Varför utvecklar inte valar cancer, och varför ska vi bry oss?

Även om forskare vet att cancerrisken ökar när en person åldras och går upp i vikt, upplever valar, världens största däggdjur, inte denna korrelation. I själva verket är de några av de djur som är minst benägna att få cancer. Ny forskning syftar till att ta reda på varför det är.

Knölvalen (bilden) och andra valar har en extremt låg risk för cancer. Hur är detta relevant för mänsklig cancerforskning?

I sin kärna börjar cancer när celler muterar onormalt och börjar växa och dela sig okontrollerat, på ett sätt som stör den normala funktionen i deras biologiska miljö.

Enligt Världshälsoorganisationen (WHO) är cancer den näst största dödsorsaken på global nivå och drabbar miljoner människor i alla åldrar över hela världen.

Vissa forskare har hävdat att de sjukdomar som faller under cancerparaplyet har blivit mer utbredda i den moderna världen, till stor del på grund av faktorer som föroreningar och andra miljöförändringar orsakade av mänsklig handling. Ändå visar många studier att människor har upplevt cancer i tusentals år.

Det tidigaste fallet av cancer som forskare hittills har kunnat dokumentera inträffade i en hominin (tidig mänsklig förfader) vars rester går tillbaka till 1,7 miljoner år. Utredare lokaliserade dessa kvarlevor i en sydafrikansk grotta, och de gav bevis för osteosarkom, en aggressiv typ av bencancer, i början av mänskligheten.

Ändå är människor och deras förfäder inte de enda djuren som har påverkats av cancer genom historien. Anekdotiskt är cancer den främsta dödsorsaken hos katter och hundar, och vissa fåglar, reptiler och fiskar - i fångenskap och i naturen - kan också uppleva cancer.

Dessutom, enligt de senaste upptäckterna, utvecklade även dinosaurier ibland cancer.

Ålder, vikt och cancerrisk

Experter förklarar att en persons ålder och deras vikt kan öka risken för att utveckla cancer. Det är vettigt ju längre någon lever, desto mer tid är det för celler att mutera, och eftersom cellerna kan bli mer mottagliga för mutationer när kroppen åldras.

Ju mer en person väger och vissa forskare till och med föreslår, ju högre de är, desto fler celler finns det som kan genomgå mutation.

Dessa korrelationer gäller dock inte jämnt mellan arter i djurriket. Faktum är att vissa djur är extremt osannolika att utveckla cancer, trots att de är mycket stora och långlivade.

Elefanter, tumlare och valar har oerhört låga cancerfrekvenser. Forskare har undrat varför och funderat på om dessa djurs motståndskraft mot cancer kan hjälpa människor att bättre förstå sjukdomen och hur man bäst kan bekämpa den.

En studie som publicerades förra året och behandlades Medicinska nyheter idag kan ha hittat svaret när det gäller elefanter. Dessa stora pachydermer, visar sig, har en tumörundertryckande gen som gör att deras kroppar kan stoppa cancerbildning.

Människor har också den här genen. Men medan människor bara har ett exemplar av det, har elefanter så många som 20 exemplar.

Så vad sägs om valar? Ett team av forskare från Northern Arizona University, i Flagstaff, Arizona State University, i Tempe och andra samarbetsinstitutioner tror att svaret än en gång kan ligga i dessa vattenlevande däggdjurs gener.

Varför cancer inte påverkar valar

För denna studie - vars resultat visas i tidskriften Molekylärbiologi och evolution - forskarna fick tillstånd att analysera ett hudprov från Salt, en vuxen kvinnlig knölval (Megaptera novaeangliae).

Salt besöker vattnet utanför Massachusetts kust, och forskarna bestämde sig för att fokusera på henne eftersom andra forskare, liksom knölvalsklockare, har följt henne länge sedan mitten av 1970-talet, för att vara exakt, så det finns ingen brist på data om henne.

Forskargruppen - ledd av Marc Tollis, Ph.D., en biträdande professor vid Northern Arizona University - utförde DNA- och RNA-sekvensering på hudprovet som samlats in från Salt för att samla en karta över hennes genom.

När de väl hade uppnått det jämförde utredarna dessa data med information om den genetiska sammansättningen av olika däggdjur, inklusive medlemmar av tio andra valar, såsom blåhvalen (Balaenoptera musculus), boghvalen (Balaena mysticetus) och spermahvalen (Physeter macrocephalus).

Utredarnas analys avslöjade att vissa genomiska loci (specifika delar av genomet) hade utvecklats snabbare hos valar än de hade i andra däggdjur. Specifikt var dessa loci-innehållande gener som reglerar cellcykel, proliferation och processen för DNA-reparation i celler - i huvudsak underhållsprocessen för friska celler.

Tollis och teamet noterar att generna som är ansvariga för dessa cellunderhållsprocesser muteras i humant cancer.

En annan egenskap som skiljer valar från andra däggdjur är att de har många duplikationer av tumörundertryckande gener, gener som förhindrar cancer från att utvecklas och växa.

"Detta tyder på att valar är unika bland däggdjur, för att dessa viktiga" hushållsgener ", som är evolutionärt konserverade och normalt förhindrar cancer, var tvungna att hålla jämna steg för att bibehålla artens kondition," för att utveckla sina gigantiska storlekar. förklarar Tollis.

"Vi fann också att trots att dessa cancerrelaterade delar av valgenom utvecklades snabbare än [hos] andra däggdjur, har valar i genomsnitt ackumulerat mycket färre DNA-mutationer i sina genom över tid, jämfört med andra däggdjur, vilket antyder att de har långsammare mutation priser, fortsätter han.

Hur är denna forskning relevant för oss?

Så varför studerar forskare valar och andra djur med extremt låga cancerrisker? Är den här informationen till stor hjälp för människor?

Den aktuella studiens författare hävdar att det är, och på fler sätt än ett, på det. För det första antyder informationen som de upptäckte att många arter i den naturliga världen har utvecklats på egen hand för att hålla cancer i schack.

Detta innebär att forskare genom att förstå de mekanismer som spelas i dessa fall i framtiden kommer att kunna komma med förebyggande strategier och cancerbehandlingar som är effektiva för att bekämpa mänskliga former av cancer.

”Naturen visar oss att dessa förändringar i cancergener är förenliga med livet. Nästa frågor är, vilken av dessa förändringar förhindrar cancer, och kan vi översätta dessa upptäckter till att förebygga cancer hos människor? ”

Studera medförfattare Carlo Maley, chef för Arizona Cancer and Evolution Center

Samtidigt tror teamet att kartläggning av hur olika djurarter utvecklar cancer, liksom antionkogena mekanismer, gör det möjligt för oss att lära oss att dessa sjukdomar är ett vanligt hot som har funnits hela tiden - en som förmodligen inte är utan en lösning.

"Vårt mål är inte bara att få naturen att informera oss om bättre cancerterapier, utan att ge allmänheten ett nytt perspektiv på cancer", konstaterar Tollis och tillägger, "Det faktum att valar och elefanter utvecklades för att slå cancer, och att dinosaurier led från det också, antyder att cancer har varit ett selektivt tryck under många miljoner år av utveckling, och det har alltid varit med oss. ”

”Vårt hopp är att detta kan förändra människors förhållande till sjukdomen, vilket kan vara smärtsamt och personligt. Det hjälper också till att ge ännu bättre uppskattning av biologisk mångfald. I vår nuvarande, sjätte massutrotning behöver vi alla skäl för bevarande som vi kan få, förklarar han.

I framtiden hoppas forskargruppen att ta detta arbete ännu längre och experimentera med valcellinjer i laboratoriet, i ett försök att utveckla ett prototypiskt cancerläkemedel baserat på dessa vattenlevande däggdjurs biologiska självförsvarsmekanismer.