פותרים את תעלומת העמידות לסרטן

כל יצור רב תאי -; בין אם ממריא בשמים, שוחה במעמקי האוקיינוס ​​או משוטט על פני כדור הארץ -; חולקת פגיעות משותפת: צמיחה בלתי מבוקרת של תאים הידועים כסרטן.

מחקר חדש ומקיף בן 10 שנים בראשות חוקרים מאוניברסיטת אריזונה סטייט בדק יותר מ-16,000 רישומי נתחי נימה מ-292 מיני חוליות, וחשף הבדלים משמעותיים בשכיחות הסרטן. הממצאים מציעים תובנות חדשות לגבי התפתחות הסרטן תוך תיגר על הפרדוקס של פטו -; מושג מפתח בביולוגיה אבולוציונית.

הפרדוקס של פטו מציע שבעלי חיים גדולים יותר, עם מספר תאים גדול יותר ותוחלת חיים ארוכה יותר, צריכים להיות בעלי שיעורי סרטן גבוהים יותר באופן יחסי. עם זאת, מחקר זה מראה כי בעוד ששיעורי הסרטן עולים עם גודל הגוף, העלייה היא קלה בלבד. זה מחזק את הרעיון שבעלי חיים גדולים פיתחו מנגנוני דיכוי סרטן חזקים, אבל זה גם מדגיש מורכבויות חדשות באופן שבו סיכוני הסרטן באים לידי ביטוי בין מינים.

המחקר מוסיף ניואנס לפרדוקס של פטו בכך שהוא הראה ששכיחות הסרטן נוטה לעלות עם גודל הגוף ושיעורי המוטציות התאיות, אך פוחתת עם תקופות הריון ארוכות יותר. זה מצביע על כך שהקשר בין גודל, אריכות ימים ועמידות לסרטן מורכב יותר ממה שהובן קודם לכן. התוצאות מעמיקות את ההבנה שלנו באבולוציה של הסרטן ויכולות לספק רמזים לפיתוח טיפולים יעילים יותר.

"עד לאחרונה, לא ידענו את שיעורי הסרטן באף מין מעבר לבני אדם, כלבים וחולדות שומות עירומות", אומר קרלו מאלי, המחבר הראשי של המחקר.

אני נרגש לגלות כל מיני מינים שונים עם שיעורי סרטן נמוכים במיוחד. הם יכולים להראות לנו איך הטבע פתר את הבעיה של מניעת סרטן".

קרלו מאלי, אוניברסיטת אריזונה

מאלי הוא חוקר במרכז הביו-עיצוב למחשוב ביולוגי, אבטחה וחברה, פרופסור בבית הספר למדעי החיים של ASU ומנהל מרכז אבולוציית הסרטן באריזונה.

בנוסף לעמיתיו ל-ASU, אל מאלי מצטרף צוות בינתחומי ממוסדות מחקר מובילים בארה"ב ובינלאומיים. המחקר מופיע בגיליון הנוכחי של כתב העת גילוי סרטן.

תכונות המינים והסיכון לסרטן

הנתונים למחקר זה נאספו מ-99 מוסדות זואולוגיים, אקווריומים ומתקנים אחרים המטפלים בבעלי חיים במסגרות מנוהלות. פתולוגים וטרינרים ערכו ניתוחים בבעלי חיים כדי לזהות גידולים ולהבחין בין מקרים שפירים לממאירים, מה שאפשר לחוקרים להעריך את שכיחות הסרטן במגוון רחב של מינים.

יש לציין כי מינים מסוימים הפגינו שיעורי סרטן גבוהים בצורה יוצאת דופן. לדוגמה, עד 63% מהחמוסים פיתחו גידולים, ואופוסומים וקיפודים הראו סיכונים גבוהים לסרטן באופן דומה. הממצאים מצביעים על כך שלבעלי חיים עם מחזורי חיים קצרים יותר לא היה מספיק לחץ אבולוציוני כדי לפתח הגנה חזקה מסרטן. לעומת זאת, למינים הכוללים את העכבר המצוי, עטלף הפירות של רודריגס ופינגווין שחור רגל, שיעורי סרטן נמוכים להפליא, עם פחות מ-2% מהאנשים שנפגעו.

יונקים הראו בדרך כלל את השיעורים הגבוהים ביותר של גידולים שפירים וממאירים כאחד, ואחריהם זוחלים, ציפורים ודו-חיים. תוצאות אלו מדגישות את הקשר המורכב בין תכונות של בעל חיים -; כגון גודל גוף, תוחלת חיים ותזמון רבייה -; והסיכון שלו לסרטן.

למינים כמו פילים ולווייתנים, למרות גודלם הגדול ואריכות החיים שלהם, יש שיעורי סרטן נמוכים באופן מפתיע. זה כנראה בגלל עותקים מרובים של גנים מדכאי סרטן כמו TP53 ומנגנונים אחרים שטרם התגלו. לפילים, למשל, יש עותקים נוספים של TP53 אך גם מראים רגישות מוגברת לנזקי DNA, מה שמוביל לחיסול תאים פגומים לפני שהם הופכים לסרטניים.

מנגנוני הגנה נוספים לסרטן

מעבר ל-TP53, המחקר מצא אסטרטגיות הגנה פוטנציאליות נוספות לסרטן. לדוגמה, מינים עם פחות מוטציות אקראיות בתאי הגוף נטו לשכיחות נמוכה יותר של סרטן. זה מצביע על כך שצמצום המוטציות באמצעות מנגנוני הגנה ותיקון נמרצים של DNA עשויה להיות דרך נוספת שמינים מסוימים מגנים על עצמם מפני סרטן.

ממצא מרכזי נוסף הוא שמינים עם תקופות הריון ארוכות יותר נוטים לקבל שיעורי סרטן נמוכים יותר. חוקרים משערים כי זמני הריון ארוכים יותר עשויים לספק הזדמנויות רבות יותר לתאים לווסת את עצמם כראוי, ולהפחית את הסבירות למוטציות בעלות השפעה גבוהה שעלולות להוביל לסרטן בשלב מאוחר יותר בחיים.

החוקרים ערכו גם מבחני תגובה לנזק של DNA במינים שונים כדי לחקור עוד יותר את מנגנוני דיכוי הסרטן. הם מדדו כיצד תאי בעלי חיים שונים הגיבו לקרינה ולכימותרפיה, תוך התמקדות בעצירת מחזור התא ומוות תאי מתוכנת (אפופטוזיס) -; שיטות המשמשות להפסקת תאים חריגים לפני שהם מתפתחים לסרטן. למרות שתגובות אלו השתנו בין המינים, הן לא היו בקורלציה ישירה עם שכיחות הסרטן. זה מצביע על כך שגורמים אחרים, כמו תפקוד מערכת החיסון או תהליכים מטבוליים, עשויים למלא תפקידים קריטיים יותר בעמידות לסרטן.

"אנחנו נרגשים לרתום את האסטרטגיות של הטבע למלחמה בסרטן, כדי למנוע אותו בבני אדם", אומר מחבר שותף זאק קומפטון, עם מרכז אבולוציית הסרטן באריזונה ואוניברסיטת אריזונה.

הרחבת הידע על פני מינים

ביחד, ממצאים אלה מדגישים את גילוי מינים בעלי כוח-על של מניעת סרטן. החוקרים פונים כעת לשאלה כיצד הם עושים זאת.

עדויות ראשוניות מצביעות על מגוון טקטיקות לחימה בסרטן על פני מינים, כולל מנגנוני תיקון DNA ערניים, שיעורי מוטציות נמוכים יותר ותקופות הריון ארוכות יותר. הבנת ההגנות הטבעיות הללו עשויה להוביל לאסטרטגיות וטיפולים חדשים למניעת סרטן בבני אדם. לעומת זאת, הבנה מדוע מינים מסוימים רגישים במיוחד לסרטן עשויה להסביר תסמונות סרטניות בבני אדם.

החוקרים מדגישים את הצורך במחקרים נוספים כדי להתבסס על התגליות הללו ולהרחיב את ההבנה שלנו לגבי סרטן על פני מינים. איסוף נתונים נוספים מאוכלוסיות בר וחקר מינים נוספים יכולים לחשוף דפוסים חדשים של עמידות או רגישות לסרטן. מאמצים אלה עשויים להוביל גם לפריצות דרך במניעת סרטן, שיועילו לבני אדם כמו גם למיני בעלי חיים רבים אחרים.