Hundesarkomceller blev til selvstændige parasitter for 11 tusind år siden • Elena Naimark • Videnskabsnyheder om "Elements" • Parasitologi, Immunologi, Mikrobiologi, Genetik

Cellerne af hunde sarkom blev til uafhængige parasitter for 11 tusinde år siden

Fig. 1. Den ældste hundeskalle, der findes i Robber Cave i Altai. Åldens alder er omkring 33 tusind år; Dog førte de præglaciale tidshunde højst sandsynligt til efterkommere, og de efterglaciale folk tamme andre hunde, der udviklede en hundesarkom. Foto fra artikel N. Ovodov et al. 2011. En 33000-årig hund af Altai-bjergene i Sibirien: Deaktiveret af det sidste glaciale maksimum

Undersøgelsen af ​​overførbar veneral sarkom (FA) hos hunde fortsætter – et mest interessant tilfælde af transformation af multicellulært væv til enhjørlige parasitter. FA-cellerne, som det viste sig, blev uafhængige og blev patogene parasitter, der overføres fra en hund til en anden under seksuel kontakt. Denne parasitære cellelinie blev dannet ifølge opdaterede beregninger for 11 tusinde år siden ved indgydning af hunde. Således er FA den ældste cellekultur; den bærer genomet af den første syge hund, selv om genene i den forløbne tid har gennemgået stærke mutationelle ændringer. Omkring 10.000 proteinkodende gener indeholder mindst en mutation, findes 1,9 millioner nukleotidsubstitutioner i dette genom. Ikke desto mindre, selv med en sådan mutationsbelastning, fortsætter cellekulturen TVS til at eksistere, hvilket demonstrerer bemærkelsesværdig stabilitet.Analysen af ​​TVS gener giver dig mulighed for at tegne et portræt af den første bærer af transmissibel sarkom, en repræsentant for gamle hunde.

Overførbar veneral sarkom af hunde (TVS) blev først beskrevet i slutningen af ​​det 19. århundrede af M. A. Novinsky. Tumorer udvikler sig sædvanligvis i kønsorganerne hos hunde, sjældent metastaserer; Hunden er syg i flere måneder, så er den i de fleste tilfælde genoplivet og erhverver immunitet. Denne sygdom er oftest seksuelt overført (følgelig udtrykket "venerisk sarkom"). I 2006 blev resultaterne af undersøgelsen af ​​genomet af cellerne TVS udgivet, og disse resultater var fuldstændig uventede. Forskere fandt derefter ud af, at sarkomceller ikke er de regenererede celler af syge hunde, men i virkeligheden er celler fra de gamle bærere af denne sygdom. Derfor er den fantastiske historie af TVS afledt: Når kræftcellerne på en eller anden måde blev uafhængige, blev de encelligulære parasitter. Siden da rejser de fra en hund til en anden, dyr overfører dem under samleje. En enkelt parasitcelle er nok til at begynde den smertefulde vækst af væv.Disse parasitter omgå immunforsvarsceller, reducerer genekspressionen af ​​det større histokompatibilitetskompleks. Derfor genkender immunforsvaret ikke straks fjender, dets beskyttelseshandlinger udskydes i flere måneder. Så inficerede hunde har tid nok til at overføre sygdomscellen til det næste offer.

Således TVS – et eksempel på en celle i en flercellet organisme, udøvede deres "ret til selvbestemmelse" og vendte tilbage til den oprindelige encellede liv. Men denne revolution gjorde dem ikke virkelig fri, da de tilpassede sig den parasitske livsstil og ikke kan eksistere uden for dyret; derudover har de mistet evnen til seksuel reproduktion. Det vil sige, at FA-celler er en klon, den ældste pattedyrscellekultur, der er kendt for os, hvilket kræver konstant genopretning. Desuden er det er cellerne i gamle hunde overlevede, men ikke i superholodilnikah og har ændret sig meget, men i live. Studiet af denne fantastiske klon kan afsløre en hel del inden for kræftbehandling, og i udviklingen af ​​flercellede organismer, såvel som i historien om den domesticering af hunde.Så undersøgelsen af ​​denne sygdom fra private veterinære spørgsmål har flyttet til den avancerede front inden for biologisk videnskab.

En ny undersøgelse af et internationalt forskergruppe repræsenteret af Elizabeth Murchison fra Senger Institute og David C. Wedge fra Veterinærafdelingen ved University of Cambridge med deltagelse af Robin A. Weiss er dedikeret til at estimere den mutationsvægt, der er blevet akkumuleret sarkomceller under dets eksistens, og parallelt er dets dating. For dette analyserede forskere genomerne af to brændselsamlinger – den ene blev taget fra en australsk mongrel, og den anden – fra en cocker spaniel fra Brasilien (også de syge værtsgenes genomer blev også læst). På grund af denne geografiske afstand er den direkte overførsel af celler fra en hund til en anden helt udelukket.

TVS-celler bærer 57-58 kromosomer (TVC-kromosomerne kan være fra 57 til 64, og de fleste er diploide), mens hundens celler bærer 78 kromosomer (figur 2). En høj andel homozygote tomter. Et stort antal indsætninger, deletioner og permutationer i brændstofaggregatets kromosomer blev opdaget: mere end 2000 strukturelle ændringer, der er fælles for begge brændselsaggregater, plus en række unikke for hver.Det samlede antal nukleotidsubstitutioner, der er unikke for brændselsaggregatet (det er ikke fundet hos hunde og ulve) er enormt – 1,9 millioner SNP'er. Af disse blev omkring 5% kun fundet i en af ​​TVS-varianterne, det vil sige disse er de mutationer, som de brasilianske og australske FA-linjer erhvervede efter deres divergens. Forskere vurderer, at mere end 10.000 TVS-gener bærer mindst en ikke-synonym substitution; omkring 2,8% (dvs. 647) af de proteinkodende gener hos hunde viste sig at være unødvendige og tabt af sarkomceller. Alt dette vidner om den højeste mutationsbelastning af parasitære celler.

Fig. 2. Metafase kromosomer af en normal hund (til venstre) og TVS (til højre): bestemmelse af karyotype ved fluorescerende hybridisering. Massereorganiseringen af ​​brændstofaggregaternes kromosomer i forhold til hunden er tydeligt synlig, selvom mange lignende steder forbliver. Figur fra den diskuterede artikel i Videnskab

Med sådan høj mutationsvariabilitet er det overraskende, at der ikke er fundet nogen intraklonal variabilitet. Alle hunde sarkomceller har et lignende genom. I modsætning hertil er der i menneskekræft subkloner – cellelinier med lidt forskellige genomer.Det antages, at i humane tumorer er der et hurtigt udvalg af cellelinier med forskellige mutationer; og hos hunde går tilsyneladende ikke dette valg. Hvorfor dette er sådan er ukendt, men sygdommen har meget stabile symptomer, som følger af Novinskys optegnelser i slutningen af ​​1800-tallet.

Ca. 40% af de parasitiske cellers mutationer blev opnået som følge af ultraviolet bestråling: dette blev bedømt ved andelen af ​​karakteristiske substitutioner "cytosin for thymin", som specifikt forekommer under UV-bestråling af nukleotider. Det er denne type mutation, der blev brugt til at danse fremkomsten af ​​en brændstofsamling. For humane kræftformer er hyppigheden af ​​cytosin-thymin mutationssubstitutioner afhængig af patientens alder blevet undersøgt godt. Disse koefficienter blev brugt til at beregne brændselsaggregatets alder, idet de erstatte antallet af tilsvarende substitutioner i brændselsaggregaterne i ligningen; Som følge heraf var klonens alder omkring 11 tusinde år. For cirka 500 år siden blev de australske og brasilianske sarkomlinjer opdelt. Forfatterne af undersøgelsen bemærker, at dette er en vejledende vurdering, da i hundesarkom kan den grundlæggende afhængighed afvige fra humane varianter, hvilket er muligt og vævsspecifik variabilitet, og mutationsprocessens kronologiske uregelmæssighed udelukkes ikke.Imidlertid er denne alder 11 tusind år (for tvister om hundens husdyrs alder, se f.eks. Et uddrag af rapporten fra A. N. Vlasenko " Canis familiaris? ") – falder sammen med den tidlige indvandringsperiode og begyndelsen af ​​bosættelsen og diversificering af hunde. Som det kan bedømmes af den høje grad af homozygositet, kommer TVS fra stamfællen, der boede blandt en lille isoleret familiegruppe inden udseendet af forskellige racer.

Fra en detaljeret analyse af TVS-generne fremkommer et portræt af den gamle hund, der fremkommer fra sarkom, først overførte sine defekte celler. Det var en temmelig stor hund, ligner en ulv, med kort hår, sort eller mørk brun (agouti farve), oprejst ører og langstrakt næse. Af de moderne racer var repræsentanter for de gamle racer, Sibirian Husky, Malamute, Shar Pei, Chow-Chow og Akita, tættest på det med hensyn til genkomposition (figur 3).

Fig. 3. For at bestemme placeringen af ​​forfædderen af ​​en brændstofsamling på et fylogenetisk træ, sammenlignede forskere 23.782 polymorfe loci, kendt i 86 forskellige racer af hunde, ulve og coyoter, med to FA'er. De ældste klipper viste sig naturligvis at være tættest på FA. Udseendet af repræsentanter for disse racer er vist (bunden opad): Akita, Chow Chow, Dingo, Shar Pei, forfader for TVS, Malamute og Siberian Husky. Billede fra synopsis til den diskuterede artikel i Videnskab

Omdannelsen af ​​kræftceller til unicellulære parasitter forekom i en lille isoleret population af de første domesticerede hunde. Hvis antallet af hunde forblev lavt, og hvis deres mangfoldighed ikke var steget, ville befolkningen med en sådan sygdom hurtigt dø ud. Overlevelse blev også lettet ved, at sarkom ikke har seksuel reproduktion, og at dets forskellige linjer ikke udveksler gener. I arsenalen af ​​dets adaptive middel kun mutationelle variabilitet. Hos hunde fremmer seksuel reproduktion snarere den hurtige udveksling af erhvervede resistensgener, befolkningen med stigende antal tilpasses hurtigere, end parasitten øgede sin virulens. Og hundene overlevede.

En bedrøvet skæbne synes at afvente den tasmanske djævel, i hvis befolkning en overførbar ansigtsvulst har spredt sig (se også Devil facial tumor disease). Denne sygdom blev beskrevet i 1996, men hidtil har omkring 50% af djævelens befolkning været påvirket. Ansigtsvulsten overføres, som i tilfældet med FA, af de regenererede celler i det første syge dyr, og i alle tilfælde er det dødeligt.Befolkningen i den tasmanske djævel er ganske lille, dens rækkevidde er meget begrænset, så naturligvis vil den tasmanske djævel ikke have tid til at udarbejde et forsvar mod denne sygdom. Forskere vurderer at i midten af ​​XXI århundrede vil denne art uddøbe.

kilder:
1) Elizabeth P. Murchison et al. Transmitted Dog Cancer Genome Reveals Videnskab. 2014. V. 343, s. 437-440.
2) Heidi G. Parker og Elaine A. Ostrander Skjuler i almindelig udsigt – En gammel hund i den moderne verden // Videnskab. 2014. V. 343. S. 376. – Synopsis for artiklen under drøftelse.

Se også:
Elizabeth Murchison: Bekæmpelse af smitsom kræft – et foredrag om den tasmanske djævelens overførbare ansigtscancer og på tvs hunde på TED.com.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: