Science:塔斯马尼亚恶魔的传染性癌症的首次测序及进化分析

发布时间:2023-04-25阅读量:305

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

塔斯马尼亚恶魔(Tasmanian Devil),即袋獾,是一种有袋类食肉动物,只分布于澳大利亚塔斯马尼亚岛,由于其遭遇攻击时会发出臭味、刺耳的叫声,以及凶恶的表情,因此得名“塔斯马尼亚恶魔”。

然而,最近三十年来,袋獾一直在与一种传染性癌症作斗争——面部肿瘤病(DFTD), 这是一种通过咬伤传播的癌症。因为袋獾在争夺伴侣和食物时会互相撕咬,这导致面部肿瘤病在袋獾种群中的快速传播,这严重威胁了这种这一珍稀物种,仅在最近十年里,已有大约60%-70%的袋獾死于这种传染性癌症。

近日,英国剑桥大学的研究人员在 Science 期刊发表了题为:The evolution of two transmissible cancers in Tasmanian devils 的研究论文。

该研究发现,袋獾种群中在大约2011年出现了一种新的传染性面部肿瘤病DFT2,其变异速度更快,对袋獾构成了高度威胁,可能会进一步导致袋獾种群的崩溃。

该研究绘制了两种袋獾面部肿瘤病DFT1和DFT2的出现和突变,并描述了这两种癌症的持续进化,这些发现强调了传染性癌症对袋獾的持续威胁。

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该论文的通讯作者、剑桥大学 Elizabeth Murchison 教授表示,这项研究发现了一个令人难以置信的事实——袋獾种群中有着两种传染性癌症。这也让比较这两种癌症的进化成为可能。通过观察这些癌细胞中DNA积累的突变,可以追踪这些癌症的起源和进化。研究结果表明,这两种癌症都是通过相似的过程产生的,并且都有持续进化的惊人信号,很难预测这种持续的癌症进化将如何影响袋獾。

在自然界中,很少见到可传染的癌症,但这在袋獾中却产生了几乎毁灭性的打击,在最近十年里,60-70%的袋獾因此死亡。

实际上,科学家们已经意识到DFT1DFT2这两种癌症有一段时间了,但对它们的进化却知之甚少。在这项最新研究中,研究团队收集了袋獾的参考基因组,并将其与78个DFT1和41个DFT2肿瘤的DNA序列进行了比较。然后,研究团队构建了这些肿瘤的“系统发育树”,以追踪它们的起源,并绘制了它们的突变图,以描绘出这些肿瘤是如何进化的。

结果显示,DFT1在1986年就出现了,它已经扩散到塔斯马尼亚岛的大部分地区,这比在塔斯马尼亚岛东北部最早发现的患有DFT1癌症的袋獾早了大约10年。而1986年这个患有DFT1癌症的袋獾似乎是一个超级传播者,它把自己的癌细胞至少传播给了其他6个袋獾,最终导致了DFT1的6个主要变体。

而DFT2直到2011年才出现,大约三年后,在塔斯马尼亚东南部的一只雄性袋獾身上首次发现了DFT2癌症。

与DFT1不同,DFT2仅在塔斯马尼亚岛上的一小部分地区出现。DFT2在基因上与DFT1相似,但它的突变速度要快上三倍左右。这可能是由于DFT2的肿瘤细胞分裂更快,为突变的发生提供了更多的机会。

在大多数情况下,面部肿瘤病在感染后6-12个月发展出实体肿瘤后才具有传染性。但是快速发展的DFT2可能会缩小这个窗口期,因此导致了更多的感染,传播得更快,从长期来看具有进化上的优势。

之前有研究显示,随着面部肿瘤病的传播,有少数袋獾的面部肿瘤开始自行缩小,基因测序显示,这些袋獾出现了一些预免疫系统相关的突变,帮助它们更好地抵御面部肿瘤病。研究人员曾乐观地估计,面部肿瘤病可能会成为袋獾的一种地方性疾病,在袋獾中群中的扩散减缓、死亡率降低。

然而,这项最新研究提示我们,袋獾种群中一种新出现的传染性面部肿瘤病DFT2,变异速度更快,对袋獾构成了高度威胁,可能会进一步导致袋獾种群的崩溃。

来源 | 健康界

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