Загадочный парадокс того, как киты избегают рака, нашел новое решение

Гигантские киты имеют мало рака по сравнению с размером их тела. Это биологическое несоответствие, известное как парадокс Пето, который описывает, как крупные, долгоживущие животные, несмотря на то, что у них на триллионы больше клеток, чем у людей или крошечных тварей, не заболевают раком чаще.

Рак — это болезнь безудержного деления клеток, когда генетические мутации заставляют клетки делиться и делиться, образуя массы, называемые опухолями. Таким образом, можно было бы подумать, что чем крупнее животное, тем больше у него клеток и тем выше вероятность того, что эти клетки будут накапливать генетические ошибки, которые приводят к раку, особенно в течение долгой жизни.

Но известный британский статистик Ричард Пето, сравнивая мышей и людей в конце 1970-х годов, заметил, что это не так. Последующие исследования показали, что у больших и малых существ рак не становится более распространенным, чем больше клеток у вида. У слонов, как и у китов, нет тонны рака.

Может показаться, что биологи зациклены на парадоксе десятилетней давности, который является всего лишь причудой природы, но это важная причуда. Разрешение этого парадокса может помочь в разработке новых стратегий предотвращения или подавления рака у людей.

Теперь группа исследователей из Университета Рочестера в Нью-Йорке нашла решение парадокса у гренландских китов Balaena mysticetus, второго по величине, но самого долгоживущего животного на Земле. Исследование доступно на сервере препринтов biorXiv до рецензирования.

«Изучая млекопитающее, способное сохранять свое здоровье и избегать смерти от рака на протяжении более двух столетий, — пишут биолог Денис Фирсанов и его коллеги, — мы получаем уникальный шанс заглянуть за кулисы глобального эволюционного эксперимента, в ходе которого были проверены более механизмов, влияющих на рак и старение, к которым люди никогда не могли приблизиться».

В серии лабораторных экспериментов исследователи обнаружили, что клетки гренландского кита лучше восстанавливают повреждения ДНК, чем клетки человека, мышей и коров. Киты, кажется, пресекают повреждения ДНК в зародыше «с уникально высокой эффективностью и точностью по сравнению с другими млекопитающими», пишут Фирсанов и его коллеги.

Проще говоря, гренландские киты могут переносить большее количество ударов по своему геному, потому что у них есть четко настроенная система быстрого исправления повреждений ДНК. Исследователи обнаружили, что в одной области ДНК, которая является общей для китов, людей, мышей и коров, клетки китов с большей вероятностью восстанавливали разрывы ДНК (отрезанные CRISPR) без ошибок.

Клетки гренландского кита также выделяли белок репарации ДНК, называемый CIRBP, на гораздо более высоких уровнях, чем у других изученных видов. И когда выращенные в лаборатории человеческие клетки были сконструированы для производства большого количества CIRBP, эта генетическая настройка повысила их способность безошибочно восстанавливать ДНК.

«Эта стратегия, которая не уничтожает клетки, а восстанавливает их, может иметь решающее значение для долгой жизни гренландского кита без рака», — заключают Фирсанов и его коллеги.

Конечно, как показывают прошлые исследования, перевести подобное открытие в терапию рака непросто.

Когда в 2015 году ученые обнаружили, что у слонов есть дополнительные копии гена-супрессора опухолей под названием TP53, следующим логическим шагом было проверить, подавляет ли рак также увеличение активности TP53 у мышей. Гены-супрессоры опухолей эффективно «взрывают» любые клетки, которые, как они находят, содержат слишком много повреждений ДНК, и оказывается, что у слонов очень низкий порог для ведения войны с поврежденными клетками.

Однако сверхэкспрессия формы белка TP53 у мышей, хотя и подавляла рак, также вызывала преждевременное старение у животных. Другие исследования, возможно, нашли обходной путь, и ученые продолжают искать другие возможности.

«Вероятно, в природе существует множество решений парадокса Пето, потому что большой размер тела развивался независимо много раз на протяжении истории жизни», — отметил Марк Толлис, генетик из Университета Северной Аризоны.

Другими словами, каждое долгоживущее или крупное животное, от голого землекопа до африканского слона, выработало свои собственные способы подавления рака, которые ученым не терпится выяснить.

Другие объяснения могут заключаться в том, что опухоли у крупных животных растут медленно и менее смертоносны, или в том, что у крупных животных лучше иммунный надзор. Однако эти решения еще не наблюдались у крупных видов и требуют дополнительных исследований.

«Каждый раз, когда мы обнаруживаем потенциальный механизм подавления рака у вида, есть шанс, что мы сможем найти новые терапевтические мишени и подходы к профилактике рака для спасения человеческих жизней», — пишут Толлис и его коллеги. Но, без сомнения, потребуются «существенные усилия, чтобы превратить недавние открытия в эффективные методы лечения людей».