Megtalálták a rejtélyes gént, ami feltehetően megvédi az elefántokat a rákos betegségektől
Az emberi testet körülbelül 37 billió, vagyis 37 000 000 000 000 sejt építi fel, és ez a hatalmas gépezet a mikrobákkal közösen tartja működésben a szervezetet. Ezek a sejtek átlagosan 7-10 évente kicserélődnek, bár nagyon változó, melyik sejt meddig él: a májsejtek mindössze 10-16 hónapig, a szívizomsejtek 40 évig. Ahogy azonban a sejtek elöregszenek, elkezdenek osztódni, majd a régiek elhalnak és az újak viszik tovább a rájuk kiosztott feladatot. Minden máshoz hasonlóan azonban a sejtek cserélődésének végeláthatatlan folyamata sem tökéletes: az osztódáskor történhetnek genetikai hibák, és ezek azok a mutációk, amelyek végül a rákos daganatok kialakulását okozhatják.
Bár a daganatok kialakulásához genetikai és környezeti tényezők egyaránt hozzájárulhatnak, sőt az emlősállatok vizsgálatakor az is kiderült, hogy a patás növényevők körében ritkábban alakul ki efféle betegség, mint a ragadozók között, a kutatók sokáig úgy vélték, hogy a daganatok kialakulása visszavezethető egy egyszerű tételre: egyenesen arányosítható a sejtek számával. Hiszen minél nagyobb a testméret, vagyis minél több a sejt, annál több az esély a hibázásra, és ezzel együtt a sejtek mutálódására is. Amikor azonban elkezdték vizsgálni a legnagyobb testű emlősöket, a bálnákat és az elefántokat, kiderült, hogy ez esetükben egyáltalán nem igaz, sőt, ezeknél az állatoknál rendkívül ritkán alakulnak ki tumorok. A rákkutatók úgy vélik, hogy az elefántok szervezete működésének alaposabb vizsgálata bepillantást engedhet abba, milyen genetikai folyamatok akadályozzák meg a rákos daganatok kialakulását, és ez a jövőben az emberi daganatok elleni küzdelemnek is új tárlatokat nyithat. Egy friss tanulmány arra az eredményre jutott, hogy részben a p53 gén mutációi felelősek az elefántok alacsony rákkockázatáért.
Elefántok, bálnák, csupasz földikutyák és a Peto-paradoxon
A sejtek számának nagysága és a rákrizikó alakulása közötti, feltételezett lineáris összefüggés alaposabb vizsgálata az utóbbi években azt tárta fel, hogy fajok széles skáláját figyelembe véve ennél az egyszerű magyarázatnál sokkal bonyolultabb a képlet. Bár emberek és kutyák esetében több tanulmány is igazolta, hogy a nagyobb testméret, tehát a több sejt nagyobb daganatrizikóval párosul, ez más fajok esetén nem állja meg a helyét.
Sir Richard Peto brit epidemiológus 1977-ben például azt a paradoxont jegyezte le, hogy bár az elefántoknak és a bálnáknak az embernél sokkal több sejtjük van, mégis csak nagyon ritkán alakul ki szervezetükben rákot okozó génmutáció. Ezt azóta Peto-paradoxonnak nevezik.
Az egerek és az elefántok rizikója például testméretük látványos különbsége ellenére is nagyjából azonos, sőt a teljesen más súlycsoportban játszó, csupasz földikutya is rezisztens a daganatokkal szemben, ami még rejtélyesebbé teszik a rák kialakulását.
Az életkor és a génmutációk összefüggései
A sejtszám és a rákrizikó lineáris kapcsolatát elvetve a brit Wellcome Sangler Institute kutatócsoportja idén a Nature folyóiratban megjelent tanulmányában arra jutott, hogy fordított arányosság állítható fel a között, hogy milyen hosszú ideig élnek az állatok, és hogy milyen gyorsan mutálódik a genetikai örökítőanyaguk. Ez azért fontos, mert minél tovább él egy organizmus, a sejtjei annál többször osztódhatnak, ezzel pedig megnő a mutációk valószínűsége is, ráadásul az idő múlásával a sejtek működése is egyre tökéletlenebbé válik - így a daganatok kialakulásának kockázata is magasabb.
Az egerek például átlagosan mindössze négy évig élnek, viszont a kutatás szerint ez alatt az idő alatt szervezetükben évente közel 800 génmutáció megy végbe. Ehhez képest az embereknél, ahol a kutatók átlagosan 84 életévvel számoltak, évente kevesebb mint 50 mutáció történik. Amikor a kutatók más tulajdonságokra, például testtömegre és élettartamra korrigálták az eredményeket, azt tapasztalták, hogy az emlősök halálának időpontjában az egy sejtre eső mutációk száma legfeljebb háromszoros eltérést mutatott. Ez a viszonylag kis eltérés pedig arra utal, hogy az egyes fajoknál a genetikai mutációknak lehet egyfajta plafonjuk, és ha olyan módszereket lehetne találni, amelyek csökkentik a mutációs rátát, le lehetne lassítani a rák kialakulását.
Nem felejt és nem kap rákot
Ez a tanulmány sajnos nem vizsgálta az elefántok mutációs rátáját, így nem tudjuk, hogy az mennyire játszhat közre az állatok alacsony rákrizikójában, mindenesetre egy másik kutatás szerint a bolygó legnagyobb szárazföldi emlősei legalább részben a p53 nevű génnek köszönhetik páratlan rezisztenciájukat a rákos megbetegedésekkel szemben. Ez a gén az embernek és más állatoknak is abban nyújt segítséget, hogy sejtjeik az osztódás során helyreállítsák a károsodott DNS-szakaszokat. Az elefántok szervezete ennek a génnek 20 másolatával rendelkezik, amelyek mindegyike két alléllal, vagyis génvariációval bír, és összesen 40 fehérjét hoznak létre - szemben az emberek és a legtöbb állat egyetlen génmásolatával, ami összesen két proteint kódol.
A Molecular Biology and Evolution folyóiratban megjelent friss tanulmány azt vizsgálta meg, hogy ez a húsz génmásolat hogyan teszi képessé az elefántokat arra, hogy hatékonyabban győzzék le a rákot, mint más emlősök. Robin Fåhraeus, a tanulmány egyik társszerzője és a francia Nemzeti Egészségügyi Kutatóintézet molekuláris onkológusa szerint a kutatás számos új lehetőséget villant fel annak tanulmányozására, hogyan védik meg magukat a sejtek a sérült genetikai kódtól, és nemcsak elefántoknál, hanem az embernél is.
A p53 gén a rák elleni csodafegyver
Az emlősöknél azonosított p53 gén kulcsszerepet játszik abban, hogy a mutáns sejtek ne váljanak daganatokká. Amikor a p53 által kódolt fehérje egy károsodott DNS-sel találkozik, nem kötődik hozzá az MDM2-nek nevezett fehérjéhez, ez pedig olyan láncreakciót indít be, amelyik megállítja a sejtciklust, és elindítja a sejt regenerálódását. Ha ez nem sikerül, akkor a p53 gyakorlatilag kiadja a parancsot a sejt önmegsemmisítésére. A p53 gén beavatkozása nélkül ezek a sejtcsomók könnyen elrákosodhatnak: az emberi daganatok több mint felében ennek a génnek a funkciója váletlenszerű mutációkon keresztül gyakorlatilag teljesen törlődik. Sőt, érdemes azt is hozzátenni, hogy a rákos sejteknek is megvannak a mechanizmusai arra, hogy az MDM2 fehérjét a p53 beavatkozása nélkül kössék magukhoz, kikerülve a szervezet védelmi vonalát.
A korábban említett kutatócsoport az elefántok p53 génje által kódolt mind a 40 fehérjét modellezték és megvizsgálták virtuálisan, és két olyan módszert találtak, amellyel a gén segíti az elefántokat a rák elkerülésében. Először is az a tény, hogy az elefántok szervezete a gén több másolatát is hordozza, már önmagában is csökkenti annak az esélyét, hogy a rákos sejtek megkerüljék a p53-t. Ezen kívül az elefántok p53-génmásolatai különféle molekuláris ösztönzőkre máshogy reagálnak, így a károsodott sejtekre is más-más reakciót adnak, és máshogy igyekeznek magukhoz kötni az MDM2 fehérjét is, ami valószínűleg előnyt jelent a mutációk észlelésében és eltávolításában.
Sue Haupt, az ausztráliai Peter MacCallum Rákkutató Központ sejtbiológusa szerint ezek a figyelemreméltó eredmények azt sugallják, hogy az elefántoknak a p53 gén révén gazdag eszköztár áll rendelkezésükre a rák ellen, ez pedig az emberek esetében is új távlatokat nyit a rák kivédésére.
Fåhraeus és kollégái jelenleg a bécsi állatkert egyik afrikai elefántjából származó vérmintákon igyekeznek megvizsgálni eddigi, virtuálisan kapott eredményeik helytállóságát. Azt vizsgálják, hogy a p53 fehérjék hogyan lépnek kapcsolatba a károsodott sejtekkel és más kulcsfontosságú molekulákkal, és terveik szerint eredményeiket emberi sejtekkel is összevetik.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
