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科学家们知道年龄和体重是癌症发生的危险因素。这就意味着，地球上一些最大、寿命最长的动物（比如说鲸鱼），应该罹患癌症的风险极高。 然而结果却恰恰相反，这些动物并没有发展或死于这种疾病，大象和恐龙的近亲鸟类也是如此。北亚利桑那大学信息、计算和网络系统学院的助理教授Marc Tollis很想知道其中缘由。 Tollis领导了一个由来自亚利桑那州立大学、荷兰格罗宁根大学、马萨诸塞州海岸研究中心和全球其他九家机构的科学家组成的团队，研究鲸类动物潜在的癌症抑制机制，包括鲸鱼、海豚和江豚在内的哺乳动物群体。相关研究结果发表在《Molecular Biology and Evolution》上。亚利桑那州立大学Carlo Maley教授是一位进化生物学家，他也是这项新研究的资深合著者。 Tollis说，这项研究发现，大自然以无数种方式在生命树中战胜了癌症，研究人员可以利用这些信息来帮助找到预防人类癌症的潜在新靶点。比如说，可以借鉴鲸鱼的蛋白质来阻止细胞的增殖，从而开发出能缩小人体肿瘤的药物。 细胞分裂在生物中是正常的，体细胞或体细胞突变也是正常的。大多数时候，体细胞突变是无害的，或者身体能够修复这些突变。但一旦出现异常，就会导致癌症。 除此之外，癌症变得越来越复杂。尽管对所有类型的癌症和所有类型的生物体做了研究，但仍然发现问题比答案多。年龄和体型也是众所周知的患癌危险因素。Tollis对此的一种解释是，癌症风险总体上是一个有机体一生中细胞分裂数量的函数。 他说，“这是由体细胞进化驱动的——当体细胞复制基因组、分裂并产生子细胞时，就会发生遗传变化。寿命越长，细胞分裂就越多，后代细胞基因组中发生致癌突变的可能性就越高。”同样，较大的个体由更多的细胞组成，这也增加了致癌突变的可能性。” 如此一来，鲸鱼应该更容易患癌症。因为鲸鱼比地球上大多数哺乳动物寿命更长，身体脂肪的比例也更高。然而，结果并非如此。这一现象被称为“Peto's Paradox”。那么，鲸鱼是如何抵抗这些众所周知的危险因素的呢？Tolis及其团队以早期Carlo Maley对大象癌症抑制的替代机制研究作为基础，做出了更进一步的研究。 鲸鱼抑癌秘诀 该研究团队在联邦研究许可下，从马萨诸塞州海岸的一头成年雌性座头鲸身上获取皮肤样本。这头名为“Salt”的鲸鱼。之所以选择它作为实验对象，是因为早在20世纪70年代中期，它就被海岸研究中心列入目录，并被选为这项研究的对象，它的生活史是所有座头鲸中记录最完整的。 因此该团队对Salt的基因组进行了测序和组装，这需要从皮肤组织中提取DNA，将其分割成更小的片段，然后通过一个DNA测序器产生近20亿个短序列。然后，他们将这些序列重新组合成一个跨越27亿个碱基对的基因组组合 (相比之下，人类基因组大约有31亿个碱基对长) 。他们还对RNA进行了测序，这有助于找到基因在基因组中的精确坐标。 然后，研究小组将座头鲸的基因组与其他哺乳动物的基因组进行了比较，包括其他海洋巨兽，如蓝鲸、长须鲸、露脊鲸和抹香鲸。他们期望看到许多差异，但也有一些相似之处，特别是与基因组中执行重要功能的部分。他们还寻找了基因组中进化出的来帮助鲸鱼适应环境的部分。 结果发现，鲸鱼基因组的某些部分比其他哺乳动物进化得更快。鲸鱼基因组的这些部分含有控制细胞周期、细胞增殖和DNA修复的基因，而这些基因对于正常细胞功能至关重要。在人类癌症中，这些基因中很多都发生了突变。鲸鱼的基因组也进化出许多肿瘤抑制基因。 Tollis说，“这表明鲸鱼在哺乳动物中是独一无二的，为了进化出巨大的体型，这些重要的‘管家’基因必须跟上，才能保持物种的健康。这些基因在进化上是保守的，通常可以预防癌症。我们还发现，尽管鲸鱼基因组中与癌症相关的部分比其他哺乳动物进化得更快，但与其他哺乳动物相比，随着时间的推移，鲸鱼基因组中累积的DNA突变要少得多（平均而言），这表明它们的突变率更低。” 这种缓慢的变化速度也可能限制了鲸鱼接触致癌体细胞突变。 值得注意的是，这项研究建立在ASU团队的此前研究基础上——他们在大象身上发现了更低的癌症发病率。大象是另一种体型庞大、寿命长的哺乳动物，但在基因上与鲸鱼没有太多共同之处。这两个物种通过不同的机制得到了相同的结果——癌症抑制。灭绝的巨型恐龙可能也是如此，尽管科学家们在恐龙化石中发现了癌症的证据，但这类生物包括地球上有史以来最大的动物，因此它们可能也具有有效的抗癌能力。 “大自然告诉我们，癌症基因的这些变化与生命是一致的。接下来的问题是，我们需要弄明白这些变化中的哪一个可以预防癌症，能否为人类所用？” 来自亚利桑那州立大学生物设计研究所的癌症进化生物学家Carlo Maley说道。 下一步，Tollis 和他的团队将利用鲸鱼细胞系的实验更好地了解癌症抑制表型，这将为团队的基因组结果提供重要的功能验证。这将是研制出鲸源性的人类癌症药物的第一步。他们还在观察其他动物，如蝙蝠、乌龟和鳄鱼，以了解这些长寿物种是如何抑制癌症的。更多 医学文献检索网站请点击浏览。 参考资料： [1]How whales defy the cancer odds: Good genes [2]Good genes: Breaking down whale DNA to learn how they defy cancer odds 文章来源：生物探索
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发表于 2019-6-1 16:15