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研究人员在蛤蜊中发现传染性癌症

一种单细胞白血病折磨着数百公里沿线的水生贝壳类动物,令生物学家们感到疑惑。


癌细胞不具有传染性,这是生物学中的一项基本法则。然而,这项法则在北美东海岸的沙坪和浅滩地区却被惊人地打破了。在那里,可能是通过自由漂浮的癌细胞使从加拿大的爱德华王子岛到美国纽约州的软壳动物蛤蜊分别出现了同样一种类似于白血病的病症。而其中一名研究人员,来自哥伦比亚大学(Columbia  University)的Sthphen Goff在本周Cell杂志中对这种癌症的广泛传染性是这样描述的:“一种正在蔓延到全新的动物中的超强扩散(metastasis)。”


“这是一篇意义重大的论文,非常有趣和振奋人心。”同样从事蛤蜊疾病的研究,来自达拉谟市新罕布什尔大学(University of New Hampshire)的分子生物学家Charles Walker如是说。这个发现在已知的两种传染性癌症(一种是在狗中的性传播疾病,另一种是在袋獾中通过相互撕咬传播的面部肿瘤)的基础上提供了新的范例。与此同时,它也提醒了人们,能够在个体间传染的超级癌症可能并不如原本设想的那样稀有。

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在四个不同地理位置的软壳动物蛤蜊中的癌细胞可能来源于同一个能够感染其它蛤蜊的突变细胞。这种类似于白血病的疾病发生在纽芬兰到切萨皮克湾这片区域,而这几乎覆盖了所有蛤蜊的生存区域。


这种被称为散播性或血液性瘤形成的蛤蜊疾病,在上世纪七十年代的新英格兰地区的一种软壳蛤蜊(海螂)中首次被发现。染病蛤蜊的体液循环中出现大量迅速繁殖的免疫细胞,许多蛤蜊都因为这种疾病的发作而死亡。然而研究人员宣称这些病死蛤蜊的食用并不会给人类健康带来危害。一种与此相似的病症使其他双壳纲的动物同样饱受折磨,包括牡蛎、贻贝以及鸟蛤。


在美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物研究所研究这类疾病的Carol Reinisch曾认为可能是有一种病毒介导了这种疾病的发生,于是在几年前她与研究鼠类白血病毒的专家Goff取得了联系。他随即开始从病死的蛤蜊中取样并检验逆转录酶(一种与能够引发癌症的逆转录病毒相关的酶)的活性。“这些样本是极强的逆转录酶阳性,但这些逆转录酶并不是从病毒中来的。”他如是说。与之相反的是,Goff等人发现,这种酶来自于癌细胞的基因组中,由一段被称作逆转录转座子的DNA插入序列编码产生。逆转录转座子具有自身复制以及插入基因组中新的位点的能力。


研究人员对逆转录转座子的一些奇怪特性感到十分地疑惑,他们将其称为蛤蜊“轮船”。据Goff团队在上一年美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)的报道称,美国缅因州和爱德华王子岛的蛤蜊中的癌细胞都含有大致相当的逆转录转座子拷贝数,并且数量十分惊人,每个细胞含有大约一百五十个拷贝。而蛤蜊的健康组织中则含有少于十个拷贝。而更奇怪的是,虽然逆转录转座子趋向于在基因组中跳跃转移,但是“轮船”拷贝各个蛤蜊癌细胞中的分布却大致相同。该结果令人惊奇地暗示了这种癌症并不像绝大多数发生在其它动物身上的癌症一样是在个体中独立发生的,而是在蛤蜊间传播感染的。“这个结果十分地疯狂和令人兴奋,我们曾对此怀疑了相当长的一段时间。”Goff回忆道。


但是随后,同在哥伦比亚大学(Columbia University)的博士后Michael Metzger发现了更多定位相似的“轮船”插入子,并通过微小的遗传变化(单核苷酸多态性,SNPs)的比较,确认了这些癌细胞的DNA与染病蛤蜊的基因组并不匹配。而这引出了看似无可避免的一个结论:所有的这些癌细胞都是源于一个原始的变异的免疫细胞,并在蛤蜊间扩散转移。


“这种疾病可能已经缓慢地沿着数百公里长的海岸线从一个种群转移到另一个种群。”来自美国佛罗里达州圣彼得斯堡市的埃克德学院(Eckerd College)的客座教授、无脊椎动物病理学家Bruce Barber说道。“除此之外,如果人们不小心让普通的蛤蜊与感染的蛤蜊交配,这种疾病就可能像玩跳房子游戏一样在海岸线上各个地区爆发。”


虽然最开始的突变的时间仍然未知,但在美国和加拿大的蛤蜊中的癌细胞的许多遗传差异暗示这些突变发生了足够长的时间,足够让这个细胞谱系开始分叉。”研究人员也想了解这种疾病是如何传染的。Goff等人猜测,染病的蛤蜊可能在产卵、受伤时或死亡后释放出癌细胞。而这些癌细胞可能在健康的蛤蜊进食时通过它们的消化道进入其体内。“另一个疑惑是,这些被视为外源组织的癌细胞是如何逃过蛤蜊免疫系统的监视的。”英属哥伦比亚大学(University of Cambridge in the United Kingdom)从事狗和袋獾传染性癌症研究的遗传学家Elizabeth Murchison说道。


Goff等人目前正在检测在其他水生贝壳类生物中的类似病症是否也是由具有传染性的癌细胞所引发。“这类疾病可能并不如我们原本以为地那样稀有。”


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