Psi sarkomové buňky se staly nezávislými parazity před 11 tisíci lety • Elena Naimarková • Vědecké zprávy o "prvcích" • Parazitologie, imunologie, mikrobiologie, genetika

Buňky psího sarkomu se staly nezávislými parazity před 11 tisíci lety

Obr. 1. Nejstarší pesní lebka nalezená v loupežnické jeskyni v Altai. Věk nálezu je asi 33 tisíc let; Psy před zahájením léčby s největší pravděpodobností však nezanechaly potomky a post-glaciální lidé domestikali další psy, kteří vyvinuli psí sarkom. Foto z článku N. Ovodov a kol. 2011. 33000-rok-starý pes Altai hory Sibiře: postižené posledním glaciálním maximem

Studie přenosného venerického sarkomu (FA) u psů pokračuje – nejzajímavějším případem přeměny mnohobuněčné tkáně na jednobuněčné parazity. FA buňky, jak se ukázalo, se staly nezávislými a staly se patogenními parazity, které se přenášejí z jednoho psa do druhého během pohlavního styku. Tato parazitární buněčná linie byla vytvořena podle aktualizovaných výpočtů před 11 tisíci lety, při úsvitu domestikace psů. FA je tedy nejstarší buněčná kultura; nese genom prvního nemocného psa, i když v minulosti jeho geny prošly silnými mutačními změnami. Asi 10 tisíc protein-kódujících genů obsahuje alespoň jednu mutaci, v tomto genomu se nachází 1,9 milionu nukleotidových substitucí. Avšak i při takovém mutačním zatížení zůstává buněčná kultura TVS nadále existující, což ukazuje na značnou odolnost.Analýza genů TVS vám umožní načrtnout portrét prvního nosiče transmisního sarkomu, který je zástupcem starých domácích psů.

Přenosný venerický sarkom psů (TVS) byl poprvé popsán na konci 19. století M. A. Novinským. Nádory se obvykle vyvíjejí v genitální oblasti psů, zřídka metastazují; Pes je nemocný několik měsíců, pak se ve většině případů zotavuje a získá imunitu. Toto onemocnění je nejčastěji pohlavně přenosné (tedy termín "venerický sarkom"). V roce 2006 byly publikovány výsledky studie genomu buněk TVS a tyto výsledky byly zcela neočekávané. Vědci pak zjistili, že sarkomové buňky nejsou regenerované buňky nemocných psů, ale ve skutečnosti jsou buňkami starých nosičů této nemoci. Proto je odvozen úžasný příběh TVS: jakmile se rakovinové buňky nějak stávají nezávislými a stávají se jednobuněčnými parazity. Od té doby cestují od jednoho psa do druhého, zvířata je přenášejí během pohlavního styku. Jediná parazitární buňka stačí k začátku bolestivého růstu tkáně.Tyto parazitní buňky obcházejí imunitní obranu a snižují expresi genů hlavního histokompatibilního komplexu. Proto imunitní systém okamžitě nepozná nepřátele, jeho ochranná opatření jsou odložena na několik měsíců. Tak infikovaní psi mají dost času na přenos choroboplodné buňky do dalšího oběti.

Palivová sestava je tedy příkladem buňky mnohobuněčného organismu, který si uvědomil své "právo na sebeurčení" a vrátil se k původní původní existenci jednotlivých buněk. Ale tato revoluce je nezbavila skutečně svobodných, protože se přizpůsobily parazitickému způsobu života a nemohou existovat mimo zvíře; Navíc ztrácejí schopnost sexuální reprodukce. To znamená, že buňky FA jsou klonem, což je nejstarší buněčná kultura savců, která je pro nás známa, což vyžaduje neustálé reseeding. Navíc jsou to buňky starých psů, které se však zachovaly, nikoliv v super-ledničkách a výrazně se změnily, ale naživu. Studium tohoto úžasného klonu může odhalit hodně jak v oblasti léčby rakoviny, tak ve vývoji mnohobuněčných organismů, stejně jako v historii domestikace psů.Takže studie této choroby ze soukromých veterinárních problémů se přesunula do pokročilé fronty biologické vědy.

Nová studie mezinárodního týmu vědců reprezentujících Morchison Elizabeth (Elizabeth Murchison) z Wellcome Trust Sanger Institute a David Wedge (David C. Wedge) s veterinárním ústavu na univerzitě v Cambridge za účasti Robin Weiss (Robin A. Weiss), zaměřená na posouzení mutační zátěž, která nahromaděný buněk sarkomu během jeho existence a souběžně s datováním. K tomu, Výzkumníci analyzovali genomy dvou TVS – jeden byl převzat z australských Mutts a dalších – z kokršpaněl z Brazílie (byly čteny a nemocné majitelé genomů). Vzhledem k této geografické vzdálenosti přímý přenos buněk z jednoho psa do druhého zcela vyloučen.

FA buňky nesou 57-58 chromozomy (chromozomy TBC může být obecně od 57 do 64, a většina z nich jsou diploidní) buněk, zatímco psi – 78 chromozomů (Obr.2). Vysoký podíl homozygotních pozemků. Objevili obrovské množství inzerce, delece, přestaveb chromozomů FA: více než 2000 ze strukturálních změn, které jsou společné pro dva FA plus číslo jedinečné pro každou z nich.Celkový počet substitucí nukleotidů, které jsou jedinečné pro palivovou sestavu (tj. Nenalezeny u psů a vlků), je enormní – 1,9 milionu SNP. Z nich bylo asi 5% nalezeno pouze v jedné z TVS variant, to jest to jsou mutace, které brazilské a australské FA linie získaly po jejich divergenci. Vědci odhadují, že více než 10 000 genů TVS nese alespoň jednu nesynonymní substituci; asi 2,8% (tj. 647) genů kódujících proteiny u psů se ukázalo jako nepotřebné a byly ztraceny v sarkomových buňkách. To vše svědčí o nejvyšším mutačním zatížení parazitických buněk.

Obr. 2 Metafázové chromozómy normálního psa (vlevo) a TVS (vpravo): stanovení karyotypu fluorescenční hybridizací. Hromadná reorganizace chromozomů palivových sestav ve srovnání s psem je zřetelně viditelná, i když mnoho podobných míst zůstává. Obrázek z diskutovaného článku v Věda

Při tak vysoké mutační variabilitě je překvapující, že nebyla zjištěna žádná intraklonální variabilita. Všechny psí sarkomové buňky mají podobný genom. Naproti tomu v lidských rakovinách existují subklony – buněčné linie s mírně odlišnými genomy.Předpokládá se, že v lidských nádorech dochází k rychlému výběru buněčných linií s různými mutacemi; a u psů zřejmě tento výběr nevyšel. Proč tomu tak je, není známo, ale onemocnění má velmi stabilní příznaky, jak vyplývá ze záznamů Novinského na konci 19. století.

Asi 40% mutací parazitických buněk bylo dosaženo v důsledku ultrafialového záření: toto bylo posuzováno podílem charakteristických substitucí "cytosin pro thymin", které se specificky vyskytují při UV záření nukleotidů. Tento typ mutace byl použit k datu vzniku palivové soustavy. U rakoviny u lidí byla frekvence mutací cytosin-thyminových mutací v závislosti na věku pacienta dobře studována. Tyto koeficienty byly použity pro výpočet věku palivových sestav, nahrazení počtu odpovídajících náhrad v palivových sestavách do rovnice; V důsledku toho byl věk klonu přibližně 11 tisíc let. Asi před 500 lety byly australské a brazilské linie sarkomů rozděleny. Autoři studie poukazují na to, že toto je orientační hodnocení, protože u psského sarkomu se základní závislost může lišit od lidských variant, což je možné a tkáňově specifická variabilita a chronologická nepravidelnost mutačního procesu není vyloučena.Avšak tento věk je 11 tisíc let (u sporů týkajících se domestikace psů, viz např. Výňatek z zprávy A. N. Vlasenka " Canis familiaris?) – shoduje se s časným obdobím domestikace a začátkem osídlení a diverzifikace psů. Jak lze soudit vysokým stupněm homozygotnosti, TVS pochází z předchůdce, který žil mezi malou izolovanou skupinou příbuzných před vznikem různých plemen.

Z podrobného rozboru TVS genů se objevuje portrét toho starého psa, který vychází ze sarkomu, nejprve přenesl jeho vadné buňky. Byl to spíše velký pes, podobný vlci, s krátkými vlasy, černými nebo tmavě hnědými (agouti barvou), vztyčenými ušima a podlouhlými tlamy. Z moderních plemen se nejvíce přiblížily zástupci starých plemen, Sibiřský husky, Malamute, Shar Pei, Chow-Chow a Akita, pokud jde o složení genů (obr. 3).

Obr. 3 K určení polohy progenitoru palivové soustavy na phylogenetickém stromu vědci srovnávali 23 782 polymorfních lokusů, které byly známé u 86 různých plemen psů, vlků a kojot, se dvěma FA. Nejstarší skály se přirozeně ukázaly být nejbližší k FA. Vznik zástupců těchto plemen je zobrazen (nahoru nahoru): Akita, Chow Chow, Dingo, Shar Pei, předchůdce TVS, Malamute a sibiřský husky. Obrázek z přehledu k diskutovanému článku v Věda

Transformace rakovinných buněk do jednobuněčných parazitů se objevila v malé izolované populaci prvních domestikovaných psů. Pokud počet psů zůstal nízký a jejich rozmanitost se nezvýšila, obyvatelstvo s takovou nemocí by rychle zemřelo. Přežití bylo také usnadněno skutečností, že sarkom nemá sexuální rozmnožování a že jeho různé linie nemění geny. Ve svém arzenálu adaptivních prostředků má pouze mutační variabilitu. U psů naopak pohlavní rozmnožování podporovalo rychlou výměnu získaných genů rezistence, populace s rostoucím počtem pacientů se přizpůsobovala rychleji, než parazita zvýšila její virulenci. A psi přežili.

Zdá se, že smutný osud čeká na tasmánského ďábla, v jehož populaci se nyní rozšířil přenosný nádor obličeje (viz též Devil facial tumor disease). Toto onemocnění bylo popsáno v roce 1996, ale dosud bylo postiženo asi 50% populace ďábla. Tvár nádoru obličeje je přenášen, jako v případě FA, regenerovanými buňkami prvního nemocného zvířete a ve všech případech je smrtelný.Populace tasmánského ďábla je poměrně malá, jeho rozsah je velmi omezen, takže přirozeně nebude tasmánský ďábel mít čas na obranu proti této chorobě. Vědci odhadují, že do poloviny XXI. Století tento druh vyhyne.

Zdroje:
1) Elizabeth P. Murchison a kol. Přenesený gen pro rakovinu psa ukazuje Věda. 2014. V. 343. str. 437-440.
2) Heidi G. Parkerová a Elaine A. Ostranderová se skrývají v prostém pohledu – starý pes v moderním světě // Věda. 2014. V. 343. s. 376. – Souhrn pro předmět, o němž se jedná.

Viz též:
Elizabeth Murchison: Boj s infekčním onemocněním – přednáška o přenosném nádoru tváře tasmánského ďábla a TVS psech na TED.com.

Elena Naimarková


Like this post? Please share to your friends:

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