Bunky psích sarkómov sa zmenili na nezávislých parazitov pred 11 tisíc rokmi • Elena Naimark • Vedecké správy o "prvkoch" • Parazitológia, imunológia, mikrobiológia, genetika

Bunky psieho sarkómu sa stali nezávislými parazitmi pred 11 tisíc rokmi

Obr. 1. Najstaršia lebka psov nájdená v lúpežnej jaskyni v Altai. Vek nálezu je asi 33 tisíc rokov; Psy predčasného pôrodu s najväčšou pravdepodobnosťou však neopustili potomkov a postleskoví ľudia domestikali iných psov, ktorí vyvinuli psí sarkóm. Foto z článku N. Ovodov et al. 31. 33000-rok-starý pes Altai hory na Sibíri: postihnutých posledným ľadovým maximom

Štúdia prenosného pohlavného sarkómu (FA) u psov pokračuje – najzaujímavejším prípadom transformácie mnohobunkovej tkaniva na jednobunkové parazity. FA bunky, ako sa ukázalo, sa stali nezávislými a stali sa patogénnymi parazitmi, ktoré sa prenášajú z jedného psa na druhého počas sexuálneho kontaktu. Táto parazitná bunková línia bola podľa aktualizovaných výpočtov vytvorená pred 11 tisíc rokmi, za úsvitu domestikácie psov. FA je teda najstaršou bunkovou kultúrou; nesie genóm prvého chorého psa, aj keď v minulosti jeho gény prešli silnými mutatívnymi zmenami. Asi 10 000 génov kódujúcich proteíny obsahuje aspoň jednu mutáciu, v tomto genóme sa nachádza 1,9 milióna nukleotidových substitúcií. Aj pri takomto mutačnom zaťažení však bunková kultúra TVS naďalej existuje, čo preukazuje pozoruhodnú rezistenciu.Analýza TVS génov vám umožní načrtnúť portrét prvého nosiča prenosného sarkómu, ktorý je predstaviteľom starých domácich psov.

Prenosný venerický sarkóm psov (TVS) bol prvýkrát popísaný koncom 19. storočia M. A. Novinským. Nádory sa zvyčajne vyvíjajú v genitálnej oblasti psov, zriedkavo metastázujú; Pes je chorý niekoľko mesiacov, potom sa vo väčšine prípadov zotavuje a získa imunitu. Toto ochorenie je najčastejšie pohlavne prenosné (teda termín "venerický sarkóm"). V roku 2006 boli publikované výsledky štúdie genómu buniek TVS a tieto výsledky boli úplne neočakávané. Vedci potom zistili, že sarkómové bunky nie sú regenerované bunky chorých psov, ale v skutočnosti sú bunkami starých nosičov tejto choroby. Preto je odvodený úžasný príbeh TVS: akonáhle sa rakovinové bunky nejako stali nezávislými a premenili sa na paralyzátory s jedinou bunkou. Odvtedy cestujú od jedného psa do druhého, zvieratá ich prenášajú počas pohlavného styku. Jedna parazitná bunka stačí na začiatok bolestivého rastu tkaniva.Tieto parazitické bunky obchádzajú imunitnú obranu, čím sa znižuje expresia génov hlavného histokompatibilného komplexu. Preto imunitný systém okamžite nepozná nepriateľov, ochranné opatrenia sú odložené na niekoľko mesiacov. Takto nakazené psy majú dostatok času na prenos chorobnej bunky na ďalšiu obeť.

Palivová zostava je teda príkladom bunky viacbunkového organizmu, ktorý si uplatnil svoje "právo na sebaurčenie" a vrátil sa do pôvodnej existencie jednej bunky. Ale táto revolúcia ich nezbavila skutočne slobodných, pretože sa prispôsobili parazitickému spôsobu života a nemôžu existovať mimo zviera; okrem toho stratili schopnosť sexuálnej reprodukcie. To znamená, že bunky FA sú klonom, najstaršou cicavčou bunkovou kultúrou, o ktorej vieme, čo si vyžaduje trvalé opakovanie. Okrem toho sú to bunky starých psov, ktoré sú však konzervované nie v super-chladničkách a výrazne sa menili, ale nažive. Štúdium tohto úžasného klonu môže odhaliť veľa ako v oblasti liečby rakoviny, tak vo vývoji mnohobunkových organizmov, ako aj v histórii domestikácie psov.Štúdia tejto choroby zo súkromných veterinárnych otázok sa presunula na pokročilú líniu biologických vied.

Nová štúdia medzinárodného tímu vedcov zastúpeného Elizabethom Murchisonom z Ústavu Senger a Davidom C. Wedgeom z Veterinárneho oddelenia Univerzity v Cambridge za účasti Robina A. Weissa sa venuje odhadu hmotnosti, ktorá sa nahromadila buniek sarkómu počas jeho existencie a paralelne s jeho datovaním. Na to vedci analyzovali genómy dvoch palivových kaziet – jeden bol odobratý z austrálskeho mongrel a druhý – od kokeršpanielu z Brazílie (tiež boli prečítané genómy chorých hostiteľov). Kvôli tejto geografickej vzdialenosti je priamy prenos buniek z jedného psa na druhý úplne vylúčený.

TVS bunky nesú 57-58 chromozómov (chromozómy TVC môžu byť od 57 do 64 a väčšina z nich sú diploidné), zatiaľ čo bunky psov nesú 78 chromozómov (obrázok 2). Vysoký podiel homozygotných grafov. Bol nájdený obrovský počet vkladov, delécií a permutácií v chromozómoch palivových kaziet: viac ako 2000 štrukturálnych zmien spoločných pre obe palivové zostavy a niekoľko unikátnych pre každý z nich.Celkový počet substitúcií nukleotidov, ktoré sú jedinečné pre palivovú zostavu (to znamená, že sa nenachádza u psov a vlkov) je obrovský – 1,9 milióna SNP. Z nich asi 5% bolo zistené len v jednej z TVS variantov, to sú tie mutácie, ktoré získali brazílske a austrálske FA linky po ich divergencii. Vedci odhadujú, že viac ako 10.000 génov TVS nesie aspoň jednu nesynonymnú substitúciu; asi 2,8% (t.j. 647) génov kódujúcich proteíny psov bolo zbytočné a bolo stratených bunkami sarkómu. To všetko svedčí o najvyššej mutačnej záťaži parazitických buniek.

Obr. 2. Metafázové chromozómy normálneho psa (vľavo) a TVS (vpravo): stanovenie karyotypu fluorescenčnou hybridizáciou. Hromadná reorganizácia chromozómov palivových zostáv v porovnaní s psom je jasne viditeľná, hoci mnohé podobné miesta zostávajú. Obrázok z diskutovaného článku v veda

S takou vysokou mutačnou variabilitou je prekvapujúce, že nebola nájdená žiadna intraklonálna variabilita. Všetky psíkové sarkómové bunky majú podobný genóm. Naproti tomu v rakovine človeka existujú subklóny – bunkové línie s mierne odlišnými genómami.Predpokladá sa, že v ľudských nádoroch existuje rýchly výber bunkových línií s rôznymi mutáciami; a u psov zrejme tento výber nepríde. Prečo to tak nie je známe, ale choroba má veľmi stabilné príznaky, ako to vyplýva zo záznamov Novinského na konci 19. storočia.

Približne 40% mutácií parazitických buniek sa získalo ako výsledok ultrafialového ožarovania: toto sa posudzovalo podľa podielu charakteristických substitúcií "cytosín pre tymín", ktoré sa špecificky vyskytujú počas UV ožarovania nukleotidov. Práve tento typ mutácie bol použitý k dátumu vzniku paliva. Pri rakovine človeka sa frekvencia substitúcií mutácií cytozín-tymínu v závislosti od veku pacienta dobre študovala. Tieto koeficienty sa použili na výpočet veku palivových zostáv a nahradenie zodpovedajúcich náhrad v palivových zostavách do rovnice; V dôsledku toho bol vek klonu približne 11 tisíc rokov. Asi pred 500 rokmi boli austrálske a brazílske sarkómy rozdelené. Autori štúdie poznamenávajú, že ide o orientačné hodnotenie, pretože v prípade psieho sarkómu sa základná závislosť môže líšiť od ľudských variantov, čo je možné a variabilitu špecifickú pre tkanivo a nie je vylúčená chronologická nepravidelnosť mutácie.Avšak tento vek je 11 tisíc rokov (v prípade sporov týkajúcich sa veku domestikácie psov, pozri napríklad výňatok zo správy A. N. Vlasenka " Canis familiaris?) – zhoduje sa s prvým obdobím domestikácie a začiatkom osídlenia a diverzifikácie psov.Vzhľadom k vysokému stupňu homozygotnosti TVS pochádza od progenitoru, ktorý žil medzi malou izolovanou skupinou príbuzných pred objavením sa rôznych plemien.

Z podrobnej analýzy TVS génov sa objavuje portrét toho starého psa, ktorý vystupuje zo sarkómu, najprv preniesol svoje chybné bunky. Bol to pomerne veľký pes, podobný vlk, s krátkymi vlasmi, čiernej alebo tmavo hnedej (farba agouti), vztýčené uši a predĺžená papuľa. Z moderných plemien sa najbližšie k nemu stali zástupcovia starých plemien, Sibírsky husky, Malamute, Shar Pei, Chow-Chow a Akita (obrázok 3).

Obr. 3. Na určenie polohy progenitoru palivovej zostavy na fylogenetickom strome vedci porovnávali 23 782 polymorfných lokusov, známych u 86 rôznych plemien psov, vlkov a kojotov, s dvoma FA. Najstaršie skaly sa prirodzene ukázali byť najbližšie k FA. Vznik zástupcov týchto plemien je uvedený (zdola hore): Akita, Chow Chow, Dingo, Shar Pei, predchodca TVS, Malamute a sibírskeho huskyho. Obrázok zo synoprie k diskutovanému článku v veda

Transformácia rakovinových buniek do jednobunkových parazitov sa vyskytla v malej izolovanej populácii prvých domácich psov. Ak počet psov zostal nízky a ich rozmanitosť sa nezvýšila, populácia s takouto chorobou by rýchlo zanikla. Prežitie bolo tiež uľahčené skutočnosťou, že sarkóm nemá sexuálnu reprodukciu a že jeho odlišné línie nemenia gény. V arzenáli jeho adaptačných prostriedkov iba mutačná variabilita. U psov naopak sexuálna reprodukcia podporovala rýchlu výmenu získaných génov rezistencie, populácia s rastúcim počtom obyvateľov sa prispôsobila rýchlejšie ako parazit, čím sa zvýšila jej virulencia. A psi prežili.

Zdá sa, že smutný osud čaká na tasmánskeho diabla, v ktorého populácii sa teraz rozšíril prenosný nádor tváre (pozri tiež Diabolova choroba tváre). Táto choroba bola opísaná v roku 1996, ale doteraz bolo ovplyvnených asi 50% populácie ďábla. Nádor tváre sa prenáša ako v prípade FA na regenerované bunky prvého chorého zvieraťa a vo všetkých prípadoch je smrteľný.Populácia tasmánskeho diabla je pomerne malá, jeho rozsah je veľmi obmedzený, takže prirodzene tasmánsky diabol nebude mať čas na to, aby si vyskúšal obranu proti tejto chorobe. Vedci odhadujú, že do polovice 21. storočia tento druh vyhynie.

zdroj:
1) Elizabeth P. Murchison a kol. Prenosovaný gen odovzdáva rakovinu psa veda, 2014. V. 343, str. 437-440.
2) Heidi G. Parker a Elaine A. Ostrander skrývajúca sa v bežnom pohľade – starý pes v modernom svete // veda, 2014. V. 343. P. 376. – Prehľad o prerokúvanom článku.

Pozri tiež:
Elizabeth Murchison: Boj proti infekčnému rakovine – prednáška o prenosnom nádore tváre Tasmánovho diabla ao TVS psoch na TED.com.

Elena Naimarková


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

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