专家研究利用大象抵御癌症机制帮助开发人类抗癌新疗法

发布时间:2017-05-15

1977年,研究者Richard Peto指出,人类和小鼠患癌的比率是相类似的,尽管人类拥有的细胞数量是小鼠的1000倍,寿命是小鼠的30倍;另外一种例子就是大象,大象的身形是人类的100多倍,而且其能够存活60-70年,而大象患癌的风险却非常低。研究者认为,对于进化的考虑或许能够解释不同物种间每个细胞癌症发病率的差异,当对比人类和小鼠之间的患癌比率时,研究者认为,在进化历史中,人类会不断进化变得身形巨大而且寿命延长,其机体也会不断进化抵抗癌症,而且人类机体的细胞会在较长一段时间内进行分裂。让研究者觉得非常不可思议的是诸如大象等大型长寿的动物也会对癌症产生抗性,这就是当今科学界所谓的佩托悖论(Peto's Paradox),该理论认为,如果癌症是随机突变引起的,那么体型大、寿命长的动物应该面临着更大的风险。

每当细胞分裂一次,细胞中的DNA就有可能会发生突变,而这些突变就会诱发癌症发生。如果所有细胞都有着相同的机会产生诱发癌症的突变,那么具有较多细胞的大型长寿动物相比小型短命动物而言会进行更多的细胞分裂,是否也就意味着这些大型动物患癌的比率要高于小型动物呢?

同时研究人员就提出了首个研究证据来证明不同物种患癌的风险从而来支持佩托悖论;研究者通过研究发现,癌症的死亡率并不会随着机体尺寸或寿命长短而增加,实际上某些大型长寿的动物或许患癌风险本身并不高,相比人类癌症的死亡率(11%至25%)而言,大象的癌症死亡率低于5%。

大象进化了5500万年来抵御癌症,研究人员希望未来有一天能够利用相关的研究数据来开发治疗癌症的新型疗法。

癌症耐受性

研究小组通过对非洲大象的基因组进行观察研究来寻找癌基因和肿瘤抑制基因的改变,癌基因能够促进机体细胞无限生长,而肿瘤抑制基因则能够有效减缓细胞的分离,有两种主要的基因在癌症发生过程中扮演着关键角色,同时这些基因还能够帮助解释大象抵御癌症的潜在机制。

研究者认为,大象或许能够基于关键的名为TP53肿瘤抑制基因来表达更多额外的基因;由于基因TP53具有能够保护细胞免于促癌突变积累影响的能力,因此其被研究者认为是“基因组卫士”,在损伤的DNA没有被修复之前,该基因能够通过阻断细胞分裂来对DNA损伤或癌前病变产生反应;如果细胞没有对DNA进行修复,TP53就会通过细胞凋亡的过程来促进细胞死亡,“牺牲”损伤的细胞就能够抑制携带突变的细胞进行增殖,进而就能够有效抑制癌症的发生。

佛美尼综合症患者(Li-Fraumeni Syndrome)机体中TP53基因的一个拷贝会发生突变,而且这些患者有超过90%的终生罹患癌症的风险,癌症的较高比率和TP53基因的功能障碍有着直接的关联,这也表明TP53在保护机体抵御癌症上扮演着关键的角色。

天然的癌症抵抗力

日前,来自犹他州大学的一项研究中,研究人员对佛美尼综合症患者机体破碎的DNA损伤反应进行了研究,这些患者机体中缺失了TP53基因,而且患癌风险较高。当研究者发现,大象具有天然的抗癌性,而且大象机体中TP53基因的数量是人类的20倍(40个基因拷贝vs2个基因拷贝)。

研究人员利用对佛美尼综合症患者的临床研究数据试图理解是否大象机体中TP53基因在帮助其抵御癌症上扮演着关键角色,由于研究人员测定了佛美尼综合症患者以及非佛美尼综合症个体机体中的TP53基因的功能,因此他们利用相同的实验室检测就能够测定大象机体的细胞对DNA损伤的反应机制。

为了进项相关实验,研究人员进行了一项联合研究,研究者从大象机体中提取血液来监测其健康状况,同时当对大象进行常规的健康筛查程序时,研究者也获得许可来研究取自大象机体中的血液。随后研究者对大象血液中的淋巴细胞进行电离辐射诱导DNA破碎,同时相比人类淋巴细胞而言,研究者还对非洲及亚洲大象机体损伤的DNA的修复过程进行监测。

研究者预测道,相比人类细胞,大象机体的细胞或许能够更加快速地进行DNA的修复,但研究者发现二者细胞在DNA修复率上相似,但研究者注意到了一个更有意思的现象,当大象机体的细胞遭受辐射后,相比人类细胞而言,更多的大象机体细胞会进行程序性细胞死亡或者细胞凋亡过程。

下一步研究者将会进行更为精细的实验来对比大象细胞、人类细胞以及佛美尼综合症患者细胞因DNA损伤或癌前病变死亡的比率。研究者发现,细胞凋亡的数量和TP53基因的数量互相关联,而这遵循了相同的致癌性风险的模式,即大象(-5%)、人类(-50%)、佛美尼综合症患者(-90%),因此更多的TP53基因就会使得细胞更加有效地清除癌前病变的细胞。

基于大象的研究如何帮助人类抵御癌症

研究者指出,大象机体中的TP53基因能够帮助大象机体快速移除携带DNA损伤的癌变细胞,而这种机制或许会促进大象对癌症产生一定的耐受性。如今研究者更多地关注鱼理解大象机体中TP53基因的工作机制,研究者的最终目标就是帮助已经患癌的人群有效抵御癌症的进展,以及帮助那些有患癌风险的个体及时采取措施来有效降低癌症发生的风险。

未来,研究者想通过更为深入的研究将相关的研究结果转化成为开发治疗癌症的新型潜在疗法,或者帮助开发有效降低癌症风险的预防性策略。

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