蝙蝠如何避免患癌症?答案可能可以拯救人类的生命。

蝙蝠如何避免患癌症?答案可能可以拯救人类的生命。

在最近的一次会议上被蝙蝠虫咬伤后,阿明·谢本 (Armin Scheben) 产生了研究蝙蝠的强烈愿望。这种吸血昆虫是寄生在飞行哺乳动物身上的众多致病寄生虫之一,但蝙蝠很少像人类那样生病。

哺乳动物的免疫系统进化得很快,因为物种总是会受到环境中新病原体的挑战。“你需要不断跟上试图感染和伤害你的新坏家伙的步伐,”冷泉港实验室人口基因组学博士后研究员谢本(现已从咬伤中恢复过来)说。虽然他研究过几种哺乳动物的遗传适应性,但与赋予蝙蝠如此有效抵抗感染能力的那些基因适应性相比,它们显得微不足道。

在今天发表于《基因组生物学与进化》杂志的一项新研究中,谢本和他的团队发现了导致蝙蝠免疫系统快速进化的基因,以及它们逃避致命病毒甚至癌症的独特能力。了解蝙蝠如何抵抗疾病可能会启发人类新的免疫治疗方法,并可能有助于预防另一场大流行。

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作者分析了 15 种不同蝙蝠物种的 DNA,以更清楚地了解它们的基因如何随时间演变。他们对两种蝙蝠物种(牙买加果蝠和中美洲须蝠)的基因组进行了完整测序,并从现有数据集中收集了其他物种的基因组。

随后,他们将蝙蝠基因组与人类、老鼠和其他易患癌症的哺乳动物的基因组进行了比较,重点关注编码导致或预防疾病的蛋白质的序列。首先,他们排列了同源基因,即从共同的进化祖先遗传下来的不同物种之间的共享基因。(Scheben 解释说,这就像比较苹果和苹果一样。)对于每个同源基因,他们假设了两种情况:蝙蝠丢失了基因或基因发生了突变。如果飞行哺乳动物完全失去了基因,则表明基因的缺失对抗击疾病很重要。但是,如果它保留了只在蝙蝠中发现的 DNA 序列的细微变化,则可能表明基因功能发生了变化,从而以某种方式帮助该群体保持健康。

最后,研究小组发现最显著的变化是 1 型干扰素 (IFN) 基因,这种基因对于控制感染引起的炎症反应至关重要。具体来说,他们观察到抗病毒 IFN-α 和 IFN-ω 基因数量的变化。例如,三种蝙蝠似乎失去了所有的 IFN-α,而 IFN-ω 基因的数量却增加了。

据 Scheben 介绍,最令人吃惊的发现是观察到 IFN-α 基因的丢失和更多 IFN-ω 基因的增加,“这之前根本没有报道过。”结果表明,新的 IFN-ω 和缺失的 IFN-α 基因对于蝙蝠抵抗病毒感染和防止过度活跃的炎症反应非常重要——这一特征使得炎症对人类来说是一把双刃剑。

尽管这些发现使遗传学家更接近于了解蝙蝠如何进化出抵抗癌症和病毒的独特能力,但它并没有描绘出一幅完整的图景。科罗拉多州立大学媒介传染病中心教授托尼·舒恩茨 (Tony Schountz) 表示,这项研究只关注先天免疫 (对受感染细胞的直接免疫反应) 的遗传学,他没有参与这项研究。它没有包括蝙蝠适应性免疫的信息,适应性免疫包括许多哺乳动物用来对抗疾病的抗体和 T 细胞反应。“这是两个非常不同但互补的免疫组成部分,”舒恩茨解释说。“到目前为止,对蝙蝠免疫的研究几乎都集中在先天免疫上,主要是因为适应性免疫的研究需要活体动物,而很少有研究小组拥有活体动物,而且研究要复杂得多。”

即使没有完整的信息,了解蝙蝠先天免疫系统的变化也能帮助科学家开发出降低人类患某些疾病的基因疗法。我们还可以了解哪些基因决定了蝙蝠的寿命为 20 至 30 年,或者它们的身体如何适应处理富含糖的食物,而不会产生糖尿病患者所见的负面后果。

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尽管蝙蝠因传播 COVID 而声名狼藉,但谢本希望这些新发现可以为研究人员指明正确的方向,帮助他们了解蝙蝠如何能够感染如此强大的病毒和寄生虫而不会患上严重疾病。他说,有一天,这些信息可以用来防止人类在感染后出现严重症状。“相信研究蝙蝠可以帮助我们预防另一场大流行绝对不是错的。”

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