Три мифа о раке с точки зрения эволюционной онкологии

В настоящее время на базе биологии и традиционных наук о здоровье появляются новые дисциплины, такие как эволюционная онкология. Игорь Викторович Мизгирев, ученый-биолог, подверг критике некоторые научные заблуждения и рассказал, как изучение общих закономерностей возникновения опухолей у различных животных помогает приблизиться к пониманию фундаментальных основ биологии рака.

Игорь Викторович Мизгирев

К.б.н., с.н.с. лаборатории канцерогенеза и старения ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург

Миф №1. Частота опухолей увеличивается с повышением уровня организации живых систем

Такие выводы были сделаны на том основании, что наиболее изученные с точки зрения онкологии организмы — представители класса млекопитающих, расположенного на вершине эволюционной лестницы. Это обусловлено тем, что к млекопитающим помимо людей относится подавляющее число домашних, сельскохозяйственных и лабораторных животных, состояние здоровья которых постоянно находится под контролем различных специалистов: врачей, ветеринаров, зоотехников, научных работников, хозяев. Поэтому информация о большей части выявленных у них случаев новообразований попадают в специализированные регистры, протоколы, истории болезни или научные публикации.

Кроме того, существует ряд факторов, которые оказывают дополнительное влияние на повышение частоты выявления опухолей у перечисленных групп животных. Основной из них — длительный инбридинг, который приводит к увеличению уровня гомозиготности мутантных аллелей, например генов супрессоров опухолей (крайний случай — инбредные линии грызунов). И самое главное — огромная численность этих животных.

Дело в том, что рак — относительно редкое заболевание, которое встречается с частотой несколько десятков случаев на 100 тыс. особей, а так как популяция доместифицированных млекопитающих, находящихся под постоянным контролем, суммарно насчитывает сотни миллионов голов, то и частота обнаружения у них опухолей будет на несколько порядков выше, чем у низших позвоночных — рыб и амфибий, которые значительно реже попадают в поле зрения исследователей.

При этом следует отметить, что, как только определенные виды низших организмов, например шпорцевые лягушки (Xenopus laevis), аксолотли (Ambystoma tigrinum) или зебрафиш (Danio rerio), приобретают статус лабораторных животных и оказываются под строгим ветеринарным контролем, а их суммарная численность достигает сотен тысяч особей, у них также повышается и частота зарегистрированных случаев заболеваний опухолевой природы.

Вот характерный пример. В США в середине 70-х гг. прошлого века под руководством проф. Джона Харшбаргера (John C. Harshbarger) был создан регистр опухолей низших животных (Registry of Tumors in Lower Animals (RTLA). Идея, к сожалению, оказалась неудачной: регистр так и остался не более чем собранием описаний разрозненных случаев новообразований у различных животных, что не позволило в конечном итоге сделать никаких обобщающих выводов о закономерностях возникновения опухолей в зависимости от таксономической принадлежности организмов.

В результате на рубеже XXI в. финансирование проекта было прекращено.

Различия в частоте опухолей у высших и низших позвоночных животных определяются не биологическими особенностями, сформированными в процессе эволюции, а особым генетическим статусом, приобретенным в результате искусственной селекции определенных видов млекопитающих, и величиной популяционной выборки, доступной для изучения.

 

Миф №2. Опухоли низших организмов менее злокачественные, чем опухоли млекопитающих

Мнение о том, что у низших животных, например у рыб, опухоли растут медленнее и имеют более доброкачественное течение, долгое время базировалось на редких находках спонтанных опухолей в природных популяциях. При этом следует учитывать, что вероятность обнаружения спонтанных злокачественных опухолей существенно ниже из-за того, что продолжительность жизни такой рыбы, как правило, небольшая, и она погибает еще до того, как попадет в руки исследователей.

К тому же опухоли, которые можно различить визуально и которые чаще всего обнаруживаются при ловле, располагаются поверхностно, и многие из них действительно доброкачественные, например папилломы у щук или угрей. Эти новообразования имеют вирусную природу, аналогично инфекции ВПЧ у людей. Также следует учитывать то, что у рыб, взятых из природы, практически невозможно отследить динамику заболевания: изучению подвергается обычно уже фиксированный материал, присланный в лабораторию для гистологического анализа. Однако гистологическая картина не всегда соответствует клиническому течению заболевания как у млекопитающих, так и у рыб.

Например, в наших исследованиях на данио мы неоднократно наблюдали крайне медленно растущие, но гистологически очень злокачественные опухоли, и наоборот. И, наконец, нужно учитывать, что зло- качественные опухоли могут развиться из доброкачественных в процессе малигнизации. Поэтому находки даже доброкачественных опухолей у низших организмов не позволяют делать никаких выводов относительно прогноза заболевания. Кроме того, скорость роста первичных спонтанных или индуцированных канцерогенами опухолей (неважно, у рыб или млекопитающих), как правило, не очень высокая и значительно уступает в скорости роста перевивным опухолевым штаммам грызунов, прошедших за несколько десятилетий тысячи пассажей.

Но долгое время провести корректное срав- нения темпов роста перевивных опухолей у рыб и грызунов не представлялось возможным по причине отсутствия сингенных линий рыб и соответствующих опухолевых штаммов. Для исправления этой ситуации нами были созданы так называемые клональные гомозиготные диплоидные линии данио, которые признаются полным генетическим эквивалентом инбредных линий лабораторных грызунов (Mizgireuv IV. et al. Cans Res, 2006). Оказалось, что опухоли, индуцированные у клональных рыб канцерогенами и, способны серийно перевиваться от одной рыбы к другой без признаков отторжения. В наших экспериментах некоторые опухоли прошли более двух десятков пассажей in vivo, демонстрируя скорость роста, сопоставимую со скоростью роста перевивных опухолей грызунов. Таким образом, как только мы начинаем сравнивать одинаковые модели у низших и высших животных, то есть спонтанные опухоли со спонтанными, а перевивные с перевивными, различия в клинической картине заболевания тут же исчезают. Более того, ни мы, ни наши коллеги, работающие на модели данио, за все время исследований не нашли ни одного признака опухолей рыб, который бы отсутствовал у млекопитающих, и наоборот.

Опухоли рыб, так же как и опухоли млекопитающих, могут быть индуцированы химически- ми канцерогенами или генетическими кон- струкциями, содержащими онкогены, имеют сходную морфологию с опухолями человека, способны перевиваться сингенным животным, обладают инвазивным ростом и склонностью к метастазированию, индуцируют рост сосудов и чувствительны к противоопухолевым препаратам, используемым в клинике.

Данио рерио (Danio rerio), или зебрафиш (Zebrafish), — это небольшая (4–5 см) аквариумная рыб- ка родом из Юго-Восточной Азии. Она очень проста в содержании, быстро и без проблем размно- жается в неволе. Благодаря этим качествам зебрафиш стала идеальным объектом для изучения в лабораторных условиях: эти рыбки даже успешно слетали в космос.

 

Миф №3. Существуют животные, у которых не бывает опухолей

Массовое распространение этот миф получал как минимум дважды. Первый раз это случилось в конце 80-х гг. прошлого века, когда в отечественных и зарубежных СМИ прошла волна публикаций о том, что акулы никогда не болеют раком. Одновременно препарат, изготовленный из акульего хряща и получивший название «катрекс», стали преподносить как эффективное средство, способное излечивать любые виды злокачественных опухолей. В конечном итоге, чтобы опровергнуть эту вредную — прежде всего для онкологических пациентов — сенсацию, группа американских исследователей опубликовала статью, в которой были описаны около десятка случаев злокачественных опухолей у различных представителей хрящевых рыб (Ostrander G.K. et al. Cancer Res, 2004).

Второй случай касался голых землекопов (Heterocephalus glaber), и это мнение было популярно даже в профессиональной среде. Сперва ими заинтересовались геронтологи, потому что голые землекопы живут два-три десятка лет, хотя размером они с обычную мышь. В 2014 г. отечественные ученые, работающие в США, Вера Горбунова и Андрей Силуянов получили премию Prince Hitachi Prize for Comparative Oncology за открытие механизма резистентности к раку у голых землекопов, связав этот феномен с наличием у них особой высокомолекулярной формы гиалуроновой кислоты. Но уже в 2016 г. вышли 2 статьи, которые описывали в общей сложности 8 случаев рака у этих грызунов (Delaney M.A. et al. Vet Path, 2016; Taylor K.R. et al. J of Geront, 2016). Причем выборку авторы этих статей производили среди животных, которые содержались в зоопарках в количестве максимум несколько десятков особей, что дает основание предположить, что частота развития спонтанных опухолей у голых землекопов не ниже, чем у других представителей отряда грызунов, например мышей, крыс или морских свинок.

Знание и понимание основ биологии и эволюции рака, эволюции его патологии рано или поздно приведут к переосмыслению принципов лечения онкологических заболеваний. Это то, почему новая наука — эволюционная онкология — должна быть близка и понятна клиническим специалистам.

Подготовила София Меньшикова

Автор публикации

не в сети 19 часов

Редакция

Комментарии: 0Публикации: 608Регистрация: 11-07-2017

Добавить комментарий

Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Генерация пароля