Már tudják, miért nem győzi le a rák az elefántokat

Afrikai elefánt (Loxodonta africana)

Hosszú ideig a kutatók képtelenek voltak rájönni, miért nem lesznek rákosak az elefántok. Egy új kutatás kideríthette a választ: az óriási állatok halott géneket támasztanak fel, amelyek aztán a rák ellen küzdenek.

A Chicagói Egyetem kutatói által kifejlesztett kísérlet végre választ adott arra, milyen mechanizmus áll a vastagbőrűek (Pachydermata) azon rejtélyes képessége mögött, hogy képesek elkerülni a rákos megbetegedéseket.

Ha azt vesszük, jogosan hihetnénk, hogy minél több sejtje van egy adott élőlénynek, annál nagyobb a tumorok kialakulásának valószínűsége. Ez bizonyos esetekben valóban így van: példának okáért minél termetesebb egy kutya, annál nagyobb az esélye, hogy rákos sejtek jelenjenek meg a szervezetében.

Ez az összefüggés azonban korántsem minden fajra jellemző, vagyis a daganatok kialakulásának kockázata nincs kapcsolatban sem a testmérettel, sem az élettartammal. Ezt nevezik az úgynevezett Peto-paradoxonnak (a jelenséget az Oxfordi Egyetem professzora, Richard Peto figyelte meg először, innen az elnevezés). A látszólagos ellentmondás oka évtizedekig rejtélynek számított a biológusok számára.

Ráksejt Forrás: Science Photo Library/SCIENCE ARTWORK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Science Artwork/Science Photo Li

A Peto-paradoxon és az elefántok

A Peto-paradoxon tankönyvbe illő példájának számítanak az elefántok.

Egy 2015-ös tanulmány azt találta, hogy a hatalmas termetű emlősöknél az elhalálozások mindössze öt százaléka köthető rákhoz, ugyanez az érték emberek esetében 11-25 százalék között mozog, pedig jóval kisebbek vagyunk az ormányosoknál.

Ezen kívül azt is sikerült kideríteni, hogy az állatok rákellenes szuperképessége mögött részben a TP53 nevezetű gén áll. A legtöbb rákellenes génhez hasonlóan a TP53 által előállított molekula is képes detektálni a DNS-károsodást. Ha ez megtörténik, az érintett sejt azt az utasítást kapja, hogy javítsa ki a hibát, vagy semmisítse meg önmagát.

Ázsiai elefánt Forrás: AFP/Ishara S. Kodikara

A legtöbb emlősben mindössze két kópia van az említett génből,

az elefántokban viszont húsz,

azaz jóval hatékonyabban tudnak védekezni a rák jelentette veszély ellen, mint a többi élőlény.

A tumorszupresszor gének működésének vizsgálata ugyanakkor nem egyszerű feladat, különösen akkor, ha ilyen nagy testű, hosszú életű állatokról van szó.

Laboratóriumi körülmények között viszonylag könnyű több generációnyi kísérleti egeret kitenyészteni, olyan állatoknál azonban, amelyek két éven át vemhesek és nagyjából ugyanannyi ideig élnek, mint mi, már jóval bonyolultabb a helyzet.

Afrikai elefánt Forrás: Science Photo Library/ALBERTO GHIZZI PANIZZA / SCIENCE PHOTO LIBRARY/Alberto Ghizzi Panizza / Science

Azonnal megsemmisültek a hibás sejtek

Az ismert nehézségek miatt Vincent Lynch genetikus és kollégái másfajta megközelítést alkalmaztak. Szövetmintákat vettek az elefántoktól, valamint az ormányosok rokonaitól, a manátuszoktól, és a macskanagyságú szirtiborzoktól, majd az így kinyert sejteket karcinogén, más szóval DNS-t károsító, rákkeltő anyagokkal támadták.

„Az elefántok sejtjei azonnal elhaltak; abszolút intoleránsak voltak a DNS-károsodással szemben, nem úgy, mint rokonaik” - mondta Lynch. Hozzátette:

a sejtek azonnali pusztulásának köszönhető, hogy nem alakulhattak ki tumorok az állatok testében.

Azt már korábban is sejtették a kutatók, hogy a TP53-as gén az egyik okozója az életmentő sejtpusztulásnak, de tudták, ennél jóval bonyolultabb a teljes történet.

Forrás: Science Photo Library/KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Ktsdesign/Science Photo Library

Zombigének

A figyelem középpontjába a vizsgálat során egy másik gén, a leukémia gátló faktor (LIF) került. A géntípus daganatellenes szerepét már korábban is tanulmányozták terhesség esetén, így nem volt ismeretlen a tudomány számára. Érdekesség, hogy a gén egyes esetekben éppen növeli a rák kifejlődésének esélyét.

Akárcsak a TP53, a LIF is számos példányban megtalálható az elefánt génállományában. Ez nem egy különleges tulajdonság, elég gyakorinak mondható, hogy az aktív gének mellett több inaktív, halott klón is jelen van a genomban. Az ilyen géneket hívják pszeudogéneknek.

Forrás: Picture-Alliance/AFP/Verwendung weltweit/Tschiponnique Skupin/Geisler-Fot

A kutatók meglepetten tapasztalták, hogy amikor az egyik elefántsejt DNS-e megsérült, az alvó LIF pszeudogének egyike (LIF6) váratlanul bekapcsolt.

Arra a következtetésre jutottunk, hogy az elefántoknál és rokonaiknál is jelen vannak a nem funkcionáló LIF génkópiák, viszont az elefántok úgy fejlődtek, hogy a másolatok egyikét, a LIF6-t képesek ismét feléleszteni

– magyarázta Lynch.

A TP53 és a LIF6 szorosan kooperálnak.

Míg az előbbi a sejt genetikai anyagának hibáját észleli, az utóbbi a károsodott sejt elpusztítására szakosodott:

a LIF6 által előállított fehérje bejut a rosszul működő sejt energiatermelő szervecskéjébe (mitokondriumába), majd azt szétroncsolva kiváltja a programozott sejthalált, szaknyelven az apoptózist.

Nem az elefánt az egyetlen állat, amely effektív védelmi rendszert fejlesztett a rák ellen, a csupasz földikutya szintén hatékony daganatellenes „fegyverzettel” rendelkezik. A tudósok most azon dolgoznak, hogyan tudnák a felfedezést az embergyógyászat területén kamatoztatni.

A kutatás eredményei a Cell Reports tudományos folyóiratban jelentek meg.