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大象身上的“僵尸”基因将是打败癌症的关键?

以它们庞大的体型与长寿来看,大象罹癌率出乎意料的低。研究人员希望能厘清背后机制,并借此发展出针对人类罹癌的疗法。 Photo by MICHAEL NICHOL

以它们庞大的体型与长寿来看,大象罹癌率出乎意料的低。研究人员希望能厘清背后机制,并借此发展出针对人类罹癌的疗法。 Photo by MICHAEL NICHOLS

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:MAYA WEI-HAAS 编译:曾柏谚):大象身上的「僵尸」基因,将是打倒癌症的关键?这种新接受测试的基因,也许正是这些温和大个子出人意料地罹癌率极低的关键。

我们的身体约由30兆个细胞组成,在与许多微生物群搭配之下,这支细胞交响乐队让你的身体整天「嗡嗡嗡」──心脏噗通作响、肠道咕噜蠕动、肌肉蓄势待发!随着身体生长,细胞会藉由分裂新细胞来汰换老旧细胞,不过在除旧布新的过程里,基因的错误还是在所难免会出现,而这些错误通常会转变成癌症。

统计上而言,更大的动物有着更多的细胞,因此应该会出现更多癌症。按这个逻辑,大象的细胞量比其他较小的哺乳类高出数百倍,应该会因此饱受较高的罹癌率所苦吧?不过事实并非如此。

如今一份发表在《细胞报导》(Cell Reports)期刊的研究为解开谜底带来新线索,关键或许就是一种最近复活的「僵尸」基因。

「以演化生物学的观点来看,这实在太迷人了。」并未参与这此次研究的犹他大学小儿肿瘤学家约书亚.席夫曼(Joshua Schiffman)表示:「这是个非常好的开始,」但他也谨慎地提到需要更多测试来佐证这项发现:「我想我们才站在起跑点呢。」

关于身体尺寸的难题

席夫曼与团队在2015年发表了一篇论文,详述了生物「体型与罹癌率兜不拢」──这个难题如今被称做皮托悖论(Peto's Paradox)──背后的重大发现。他们发现这种鼻子晃来晃去的生物拥有肿瘤抑制基因P53的额外基因复本(copy)──人类只有一份,而大象有20份。

不论是人类、大象或者其他动物,当细胞在体内分裂时,P53就像一个负责帮基因进行病况分类的医师一般。「P53能够辨识出DNA的损伤,然后说『ok我们有哪些选项?』」。同样并未参与此次研究,加州大学圣塔芭芭拉分校的生物学家艾美.博迪(Amy Boddy)解释道。只有一点小问题的细胞能被修复,不过如果细胞损伤的太严重而成为一个癌症风险,P53会命令他们死亡来取代修复。

当多数动物选择修补细胞损伤时,大象的细胞更常选择后者。芝加哥大学的演化生物学家,同时也是本篇研究作者之一的文森.林奇(Vincent Lynch)解释道:「大象很怪,他们的细胞在DNA损伤后,就会直接死亡。」林奇希望能知道背后原因,他领导的团队针对大象额外的P53基因进行了独立检验。

沉默的杀手

林奇与他的团队开始寻找大象与其他小型哺乳类在基因上的不同,尤其是那些有额外复本的基因。其中有个基因格外引人注目──白血病抑制因子(Leukemia Inhibitory Factor, 或简称LIF)。这个基因另一个为人所知的功能是提升生育力。

博迪说:「我有点意外竟然是LIF基因。」生育力看起来与预防癌症八竿子打不着。不过林奇认为其中的LIF6或许也负责另一个功能──杀死受损细胞。

从小小的鼠兔到巨大的小须鲸,大多数的哺乳类都只有一份LIF的基因复本。不过大象和它们的近亲如海牛、长得像土拨鼠的蹄兔等,则有许多份复本。大象本身有7到11份复本,林奇说:「这取决于你怎么计算。」

这些复本中的一个似乎起了作用:LIF6。而且这种复本目前仅在大象身上被发现到。

根据研究指出,LIF6基因大约在5900万年前出现于大象的基因里。最初,LIF6似乎是个没有什么功能、破碎的基因。不过随着大象的长鼻目祖先进化,这种基因也进化了。 LIF6最终犹如一个上工的「僵尸」基因一般被再度唤醒。而或许正是这项改变,让拥有巨大身形的大象免受癌症所苦。

如果说P53是个负责帮病患分类的医师,那么LIF6就是负责执行命令、消灭受损细胞的角色。

林奇与团队藉由在实验室中造成非洲象细胞DNA的损伤,来证实LIF6基因的活动。这些损伤似乎会触发了P53启动LIF6基因来除掉受损细胞。林奇说,假如他们阻止LIF6基因起作用,大象特有的对受损细胞的敏感度似乎就消失无踪。

终结癌症之网

这种僵尸基因并非唯一控制癌症的基因,林奇提醒:「LIF6是一个更宏观过程中的一小部分。」席夫曼同意这个说法,并补充道:「十之八九会有其他发现的。」席夫曼的团队在今年稍早发表的另一份相关研究中,便聚焦在另一组基因身上。这个基因组比起直接消灭受损细胞,更倾向修复损害的大象DNA。

团队的最终期望是藉由研究动物的癌症防御机制,帮助人类癌症疗法的发展。 「这个演化花了5900万年,」席夫曼在提及LIF6的演化时说:「在我看来,这是一个长达5900万年的研究与开发。大自然以5900万年的时间,试图找出避免癌症的最佳解法。」

在挖掘一切能攻克癌症的知识道路上,这次研究人员可是取得了一臂──或是是一「鼻」之力呢。




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