Реликвии вирусов — свидетельство древних битв, которые наши гены вели против инфекции. Иногда ретровирусы, которые инфицируют животное, включаются в геном этого животного, а иногда эти реликвии передаются из поколения в поколение — так называемые «эндогенные ретровирусы» (ERV). Поскольку ERV могут копироваться в другие части генома, они повышают риск мутаций, вызывающих рак.
Теперь команда из Оксфордского университета, Плимутского университета и Университета Глазго определила 27 711 ERV, сохранившихся в геномах 38 видов млекопитающих, включая человека, за последние 10 миллионов лет. Команда обнаружила, что по мере увеличения размеров животных они «вырезали» эти потенциально вызывающие рак реликты из своих геномов, так что у мышей почти в десять раз больше ERV, чем у людей. Результаты предлагают ключ к разгадке того, почему более крупные животные имеют более низкую заболеваемость раком, чем ожидалось, по сравнению с более мелкими, и могут помочь в поиске новых противовирусных методов лечения.
Отчет об исследовании опубликован в журнале PLOS Pathogens.«Мы намеревались найти как можно больше этих вирусных реликвий во всем, от землероек и людей до слонов и дельфинов», — сказал доктор Арис Кацуракис с факультета зоологии Оксфордского университета, ведущий автор отчета.
Реликвии вирусов сохраняются в каждой клетке животного: поскольку у более крупных животных намного больше клеток, они должны иметь больше этих эндогенных ретровирусов (ERV) — и поэтому подвергаться большему риску мутаций, вызванных ERV, — но мы обнаружили это не так. На самом деле у более крупных животных гораздо меньше ERV, поэтому они, должно быть, нашли способы их удалить ».
Сочетание математического моделирования и исследования генома выявило некоторые поразительные различия между геномами млекопитающих: у мышей (около 19 граммов) есть 3331 ERV, у людей (около 59 килограммов) — 348 ERV, а у дельфинов (около 281 кг) — всего 55 ERV. .«Это первый раз, когда кто-либо показал, что наличие большого количества ERV в вашем геноме должно быть вредным — иначе более крупные животные не смогли бы развить способы ограничения своей численности», — сказал доктор Кацуракис. «Логически мы думаем, что это связано с повышенным риском мутаций, вызывающих рак на основе ERV, и с тем, как млекопитающие эволюционировали для борьбы с этим риском. Поэтому, когда мы смотрим на модель распределения ERV среди млекопитающих, это похоже на «след» рака, оставленный в нашей эволюции ».Доктор Роберт Белшоу из Школы медицины и стоматологии Университета Плимута, Школа биомедицинских и медицинских наук, добавил: «Рак вызывается ошибками, возникающими в клетках при их делении, поэтому более крупные животные — с большим количеством клеток — должны больше страдать от рак.
Проще говоря, синий кит не должен существовать. Однако более крупные животные не более подвержены раку, чем более мелкие: это известно как парадокс Пето (названный в честь сэра Ричарда Пето, ученого, который первым заметил это). ученых из университетов Оксфорда, Плимута и Глазго изучали эндогенные ретровирусы, вирусы, подобные ВИЧ, но которые стали частью генома их хозяина и которые у других животных могут вызывать рак.
Удивительно, они обнаружили, что у более крупных млекопитающих меньше этих вирусов в своем организме. Это говорит о том, что аналогичный механизм может быть задействован в борьбе как с раком, так и с распространением этих вирусов, и что они лучше у более крупных животных (например, людей), чем у мелких те (как лабораторные мыши) ".
ERV, которые немедленно наносят вред животному, как правило, не передаются, что делает их неприятными, потому что, достигнув одного места в геноме, процесс репликации означает, что они могут быть скопированы, «прыгая», в другое место. ERV могут, например, «прыгнуть» в середину генного механизма, ответственного за подавление опухолей, их повреждение и повышение риска превращения мутаций в рак.
«Мы знаем, что некоторые виды рака, такие как Т-клеточный лейкоз, напрямую связаны с ретровирусами, но в большинстве случаев ERV вносят свой вклад в то количество вещей, которые должны пойти не так в клетках для возникновения рака», — сказал д-р Кацуракис. «По мере того, как животные становятся больше, количество клеток увеличивается, и появляется больше возможностей для того, чтобы что-то пойти не так, поэтому более крупные животные вынуждены сокращать количество ERV».Доктор Гкикас Магиоркинис из факультета зоологии Оксфордского университета, автор отчета, сказал: «Мы знаем, что более высокие люди имеют более высокий риск развития некоторых видов рака, что соответствует нашему исследованию о ERV, которые создают эволюционное давление из-за рака. Тем не менее, у нас до сих пор нет доказательств того, что ERV могут иметь причинную связь с раком у людей, хотя они явно вызывают рак у других животных, таких как мыши. Нам нужно искать более систематический способ увидеть, вызывают ли ERV рак у людей, и наше исследование предполагает, что вирусные патогенные механизмы у более крупных животных, таких как люди, будут более сложными, чем те, которые наблюдаются у более мелких животных ».
Доктор Роберт Белшоу из Школы медицины и стоматологии Университета Плимута, Школа биомедицинских и медицинских наук, добавил: «Рак вызывается ошибками, возникающими в клетках при их делении, поэтому более крупные животные — с большим количеством клеток — должны больше страдать от рака. рак. Проще говоря, синего кита не должно быть. Однако более крупные животные не более подвержены раку, чем более мелкие: это известно как парадокс Пето (названный в честь сэра Ричарда Пето, ученого, который первым заметил это).
Группа ученых из университетов Оксфорда, Плимута и Глазго изучала эндогенные ретровирусы, такие как ВИЧ, но которые стали частью генома своего хозяина и могут вызывать рак у других животных. К удивлению, они обнаружили, что у более крупных млекопитающих меньше этих вирусов в геноме. Это говорит о том, что аналогичный механизм может быть задействован как в борьбе с раком, так и с распространением этих вирусов, и что они лучше действуют у более крупных животных (например, людей), чем у более мелких (например, лабораторных мышей) ».Исследование предполагает, что более крупные существа должны иметь более эффективные противовирусные гены и ресурсы, чем более мелкие, и, если они будут идентифицированы, в будущем, возможно, появится возможность имитировать эти механизмы для создания новых противовирусных препаратов.
Новое исследование имеет отношение к парадоксу Пето, наблюдения, сделанного сэром Ричардом Пето о том, что заболеваемость раком, по-видимому, не коррелирует с количеством клеток в организме. «Наша работа не решает парадокса Пето в целом, но решает его в отношении инфекции», — сказал д-р Кацуракис.