Na prvý pohľad sa môže zdať, že veľké zvieratá majú vyššie riziko rakoviny než malé. Ich telo totiž obsahuje oveľa viac buniek a zároveň sa dožívajú vyššieho veku. Počas života tak v ich organizme prebehne obrovské množstvo bunkových delení – a pri každom z nich existuje malá šanca, že sa v DNA objaví chyba.
Z tejto logiky by vyplývalo, že rakovina by mala byť častejšia u veľkých zvierat než u malých. Slony by tak patrili medzi druhy s vysokým výskytom nádorových ochorení.
Pozorovania z prírody však ukazujú opak. Slony dostávajú rakovinu len veľmi zriedkavo. Tento zaujímavý rozpor dlho predstavoval pre vedcov záhadu. Postupne sa však ukázalo, že odpoveď sa skrýva hlboko v genetike – konkrétne v géne TP53, ktorý patrí medzi najdôležitejšie ochranné mechanizmy buniek.
Práve tento gén dnes patrí medzi najzaujímavejšie objavy vo výskume rakoviny a pomáha vedcom lepšie pochopiť, ako sa organizmus dokáže prirodzene brániť vzniku nádorov.
Prečo by mali mať veľké zvieratá viac rakoviny
V ľudskom tele sa nachádza približne 30 až 40 biliónov buniek. Telo slona ich obsahuje približne 100 až 150 biliónov, teda niekoľkonásobne viac.
Každá bunka sa počas života opakovane delí a práve pri tomto procese môže vzniknúť chyba v genetickej informácii. Takáto chyba v DNA sa nazýva mutácia. Väčšina mutácií je neškodná alebo ju bunka dokáže opraviť. Niekedy však zasiahne gény, ktoré riadia rast a delenie buniek.
Ak sa to stane, bunka môže začať rásť a deliť sa nekontrolovane. Práve nekontrolované množenie buniek je základným znakom vzniku nádoru.
Samotný počet buniek však nie je jediným faktorom. Veľkú úlohu zohrávajú aj mechanizmy, ktoré riadia opravu DNA, metabolizmus buniek a kontrolu bunkového delenia.
Petoov paradox: záhada rakoviny u veľkých zvierat
Vedci tento jav označujú ako Petoov paradox. Názov pochádza od britského epidemiológa Richarda Peta, ktorý si v 70. rokoch všimol zaujímavý fakt: väčšie a dlhšie žijúce druhy zvierat nemajú viac rakoviny než menšie druhy.
Na prvý pohľad to pôsobí nelogicky. Veľké zviera má totiž omnoho viac buniek a počas života prebehne v jeho tele aj viac bunkových delení.
Výsledky výskumov však ukazujú iný obraz. Naprieč rôznymi druhmi zvierat sa totiž ukazuje, že veľkosť tela sama o sebe neznamená vyšší výskyt nádorov.
Z evolučného hľadiska to naznačuje, že veľké zvieratá si počas miliónov rokov vývoja vytvorili účinné mechanizmy ochrany pred vznikom rakoviny. Jedným z najzaujímavejších príkladov takéhoto evolučného riešenia sú práve slony.
Ako gén TP53 chráni ľudské bunky
Aj v ľudskom tele patrí gén TP53 medzi najdôležitejšie ochranné mechanizmy buniek. Tento gén obsahuje genetickú informáciu na tvorbu proteínu p53, ktorý zohráva kľúčovú úlohu pri ochrane buniek pred poškodením DNA.
Proteín p53 sa často označuje ako „strážca genómu“, pretože pomáha udržiavať stabilitu genetickej informácie a chráni bunky pred vznikom nebezpečných mutácií.
Keď sa v bunke objaví poškodenie DNA, p53 spustí obrannú reakciu. Najskôr zastaví bunkové delenie, aby mala bunka čas opraviť chybu v genetickej informácii.
Ak sa oprava podarí, bunka môže pokračovať vo svojej normálnej činnosti. Ak je však genetické poškodenie príliš vážne, p53 aktivuje apoptózu – programovanú bunkovú smrť.
Vďaka tomu organizmus dokáže odstrániť potenciálne nebezpečné bunky skôr, než by sa mohli nekontrolovane deliť.
Mutácie v géne TP53 sa nachádzajú približne v polovici všetkých ľudských nádorov, čo ukazuje, aký zásadný je tento ochranný mechanizmus pre stabilitu buniek.
Ak je TP53 taký dôležitý pre ochranu pred rakovinou, prirodzene vzniká otázka: ako sa s týmto problémom vyrovnávajú zvieratá s obrovským telom a miliardami buniek – napríklad slony?
Slony majú genetickú výhodu
Najväčší rozdiel medzi slonmi a ľuďmi spočíva v počte kópií génu TP53.
Väčšina cicavcov – vrátane človeka – má v genetickej výbave jednu hlavnú kópiu tohto génu. Slony ich však majú výrazne viac.
Genetické analýzy ukázali, že slony majú približne 20 kópií génu TP53. Ich bunky tak disponujú oveľa silnejším systémom kontroly poškodenia DNA.
Viac kópií génu znamená účinnejšiu ochranu buniek pred rakovinou.
Keď sa v bunke slona objaví genetická chyba, ochranné mechanizmy sa aktivujú rýchlejšie a účinnejšie. Pravdepodobnosť, že poškodená bunka prežije a začne sa nekontrolovane deliť, je preto oveľa menšia.
Doterajšie analýzy zdravotných záznamov a pitiev naznačujú, že rakovina sa objavila približne u 4–5 % slonov chovaných v zoologických záhradách. Tieto výsledky však môžu čiastočne ovplyvňovať faktory ako neprirodzená strava, menej pohybu a stres zo života v zajatí.
Vedci preto predpokladajú, že u voľne žijúcich slonov môže byť skutočný výskyt rakoviny ešte nižší.
Práve preto sa slony stali jedným z najzaujímavejších modelov vo výskume rakoviny.
Rýchla reakcia buniek
Výskum buniek slonov odhalil ešte jeden zaujímavý rozdiel. Keď vedci experimentálne poškodili DNA, bunky slonov reagovali inak než ľudské bunky.
Majú totiž väčšiu tendenciu okamžite spustiť apoptózu – teda programovanú bunkovú smrť. Namiesto toho, aby sa snažili prežiť s poškodenou genetickou informáciou, bunka sa radšej odstráni ešte skôr, než by mohla začať nekontrolovane rásť.
Pre jednu bunku je to síce drastické riešenie, no pre celý organizmus ide o veľmi účinný ochranný mechanizmus proti vzniku nádorov. Takýto prístup výrazne znižuje pravdepodobnosť, že sa v tele začne množiť bunka s poškodenou DNA.
Evolučná adaptácia počas miliónov rokov
Tento ochranný systém sa formoval postupne počas evolúcie. Predkovia dnešných slonov sa časom zväčšovali a s rastúcou veľkosťou tela rástlo aj riziko vzniku rakoviny.
Jedince, ktorých organizmus dokázal rýchlejšie rozpoznať a odstrániť poškodené bunky, mali väčšiu šancu prežiť a rozmnožiť sa. Takéto genetické vlastnosti sa postupne rozšírili v celej populácii.
Výsledkom je genetický systém ochrany buniek, ktorý dnes robí zo slonov jedny z najodolnejších cicavcov voči rakovine.
Čo sa z toho môže naučiť medicína
Objav viacerých kópií génu TP53 u slonov rýchlo zaujal vedcov aj lekárov. Snažia sa presne pochopiť, ako tento ochranný mechanizmus buniek funguje.
Ak by sa podarilo podobnú ochranu napodobniť v ľudských bunkách, mohlo by to v budúcnosti pomôcť pri prevencii aj liečbe rakoviny.
Výskum sa preto zameriava na spôsoby, ako posilniť funkciu génu TP53 alebo obnoviť aktivitu proteínu p53, keď je oslabený.
Schopnosť buniek reagovať na poškodenie DNA totiž úzko súvisí aj s tým, ako funguje ich metabolizmus a energetické procesy v bunke.
Proteín p53 reaguje aj na signály spojené s energetickým stavom bunky, oxidačným stresom či poškodením mitochondrií.
Ak je bunka vystavená silnému stresu alebo má výrazne narušené vnútorné prostredie, p53 častejšie aktivuje apoptózu, aby zabránil ďalšiemu množeniu poškodenej bunky.
Tajomstvo slonov môže pomôcť aj ľuďom
Slony sú výnimočným príkladom toho, ako môže evolúcia vytvoriť účinnú ochranu pred rakovinou. Ich genetická výbava obsahuje mechanizmy, ktoré pomáhajú bunkám rýchlo reagovať na poškodenie DNA a zabrániť vzniku nádoru.
Výskum genetických mechanizmov slonov tak prináša nové poznatky o tom, ako sa organizmus dokáže prirodzene brániť rakovine.
Zistenia zo sveta prírody často inšpirujú nové vedecké hypotézy a výskumné smery, ktoré môžu posunúť medicínu o krok ďalej.
Tajomstvo ukryté v genetike slonov tak môže v budúcnosti pomôcť vyvinúť nové prístupy k prevencii aj liečbe rakoviny u ľudí.
Overiteľné fakty o rakovine u slonov
| Fakt | Čo to znamená | Zdroj |
|---|---|---|
| U slonov bola odhadnutá mortalita na rakovinu približne 4,81 %. | Dáta o úmrtiach, najmä z chovaných populácií. Aj pri veľkom tele a dlhovekosti ide o nečakane nízke číslo. | JAMA 2015 (PMID: 26447779) |
| Africké slony majú najmenej 20 kópií génu TP53. | Viac kópií tumor-supresorového génu zvyšuje citlivosť buniek na poškodenie DNA a podporuje rýchle vyradenie rizikových buniek. | JAMA 2015 (PMID: 26447779) |
| Rozšírenie počtu kópií TP53 u slonov súviselo s evolúciou veľkého tela a zosilnenou odpoveďou na poškodenie DNA. | Táto práca podporuje myšlienku, že viac kópií TP53 nebolo náhodných, ale bolo súčasťou evolučnej ochrany pred rakovinou. | eLife 2016 (PMID: 27642012) |
| Slonie bunky po poškodení DNA spúšťajú apoptózu častejšie než ľudské bunky. | Poškodené bunky sa odstránia skôr, než sa stihnú ďalej deliť. To je jeden z hlavných dôvodov, prečo sa znižuje šanca na vznik nádoru. | JAMA 2015 (PMID: 26447779) |
| Gén LIF6 u slonov aktivuje TP53 a pomáha vyvolať apoptózu po poškodení DNA. | Takzvaný „zombie gén“ zvyšuje schopnosť buniek rýchlo sa zničiť, keď je genetické poškodenie príliš veľké. | Cell Reports 2018 (PMID: 30110634) |
| Viac než 50 % ľudských nádorov nesie mutáciu génu TP53. | To ukazuje, aký zásadný je TP53 pre kontrolu bunkového delenia, opravu DNA a prevenciu rakoviny. | Hum Mutat 2014 (PMID: 24665023) |
Najčastejšie otázky (FAQ)
Prečo slony takmer nedostávajú rakovinu?
Slony majú veľa kópií génu TP53, ktorý rýchlo odstraňuje bunky s poškodenou DNA.
Koľko kópií génu TP53 majú slony?
Slony majú približne 20 alebo viac kópií, zatiaľ čo väčšina cicavcov len jednu.
Čo je Petoov paradox?
Ide o jav, že veľké zvieratá nemajú viac rakoviny než malé, napriek väčšiemu počtu buniek.
Ako funguje gén TP53?
Gén TP53 vytvára proteín p53, ktorý kontroluje poškodenie DNA a môže spustiť apoptózu.
Prečo je TP53 dôležitý pri rakovine?
Mutácie v TP53 sa nachádzajú približne v polovici všetkých ľudských nádorov.
Majú slony rakovinu úplne výnimočne?
Áno. Výskum naznačuje výskyt približne 4–5 %, najmä u slonov v zoologických záhradách.
Môže výskum slonov pomôcť medicíne?
Áno. Štúdium ich genetických mechanizmov môže pomôcť pri prevencii a liečbe rakoviny.
Súvisiace články
