科学家发现裸鼹鼠细胞“抗癌”基因

2020-06-15 307癌症

尽管30年的寿命为细胞癌变提供了充足的时间,一种叫做裸鼹鼠的啮齿动物物种从未发现有任何类型的肿瘤,现在罗切斯特大学的生物学家认为他们知道原因。

科学家发现裸鼹鼠细胞“抗癌”基因

科学家发现裸鼹鼠细胞“抗癌”基因。发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果显示,鼹鼠的细胞表达一种叫p16的基因,这种基因使细胞“幽闭恐惧症”,当太多的细胞聚集在一起时,就会阻止细胞的增殖,在细胞开始生长之前就切断失控的生长。p16的作用如此明显,以至于当研究人员对细胞进行突变以诱发肿瘤时,细胞的生长几乎没有改变,而正常的小鼠细胞则完全癌变。

罗切斯特大学生物学副教授、这一发现的主要研究者维拉·Gorbunova说:“我们认为我们已经找到了这些鼹鼠不患癌症的原因,这有点令人惊讶。”现在推测p16的影响还为时过早,但如果p16的作用可以在人类身上模拟,我们可能有办法在癌症开始之前阻止它。”

研究背景

裸鼹鼠是生活在地下社区的奇怪、丑陋、几乎无毛的鼠状生物。与其他哺乳动物不同,这些群落由蜂后和工蚁组成,它们比啮齿动物更容易让人想起蜜蜂。裸鼹鼠可以活到30岁,这对一只小啮齿动物来说是特别长的。Gorbunova说,尽管观察到大量裸鼹鼠,但从未有过一例鼹鼠患癌症的记录。更令人不解的是,鼹鼠似乎只有很小的年龄,直到他们的生命结束。

在过去的三年里,Gorbunova和罗切斯特大学生物学研究教授安德烈·塞卢安诺夫(Andrei Seluanov)从一个不寻常的角度研究了癌症:调查全球各地的啮齿动物,了解不同但有密切关系的物种如何应对癌症的异同。

2006年,Gorbunova发现,端粒酶(一种可以延长细胞寿命,但也可以增加癌症发病率的酶)在小型啮齿类动物中高度活跃,但在大型啮齿类动物中不活跃。

在Gorbunova和Seluanov的研究之前,普遍的观点认为,一种寿命与人类一样长的动物需要抑制端粒酶活性以预防癌症。Gorbunova说,端粒酶有助于细胞繁殖,而癌症本质上是失控的细胞繁殖,因此,一只活了70年的动物,其细胞有很多机会变异成癌症。一只老鼠的预期寿命会因其他自然因素而缩短,例如捕食,因此人们认为,老鼠能够承受微小的癌症风险,从端粒酶加速愈合的能力中获益。

研究内容

虽然这些发现令人惊讶,但他们揭示了另一个问题:像普通灰松鼠这样的小动物能活24年或更长时间呢?端粒酶在如此长的时间内完全活跃,为什么这些生物的癌症不猖獗?

Gorbunova试图回答这个问题,并在2008年证实,寿命长的小体型啮齿动物已经进化出一种以前未知的抗癌机制,这似乎不同于人类或其他大型哺乳动物所采用的任何抗癌机制。

当时她无法确定这种机制可能是什么,她说:“我们以前没有遇到过这种抗癌机制,因为在最常用于癌症研究的两个物种:小鼠和人类中不存在这种机制。老鼠是短命的,而人类是大体型的。但这种机制似乎只存在于小而长寿的动物身上。”

现在,Gorbunova相信她已经找到了这些小动物不患癌症的主要原因,而且裸鼹鼠在其细胞中表达的似乎是一种过度拥挤的预警基因。

研究结果

当Gorbunova和她的团队开始专门研究鼹鼠细胞时,他们惊讶于在实验室里培养这些细胞是多么困难。一旦有一定数量的细胞占据一个空间,它们就拒绝复制。其他细胞,如人类细胞,也会在它们的种群变得过于稠密时停止复制,但鼹鼠细胞比其他动物的细胞更早达到它们的极限。

Gorbunova说:“由于癌症基本上是失控的细胞复制,我们意识到,无论做什么,都可能是阻止鼹鼠癌症开始的同一件事。”。

科学家发现裸鼹鼠细胞“抗癌”基因。和包括人类在内的许多动物一样,鼹鼠也有一种叫做p27的基因,可以防止细胞过度拥挤,但是鼹鼠在p16基因中使用了另一种更早的防御机制。癌细胞倾向于在p27附近找到途径,但是鼹鼠有一个双重屏障,细胞必须克服这个屏障才能不受控制地生长。

Gorbunova在PNAS的论文中说:“我们相信这种两层接触抑制所赋予的额外保护层有助于裸鼹鼠显著的抗肿瘤能力。”。

Gorbunova和Seluanov现在正计划深入研究鼹鼠的遗传学,看看他们的抗癌能力是否适用于人类。

引用

University of Rochester. "Scientists discover gene that 'cancer-proofs' naked mole rat's cells." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 October 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091026152812.htm.

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