鯨魚能戰勝癌症的秘訣？科學家在其體內發現抑癌基因

科學家們知道年齡和體重是癌症發生的危險因素。這就意味著，地球上一些最大、壽命最長的動物（比如說鯨魚），應該罹患癌症的風險極高。

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然而結果卻恰恰相反，這些動物並沒有發展或死於這種疾病，大象和恐龍的近親鳥類也是如此。北亞利桑那大學信息、計算和網路系統學院的助理教授Marc Tollis很想知道其中緣由。

Tollis領導了一個由來自亞利桑那州立大學、荷蘭格羅寧根大學、馬薩諸塞州海岸研究中心和全球其他九家機構的科學家組成的團隊，研究鯨類動物潛在的癌症抑製機制，包括鯨魚、海豚和江豚在內的哺乳動物群體。相關研究結果發表在《Molecular Biology and Evolution》上。亞利桑那州立大學Carlo Maley教授是一位進化生物學家，他也是這項新研究的資深合著者。

Carlo Maley

Tollis說，這項研究發現，大自然以無數種方式在生命樹中戰勝了癌症，研究人員可以利用這些信息來幫助找到預防人類癌症的潛在新靶點。比如說，可以借鑒鯨魚的蛋白質來阻止細胞的增殖，從而開發出能縮小人體腫瘤的藥物。

縱橫諜海在生物中是正常的，體細胞或體細胞突變也是正常的。大多數時候，體細胞突變是無害的，或者身體能夠修復這些突變。但一旦出現異常，就會導致癌症。

除此之外，癌症變得越來越複雜。儘管對所有類型的癌症和所有類型的生物體做了研究，但仍然發現問題比答案多。年齡和體型也是眾所周知的患癌危險因素。Tollis對此的一種解釋是，癌症風險總體上是一個有機體一生中縱橫諜海數量的函數。

他說，「這是由體細胞進化驅動的——當體細胞複製基因組、分裂併產生子細胞時，就會發生遺傳變化。壽命越長，縱橫諜海就越多，後代細胞基因組中發生致癌突變的可能性就越高。」同樣，較大的個體由更多的細胞組成，這也增加了致癌突變的可能性。」

如此一來，鯨魚應該更容易患癌症。因為鯨魚比地球上大多數哺乳動物壽命更長，身體脂肪的比例也更高。然而，結果並非如此。這一現象被稱為「Peto"s Paradox」。那麼，鯨魚是如何抵抗這些眾所周知的危險因素的呢？Tolis及其團隊以早期Carlo Maley對大象癌症抑製的替代機制研究作為基礎，做出了更進一步的研究。

鯨魚抑癌秘訣

該研究團隊在聯邦研究許可下，從馬薩諸塞州海岸的一頭成年雌性座頭鯨身上獲取皮膚樣本。這頭名為「Salt」的鯨魚。之所以選擇它作為實驗對象，是因為早在20世紀70年代中期，它就被海岸研究中心列入目錄，並被選為這項研究的對象，它的生活史是所有座頭鯨中記錄最完整的。

因此該團隊對Salt的基因組進行了測序和組裝，這需要從皮膚組織中提取DNA，將其分割成更小的片段，然後通過一個DNA測序器產生近20億個短序列。然後，他們將這些序列重新組合成一個跨越27億個鹼基對的基因組組合 (相比之下，人類基因組大約有31億個鹼基對長) 。他們還對RNA進行了測序，這有助於找到基因在基因組中的精確坐標。

然後，研究小組將座頭鯨的基因組與其他哺乳動物的基因組進行了比較，包括其他海洋巨獸，如藍鯨、長鬚鯨、露脊鯨和抹香鯨。他們期望看到許多差異，但也有一些相似之處，特別是與基因組中執行重要功能的部分。他們還尋找了基因組中進化出的來幫助鯨魚適應環境的部分。

結果發現，鯨魚基因組的某些部分比其他哺乳動物進化得更快。鯨魚基因組的這些部分含有控制細胞周期、細胞增殖和DNA修復的基因，而這些基因對於正常細胞功能至關重要。在人類癌症中，這些基因中很多都發生了突變。鯨魚的基因組也進化出許多腫瘤抑製基因。

Tollis說，「這表明鯨魚在哺乳動物中是獨一無二的，為了進化出巨大的體型，這些重要的『管家』基因必須跟上，才能保持物種的健康。這些基因在進化上是保守的，通常可以預防癌症。我們還發現，儘管鯨魚基因組中與癌症相關的部分比其他哺乳動物進化得更快，但與其他哺乳動物相比，隨著時間的推移，鯨魚基因組中累積的DNA突變要少得多（平均而言），這表明它們的突變率更低。」

這種緩慢的變化速度也可能限制了鯨魚接觸致癌體細胞突變。

值得注意的是，這項研究建立在ASU團隊的此前研究基礎上——他們在大象身上發現了更低的癌症發病率。大象是另一種體型龐大、壽命長的哺乳動物，但在基因上與鯨魚沒有太多共同之處。這兩個物種通過不同的機制得到了相同的結果——癌症抑製。滅絕的巨型恐龍可能也是如此，儘管科學家們在恐龍化石中發現了癌症的證據，但這類生物包括地球上有史以來最大的動物，因此它們可能也具有有效的抗癌能力。

「大自然告訴我們，癌症基因的這些變化與生命是一致的。接下來的問題是，我們需要弄明白這些變化中的哪一個可以預防癌症，能否為人類所用？」 來自亞利桑那州立大學生物設計研究所的癌症進化生物學家Carlo Maley說道。

下一步，Tollis和他的團隊將利用鯨魚細胞系的實驗更好地了解癌症抑製表型，這將為團隊的基因組結果提供重要的功能驗證。這將是研製出鯨源性的人類癌症藥物的第一步。他們還在觀察其他動物，如蝙蝠、烏龜和鱷魚，以了解這些長壽物種是如何抑製癌症的。

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參考資料：

[1]How whales defy the cancer odds: Good genes

[2]Good genes: Breaking down whale DNA to learn how they defy cancer odds

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