Подробное генетическое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science, раскрывает некоторые удивительные – и даже загадочные – данные о том, как этот рак, выживший тысячи лет, со временем мутировал и эволюционировал.
“ Венерическая опухоль, передающаяся собакам ” – это рак, который распространяется между собаками посредством передачи живых раковых клеток, в основном во время спаривания. Заболевание обычно проявляется опухолями половых органов как у самцов, так и у самок домашних собак. Впервые он возник у отдельной собаки, но выжил после смерти первоначальной собаки, распространившись на новых собак.
В настоящее время рак обнаружен в популяциях собак по всему миру и является старейшей и самой плодовитой родословной, известной в природе.
Одним из наиболее примечательных аспектов этих опухолей является то, что их клетки являются клетками исходной собаки, у которой возник рак, а не собаки-носителя. Единственные различия между клетками опухолей современных собак и клетками исходной опухоли – это те, которые возникли с течением времени либо из-за спонтанных изменений в ДНК клеток, либо из-за изменений, вызванных канцерогенами.
Международная группа исследователей под руководством ученых из Группы по трансмиссивным ракам Кембриджского университета сравнила различия в опухолях, взятых у 546 собак по всему миру, чтобы попытаться понять, как возникла болезнь и как ей удалось распространиться по миру.
«Эта опухоль распространилась почти на все континенты, развиваясь по мере своего распространения», – говорит Адриан Баез-Ортега, аспирант Группы по трансмиссивным онкологическим заболеваниям при отделении ветеринарной медицины Кембриджа. "Изменения в его ДНК рассказывают историю того, где он был и когда, почти как исторический журнал путешествий."
Используя данные, они создали филогенетическое древо – разновидность генеалогического древа различных мутаций в опухолях. Это позволило им подсчитать, что рак впервые возник между 4000 и 8500 лет назад, скорее всего, в Азии или Европе.
Все современные опухоли восходят к общему предку около 1900 лет назад.
Исследователи говорят, что рак впервые распространился из Европы в Америку около 500 лет назад, когда европейские поселенцы впервые прибыли на континент морем.
Почти все опухоли, обнаруженные сегодня в Северной, Центральной и Южной Америке, произошли в результате этого единственного интродукционного события.
Из Америки болезнь распространилась дальше, в Африку и обратно на Индийский субконтинент – почти все места, которые в то время были европейскими колониями. Например, рак наблюдается на Реюньоне, но именно здесь европейские путешественники останавливались по пути в Индию. Все эти данные свидетельствуют о том, что опухоль была распространена морскими собаками, перенесенными во время морской деятельности.
Хотя выводы, касающиеся исторического распространения болезни, интересны, исследователей особенно волнует эволюция опухоли.
Недавние разработки в биологии рака позволили ученым изучить мутации в ДНК опухоли и идентифицировать уникальные сигнатуры, оставленные канцерогенами.
Это позволяет им видеть, например, повреждения, которые вызывает ультрафиолетовый (УФ) свет.
Используя эти методы, исследователи определили сигнатуры пяти различных биологических процессов, которые повредили опухоль собаки на протяжении ее истории. Четыре из них, включая воздействие ультрафиолетового света, являются известными процессами, уже связанными с раком человека.
Тем не менее, одна из них, называемая «Сигнатура А», имеет очень характерную мутационную сигнатуру, отличную от любой, наблюдаемой ранее: она вызвала мутации только в далеком прошлом опухоли, несколько тысяч лет назад, и с тех пор никогда не наблюдалась.
«Это действительно захватывающе – мы никогда раньше не видели ничего подобного паттерну, вызываемому этим канцерогеном», – говорит доктор Элизабет Мерчисон, возглавляющая Группу по трансмиссивным онкологическим заболеваниям в Кембриджском университете.
"Похоже, что тысячи лет назад опухоль подверглась воздействию чего-то, что вызвало изменения в ее ДНК в течение некоторого времени, а затем исчезло. Что может быть канцерогеном – загадка.
Возможно, это было что-то, присутствующее в среде, где впервые возник рак."
Еще одно интригующее открытие, связанное с эволюцией опухолей. В теории эволюции существует два основных типа отбора – положительный и отрицательный. Положительный отбор – это когда мутации, дающие организму особые преимущества, с большей вероятностью передаются из поколения в поколение; отрицательный отбор – это когда мутации, которые могут иметь вредный эффект, с меньшей вероятностью передаются.
Такой отбор обычно происходит путем полового размножения.
Когда исследователи проанализировали опухоли, они не обнаружили никаких доказательств ни положительного, ни отрицательного отбора.
Это означает, что опухоль со временем будет накапливать все больше и больше потенциально повреждающих мутаций, делая ее все менее и менее пригодной для окружающей среды.
Баез-Ортега объясняет: «Обычно мы видим давление отбора, действующее на эволюцию организма.
Эти собачьи опухоли являются инородными телами, поэтому можно было бы ожидать увидеть битву между ними и иммунной системой собаки, которая приведет к успешной передаче только самых сильных опухолей. Кажется, здесь этого не происходит.
«Этот раковый« паразит »оказался удивительно успешным в выживании на протяжении тысяч лет, но его состояние неуклонно ухудшается. Это предполагает, что его дни могут быть сочтены, но, вероятно, пройдут десятки тысяч лет, прежде чем он исчезнет."
Исследование было поддержано Wellcome, Leverhulme Trust и Благотворительным фондом Kennel Club.