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報道生命科學(xué)領(lǐng)域最前沿、最重要、最有趣的研究進展7小時前 眾所周知，年齡和體重是癌癥發(fā)展的重要危險因素，年齡越大、體重越重，患癌癥的風(fēng)險就越高。鯨魚體型巨大，壽命也很長，例如藍鯨，體長可達33米，體重僅200噸，壽命約100年。 這應(yīng)該意味著鯨魚這種地球上體型最大和壽命很長的動物，具有患癌癥的巨大風(fēng)險。然而，事實并非如此。鯨幾乎不會患癌癥，同樣體型巨大的大象也是，體型巨大的恐龍早已滅絕，它們會不會患癌癥我們不得而知，但是恐龍的親戚鳥類，也很少患癌癥。 2019年5月9日，美國亞利桑那州立大學(xué)的研究人員在 Molecular Biology and Evolution 雜志發(fā)表了題為：Return to the sea, get huge, beat cancer: an analysis of cetacean genomes including an assembly for the humpback whale (Megaptera novaeangliae)的研究論文。 該論文研究了鯨類動物的潛在癌癥抑制機制，研究結(jié)果揭示了座頭鯨以及其他九種鯨類的基因組，以確定它們的癌癥防御是如此有效。這項研究不僅讓人們更好地了解癌癥，也為開發(fā)癌癥療法揭開新視角。 在生物體中，細(xì)胞分裂時刻都在發(fā)生，細(xì)胞分裂時伴隨著DNA的復(fù)制，因此也伴隨著基因突變，大多數(shù)時候，這些突變要么無害，要么細(xì)胞能夠修復(fù)這些突變，如果有害突變沒有被修復(fù)，就可能會導(dǎo)致癌癥。 年齡和體型是人們眾所周知的患癌危險因素。年齡增大，對有害突變的修復(fù)能力隨之降低。體型越大，意味著細(xì)胞數(shù)量越多，細(xì)胞分裂的總數(shù)也就越多，也就更容易出現(xiàn)有害突變。 因此，壽命越長，體型越大的生命，患癌風(fēng)險也就越高。 然而，體型巨大、壽命很長的鯨魚卻并沒有高的患癌風(fēng)險，這種現(xiàn)象也被稱為佩托悖論（Peto's Paradox），佩托悖論是由英國牛津大學(xué)的流行病學(xué)家Richard Peto于20世紀(jì)70年代提出，他發(fā)現(xiàn)有些大型長壽命動物患癌風(fēng)險并未升高。他據(jù)此猜測：隨著年齡的增長和體型的變大，動物體內(nèi)可能存在防止癌細(xì)胞生成的內(nèi)在生物學(xué)機制。 左上：小須鯨，重約7.5噸，最長約10米，壽命約50年； 左下：座頭鯨，重約30噸，最長約16米，壽命約95年； 右上：海豚，重約0.2噸，最長約4米，壽命約52年； 右下：虎鯨，重約4噸，最長約8米，壽命約90年。 為了研究鯨魚的防癌機制，研究團隊從美國馬薩諸塞州海岸的一個名為Salt的成年雌性座頭鯨身上獲取皮膚樣本。然后對它的基因組進行了測序和組裝，獲取長約27億個堿基對的基因組（與之相比，人類基因組長約31億個堿基對）。研究人員還測序了RNA，這有助于找到基因位于基因組中的精確坐標(biāo)。 該團隊隨后將座頭鯨基因組與其他哺乳動物的基因組進行了比較，包括其他海洋巨頭，如藍鯨、長須鯨、和抹香鯨。以期望看到差異及相似之處。 該研究發(fā)現(xiàn)鯨魚基因組的某些部分比其他哺乳動物進化得更快。 鯨魚基因組的這些部分包含控制細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖和DNA修復(fù)的基因，這些基因?qū)φ＜?xì)胞功能至關(guān)重要。在人類癌癥中，通常情況下這些基因是突變了的。而且鯨魚基因組中的腫瘤抑制基因中進化出許多重復(fù)序列。 鯨魚中特有的高拷貝基因 這些研究表明鯨魚在哺乳動物中是獨一無二的，盡管這些癌癥相關(guān)的鯨魚基因進化速度比其他哺乳動物更快，但與其他哺乳動物相比，鯨魚在基因組中累積的DNA突變數(shù)量遠遠少于其他哺乳動物，這表明鯨魚的突變率較低。 這項研究建立在亞利桑那州立大學(xué)團隊在大象身上發(fā)現(xiàn)較低癌癥發(fā)病率的研究的基礎(chǔ)上，大象體型巨大且長壽，但大象與鯨魚在遺傳上沒有多少共同之處。 該團隊的下一步將是使用鯨細(xì)胞系進行實驗，以更好地了解癌癥抑制表型，這將為團隊的基因組結(jié)果提供重要的功能驗證。這也是開發(fā)鯨魚來源的人類抗癌藥物的第一步。 此外該團隊還在研究陸龜和鱷魚等長壽動物究竟是如何抑制癌癥的。 這項研究表明，大自然在生命之樹中以無數(shù)種方式擊敗了癌癥，研究人員可以利用這些信息來幫助找到預(yù)防人類癌癥的潛在新靶點，比如使用可以阻止細(xì)胞增殖的鯨魚特有蛋白來開發(fā)抑制人類腫瘤的藥物。 作者認(rèn)為，他們的目標(biāo)不僅是讓我們了解更好的癌癥療法，而且讓公眾了解癌癥的新視角，鯨魚和大象進化為擊敗癌癥的事實，以及恐龍也遭受過這種疾病的事實，這表明癌癥已經(jīng)成為數(shù)百萬年進化的選擇性壓力，它一直伴隨著我們。這也有助于我們更好地了解生物多樣性，目前地球正在經(jīng)歷第六次生命大滅絕，我們需要保護更多的生命。 論文鏈接： https://academic./mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msz099/5485251 本文由生命科學(xué)最前沿原創(chuàng)發(fā)布 |
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