【PLOS Biology】它的天生抗癌能力能否造福人类？从物种进化中寻找治疗癌症的新方法！

在一项新研究中，Angelo Fortunato及其同事描述了丝盘虫的不寻常能力，即使是受到严重的辐射损伤后，它仍能修复其DNA，并且挤出受损的细胞。这一发现推动了对天然癌症抑制机制的科学研究。从这些物种进化中得出的见解可能会为治疗癌症找到更有效的新方法。去年，仅在美国，就有60多万人因癌症而丧生！

在这项新研究中观察到的这种不同寻常的微生物，还未充分发展，并且很容易在实验室中培养。因此，丝盘虫成为了一种诱人的模型生物，使研究人员能够了解辐射耐受的基本过程，以及指导DNA修复、程序化细胞死亡及其抗癌能力的潜在机制。

近期，这项研究的研究结果发表在《PLOS Biology》上，题为“Upregulation of DNA repair genes and cell extrusion underpin the remarkable radiation resistance of Trichoplax adhaerens”。

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001471

入侵大自然的“黑客”

癌症的发展可以被认为是一种反常的进化形式。正如突变和自然选择会随着时间的推移而改善物种对环境的适应性，并增强其生存能力一样，这些过程可以为癌细胞提供方便，使其能够蓬勃发展，逃避人体的免疫系统，繁殖并扩散到其他区域。

癌症的进化能力使其成为人类的一个可怕的敌人。传统的治疗方法，如放疗和化疗，会对癌细胞施加选择压力（Selective pressure，又称为进化压力，指外界施与一个生物进化过程的压力，从而改变该过程的前进方向，也就是所谓的“物竞天择，适者生存”），从而促进癌细胞突变以适应环境，同时消除竞争细胞，这通常会使癌细胞越来越强大。

癌症几乎是地球上所有多细胞生物的致命弱点。细胞突变可能是由于细胞分裂过程中的DNA复制错误，可能是由于细胞暴露于辐射或其他存在诱变剂的环境之中，从而导致可遗传的基因变化。

自然进化如何抗癌

自从30亿年前，地球上出现多细胞生命以来，大自然不得不与那些“不配合多细胞生物发展”的细胞作斗争。这种流氓细胞霸占了体内的资源，并以一种不受控制的方式增殖，这就是癌症。

然而，这种可怕的疾病并非对所有生物的影响都相同。一些生物的患癌率异常低，而另一些生物的患癌率则非常高。解开这一差异的奥秘已经成为了解癌症并更好地控制癌症的一个主要研究领域。

在进化过程中，一些物种已经发展出了抑制癌症的强大手段。一般来说，要么是试图从一开始就防止突变的发生，提高DNA复制机制的保真度，要么就是修复受损的DNA。通常，关键的癌症相关基因会发挥作用。其中一种称为TP53的肿瘤抑制基因，可以修复受损的DNA。如果DNA序列无法被修复，这一基因就会指示细胞凋亡或死亡，从而防止突变被复制。大象由于其体型和寿命，是非常容易患癌的，但大象携带有TP53的多个基因副本，其患癌的几率非常低。

丝盘虫

像谜一样的丝盘虫

 丝盘虫是地球上发现的最简单的多细胞生物。它于1883年首次被描述，1969年又被重新发现，原产于红海和其他温带水域。研究人员已经对丝盘虫的全基因组进行了测序，以便对其基因和功能进行详细的探索。

在早期的研究中，Fortunato及其同事表明，尽管丝盘虫很简单，但却表现出复杂的社会行为，包括合作觅食和进食，尽管它缺乏肌肉组织、消化或神经系统。

丝盘虫的生命周期也相当复杂。在实验室细胞培养中，该生物体进行无性繁殖，但在野外可能具有有性繁殖的能力。由于丝盘虫有很高的细胞更新速率并且可以存活数十年，因此它是癌症研究的理想测试对象。即使在具有抗癌能力的物种中，像丝盘虫这样的扁盘动物似乎也是个例外。该物种从未被观察到患有癌症。这项新研究探索了丝盘虫对高强度辐射的高抵抗力以及抑制癌症的可能机制。

将癌细胞“踢出去”

丝盘虫的无性繁殖模式是将现有的细胞转移到新的个体中。这可能会使其极易患癌，同时癌细胞也极易扩散。这可能就是丝盘虫最初进化出一种挤出受损的癌前细胞的方法的原因。

有趣的是，“细胞挤出”作为一种抑制癌症的手段有可能在复杂生物体中起作用，包括人类。大多数人的癌症发生在皮肤和肠道等的上皮组织中，其中挤出可能在清除体内癌细胞方面发挥着重要作用。

然而，该研究指出，如果突变的细胞被挤出到血液中，继续存活且迁移到身体的其他部位，那么像丝盘虫这样的简单生物体的癌症抑制机制应用到人类身上，可能会适得其反。

与哺乳动物不同的是，丝盘虫可以承受巨大的辐射照射并完全恢复。当它们暴露于高强度的X射线中时，它们会增加参与DNA修复的特定基因的表达，以及与细胞死亡或凋亡相关基因的表达。

值得注意的是，一些丝盘虫被证明可以忍受218.6 Gy的辐射（Gy为灰色单位，是电离辐射的量度）。相比之下，对于哺乳动物来说，仅3-7 Gy的辐射就会对细胞造成严重损害。6 Gy的剂量对人类来说基本上就是致命的。

尽管高辐射对丝盘虫的DNA造成了灾难性的损坏，但这种动物的DNA修复能力使其能够恢复过来。虽然并非所有的丝盘虫都能在最高剂量的辐射中存活下来，但那些存活下来的个体在暴露于218.6 Gy辐射下的30天后能够重新在培养液中繁殖。在辐射暴露后，丝盘虫共有74个基因有明显过表达。

通过修复受损DNA和挤出受损细胞，丝盘虫能够持续更新体内细胞，使其免于遭受癌症的迫害。了解这些机制可能会激发预防和治疗人类疾病的新方法。也许还有其他尚未被发现的基因可能在丝盘虫非凡的抗癌能力中发挥了作用，使这种微小的生物成为我们研究的信息宝库。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://phys.org/news/2022-01-microorganism-cancer-resistance.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。