Mistrzowie odporności i długowieczności. Dzięki genom potrafią walczyć z rakiem

Nietoperze nie mają zazwyczaj dobrej prasy. Często kojarzą się z mrokiem, z przesądami, są stałym elementem dekoracji horrorów czy imprez halloweenowych. Jeśli mają szczęście, mogą budzić skojarzenia z Batmanem. I tu akurat skojarzenie jest w pewnym stopniu usprawiedliwione, bo te zwierzęta mają cechy, które w zasadzie czynią z nich superbohaterów zwierzęcego świata. 

I nie chodzi tu nawet o fakt, że jako jedyne ssaki są w stanie aktywnie latać, czy nawet to, że wiele gatunków “widzi" za pomocą fal dźwiękowych. Prawdziwą supermocą nietoperzy okazują się ich układy odpornościowe, które sprawiają, że te zwierzęta są niezwykle odporne na choroby, długowieczne - i doskonale opierają się nowotworom. 

Chociaż nietoperze nie są tak powszechne w laboratoriach jak myszy czy szczury, ich unikalne cechy sprawiają, że badanie nietoperzy może pomóc nam lepiej zrozumieć funkcjonowanie naszych własnych organizmów. Organizmy nietoperzy interesują fizjologów, zafascynowanych ich niezwykłą kondycją i wydajnością, neurobiologów, którzy badają ich percepcję, ale także lekarzy.

Nietoperze żyją bowiem o wiele lepiej i zdrowiej niż inne ssaki podobnej wielkości. Większość małych ssaków, takich jak myszy, szczury i chomiki, zazwyczaj nie żyje dłużej niż trzy lata. Jednak wiele nietoperzy może żyć na wolności przez dziesięciolecia, a w przypadku niektórych gatunków okres ten sięga ponad 40 lat. Ich długowieczność wiąże się między innymi ze zdolnością do hibernacji.

Co więcej, choć nie są całkowicie odporne na raka, to u najbardziej długowiecznych gatunków nie stwierdzono jeszcze guzów nowotworowych. 

Naukowcy ustalili też, że nietoperze cechują się skuteczniejszymi mechanizmami naprawy DNA, stabilniejszą mikroflorą oraz zwiększoną odpornością na stany zapalne i wirusy.

To ważne, bo dzikie nietoperze często są nosicielami chorób, na które same nie zapadają. Europejskie nietoperze mogą być nosicielami wirusa wścieklizny. Tropikalne gatunki mogą być nosicielami innych groźnych chorób. Afrykańskie latające ssaki są naturalnym rezerwuarem wirusów Ebola i Marburg. U azjatyckich gatunków stwierdzono obecność wirusów SARS, MERS i Nipah. A nietoperze w Australii roznoszą niebezpieczny dla koni i ludzi wirus Hendra.

Także SARS-CoV-2, wirus, który wywołał pandemię COVID-19, mógł pierwotnie być roznoszony przez nietoperze. Naukowcom nie udało się jeszcze ze stuprocentową pewnością zidentyfikować gatunku, który był oryginalnym nosicielem wirusa, ale bardzo blisko spokrewnione z nim wirusy wykryto w azjatyckim nietoperzu Rhinolophus affinis.

To, dlaczego nietoperze są w stanie roznosić wirusy, same nie zapadając na wywoływane przez nie choroby, nie było dotąd w pełni jasne. Najnowsze badanie naukowców z Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) wskazuje, że wszystko jest zapisane w nietoperzych genach.

Korzystając z próbek pobranych w Belize, profesorowie CSHL W. Richard McCombie i Adam Siepel, doktor Armin Scheben oraz Nancy Simmons z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej zsekwencjonowali genomy nietoperza jamajskiego i wąsowatego nietoperza mezoamerykańskiego. Porównując te sekwencje z sekwencjami innych ssaków, zespół odkrył, że szybka ewolucja usprawniła genomy nietoperzy w zakresie ochrony przed infekcjami i rakiem. 

"Nietoperze mają wiele niezwykłych cech. Nie reagują na infekcje, tak jak my" mówi McCombie. “Nie wiedzieliśmy dotąd, jak ich układ odpornościowy kształtował się w toku ewolucji. Nie jest jednak zaskakujące, że ich niezwykły układ odpornościowy może wpływać także na ich powolny proces starzenia i reakcje na nowotwory".

Nietoperze stanowią drugą po gryzoniach najbardziej zróżnicowaną grupę ssaków na świecie. Naukowcy zidentyfikowali dotąd ponad 1400 gatunków należących do rzędu Chiroptera, co stanowi ⅕ wszystkich żyjących ssaków. Należy do nich najmniejszy znany żyjący ssak, tajski świnionos malutki (Craseonycteris thonglyngyai), który osiąga zaledwie 34 mm długości, jak i mierzący ponad półtora metra rozpiętości owadożerny acerodon grzywiasty (Acerodon jubatus). Nietoperze zamieszkują wszystkie kontynenty poza Antarktydą. Najstarsze znane skamieniałości nietoperzy pochodzą sprzed 52 mln lat.

Aby zbadać to, jak przebiegała ewolucja ich układu odpornościowego, McCombie, Siepel i Scheben odtworzyli kompletne genomy nietoperza jamajskiego i mezoamerykańskiego. Następnie porównali te sekwencje z 15 genomami innych nietoperzy i ssaków, w tym człowieka. Ujawniło to nieznaną dotąd zmianę w dwóch genach kodujących białka powiązane z powstawaniem stanów zapalnych, zwanych interferonem alfa i omega.

"Nietoperze wyciszyły alarm układu odpornościowego, wydzielając geny wytwarzające interferon alfa" wyjaśnia Scheben. "Może to tłumaczyć ich wysoką tolerancję na wirusy. Zmiana genetyczna zapobiega nadaktywnym reakcjom immunologicznym, które uszkadzają zdrowe tkanki. A to właśnie jeden z powodów, dla których infekcje są tak szkodliwe dla ludzi.

Badacze odkryli również, że w porównaniu do innych ssaków genomy nietoperzy zawierają więcej zmian w genach związanych z nowotworami, w tym sześć odpowiedzialnych za naprawę DNA i 46 odpowiedzialnych za hamowanie nowotworów.

"Nasza praca podkreśla, jak odporność i reakcja organizmu na nowotwory są ze sobą głęboko powiązane" mówi Scheben. "Te same geny i białka odpornościowe odgrywają ważną rolę w oporności na raka".

McCombie, Siepel i Scheben badają obecnie, w jaki sposób geny odpornościowe nietoperzy są regulowane i jak mogą ulegać ekspresji w różnych częściach ciała. Mają nadzieję, że ich praca dostarczy nowego wglądu w powiązania między odpornością, starzeniem się i rakiem. Pewnego dnia może to również doprowadzić do ulepszonych metod leczenia ludzi.

"Nadal jest wiele niewiadomych" mówi Siepel. "Ostatecznie posuniemy się do przodu tak daleko, jak to możliwe i przekażemy pałeczkę ekspertom w dziedzinie chorób człowieka, aby pracowali nad opracowaniem leków lub innych środków terapeutycznych".