Celulele sarcomului de câine s-au transformat în paraziți independenți cu 11 mii de ani în urmă • Elena Naimark • Stiri științifice despre "Elemente" • Parazitologie, imunologie, microbiologie, genetică

Celulele sarcomului canin au devenit paraziți independenți acum 11 000 de ani

Fig. 1. Cel mai vechi craniu de câine găsit în Peștera Robber în Altai. Vârsta descoperirii este de aproximativ 33 de mii de ani; Cu toate acestea, cainii timpului preglaticii nu au parasit descendentii, iar oamenii post-glaciali au cistigat si alti caini care au dezvoltat un sarcom de caini. Foto din articol N. Ovodov et al. 2011. Un câine de 33000 de ani din Munții Altai din Siberia: dezactivat de ultimul glacial maxim

Studiul sarcomului venerabil transmisibil (FA) la câini continuă – un caz foarte interesant de transformare a țesutului multicelulare în paraziți unicelulari. Celulele FA, așa cum sa dovedit, au devenit independente și au devenit paraziți patogeni care sunt transferați de la un câine la altul în timpul contactului sexual. Această linie celulară parazitară a fost formată, conform unor calcule actualizate, cu 11 mii de ani în urmă, în zorii domesticirii câinilor. Astfel, FA este cea mai veche cultură celulară; poartă genomul primului câine bolnav, deși în trecut genele sale au suferit modificări puternice ale mutațiilor. Aproximativ 10 mii de gene care codifică proteine ​​conțin cel puțin o mutație, în acest genom sunt găsite 19,9 milioane de substituții nucleotidice. Cu toate acestea, chiar și cu o astfel de încărcare mutațională, TVS de cultură celulară continuă să existe, demonstrând o stabilitate remarcabilă.Analiza genelor TVS vă permite să schițați un portret al primului purtător al sarcomului transmisibil, un reprezentant al câinilor străini domestici.

Sarcomul venerabil de câine transmisibil (TVS) a fost descris pentru prima dată la sfârșitul secolului al XIX-lea de către M. A. Novinsky. Tumorile se dezvoltă de obicei în zona genitală a câinilor, rareori se metastază; Câinele este bolnav de câteva luni, apoi, în majoritatea cazurilor, se recuperează, obținând imunitate. Această boală este cel mai adesea transmisă sexual (de aici termenul de "sarcom veneric"). În 2006, au fost publicate rezultatele studiului genomului celulelor TVS, iar aceste rezultate au fost complet neașteptate. Oamenii de stiinta au descoperit apoi ca celulele sarcomului nu sunt celulele regenerate de caini bolnavi, ci, de fapt, sunt celule ale vechilor purtatori ai acestei boli. Prin urmare, povestea uimitoare a TVS este derivată: odată ce celulele canceroase au devenit într-un fel independente, transformându-se în paraziți unicelulari. De atunci, ei călătoresc de la un câine la altul, animalele le transmit în timpul actului sexual. O singură celulă parazitară este suficientă pentru a începe creșterea dureroasă a țesutului.Aceste celule parazitare ocolează apărarea imunității, reducând expresia genelor complexului histocompatibilității majore. Prin urmare, sistemul imunitar nu recunoaște imediat dușmanii, acțiunile sale de protecție sunt amânate pentru câteva luni. Câinii infectați au suficient timp să transfere celula bolii la următoarea victimă.

Astfel, un ansamblu de combustibil este un exemplu al unei celule a unui organism multicelulare care și-a realizat "dreptul la autodeterminare" și sa reîntors la existența inițială a unei singure celule. Dar această revoluție nu le-a făcut cu adevărat libere, deoarece s-au adaptat la modul parazitar al vieții și nu pot exista în afara animalului; în plus, au pierdut capacitatea de reproducere sexuală. Adică celulele FA sunt o clonă, cea mai veche cultură celulară de mamifere cunoscută nouă, care necesită reînnoire constantă. În plus, acestea sunt celulele câinilor vechi, păstrate, totuși, nu în super-frigidere și foarte schimbate, dar în viață. Studiul acestei clone uimitoare poate dezvălui o mulțime atât în ​​domeniul tratării cancerului, cât și în evoluția organismelor multicelulare, precum și în istoria domesticirii câinilor.Prin urmare, studiul acestei boli din problemele veterinare private sa mutat în fața avansată a științei biologice.

Un nou studiu realizat de o echipă internațională de oameni de știință, reprezentată de Elizabeth Murchison de la Institutul Senger și de David C. Wedge de la Departamentul Veterinar al Universității din Cambridge, cu participarea lui Robin A. Weiss, este dedicată estimării greutății de mutație care a fost acumulată celulele sarcomului în timpul existenței sale și, în paralel, datarea. Pentru aceasta, oamenii de stiinta au analizat genomul a doua ansambluri de combustibil – unul a fost luat de la un mongrel australian, iar celalalt – de la un Cocker Spaniel din Brazilia (au fost citite si genomul gazdelor bolnave). Datorită acestei distanțe geografice, transferul direct al celulelor de la un câine la altul este absolut exclus.

Celulele TVS au 57-58 de cromozomi (cromozomii TVC pot fi de la 57 la 64 și majoritatea sunt diploizi), în timp ce celulele câinilor poartă 78 de cromozomi (Figura 2). O proporție mare de loturi homozigote. Au fost descoperite un număr mare de inserții, ștergeri și permutări în cromozomii ansamblurilor de combustibil: mai mult de 2000 de modificări structurale comune ambelor ansambluri de combustibil, plus un număr unic pentru fiecare.Numărul total de substituții nucleotidice care sunt unice pentru ansamblul de combustibil (care nu se găsește la câini și lupi) este enorm – 1,9 milioane SNP-uri. Dintre acestea, aproximativ 5% au fost găsite doar într-una din variantele TVS, adică acestea sunt mutațiile pe care liniile FA din Brazilia și Australia au dobândit după divergența lor. Oamenii de știință estimează că mai mult de 10.000 de gene TVS poartă cel puțin o substituție nesonoasă; aproximativ 2,8% (adică 647) din genele care codifică proteinele câinilor s-au dovedit a fi inutile și au fost pierdute de celulele sarcomului. Toate acestea demonstrează cea mai mare încărcare mutațională a celulelor parazitare.

Fig. 2. Cromozomii metafază ai câinilor normali (în stânga) și TVS (în dreapta): determinarea cariotipului prin hibridizare fluorescentă. Reorganizarea în masă a cromozomilor ansamblurilor de combustibil comparativ cu canina este vizibilă, deși multe site-uri similare rămân. Figura din articolul discutat în știință

Cu o variabilitate atât de mare a mutației, este surprinzător faptul că nu sa găsit nici o variabilitate intraclonală. Toate celulele sarcomului canin au un genom similar. În contrast, în cancerele umane există subclone – linii celulare cu genomuri ușor diferite.Se crede că în tumorile umane există o selecție rapidă de linii celulare cu mutații diferite; și la câini, aparent, această selecție nu merge. De ce este așa de necunoscut, dar boala are simptome foarte stabile, după cum rezultă din evidența lui Novinsky la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Aproximativ 40% din mutațiile celulelor parazitare au fost obținute ca urmare a iradierii ultraviolete: aceasta a fost evaluată prin proporția de substituții caracteristice "citozină pentru timină", ​​care apar în mod special în timpul iradierii UV a nucleotidelor. Acest tip de mutație a fost folosit până la data apariției unui ansamblu de combustibil. Pentru cancerele umane, frecvența substituțiilor de mutație a citozin-timinei, în funcție de vârsta pacientului, a fost bine studiată. Acești coeficienți au fost utilizați pentru a calcula vârsta ansamblurilor de combustibil, înlocuind în ecuație numărul de substituții corespunzătoare în ansamblurile de combustibil; Ca urmare, vârsta clonei a fost de aproximativ 11 mii de ani. Acum 500 de ani, liniile sarcoamelor australiene și braziliene au fost împărțite. Autorii studiului notează că aceasta este o evaluare orientativă, deoarece în sarcomul câinilor dependența de bază poate fi diferită de variantele umane, ceea ce este posibil și variabilitatea specifică țesutului, iar neregularitatea cronologică a procesului de mutație nu este exclusă.Cu toate acestea, această vârstă este de 11 mii de ani (pentru disputele referitoare la vârsta de domesticire a câinilor, a se vedea, de exemplu, un extras din raportul lui A. N. Vlasenko " Canis familiaris?) – coincide cu perioada timpurie de domesticire și începutul de decontare și diversificare a câinilor. După cum poate fi judecat prin gradul ridicat de homozigozitate, TVS provine de la progenitorul care a trăit într-un mic grup izolat de rude înainte de apariția diferitelor rase.

Dintr-o analiză detaliată a genelor TVS, apare un portret al acelui câine vechi care iese din sarcom, mai întâi transmis celulele sale defecte. Era un câine destul de mare, asemănător cu un lup, cu păr scurt, negru sau maro închis (culoarea agouti), urechi erectate și botă alungită. Dintre rasele moderne, reprezentantii raselor vechi, Husky siberiana, Malamute, Shar Pei, Chow-Chow si Akita, au fost cei mai apropiati de compozitia genelor (fig.3).

Fig. 3. Pentru a determina localizarea progenitorului unui ansamblu de combustibil pe un arbore fylogenetic, oamenii de stiinta au comparat 23.782 loci polimorfi, cunoscuti in 86 de rase diferite de caini, lupi si coioti, cu doua FA. Cele mai vechi roci s-au dovedit a fi cel mai apropiat de FA. Este prezentată apariția reprezentanților acestor rase (de sus în jos): Akita, Chow Chow, Dingo, Shar Pei, strămoșul TVS, Malamute și Husky din Siberia. Imagine de la sinopsis la articolul discutat în știință

Transformarea celulelor canceroase în paraziți unicelulari a apărut într-o mică populație izolată a primilor câini domesticiți. Dacă numărul de câini a rămas scăzut și dacă diversitatea lor nu ar fi crescut, populația cu o asemenea boală ar dispărea rapid. Supraviețuirea a fost facilitată și de faptul că sarcomul nu are reproducere sexuală și că liniile sale diferite nu schimbă genele. În arsenalul mijloacelor sale adaptive variabilitatea variabilă. La câini, dimpotrivă, reproducerea sexuală a promovat schimbul rapid de gene de rezistență dobândite, populația cu număr tot mai mare adaptată mai repede decât parazitul și-a crescut virulența. Și câinii au supraviețuit.

O soartă mai tristă pare să aștepte diavolul tasmanian, în a cărui populație sa răspândit acum o tumoare facială transmisibilă (vezi de asemenea boala diavolului tumoral facial). Această boală a fost descrisă în 1996, dar până în prezent, aproximativ 50% din populația diavolului a fost afectată. Tumoarea facială este transferată, ca și în cazul FA, de celulele regenerate ale primului animal bolnav și, în toate cazurile, este letală.Populația diavolului tasmanian este destul de mică, gama sa este foarte limitată, așa că, în mod firesc, diavolul tasmanian nu va avea timp să-și formeze o apărare împotriva acestei boli. Oamenii de știință estimează că, până la mijlocul secolului XXI, această specie va dispărea.

surse:
1) Elizabeth P. Murchison și colab. Cancerul de câine transmis genomului dezvăluie știință. 2014. V. 343. P. 437-440.
2) Heidi G. Parker și Elaine A. Ostrander ascundând în vedere simplă – un câine antic în lumea modernă // știință. 2014. V. 343. P. 376. – Sinopsis pentru articolul în discuție.

Vezi și:
Elizabeth Murchison: Combaterea Cancerului Infectios – o prelegere asupra tumorii facial transmisibile a diavolului tasmanian si asupra cainilor TVS de pe TED.com.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

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