Các tế bào sarcoma chó biến thành ký sinh trùng độc lập cách đây 11 nghìn năm • Elena Naimark • Tin tức khoa học về "Nguyên tố" • Ký sinh trùng, Miễn dịch học, Vi sinh vật, Di truyền học

Các tế bào của sarcoma biến thành ký sinh trùng độc lập 11 nghìn năm trước

Hình 1. Hộp sọ chó lâu đời nhất được tìm thấy trong Hang Robber ở Altai. Tuổi tìm thấy là khoảng 33 nghìn năm; tuy nhiên, những con chó thời tiền sử hầu như không để lại hậu duệ, và những người sau băng hà đã thuần hóa những con chó khác, những người đã phát triển một con chó sarcoma. Ảnh từ bài viết N. Ovodov et al. 2011. Một con chó 33000 tuổi của dãy núi Altai của Siberia: Bị vô hiệu hóa bởi tối đa băng hà cuối cùng

Nghiên cứu về sarcoma venereal lây lan (FA) ở chó đang tiếp tục – một trường hợp thú vị nhất của sự chuyển đổi mô đa bào thành ký sinh trùng đơn bào. Các tế bào FA, khi nó bật ra, đã giành được độc lập và trở thành ký sinh trùng gây bệnh được chuyển từ chó này sang chó khác trong khi tiếp xúc tình dục. Dòng tế bào ký sinh này được hình thành, theo các tính toán được cập nhật, 11 nghìn năm trước, vào lúc bình minh của thuần hóa chó. Vì vậy, FA là nền văn hóa tế bào lâu đời nhất; nó mang bộ gen của con chó ốm đầu tiên, mặc dù trong thời gian qua các gen của nó đã trải qua những thay đổi đột biến mạnh mẽ. Khoảng 10 nghìn gen mã hóa protein có chứa ít nhất một đột biến, 1,9 triệu thay thế nucleotide được tìm thấy trong bộ gen này. Tuy nhiên, ngay cả với tải trọng đột biến như vậy, TVS tế bào vẫn tiếp tục tồn tại, thể hiện sức đề kháng vượt trội.Việc phân tích các gen TVS cho phép bạn phác thảo một bức chân dung của người mang mầm bệnh truyền nhiễm đầu tiên, một đại diện của những con chó trong nước cổ đại.

Sarcoma venereal truyền qua của chó (TVS) lần đầu tiên được mô tả vào cuối thế kỷ 19 bởi M. A. Novinsky. Các khối u thường phát triển ở vùng sinh dục của chó, hiếm khi di căn; Con chó bị bệnh trong vài tháng, sau đó trong hầu hết các trường hợp, nó phục hồi, có được khả năng miễn dịch. Bệnh này thường lây truyền qua đường tình dục (do đó thuật ngữ "sarcoma hoa liễu"). Năm 2006, kết quả nghiên cứu bộ gen của các tế bào TVS đã được công bố, và những kết quả này hoàn toàn bất ngờ. Các nhà khoa học sau đó phát hiện ra rằng các tế bào sarcoma không phải là các tế bào tái sinh của những con chó bị bệnh, nhưng trên thực tế là các tế bào của những người mang mầm bệnh cổ xưa này. Do đó, câu chuyện tuyệt vời của TVS bắt nguồn: một khi các tế bào ung thư bằng cách nào đó trở thành độc lập, biến thành ký sinh trùng đơn bào. Kể từ đó, chúng di chuyển từ chó này sang chó khác, động vật truyền chúng trong quá trình giao hợp. Một tế bào ký sinh duy nhất đủ để bắt đầu sự phát triển đau đớn của mô.Những tế bào ký sinh này vượt qua sự phòng thủ miễn dịch, làm giảm sự biểu hiện của các gen của phức hợp tương hợp histocompatibility lớn. Do đó, hệ thống miễn dịch không nhận ra ngay kẻ thù, hành động bảo vệ của nó bị trì hoãn trong vài tháng. Vì vậy, những con chó bị nhiễm bệnh có đủ thời gian để chuyển tế bào bệnh sang nạn nhân tiếp theo.

Vì vậy, một bộ phận nhiên liệu là một ví dụ về một tế bào của một sinh vật đa bào đã nhận ra “quyền tự quyết định” của nó và đã trở lại với sự tồn tại của tế bào đơn nguyên thủy của nó. Nhưng cuộc cách mạng này đã không làm cho chúng thật sự tự do, vì chúng thích nghi với lối sống ký sinh và không thể tồn tại bên ngoài con vật; ngoài ra, họ đã mất khả năng sinh sản hữu tính. Đó là, các tế bào FA là một bản sao, văn hóa tế bào động vật có vú lâu đời nhất được biết đến với chúng ta, đòi hỏi sự thay đổi liên tục. Ngoài ra, đây là những tế bào của chó cổ, được bảo tồn, tuy nhiên, không phải trong tủ lạnh siêu và thay đổi rất nhiều, nhưng còn sống. Các nghiên cứu về bản sao tuyệt vời này có thể tiết lộ rất nhiều cả trong lĩnh vực điều trị ung thư, và trong sự tiến hóa của các sinh vật đa bào, cũng như trong lịch sử thuần hóa của chó.Vì vậy, nghiên cứu về bệnh này từ các vấn đề thú y tư nhân đã chuyển sang lĩnh vực khoa học sinh học tiên tiến.

Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế được đại diện bởi Elizabeth Murchison thuộc Viện Senger và David C. Wedge thuộc Khoa Thú y của Đại học Cambridge, với sự tham gia của Robin A. Weiss, được dành riêng để ước lượng trọng lượng đột biến đã được tích lũy sarcoma tế bào trong sự tồn tại của nó, và, song song, hẹn hò của nó. Đối với điều này, các nhà khoa học đã phân tích bộ gen của hai cụm nhiên liệu – một bộ lấy từ một con lai của Úc, và cái kia – từ Cocker Spaniel từ Brazil (bộ gen của các máy bệnh cũng được đọc). Do khoảng cách địa lý này, việc chuyển trực tiếp các tế bào từ chó này sang chó khác hoàn toàn bị loại trừ.

Tế bào TVS mang 57-58 nhiễm sắc thể (nhiễm sắc thể TVC có thể từ 57 đến 64, và hầu hết trong số đó là lưỡng bội), trong khi các tế bào của chó mang 78 nhiễm sắc thể (Hình 2). Một tỷ lệ cao các lô đồng hợp tử. Một số lượng lớn các chèn, xóa, và hoán vị trong nhiễm sắc thể của các cụm nhiên liệu đã được phát hiện: hơn 2000 thay đổi cấu trúc chung cho cả hai cụm nhiên liệu, cộng với một số độc đáo cho mỗi bộ nhiên liệu.Tổng số lượng thay thế nucleotide duy nhất đối với việc lắp ráp nhiên liệu (có nghĩa là, không tìm thấy ở chó và chó sói) là rất lớn – 1,9 triệu SNP. Trong số này, khoảng 5% chỉ được tìm thấy ở một trong các biến thể của TVS, đó là những đột biến mà các dòng FA của Braxin và Úc thu được sau sự phân kỳ của chúng. Các nhà khoa học ước tính rằng hơn 10.000 gen TVS mang ít nhất một sự thay thế không đồng nghĩa; khoảng 2,8% (tức là, 647) các gen mã hóa protein của chó hóa ra là không cần thiết và bị mất bởi các tế bào sarcoma. Tất cả điều này làm chứng cho tải trọng đột biến cao nhất của các tế bào ký sinh trùng.

Hình 2 Metosase nhiễm sắc thể của một con chó bình thường (bên trái) và TVS (bên phải): xác định karyotype bằng lai huỳnh quang. Việc tổ chức lại hàng loạt các nhiễm sắc thể của các cụm nhiên liệu so với chó là có thể nhìn thấy rõ ràng, mặc dù nhiều vị trí tương tự vẫn còn. Hình từ bài viết được thảo luận trong Khoa học

Với sự thay đổi đột biến cao như vậy, thật đáng ngạc nhiên là không tìm thấy sự thay đổi nội tại. Tất cả các tế bào sarcoma của chó đều có bộ gen tương tự. Ngược lại, trong các bệnh ung thư ở người thì có các tiểu đường – các dòng tế bào có bộ gen hơi khác nhau.Người ta tin rằng trong các khối u của con người có một sự lựa chọn nhanh chóng của các dòng tế bào với các đột biến khác nhau; và ở chó, rõ ràng, lựa chọn này không đi. Tại sao điều này là không rõ, nhưng căn bệnh này có các triệu chứng rất ổn định, như sau từ các hồ sơ của Novinsky vào cuối thế kỷ 19.

Khoảng 40% đột biến của các tế bào ký sinh thu được là kết quả của việc chiếu xạ tia tử ngoại: điều này được đánh giá bằng tỷ lệ thay thế đặc trưng "cytosine đối với thymine", đặc biệt xảy ra trong quá trình chiếu xạ tia cực tím của nucleotide. Đây là loại đột biến được sử dụng để cập nhật sự xuất hiện của một tổ hợp nhiên liệu. Đối với ung thư ở người, tần suất thay thế đột biến cytosine-thymine, tùy thuộc vào tuổi của bệnh nhân, đã được nghiên cứu kỹ. Các hệ số này được sử dụng để tính toán tuổi của các cụm nhiên liệu, thay thế vào phương trình số lượng các thay thế tương ứng trong các cụm nhiên liệu; Kết quả là, tuổi của bản sao là khoảng 11 nghìn năm. Khoảng 500 năm trước, các dòng sarcoma của Úc và Brazil đã bị chia cắt. Các tác giả của nghiên cứu lưu ý rằng đây là một đánh giá mang tính biểu thị, vì trong sarcoma chó, sự phụ thuộc cơ bản có thể khác với các biến thể của con người, có thể thay đổi được và mô cụ thể, và không được loại trừ theo trình tự thời gian của quá trình đột biến.Tuy nhiên, tuổi này là 11 nghìn năm (đối với các tranh chấp liên quan đến tuổi thuần hóa của chó, xem, ví dụ, một trích đoạn từ báo cáo của A. N. Vlasenko " Canis familiarisNhư có thể được đánh giá bởi mức độ homozygosity cao, TVS bắt nguồn từ các progenitor, những người sống trong một nhóm nhỏ của người thân bị cô lập trước khi sự xuất hiện của các giống khác nhau.

Từ một phân tích chi tiết về các gen TVS, một bức chân dung của con chó cổ đại nổi lên từ sarcoma, lần đầu tiên truyền các tế bào khiếm khuyết của nó, xuất hiện. Đó là một con chó khá lớn, tương tự như một con sói, với mái tóc ngắn, màu đen hoặc màu nâu sẫm (màu agouti), dựng lên tai và mõm dài. Trong số các giống hiện đại, đại diện của các giống cũ, Siberian Husky, Malamute, Shar Pei, Chow-Chow và Akita, là loài gần gũi nhất về thành phần gen (Hình 3).

Hình 3 Để xác định vị trí của tổ tiên của một cụm nhiên liệu trên cây phát sinh loài, các nhà khoa học đã so sánh 23.782 locus đa hình, được biết đến trong 86 giống chó, chó sói và chó sói khác nhau, với hai CHNC. Các loại đá lâu đời nhất tự nhiên hóa ra là gần nhất với FA. Sự xuất hiện của các đại diện của các giống này được thể hiện (từ dưới lên): Akita, Chow Chow, Dingo, Shar Pei, tổ tiên của TVS, Malamute và Siberian Husky. Ảnh từ tóm tắt đến bài viết được thảo luận trong Khoa học

Sự biến đổi của các tế bào ung thư thành ký sinh trùng đơn bào xảy ra trong một quần thể nhỏ bị cô lập của những con chó thuần hóa đầu tiên. Nếu số lượng chó vẫn thấp và nếu sự đa dạng của chúng không tăng lên, dân số mắc bệnh như vậy sẽ nhanh chóng chết. Sự sống còn cũng được tạo điều kiện bởi thực tế là sarcoma không có sự sinh sản hữu tính, và các dòng khác nhau của nó không trao đổi gen. Trong kho vũ khí của thích nghi của nó có nghĩa là chỉ biến đổi đột biến. Ở chó, trái lại, sinh sản hữu tính thúc đẩy sự trao đổi nhanh chóng của các gen kháng thuốc, dân số với số lượng ngày càng tăng nhanh hơn so với ký sinh trùng làm tăng độc tính của nó. Và những con chó sống sót.

Một số phận đáng buồn dường như đang chờ đợi ma quỷ Tasmania, trong đó dân số một khối u trên bề mặt có thể lây lan đã lan rộng (xem thêm cả bệnh ung thư trên khuôn mặt của Ma Quỷ). Bệnh này được mô tả vào năm 1996, nhưng cho đến nay, khoảng 50% dân số ma quỷ đã bị ảnh hưởng. Các khối u trên mặt được chuyển giao, như trong trường hợp của FA, bởi các tế bào tái sinh của động vật bị bệnh đầu tiên, và trong mọi trường hợp nó là gây chết người.Dân số của Tasmanian devil khá nhỏ, phạm vi của nó rất hạn chế, vì vậy tự nhiên con Tasmanian devil sẽ không có thời gian để làm việc phòng thủ chống lại căn bệnh này. Các nhà khoa học ước tính rằng vào giữa thế kỷ XXI loài này sẽ bị tuyệt chủng.

Nguồn:
1) Elizabeth P. Murchison et al. Genome truyền nhiễm ung thư chó tiết lộ Khoa học. 2014. V. 343. P. 437-440.
2) Heidi G. Parker và Elaine A. Ostrander ẩn mình trong đồng bằng – Một con chó cổ đại trong thế giới hiện đại // Khoa học. 2014. V. 343. P. 376. – Bản tóm tắt cho bài viết đang thảo luận.

Xem thêm:
Elizabeth Murchison: Chiến đấu với bệnh ung thư truyền nhiễm – một bài giảng về khối u trên mặt của con Tasmania devil và trên chó TVS trên TED.com.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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