Новости

25 марта, 2021 19:07

Биологи СПбГУ обнаружили заразную форму рака у дальневосточных мидий

Международная группа исследователей, в работе которой приняли участие биологи из Санкт-Петербургского университета, выявила заразное онкологическое заболевание у дальневосточных мидий. Болезнь может негативно отразиться на популяциях моллюсков, которых активно разводят в России. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Визуализация клеток крови (гемоцитов) мидии, страдающей диссеминированной неоплазией. Раковые клетки отмечены звездочками. Источник: авторы исследования

«Впервые заразный рак, при котором инфекционным агентом являются сами раковые клетки, был обнаружен у собак в середине XIX века. Он передается венерическим путем от больной особи к здоровой. В 1990-е годы был открыт инфекционный рак у тасманийского дьявола. Получается, что он встречается всего у двух видов млекопитающих. Раньше ученые думали, что это достаточно редкое явление. Однако сегодня картина мира меняется — судя по всему, заразный рак очень широко распространен среди двустворчатых моллюсков», — рассказывает первый автор исследования, научный сотрудник кафедры прикладной экологии СПбГУ Мария Сказина.

Диссеминированная неоплазия — это массовое смертельное онкологическое заболевание двустворчатых моллюсков, которое можно сравнить с лейкемией у позвоночных. У заболевших мидий в гемолимфе, которая выполняет функцию крови, циркулируют раковые клетки. С развитием неоплазии они проникают во все ткани и органы, нарушая их работу.

Впервые причины возникновения этой болезни были описаны в 2016 году в статье, опубликованной группой ученых во главе с Майклом Метзгером в журнале Nature. В ней диссеминированная неоплазия была диагностирована как заразный рак. Его клетки имеют собственный генотип, отличный от генотипов моллюсков-хозяев. Они являются паразитами, которые передаются от больных особей здоровым.

В прошлом году было опубликовано исследование, в котором предложили механизм передачи раковых клеток между особями. Оказалось, что, когда мидия испытывает стресс, клетки ее гемолимфы могут покидать организм, существовать какое-то время в окружающей среде и проникать внутрь других мидий.

«Этот процесс наблюдали у здоровых моллюсков. Возможно, раковые клетки используют именно этот механизм для заражения, — считает Мария Сказина. — Однако это лишь гипотеза. Чтобы понять, насколько она состоятельна, потребуются сложные экспериментальные исследования».

У мидий рода Mytilus, важнейших промысловых беспозвоночных, описано две генетических линии инфекционного рака — BTN1 и BTN2 (от англоязычного названия Bivalve Transmissible Neoplasia — трансмиссивная неоплазия двустворок). Обе они произошли от тихоокеанской мидии Mytilus trossulus, встречающейся в том числе в дальневосточных и северных морях России.

«Линия BTN1 на данный момент обнаружена только в одной популяции мидий на тихоокеанском побережье Северной Америки. При этом BTN2 распространена куда шире — до нашего исследования она была зафиксирована у мидий других видов в Европе и Южной Америке, но только не у родительского вида Mytilus trossulus», — говорит Мария Сказина.

В 2019 году для поиска заразного рака у мидий российских морей объединились морские биологи СПбГУ, Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского и Университета Хельсинки. Для диагностики заболевания они разработали комплексный подход, включающий цитологические и молекулярно-генетические тесты, и применили его для мидий Mytilus trossulus из Японского моря, у которых ранее отмечали диссеминированную неоплазию.

В гемолимфе моллюсков из бухты Гайдамак под Находкой методами проточной цитометрии и иммуноцитохимии были обнаружены неопластические клетки — крупные, с полиплоидными ядрами и аномальным цитоскелетом, напоминающим иглы ощетинившегося ежа. Генотипирование гемолимфы и других тканей по ядерным и митохондриальным признакам выявило у больных мидий генетический «химеризм» — присутствие более одного индивидуального генотипа. Множественные аллели (различные формы одного и того же гена, определяющие развитие определенного признака) были разделены методом молекулярного клонирования. У всех больных мидий обнаружили «дополнительные» генотипы, соответствующие BTN2. Так, впервые ученые СПбГУ вместе с коллегами доказали наличие BTN2 у Mytilus trossulus и заразный рак у мидий Японского моря и Северо-Западной Пацифики.

На следующем этапе исследования ученые сравнили методами молекулярной филогенетики полученные ими последовательности митохондриальных генов BTN со всеми хранящимися в генетическом банке NCBI гомологичными последовательностями самих мидий. Оказалось, что митохондрии BTN2 больше всего похожи на митохондрии Mytilus trossulus из российских морей. Вероятно, именно там и жил «нулевой пациент» — мидия, «породившая» этот заразный рак.

Также выяснилось, что BTN2 есть и у мидий Балтийского моря. В 2014 году польские биологи нашли у одной балтийской мидии необычный митохондриальный генотип, который они интерпретировали как генотип Mytilus trossulus. Теперь стало ясно, что это был генотип не мидии, а BTN2. Получается, что заразный рак, который ученые искали на Дальнем Востоке, можно было найти гораздо ближе к Петербургу. Однако насколько широко заболевание распространено среди моллюсков Балтийского моря — еще предстоит выяснить.

Это заболевание так опасно для беспозвоночных, потому что они не имеют развитой иммунной системы, которая способна надежно распознать свои и чужие клетки. Здоровью человека инфекционный рак моллюсков навредить не может. Однако болезнь может нанести вред марикультуре мидий. Мы пока не знаем, насколько широко заразный рак распространен среди моллюсков в России.

Научный сотрудник кафедры прикладной экологии СПбГУ Мария Сказина

В настоящее время ученые продолжают поиски заразного рака у мидий в разных морях России. Предварительные данные говорят, что он встречается не только у мидий Японского и Балтийского морей и что его разнообразие не ограничивается линией BTN2. Также они разрабатывают метод экспресс-диагностики заболевания для целей его мониторинга в природных и коммерческих популяциях моллюсков.

«Хотелось бы надеяться, что наша работа поможет и в области сравнительной онкологии. Думаю, что как модель исследования мидии могут многое рассказать о механизмах распространения раковых заболеваний у разных видов, в том числе у человека», — отмечает Мария Сказина.

Исследование выполнено на базе Научного парка СПбГУ в рамках проекта Российского научного фонда № 19-74-20024 «Морские виды, объекты промысла и марикультуры в условиях гибридизации и клональных раковых инфекций».

13 мая, 2021
Проект МГУ «Флора России» собрал 1 миллион наблюдений дикорастущих растений страны
Ученые биологического факультета МГУ в январе 2019 года запустили на международной платформе ...
13 мая, 2021
Пористые наночастицы помогут эффективнее доставлять лекарства длительного действия
Российские химики получили наноконтейнеры для лекарств из металлоорганического материала на основе ц...