В 1970-е годы британский эпидемиолог Ричард Пето из Оксфорда обратил внимание, что вероятность раковых заболеваний у крупных животных ничуть не больше, чем у мелких. Между тем всё должно было быть наоборот: чем крупнее животное, тем проще ему получить опухоль. Такое соображение кажется вполне логичным, если исходить из того, что у всех клеток примерно равная вероятность на превращение в злокачественные. А раз у крупных животных клеток больше, то и опухоли у них должны образовываться чаще. Такого, однако, не наблюдается, из чего г-н Пето сделал вывод, что большие животные обладают какими-то противораковыми механизмами, которых нет у животных мелких.

Учёные до сих пор спорят о том, почему киты болеют раком реже человека. (Фото Paul Souders.)И вот с тех пор исследователи пытались понять, что же это за механизмы, которые защищают слонов и китов от онкозаболеваний. Вопрос, как можно понять, имеет на только отвлечённо-эволюционное значение, ведь, кто знает, вдруг эти механизмы можно поставить на службу медицине. Исследователи из Института развития в Монпелье (Франция) предприняли попытку описать устойчивость крупных животных к раку с помощью математической модели, имеющей дело с разными мутационными стратегиями. Она включала сто вариантов распределения мутаций на протяжении четырёх тысяч поколений.

Модель учитывала два класса генов — протоонкогены, которые могут вызвать злокачественное перерождение клетки, и опухолевые супрессоры, отвечающие за ремонт клетки, чтобы та не превратилась вдруг из-за повреждений в раковую. Соответственно, чтобы «включить» рак, нужно, чтобы первые гены вышли из-под контроля, а вторые — потеряли активность.

В статье, опубликованной в журнале Evolutionary Applications, авторы пишут, что протоонкогены и антионкогены по-разному реагируют в эволюции на увеличение массы тела. Чем она больше, тем труднее активировать протоонкогены. Однако за невысокий риск раковых болезней приходится платить, и плата эта часто выражается в низкой плодовитости. Предложенная модель говорит о том, что животные среднего размера попадают в трудное положение: у них много генов-супрессоров опухолей, но их работа дороже, чем конечная выгода. Крупное животное может позволить себе низкую плодовитость, так как у него мало естественных врагов, но животные среднего размера вынуждены отдать предпочтение более высокой плодовитости, нежели устойчивости к раку. В результате эволюционное преимущество у видов со средним размером тела принадлежит тем, у кого мутации подавляют активность опухолевых супрессоров и в результате берегут энергию и ресурсы для размножения.

Полученные данные помогают понять, почему у людей раковые болезни случаются у каждого третьего, а у китов белуг — только у 18% особей. В то же время авторы работы признают, что количество протоонкогенов и опухолевых супрессоров может быть далеко не единственной причиной того, почему крупные животные реже болеют раком. Например, это можно объяснить ещё и тем, что у больших зверей ниже уровень кислородных радикалов, повреждающих ДНК, так как у них вообще относительно низкий уровень метаболизма.

Сейчас исследователи заняты сравнением геномов разных животных, включая слонов и горбатых китов, чтобы подтвердить или опровергнуть свою теорию. Стоит также добавить, что далеко не все учёные вообще признают существование разницы в частоте раковых заболеваний между разными видами. Эта разница, как добавляют критики, может возникать из-за того, что при её вычислении не учитывают возрастных и других особенностей организма — в том смысле, что крупные животные на склоне лет могут болеть раком ничуть не реже человека.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

ДНК способна существовать во множестве форм. Например, могут изменяться параметры двойной спирали, она может становиться более сжатой или более вытянутой, сама спираль — быть как право-, так и левозакрученной, а взаимодействия между нуклеотидами могут весьма отличаться от тех, что постулировали классики Уотсон и Крик.

Квадруплексная ДНК в поперечном разрезе, а также фотографии клеток и хромосомы с антителами, связавшимися с четверной спиралью ДНК (фото авторов работы)Многие из альтернативных форм ДНК существуют в живой клетке и нужны ей для каких-то целей. Но есть и такие, которые, казалось бы, вполне могли найти себя в клетке, да только обнаружить их никак не получается. Долгое время такой формой были G-квадруплексы — участки ДНК, состоящие из четырёх цепей. Такая структура может возникать на обогащённых гуанином участках, и учёным даже удалось получить искусственным путём и охарактеризовать параметры такой четверной спирали. Но есть ли G-квадруплексы в живой клетке? В клеточной ДНК можно найти фрагменты с повышенным содержанием гуанина, однако таких структур исследователи там не нашли.

А вот учёным из Кембриджского университета (Великобритания) повезло. Они создали антитела, которые взаимодействовали только с четырёхнитевыми участками ДНК, а не с обычными двунитевыми. Эти антитела добавлялись к человеческим клеткам, и авторы работы смотрели, на какие участки хромосом они сядут. Кроме того, клетки обрабатывались особым веществом, которое «замораживало» нестандартную ДНК, не давая ей перейти в обычный двуспиральный вид. Исследователи ожидали, что антитела «приземлятся» на теломерные концы, так как они особенно обогащены гуанином. Но, как пишут учёные в журнале Nature Chemistry, участки четверной спирали были обнаружены не только на концах, но и по всей длине хромосом.

Здесь важно отметить три момента. Во-первых, G-квадруплексы нашли в человеческих клетках. Во-вторых, это были не простые клетки, а раковые. В-третьих, чаще всего G-квадруплексы попадались в S-фазе клеточного цикла, когда клетка удваивает свой генетический материал перед делением. Более того, исследователи утверждают, что к квадруплексной организации имеют склонность гены, участвующие в злокачественном перерождении. Словом, так и хочется связать четверные спирали с онкологическими процессами.

Образование таких структур может быть вызвано многочисленными мутациями и повреждениями в ДНК (например, известно, что много повреждений при раке накапливается именно в теломерах). Наверное, квадруплексы как-то помогают раковой клетке в управлении важными генами. И тогда можно разработать лекарство от рака, нацеленное именно на квадруплексы. Но для начала нужно убедиться, что все эти предположения соответствуют реальности и что такие четверные спирали действительно свойственны именно раковым, а не всем клеткам.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Группа ученых под руководством профессора СПбГУ Андрея Козлова и руководителя лаборатории онкоэкологии НИИ онкологии имени Н.Н. Петрова Марка Забежинского больше года наблюдала за золотыми рыбками. В итоге исследователи пришли к выводам, которые могут сыграть существенную роль в борьбе с раком. Оказывается, любая опухоль появляется неслучайно.

Золотая рыбка фото википедияРечь идет о некоторых видах золотых рыбок (декоративная форма серебряного карася Carassius auratis), голова которых украшена наростом-"шапочкой". Их вывели полторы тысячи лет назад в Китае, и разновидности с "шапочками" особенно высоко ценятся аквариумистами. Раньше предполагалось, что "шапочка" — жировое образование, однако всерьез эти наросты никто не изучал.

Группа ученых под руководством Андрея Козлова и Марка Забежинского закупила 100 мальков, за ростом которых и развитием у них "шапочек" наблюдали в течение 14 месяцев. В ходе слежения периодически отбирали особей для гистологического исследования кожи головы.

Разрастания кожи головы у рыбок фиксировались с двухмесячного возраста. В возрасте 6 месяцев "шапочки" были выявлены у 39,5 процентов рыбок, а в возрасте 14 месяцев — у 60,7 процентов рыбок. При гистологическом исследовании "шапочек" на разных фазах их развития отмечено избыточное разрастание элементов (гиперплазия) эпителия с увеличением числа светлых клеток, что продуцируют слизь. Также наблюдалось утолщение и отек дермы (соединительнотканного слоя кожи, расположенного под верхними слоями) с дальнейшим возникновением папилломатозных разрастаний и эпителиальных погружных выростов.

Дальнейшая задача ученых — выяснить, в чем биологическая сущность этих разрастаний. Возможны четыре варианта: "шапочки" могли бы являться пороком развития, реактивным пролифератом, доброкачественной опухолью или злокачественным новообразованием. Исследователи пришли к выводу, что природа изменений — опухолевая (в пользу этого предположения говорит прогрессирующий характер изменений на макро- и микроскопическом уровнях). Явных признаков злокачественности ученые не обнаружили.

"Таким образом, наиболее вероятным следует считать предположение, что "шапочки" у золотых рыбок являются генетически детерминированной доброкачественной опухолью кожи. Если это предположение верно, то такие "шапочки" можно считать первым описанным в литературе примером искусственного отбора на доброкачественную опухоль, что подтверждает наше предположение о возможной эволюционной роли данных образований. Это принципиальный научный результат, полученный впервые в мире в России", — говорит профессор СПбГУ, директор Санкт-Петербургского Биомедицинского центра Андрей Козлов.

Косвенное подтверждение гипотезы о возможной эволюционной роли опухолей Андрей Козлов видит в том, что, как это следует из последних научных работ в данной области, большая часть опухолей, которые возникают в организмах животных (в том числе человека) остаются доброкачественными, никогда не переходя в раковые. По мнению ученого, опухоли появляются не просто так: именно они оказываются в организме поставщиком избыточного клеточного материала, и, следовательно, являются "лабораторией" эволюции.

Хорошо иллюстрируют идею бобовые растения. Опухоли (клубеньки) на их корнях, появившиеся миллионы лет назад, оказались впоследствии замечательными "квартирками" нитрифицирующих бактерий, которые способны фиксировать атмосферный азот, ставший для растения дополнительным источником питания и сыгравший важнейшую роль в их освоении суши. Вот так из обычных опухолей возникли в специальные органы растения, без которых оно уже не может обходится.

Научный коллектив под руководством профессора Козлова обнаружил, что в опухолях активируются и работают эволюционно новые гены. Но эта тема заслуживает отдельной публикации. В настоящее время Андрей Козлов пишет книгу, обобщающую его исследования и выводы о роли опухолей в эволюции. Ученый уверен, что его теория предсказывает новые подходы к профилактике, диагностике и лечению опухолей. А пока результаты работы были изложены в статье "Гиперпластические разрастания на коже головы золотых рыбок — сравнительно-онкологические аспекты", что недавно опубликована в авторитетном отечественном научном журнале "Вопросы онкологии".

Источник: pravda.ru