Почему слоны так редко болеют раком

Онкологические заболевания встречаются не только у людей, но и у животных, причём частота проявлений у разных видов сильно варьирует. Казалось бы, чем больше организм и чем дольше он живёт, тем выше вероятность появления раковых клеток: при каждом делении может возникнуть ошибка в ДНК. Тем не менее слоны — одни из крупнейших и долгоживущих млекопитающих — поражаются раком реже, чем многие более мелкие виды.

Этот феномен получил название парадокса Пето по имени Ричарда Пето, английского эпидемиолога из Оксфорда, заметившего это ещё в 1970-е годы. Вывод очевиден: у крупных долгоживущих животных должны существовать дополнительные механизмы, подавляющие развитие злокачественных опухолей.

Роль в возникновении рака играют как протоонкогены, так и антионкогены. Нарушение работы первых может запустить неконтролируемое деление клеток, тогда как поломка антионкогенов лишает организм средств контроля за поведением клеток. Исследователи пытались теоретически смоделировать эволюцию этих генов в зависимости от массы животных, учитывая распределение мутаций в тысячах поколений. Модель показала: протоонкогены и антионкогены по-разному приспосабливаются к увеличению телесной массы — с ростом размера организма активировать гены, способные вызывать опухоль, становится всё труднее.

Одно из объяснений этой «тормозящей» мутации состоит в увеличении числа копий опухолевых супрессоров в геноме. В статье в Journal of the American Medical Association Джошуа Шиффман (Joshua D. Schiffman) и его соавторы из Университета Юты, Университета штата Аризона и Пенсильванского университета анализировали статистику смертности слонов и подтвердили их повышенную устойчивость к раку: лишь около 5% слонов умирают от опухолей, тогда как у гиеновидных собак этот показатель составляет примерно 8%, а у людей — порядка 25%.

Геномный анализ выявил интересную деталь: у африканских слонов обнаружено около 40 копий гена p53, у азиатских — от 30 до 40. Ген p53 — один из ключевых антионкогенов: белок р53 распознаёт повреждения ДНК и, при накоплении критического числа нарушений, активирует программы апоптоза — запрограммированной гибели клетки. Такой «ликвидационный» подход предотвращает распространение опасных клеток по организму. У человека, для сравнения, лишь две копии p53, поэтому наличие множества копий у слонов, вероятно, стало мощным эволюционным барьером против рака.

Альтернативная стратегия — усиление механизмов репарации ДНК — также возможна, но эксперименты показывают, что клетки слонов при облучении ионизирующим излучением не демонстрируют активизации репаративных генов: вместо этого они идут по пути массового апоптоза. Проще говоря, слоновий ответ на серьёзные повреждения ДНК — вовремя убрать испорченную клетку, а не пытаться её «чинить». Жаль, что эволюция не осчастливила наших геномов дополнительными десятками копий p53; возможно, будущие биотехнологии позволят моделировать подобные изменения и повысить у людей устойчивость к раку.

Нельзя не вспомнить и о другом необычном организме, интригующем исследователей — о голом землекопе. Этот африканский грызун, внешне далёкий от привлекательности, живёт до 28–31 года, что примерно в десять раз превышает продолжительность жизни обычной лабораторной крысы, при этом у него почти не наблюдают злокачественных опухолей. Группа из Рочестерского университета под руководством Андрея Селуанова и Веры Горбуновой в статье в Nature предложила объяснение: высокий уровень гиалуроновой кислоты в межклеточном матриксе препятствует сближению клеток и их трансформации в опухоль. Соседний эволюционный родственник — слепыш — также отличается устойчивостью к раку, но пошёл по пути, схожему со «слоновьим»: у него в клетках действует особенно жёсткая программа апоптоза, приводящая к гибели клеток при их избыточном накоплении.

Таким образом, разные крупные и необычные животные выработали различные стратегии борьбы с онкологией: от умножения копий ключевых супрессоров до модификаций внеклеточного матрикса и усиленного апоптоза. Все эти решения эволюции помогают минимизировать риск злокачественных превращений несмотря на большой объём ткани и длительную жизнь.