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狗传染性癌症的进化解释

摘要

‍ ‍  ‍  ‍  ‍  ‍犬传染性性病瘤(CTVT)是一种具有传染性的癌症,最近的研究显示,它已经在狗身上存活了数千年。

        最近的一项研究显示,犬类传染性性病瘤(CTVT)作为一种传染性癌症,已经在犬类身上存活了数千年。

Evolution of Contagious Dog Cancer Explained

        在发表于《科学》(Science)杂志8月刊的一篇新评论中,Carlo Maley和Darryl Shibata描述了这种性传播疾病的发病机制。这种疾病起源于一种生活在8.5千年前的远古动物。

        有趣的是,对CTVT中长期、多代癌症进化的探索,可能为人类癌症在典型的病程中如何进化提供新的线索,并可能激发治疗癌症的新方法,癌症仍是全球第二大死因。

        “癌症是进化的,我们的癌症管理策略需要考虑到这一点,”Maley说。在未来,我们希望对这些不断发展的肿瘤保持长期的控制。CTVT很吸引人,因为它向我们展示了癌症可能如何长期演变。”

        Maley是生物计算、安全和社会生物设计中心、免疫治疗、疫苗和病毒治疗中心、亚利桑那州立大学进化机制中心以及亚利桑那州立大学生命科学学院的研究员。他是新成立的亚利桑那癌症与进化中心(ACE)的主任。柴田是南加州大学病理学系的教授,也是ACE中心的联合主任。

        不祥的征兆出现

        人类存在传染性癌症的例子,但它们仍然极其罕见,从未扩散到第二个宿主之外。然而,其他动物就没那么幸运了,它们可能会成为一系列传染性癌症的受害者,这些癌症的影响程度各不相同。

        1996年,一种神秘的疾病开始席卷塔斯马尼亚中部高地的动物种群。岛上的塔斯马尼亚恶魔死于可怕的面部肿瘤。起初,一种病毒被怀疑是迅速蔓延的疫情的罪魁祸首。但是,当研究人员检测了患病恶魔的DNA指纹时,他们有了一个惊人的发现。这些肿瘤细胞与袋獾自身的健康细胞在基因上是不同的,但它们与其他袋獾面部肿瘤疾病的肿瘤细胞相匹配。这就好像肿瘤细胞已经被克隆并移植到每只受伤的动物身上。该疾病被确定为一种具有侵略性的致命性、传染性的癌症。

        目前的评论关注CTVT,它会导致奇怪的,渗出的肿瘤,折磨狗的生殖器区域。当研究人员对这些肿瘤细胞进行测序时,结果与在袋獾身上观察到的结果一致。所有的癌细胞都有一组在狗的健康细胞中没有出现的基因变异。这导致了一个惊人的结论:CTVT不仅仅是一种偶尔发生在狗身上的疾病。它只在一只狗身上出现过一次,从那以后就一直在从一种动物传给另一种动物。

        当对两只CTVT犬进行检测时,一只在巴西,另一只在澳大利亚,它们属于不同的品种,它们的肿瘤细胞共享了近200万个在正常犬类DNA中没有发现的突变。虽然CTVT基因组与最初的狗基因组有相当大的差异,但随着时间的推移,它仍然保持着非常稳定的状态。

        狗年

        不像无情的癌症摧毁塔斯马尼亚袋獾,CTVT很少是致命的。相反,在被狗的免疫系统清除之前,这种症状通常会持续数月之久。(见第一个携带CTVT的狗的基因序列。)

        阿德里安·贝兹-奥尔特加(Adrien Baez-Ortega)及其同事最近对CTVT的研究,推进了这种疾病的不寻常故事。他们的研究结果发表在最新一期的《科学》杂志上,也是马利和柴田评论的焦点。

        剑桥大学(University of Cambridge)的研究员贝兹-奥尔特加(Baez-Ortega)对全球546只狗的肿瘤进行了测序。结果表明,CTVT具有悠久的历史,由犬只传播已有4000 ~ 8500年的历史。对于像Maley和Shibata这样的进化生物学家来说,这些发现具有启示性,部分原因是CTCV在传播到世界各地之前就已经停止了进化。

        新方向

        研究世界各地的体细胞进化,并在相当长的时间跨度内进行研究,有助于研究人员了解癌症进化过程中的微妙动态。(相比之下,观察单个病人细胞随时间变化的生与死是非常困难的。)

        也许CTVT基因组测序得出的最重要的观察结果是,癌症并不是一种不可避免的进展性疾病。相反,肿瘤可能会达到一个最佳状态,随着时间的推移可以稳定下来,在生物适应性方面几乎没有或几乎没有额外的提高——生存和繁殖的能力。

        通常情况下,肿瘤会通过产生大量突变而持续并造成严重破坏。虽然其中大多数对癌细胞的存活没有影响,甚至是有害的,但也有少数能给细胞带来适应性优势,提高它们的生存能力。这些被称为驱动突变,顾名思义,它们是导致癌症不断扩散的原因。驱动突变产生能够抵抗癌症治疗的细胞。

        CTVT自诞生以来似乎一直在中性进化,积累的突变并不影响适应度。因此,CTVT在狗身上的成功开发似乎只需要对基因组进行少量的微调。CTVT缺乏持续的自然选择也表明该疾病对狗的生存和繁殖没有显著影响。

        CTVT的稳定性为某些生长缓慢、对传统治疗有耐药性的人类癌症(如前列腺癌)的治疗提供了希望。这可以通过所谓的适应性疗法来实现,这种疗法寻求限制肿瘤的生长,而不是针对彻底根除的激进疗法,后者总是选择耐药且往往致命的细胞变异。在美国亚利桑那州立大学的合作下,梅奥诊所(Mayo Clinic)亚利桑那分校将很快开展一项试点临床试验,以测试这种方法在转移性乳腺癌中的效果。

        目前正在进行的CTVT细胞进化研究很有可能会对一系列人类癌症中复杂的细胞轨迹和基因转变提供进一步的了解,并激发出解决该疾病的创新方法。

        Maley说:“大多数癌症在与宿主一起死亡前只能进化几十年。”“CTVT是一个令人难以置信的自然实验,它向我们展示了癌症不需要太多就能达到最佳状态。令人惊讶的是,尽管它感染了世界各地不同环境中所有不同品种的狗,但在数千年的时间里却没有发现额外的适应能力。”

        来源:Medindia

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