במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת תקשורת טבע, חוקרים חקרו שבעה מינים של עטלפים כדי לאמת השערות לגבי העמידות החזקה שלהם לסרטן באופן אמפירי. שילוב של בַּמַבחֵנָה ו in vivo טכניקות גילו שמין אחד, Myotis pilosus, הפגינו עמידות מיוחדת לסרטן למרות שחוקרים הפעילו בכוונה את הגנים האונטוגנטיים בתאים הראשוניים שלהם. ניתוח של תופעה זו באמצעות מבחנים תעתיקים ופונקציונליים הצביע על כך שהירידה החזקה באופן בלתי צפוי של HIF1A, RPS3, ו COPS5 גנים ואובדן של א COPS5-קידום המשפר לאורך רצף HIF1A עשוי להיות המפתח מאחורי M. pilosus' עמידות קיצונית לסרטן.
מחקר: עדות ניסויית לעמידות לסרטן במין עטלפים. קרדיט תמונה: Rudmer Zwerver / Shutterstock
עטלפים הם הוכחה לכך שלא כל בעלי החיים בנויים שווים
עטלפים נחשבים לאחת מקבוצות היונקים המותאמות ביותר בסביבות יבשתיות ובמיוחד בעץ. עטלפים מגיעים בכל המרחבים והגדלים, מחבטף חזיר בגודל פרוטה של קיטי ועד לשועל המעופף ברוחב מוטת הכנפיים של שישה מטרים וכל 1,400 המינים שביניהם. כאשר מתייחסים לעובדה שעטלפים מהווים כ-20% מכל מיני היונקים הידועים, הצלחתם מתגלה.
מדענים חקרו עטלפים כדי לאתר את סודות הצלחתם. עד כה, הם מאמינים שהדומיננטיות האבולוציונית של העטלפים מיוחסת לכמה התאמות מכריעות, ובעיקר התפתחותם של מעוף בפועל, הד, עמידות ויראלית גבוהה ואריכות ימים ראויה לשבח. אורך החיים שלהם, במיוחד, יוצא דופן וניתן להשוואה לחריגים אמיתיים בגודל היחסי, כמו חולדת השומה העירומה וחולדת השומה העיוורת. ואכן, 18 מתוך 19 מיני יונקים מתוקנים בגודל עם תוחלת חיים טבעית ארוכה יותר מאלה שנעזרו רפואית הם עטלפים, עם מינים מסוימים כמו Myotis myotis חי פי שמונה יותר (41 שנים) מהצפוי לפי גודל בלבד.
בהתחשב ביחסי הגומלין האבולוציוניים שנצפו בין סרטן לאריכות ימים, משערים שעטלפים ישקפו חולדות ופילים עירומים של שומה עירומה בהתאמות מפותחות המונעות הופעת סרטן והתפשטות. למרבה הצער, השערה זו נותרה ללא בדיקה במסגרת מדעית אמפירית. אימות השערה זו והבהרת המנגנונים האחראים יספקו תובנות חיוניות לגבי עמידות טבעית לסרטן והפוטנציאל לפיתוח תרופות אנטי-סרטניות חדשות.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, חוקרים השתמשו ברקמות סומטיות (למשל, השתלות עור) ובחומר גנטי משבעה מיני עטלפים כדי לחקור את עמידותם לסרטן בַּמַבחֵנָה ו in vivo. המינים הכלולים היו סינים וכללו את העטלף גדול הרגליים (Myotis pilosus; MPI), המחבט הכי פחות פרסה (Rhinolophus pusillus; RPU), ה-Szechwan myotis (Myotis altarium; MAL), מחבט הפרסה הגדול יותר (Rhinolophus ferrumequinum; RFE), העטלף הגדול בעל האף (היפוסידרוס ארמיגר; HAR), עטלף הפרסה הסיני הכדום (Rhinolophus sinicus; RSI), והרוזטה של לשנו (Rousettus leschenaultii; RLE).
החוקרים השתמשו בנוסף ברקמות מ שריר מוס, מעבדת חולדות טיפוסית, כבקרות לכל הניסויים. כדי לקבל תובנות לגבי העמידות של רקמות שנדגמו לטרנספורמציה ממאירה, בוצעו חקירות שיטתיות של עמידות הגידול של פיברובלסטים ראשוניים על ידי הנחה של פיברובלסטים לביטוי גנים אונקוגניים HRAS(G12V) ו-SV40 אנטיגן גדול (SV40 LT), ולאחר מכן כימות רמת חלבון באמצעות מבחני משקעים חיסוניים. אלה מבחני ויטרו נוספו מבחני חימונופלואורסצנטי של לוציפראז שבוצעו החוצה בעכברים מהונדסים גנטית (MSFHRASSV40LT) ו-MPI (MPI-SFHRASSV40LT) פיברובלסטים.
לאחר שהתבססה העמידות הלא טיפוסית לסרטן של פיברובלסטים MPI, החוקרים חקרו את המנגנון העומד בבסיס העמידות הנצפית באמצעות רצף תעתיקים של פיברובלסטים, ובכך זיהו דפוסי ביטוי דיפרנציאליים של גנים הקשורים לפיברובלסט. הניתוחים כללו את ניתוח רשתות ביטוי משותף של גנים משוקלל (WGCNA), מחשוב תוך-טנדם של ה-Modul eigengene (ME), ופיתוח דה-נובו של רשת אינטראקציה חלבון-חלבון הנגזרת מכלי החיפוש לאחזור של מסד נתונים של אינטראקציה בין גנים/חלבונים (STRING).
כדי לבדוק אם עמידות לסרטן שנצפתה יכולה להיות פונקציה של הורדת וויסות גנים ספציפיים, נעשה שימוש בטכנולוגיות לעריכת גנים של CRISPR-Cas9 כדי לעכב את הביטוי של גנים הידועים כמשפיעים על עמידות לסרטן, כולל HIF1A, COPS5, RPS3, EP300ו EIF5B ב-MSFHRASSV40LT. לבסוף, כדי להבהיר את הבסיס המולקולרי העומד בבסיס הרגולציות הפחתות של הגנים הטבעיים, נותחו אלמנטים לא מקודדים (CNEs) משומרים באמצעות יצירת גנום MPI דה-נובו ואחריו ה-Asay for Transposase-Accessible Chromatin באמצעות רצף (ATAC-seq assay).
ממצאי המחקר – גם לא כל העטלפים בנויים באופן שווה
שניהם בַּמַבחֵנָה ו in vivo מבחני פיברובלסטים גילו כי פיברובלסטים של MPI היו עמידים יותר באופן משמעותי לסרטן ולהתרבות הקשורה לסרטן מאשר בביקורת וששת מיני העטלפים האחרים שנחקרו. מושבות פיברובלסטים של MPI נמצאו בעקביות קטנות יותר באופן משמעותי מאלו של קבוצות אחרות שנבדקו, דבר המאמת את התכונות האנטי-סרטניות העמוקות שלה. חזרה על ניסויים אלה באמצעות סוגי רקמות אחרים (רקמות המעי והזנב) סיפקה תוצאות דומות, אימות ממצאים אלה ואת ההשערה של עטלפים המציגים עמידות טבעית לסרטן.
מבחני כימות של ביטוי חלבון טרנסקריפטומי מציגים את רמות הביטוי היחסיות של MPI HIF1A, EP300, EIF5B, COPS5ו RPS3 הגנים היו נמוכים משמעותית (הורדת ויסות) בהשוואה לקבוצות האחרות, מה שמצביע על הורדת ויסות אונקוגני כמנגנון הפעולה המבסס את תוצאות הפיברובלסט שנצפו.
"התוצאות שלנו הראו שהדיכוי של ביטוי HIF1A, COPS5 ו-RPS3 עיכב באופן משמעותי את התפשטות התאים (P < 0.05; בדיקות t Student's two-tailed. עם זאת, להורדת הוויסות של EP300 ו-EIF5B לא הייתה השפעה יוצאת דופן על שגשוג התאים. יש לציין כי אלה שני גנים היו מווסתים במהלך ההזדקנות בעטלף ארוך-החיים (Myotis myotis), מה שמרמז על תפקידיהם הפליוטרופיים הפוטנציאליים בתוחלת החיים של העטלף."
ניתוח CNE גילה סך של 437,414 CNEs בכל המינים שהוערכו, 20,231 מהם הציגו אבולוציה מואצת ב-MPI. מבחני ATAC-seq חידדו את התוצאות הללו והדגישו שמוטציות ב-CNE143336, אלמנט רגולטורי פוטנציאלי, עשויות לגרום לעמידות משמעותית לשינוי באמצעות אפנון גנים של HEK 293T ו-NIH 3T3. לבסוף, מודלים של xenograft שמקורם בתאים חשפו את התפקיד החיוני של COPS5 גנים בעמידות לטרנספורמציה ממאירה.
סיכום
המחקר הנוכחי מאמת באופן אמפירי השערות קיימות לגבי העמידות הטבעית של עטלפים נגד סרטן. הוא מבהיר את המנגנונים העומדים בבסיס פוטנציאל הטרנספורמציה האנטי-ממאיר המדהים של MPI תוך שימוש בשילוב של טכניקות אימונולוגיות, טרנסקריפטומיות ועריכת גנים. ממצאי המחקר מדגישים את התפקיד של הורדת ויסות הגנים והאפיגנטיקה כבסיס לעמידות הטבעית לסרטן של כמה מיני עטלפים.
חיוני להזכיר שבעוד שנמצא כי MPI מתחרה באופן משמעותי על עטלפים שנחקרו אחרים במחקר הנוכחי, זה לא מבטל את הפוטנציאל האנטי-סרטני שלהם בדרכים מכניסטיות אחרות שלא נבדקו. זיהוי מנגנונים נוספים שבאמצעותם החיות הארוכות והמפתיעות הללו נלחמות בסרטן עשויה לאפשר לנו לתכנן דרכים חדשות לאנושות ללכת בעקבותיה.
