Wieloryby bronią się przed rakiem. Ich odporne geny mogą pomóc ludziom
Naukowcy zbliżają się do rozwiązania jednej z najbardziej zaskakujących zagadek medycyny. Tego, dlaczego wieloryby, mimo ogromnych rozmiarów, wydają się zadziwiająco odporne na nowotwory. Badania mogą w przyszłości pozwolić skuteczniej walczyć z naszymi własnymi nowotworami, a nawet pomóc w przedłużeniu ludzkiego życia.
W zasadzie powinno być zupełnie odwrotnie. Wieloryby, największe zwierzęta żyjące na Ziemi, niezwykle rzadko chorują na raka. Statystyka podpowiada jednak, że ze względu choćby na sam rozmiar ciała nowotwory powinny u nich być powszechne. Naukowcy są coraz bliżej rozwiązania genetycznej zagadki.
Im większe ciało, tym większe ryzyko raka. Ale nie u wieloryba
Rak to choroba, która pojawia się gdy komórka w ciele zwierzęcia przechodzi serię mutacji w swoim DNA i zaczyna się dzielić w sposób niekontrolowany, a mechanizmy obronne organizmu nie są w stanie zatrzymać tego wzrostu. Im więcej komórek posiada zwierzę, tym większe jest ryzyko zachorowania na raka.
Bezpośredni związek rozmiarów ciała i zagrożenia wystąpieniem nowotworów jest widoczny nawet w obrębie tego samego gatunku. Na przykład naszego. Opublikowane w 1998 r. 25-letnie badanie 17 738 brytyjskich urzędników wykazało, że wyżsi z nich częściej zapadali na nowotwory, nawet po uwzględnieniu czynników ryzyka, takich jak palenie tytoniu. Podobne badanie przeprowadzone w 2011 r. na ponad milionie brytyjskich kobiet dowiodło tego samego.
To na pierwszy rzut oka logiczne, bo im większe ciało, tym więcej komórek. Im więcej komórek, tym większe ryzyko, że jedna z nich przekształci się w komórkę nowotworową. Tyle, że ta reguła załamuje się w przypadku naprawdę wielkich zwierząt.
Wieloryby mają niezniszczalne DNA
Zgodnie z takim prostym, statystycznym podejściem, niektóre gatunki wielorybów nie powinny być w stanie dożyć pierwszego roku życia bez zachorowania na raka, ponieważ mają kilka kwadrylionów komórek. Ludzie najwyżej kilka bilionów - czyli tysiąc razy mniej. W rzeczywistości jednak, mierzące 20 metrów długości wale grenlandzkie żyją nawet ponad 150 lat, co czyni je najbardziej długowiecznymi ssakami.
To problem znany w medycynie jako paradoks Peto, na cześć brytyjskiego statystyka Richarda Peto. Sformułował on ten paradoks w 1977 r., zauważając, że biorąc pod uwagę liczbę komórek w organizmie, ludzie są o wiele mniej podatni na raka od myszy. Dlaczego tak się dzieje - w zasadzie nie wiemy do dziś.
Nowe badania wali grenlandzkich mogą jednak dać odpowiedź na zagadkę. Ubiegłoroczne opracowanie wykazało, że ich komórki bardzo skutecznie naprawiają uszkodzone DNA. Ma to wynikać z tego, że ich DNA ma więcej kopii genów odpowiadających za reperowanie uszkodzeń kodu genetycznego.
Vera Gorbunova z University of Rochester w Nowym Jorku i jej współpracownicy zbadali, jak dobrze komórki skóry różnych zwierząt naprawiają rodzaj uszkodzeń genetycznych, w których obie nici cząsteczki DNA są zerwane. Takie "pęknięcia podwójnej nici" zwiększają ryzyko raka.
Zdrowy jak wieloryb
Aby to zrobić, naukowcy wykorzystali enzym, który w sztuczny sposób powodował podwójne pęknięcia w komórkach ludzi, krów, myszy i wielorybów. Wprowadzili także do komórek gen który sprawiał, że po naprawie uszkodzonego DNA komórki zaczynały wytwarzać fluorescencyjne zielone białko.
Zespół odkrył, że pęknięcia w DNA naprawiło dwa razy więcej komórek wielorybów niż komórek ludzi, krów czy myszy. Co więcej, komórki ludzkie, krowie i mysie najczęściej usuwały kilka liter DNA podczas procesu naprawy, a komórki wielorybów nie dokonywały żadnych zmian w kodzie genetycznym lub zmieniały najwyżej jedną literę.
Dodawanie lub usuwanie liter zmienia sekwencję DNA, co oznacza, że gen może nie działać prawidłowo, a to może prowadzić do raka. Naukowcy odkryli również, że białko o nazwie CIRBP, które bierze udział w naprawie DNA, występowało w komórkach wielorybów o wiele częściej.
Odporność wielorybów na raka może pomóc ludziom
Aby sprawdzić, czy właśnie to odpowiada za skuteczniejszą naprawę DNA, zespół zmodyfikował genetycznie komórki ludzkie i mysie tak, by wytwarzały duże ilości białka CIRBP w wersji spotykanej w komórkach wielorybów. Te zmodyfikowane komórki ludzkie i mysie były w stanie naprawiać pęknięcia dwuniciowe dwa razy skuteczniej w porównaniu ze zwykłymi komórkami.
Badacze są przekonani, że odkrycie można wykorzystać w medycynie, by uodpornić nasze organizmy na szkodliwe mutacje zanim te przekształcą się w nowotwór. Ale to nie wszystko. Badacze są przekonani, że kumulowanie się w organizmie mutacji, nawet jeśli nie przyczyniają się one wprost do powstania nowotworów, jest jednym z kluczowych procesów towarzyszących starzeniu.
Poprzednie badania wykazały, że gatunki krótko żyjące gromadzą mutacje szybciej, niż bardziej długowieczne. U ludzi obserwujemy około 47 mutacji rocznie, podczas gdy u myszy jest ich około 800. Ostatecznie jednak pod koniec życia wszystkie badane zwierzęta gromadzą podobną ilość mutacji - około 3200. Spowolnienie tempa, w jakim ten proces następuje może więc przyczynić się do przedłużenia ludzkiego życia. Wszystko dzięki wielorybom.
