апоптоз не происходит, поскольку для него нет причин с эволюционной точки зрения.
Поскольку ожидаемая продолжительность жизни мыши очень мала, и она рискует быть съеденной хищником через несколько месяцев, ее стратегия в основном будет заключаться в том, чтобы размножаться как можно быстрее, а не избегать возможных раковых заболеваний.
Супер-опухоли, которые убивают опухоли
В 2007 году три американских исследователя предложили другую гипотезу.
По их мнению, у крупных млекопитающих опухоль может обратить свое негативное действие на саму себя.
Это связано с тем, что опухоли растут неоднородно. По мере размножения раковые клетки продолжают подвергаться мутациям настолько, что раковая клетка может индивидуализироваться: она перестает сотрудничать с другими и начинает размножаться в свою очередь, создавая новую опухоль, независимую от первой.
Опухоль опухоли в каком-то смысле…
Затем эта новая опухоль вступает в прямую конкуренцию с первой.
И каждый раз при возникновении новой опухоли она уничтожается «опухолью опухоли» и так далее, предотвращая тем самым превращение опухоли в злокачественную.
Является ли рак полноценным живым существом со своей собственной микробиотой?
Сегодня многие вопросы о раке остаются открытыми. Изучение китов и слонов может в перспективе привести к поиску новых стратегий, стимулирующих апоптоз раковых клеток.
С другой стороны, наше представление о раке и его развитии все еще очень ограничено.
Недавние исследования показывают, что опухоль — это скорее всего не простые скопления дефектных клеток, а полноценные живые организмы.
Таким образом, исследования показали, что некоторые виды рака заразны. Хотя это крайне редко встречается у людей, но довольно часто наблюдается у некоторых животных.
Так обстоит дело, например, с известной лицевой опухолью, которая уничтожает популяции тасманских дьяволов.
Сегодня известно, что эти опухоли передаются от человека к человеку, как паразит.
Еще более удивительно то, что при изучении генома этих раковых клеток было обнаружено, что он полностью отличается от генома здоровых клеток.
Видимо, раковая клетка даже теряет хромосомы.
Таким образом, с биологической точки зрения это новое живое существо, генетически отличное от того, которое состоит из здоровых клеток.
Также известно, что опухоли организованы как независимый организм, который борется за собственное выживание. Клетки взаимодействуют друг с другом, общаются с внешней средой и могут вызывать образование кровеносных сосудов.
У некоторых бактерий даже есть собственная микробиота. Например, в некоторых опухолях была обнаружена бактерия fusobacterium nucleatum. Согласно недавнему израильскому исследованию, эта бактерия помогает раковым клеткам ускользать от иммунной системы.
Некоторые биологи задаются вопросом, не является ли рак «созданием нового биологического вида на основе первого вида».
Таким образом, раковая клетка является клеткой, которая разрывает свою связь с организмом и отделяется от других клеток, возвращаясь к одноклеточной жизни, прежде чем воссоздать новое живое существо.
Наше понимание рака претерпевает серьезные изменения, и появляются новые интересные подходы, такие как эволюционная медицина рака.
Это новая медицина не рассматривает рак как простую дисфункцию нашего организма.
Согласно новым подходам, этот механизм скорее следует рассматривать как стратегию взаимодействия клеток со сложной экосистемой постоянно эволюционирующих микроорганизмов.