В теле пятитонного африканского слона в сто раз больше клеток, чем у человека. Казалось бы и вероятность возникновения генетических ошибок, приводящих к развитию раковой опухоли, значительно выше. Кроме того обитатели саванн живут более шестидесяти лет, так что у болезни есть достаточно времени на развитие.
Но ещё в 1970-х годах эпидемиолог Ричард Пето (Richard Peto) из Оксфордского университета обнаружил странную вещь. Оказалось, что слоны, киты и другие крупные долгоживущие животные практически не подвержены раку. Конечно, сразу появилось предположение, что повышенную резистентность обеспечивает неизвестный науке биохимический механизм. Но до сих пор учёные не сильно продвинулись в решении этой проблемы.
"Если рассуждать логически, слоны должны были массово страдать от рака, и скорее всего уже давно бы вымерли. Но этого не происходит", – говорит Джошуа Шифман (Joshua Schiffman) из Института рака Хантсмана в Солт-Лейк-Сити.
Шифман впервые услышал о "парадоксе Пето" всего три года назад на эволюционной конференции, где также сообщалось об обнаружении в геноме слона нескольких копий гена TP53. Эта информация сразу привлекла внимание учёного, специализирующегося на исследовании опухолей у детей, в ДНК которых отсутствует одна из двух аллелей аналогичного гена.
Шифман и его коллеги начали своё исследование с анализа Слоновой энциклопедии, содержащей подробные сведения о сотнях слонов, в разное время содержавшихся в цирках и зоопарках по всему миру. Кроме того учёные изучили обширную базу данных о результатах вскрытия умерших животных из зоопарка Сан-Диего, хранящую сведения о 36 видах млекопитающих. Оказалось, что онкологические заболевания встречаются не более чем у 5% слонов, в то время как для человека этот показатель по разным оценкам достигает от 11% до 25%.
Молекулярный анализ подтвердил наличие в геноме слона сорока копий TP53 и связанный с этим повышенный уровень производства белка p53. Этот белок предотвращает деление клеток с повреждением ДНК, запуская механизм клеточного самоубийства – апоптоз.
Учёным также удалось найти эволюционные предпосылки такой радикальной реакции на генетические ошибки. Оказалось, что клетки слона крайне чувствительны к воздействию ионизирующей радиации, которая легко повреждает ДНК. Обычно организм животных и человека старается исправить такие ошибки с помощью репарации ДНК (за её открытие была присуждена Нобелевская премия по химии 2015 года). Но слоны предпочитают немедленно удалять повреждённые клетки, прибегая к апоптозу в два раза чаще, чем люди.
Учёный противопоставляет слонам своих пациентов с синдромом Ли-Фраумени, которые имеют только одну активную копию TP53 и пониженный уровень производства соответствующего белка. Риск развития рака у таких людей возрастает до 90%, потому что их организм не может вовремя уничтожать повреждённые клетки.
Два года назад учёные из Университета Рочестера открыли механизм защиты от рака у других долгожителей – голых землекопов. Эти африканские грызуны не отличаются исполинскими размерами, но считаются важным объектом изучения, потому что живут до 28 лет и обладают иммунитетом к онкологическим заболеваниям. Их секрет заключается в содержании сложных сахаров во внеклеточном матриксе, которые удерживают клетки от нагромождения в опухоли.
Кроме этого недавно раскрытый геном родственников голых землекопов — слепышей помог обнаружить ещё один противораковый механизм. В организме этих грызунов белок p53 мутировал и запускает не апоптоз, а некроз – другой механизм уничтожения клеток.
"Природа уже нашла способы, как предотвратить рак. Нам нужно выяснить, как разные животные решают эту проблему, после чего мы сможем адаптировать эти стратегии, чтобы не допускать развития рака у людей", – отмечает доктор Шифман в пресс-релизе института.
Более подробно с результатами исследования и выводами авторов можно ознакомиться, прочитав статью, опубликованную в журнале JAMA.
