Дьявольские гены тканевой совместимости – Кровь5

Анастасия Павлова

Дьявольские гены тканевой совместимости

Фото: Unsplash.com

Эх, вот бы ткани разных людей были совместимы, словно кирпичики конструктора лего… Тогда было бы гораздо проще найти подходящего донора и помочь кому-то вылечиться! Но у такого сценария есть обратная сторона медали. И в дикой природе можно найти тому пример – заразный рак.

Далеко-далеко, на австралийском острове Тасмания живут страшные черные звери. Как и все страшные звери, они бодрствуют по ночам и пугают местных жителей истошным хриплым криком, а еще обладают жуткой прожорливостью, способны перемалывать кости своей зубастой челюстью и ужасно любят кусать друг друга прямо в морды по любому поводу. Поэтому их назвали тасманийскими дьяволами. Но существует куда более зловещая сущность, которая самих этих зверьков поставила на грань вымирания: рак.

Впервые лицевая опухоль тасманийского дьявола (devil facial tumour disease, DFTD) была описана в 1996 году, когда ученые обратили внимание на кровоточащие образования на мордах животных. В абсолютном большинстве случаев этот недуг приводил к метастазам и являлся для дьяволов летальным, выкашивая до 90% популяций в некоторых районах острова. Хотя зачастую животные погибали не от самих метастаз, а из-за того, что опухоль мешала им пить и есть.

Но что самое пугающее и загадочное во всей этой истории, так это заразность самой болячки: она способна перескакивать с особи на особь через укусы, посредством которых эти животные привыкли друг с другом взаимодействовать.

В общем случае рак не заразен и не может передаваться ни на расстоянии, ни при физическом контакте. Любые чужеродные клетки, и раковые в том числе, должны отторгаться организмом. В противном случае трансплантологам жилось бы гораздо легче.

За отторжение ответствен главный комплекс гистосовместимости (MHC), служащий своего рода опознавательным знаком, по которому организм отличает свое от чужого. Хотя это не является первоначальной целью данной группы генов: эволюция двигала их в сторону разнообразия для более эффективной борьбы с инфекциями, мы об этом недавно писали. Именно гены MHC (у человека они называются HLA) исследуют для нахождения подходящего, совпадающего донора перед трансплантацией костного мозга.

Но хитрый рак остается незамеченным иммунной системой тасманийских дьяволов по двум причинам. Во-первых, раковые клетки DFTD научились прятать свои опознавательные знаки, то есть не показывать те самые MHC на своей поверхности. Хотя эта игра в прятки и объясняет отсутствие Т-клеточного иммунитета, который узнает свои «мишени» исключительно за счет наличия у последних MHC, остается непонятным, почему опухоль не уничтожается другим классом лимфоцитов – натуральными киллерами, которым, наоборот, больше всего на свете не нравятся клетки без каких-либо MHC.

Поэтому вторым объяснением инфекционного характера DFTD является крайне низкое разнообразие MHC у тасманийских дьяволов. Мало того что они и так вот уже 3 тысячи лет живут изолированно на относительно небольшой территории острова и это чревато близкородственными скрещиваниями и низким генетическим разнообразием, так еще в эпоху плейстоцена, когда по земле ходили мамонты (что по эволюционным меркам было словно вчера), предки тасманийских дьяволов прошли через бутылочное горлышко. Это такой феномен, когда по каким-либо причинам численность популяции критически уменьшается, а затем снова разрастается, но на основе более скудного, обедневшего генофонда. На грани вымирания они успели побывать и в нашу эпоху в результате неконтролируемого отстрела: видимо, очень уж они мешали местным жителям спать по ночам своими криками.

Хотя ученые еще не установили окончательную генетическую карту MHC у тасманийских дьяволов, в целом было показано, что эти гены очень похожи между собой и обладают очень низким разнообразием: 6, 7, 10 различных вариантов (аллелей).

Для сравнения: у человека этих аллелей тысячи. Все это и обуславливает такую высокую клеточную совместимость между особями.

Но хорошие новости все же есть. Судя по всему, тасманийские дьяволы постепенно начинают обретать иммунитет против заразной опухоли, что дает надежду на спасение этих животных от окончательного вымирания. Было обнаружено, что в течение последних 20–30 лет между раком и этими сумчатыми зверьками происходила настоящая гонка вооружений на молекулярном уровне. Геном дьявола изменился достаточно глобально, обретя мутации в ряде генов, многие из которых отвечают за противоопухолевую активность. Такая быстрая перестройка удивила ученых, поскольку для эффективной адаптации требуется достаточно большое генетическое разнообразие, которым тасманийские дьяволы похвастаться не могут, как мы уже упоминали выше.

Чтобы поддержать животных в их борьбе за выживание, ученые разрабатывают вакцину от DFTD, которая могла бы помочь иммунному ответу в распознавании опухоли. В 2016 году 33 привитых одной из таких экспериментальных вакцин животных выпустили в дикую природу. Дальнейшие наблюдения за их судьбой показали, что на данный момент вакцина не способна надежно предотвращать заболевание, хотя по сравнению с контрольной группой какая-то стимуляция иммунного ответа наблюдалась, антитела вырабатывались и сохранялись в течение двух лет. Короче говоря, исследования по оптимизации вакцин для тасманийских дьяволов еще продолжаются.

DFTD является каноническим примером редкой, заразной формы рака, но подобные злокачественные заболевания обнаруживались и у некоторых других видов животных. Например, трансмиссивная венерическая опухоль собак или трансмиссивная лейкемия двустворчатых моллюсков. У человека такие случаи исключительно редки, их можно пересчитать буквально по пальцам. Связаны они были в основном либо с незамеченными раковыми клетками донора при трансплантации органов на фоне иммуносупрессии, либо с передачей раковых клеток от матери плоду. Так что если вы не тасманийский дьявол, то можете особо не переживать на этот счет.

А дьяволятам желаем справиться с их очередной напастью, ведь не зря же они так много раз выкарабкивались, несмотря на бутылочные горлышки и человеческую глупость. И если приглядеться, не такие уж они и страшные звери.

Автор этого текста Анастасия Павлова – наша читательница, студентка магистратуры биофака МГУ по программе «Геномика и здоровье человека». Это уже третий ее материал на страницах Кровь5. Первый, про работу лейкостима, читайте здесь, второй, про работу белков HLA – тут. Если вы тоже хотите писать для Кровь5, присылайте свои тексты на hello@blood5.ru.


Стать донором Помочь донорам
Читайте также