27.10.2016

Моллюски разных видов могут заражать друг друга раком

Онкологические заболевания возникают в результате мутаций в соматических клетках. Ставшие раковыми клетки способны распространяться по организму, но случаи передачи рака между организмами, хотя и известны, пока еще могут считаться исключительными. Тем не менее, недавно к числу видов, уязвимых к «заразному» раку, добавились моллюски Mya arenaria. В новой работе ученые показывают, что заражение раком возможно и между различными видами моллюсков.

Рак возникает в результате мутаций в некоторых клетках организма, из-за чего эти клетки теряют свои основные функции, переставая приносить пользу организму, и становятся злокачественными: у них появляется способность к неконтролируемому размножению, прорастанию в окружающие ткани, переносу в другие ткани, где они формируют метастазы. В российской медицине раком обычно называют только карциномы — опухоли, происходящие из эпителиальных клеток (а для онкологических заболеваний других типов тканей есть своя номенклатура, см. Злокачественная опухоль). В западной медицине раком (cancer) считают злокачественное перерождение любых клеток.

Раковые клетки могут распространяться в «родном» для них организме, но у млекопитающих между организмами они обычно не передаются. Одним из серьезных барьеров, в частности, является иммунная система. Правда, из этого правила есть и несколько исключений. Например, описаны случаи передачи рака от матери ребенку при беременности (см., например, J. Tolar, J. P. Neglia, 2003. Transplacental and other routes of cancer transmission between individuals) и при трансплантации, когда у реципиента для предотвращения отторжения пересаживаемых органов подавляют систему иммунитета (нужно отметить, что кроме риска заражения «чужим» раком, у реципиентов повышается риск «собственных» онкологических заболеваний, см. E. A. Angels et al., 2011. Spectrum of cancer risk among US solid organ transplant recipients). Также зафиксирован единичный случай передачи рака между людьми (это произошло во время операции, когда хирург повредил руку и заразился саркомой), а в прошлом году описали совсем экзотический случай: мужчина подцепил рак от «своего» паразитического червя.

У животных известны случаи «заразных» раков: это трансмиссивная венерическая опухоль собак и лицевая опухоль тасманийского дьявола, которая привела к резкому сокращению численности дьяволов (с момента обнаружения этого заболевания в 1996 году популяция сократилась на 70%). Впрочем, есть надежда, что эти зверьки выстоят: совсем недавно было показано, что у них довольно быстро развивается иммунитет к заболеванию (B. Epstein et al., 2016. Rapid evolutionary response to a transmissible cancer in Tasmanian devils). Но все эти случаи представляются редкими исключениями, а для млекопитающих и человека рак считается незаразным. Даже в экспериментах, в которых подопытным животным пересаживают культуры раковых клеток или фрагменты опухолей, естественные барьеры, препятствующие заражению, преодолеваются специальными методами: применяются массированные дозы клеток, используются животные с подавленной иммунной системой.

У моллюсков тоже встречаются онкологические заболевания: например, диссеминированная неоплазия гемоцитов, сходная с лейкемией млекопитающих и человека. Гемоциты (hemocyte) являются компонентом иммунной системы беспозвоночных, подобным фагоцитам млекоптающих. При диссеминированной неоплазии в гемолимфе моллюска наблюдаются характерные крупные аномальные клетки.

Ранее авторами рассматриваемой работы был описан горизонтальный перенос раковых клеток при этом заболевании у моллюсков Mya arenaria (M. J. Metzger et al., 2015. Horizontal Transmission of Clonal Cancer Cells Causes Leukemia in Soft-Shell Clams). В новом исследовании они решили проверить, возможен ли перенос раковых клеток у других видов моллюсков, и, если таковой происходит, охарактеризовать этот процесс. Исследования начали с мидий Mytilus trossulus, обитающих в Тихом океане у северо-западного побережья Америки.

В гемолимфе двух из 28 исследованных M. trossulus было обнаружено много гемоцитов, характерных для диссеминированной неоплазии. С целью определить происхождение аномальных гемоцитов было проведено так называемое сравнительное генотипирование тканей и гемоцитов моллюсков. Для этого был выбран митохондриальный ген mtCOI. Были определены нуклеотидные последовательности mtCOI в ткани и в гемоцитах больных и здоровых особей. У всех здоровых особей последовательности mtCOI в тканях и в гемоцитах совпадали между собой, а у больных они оказались частично различными. Оказалось также, что и наборы нормальных полиморфизмов в ткани и в аномальных гемоцитах больных особей различны. Таким образом, сравнение молекулярных маркеров ткани и раковых гемоцитов показало, что злокачественные гемоциты образовались в M. trossulus, но не в тех, в которых они были обнаружены. Они произошли из какого-то другого M. trossulus как единого клонального источника. Этот вывод был подтвержден результатами секвенирования другого гена, EF1α. Нуклеотидные последовательности EF1α аномальных гемоцитов больных особей также были идентичны и отличались от последовательностей EF1α из тканей.

Были исследованы еще 250 M. trossulus из того же ареала, из которых 7 проявляли признаки диссеминированной неоплазии. Результаты, полученные на этих особях, также показали, что гены mtCOI злокачественных гемоцитов идентичны между собой, но отличаются от этих генов в тканях моллюсков (то же самое получилось и для гена EF1α). Таким образом, получены строгие доказательства существования клона трансмиссибельного рака, циркулирующего в популяции M. trossulus.

Следующую серию исследований авторы провели с еще двумя видами двустворчатых моллюсков: сердцевидкой (Cerastoderma edule) и Polititapes аureus, обитающих в Атлантическом океане у побережья Испании. У C. edule известно два типа диссеминированной неоплазии (типы А и В), различающихся по морфологии пораженных гемоцитов. Анализ микросателлитов из здоровой ткани и из злокачественных гемоцитов показал их абсолютное несоответствие. Клоны злокачественных гемоцитов обоих типов также различались между собой, хотя и имели общее происхождение.

Дальнейшие исследования были проведены по той же схеме, что и с M. trossulus. Однако генетическое исследование злокачественных гемоцитов P. аureus, проведенное с помощью секвенирования генов mtCOI и EF1α и генов рибосом показало не частичное, а полное несходство их с генами нормальной ткани моллюска. Абсолютно неожиданным оказался тот факт, что генотип этих гемоцитов оказался практически идентичным генотипу тканей моллюска другого вида, Venerupis corrugata, обитающего в тех же ареалах, что и P. аureus. В то же время V. corrugata диссеминированной неоплазией гемоцитов практически не болеют. Вероятно, злокачественные гемоциты когда-то образовались в V. corrugata, но эти моллюски со временем приобрели устойчивость к заболеванию. А раковые клетки выжили благодаря внедрению в моллюски другого вида — P. aureus.

Эти результаты показывают, что моллюски в разных областях Земли поражены раковыми клетками, которые могут распространяться как между особями одного вида, так и между особями разных видов. Механизм переноса пока недостаточно ясен. Наиболее вероятно, что раковые клетки проникают в новых хозяев при фильтрации воды, за счет которой обеспечивается питание и дыхание моллюсков. Если это так, то получается, что раковые клетки моллюсков могут существовать в качестве свободно живущих инфекционных агентов. А это поднимает вопрос о возможности заражения раком других видов, в том числе и человека. Дальнейшие исследования должны прояснить ситуацию.

Источники:

1) M. J. Metzger et al. Widespread transmission of independent cancer lineages within multiple bivalve species // Nature. 2016. V. 534. P. 705–709.

2) E. P. Murchison. Cancer: Transmissible tumours under the sea // Nature. 2016. V. 534. P. 628–629.

Вячеслав Калинин

Источники:

1. elementy.ru