«Схожие виды»: собаки могут помочь в исследовании рака
Ученые считают, что опухоли у людей и собак развиваются по схожему сценарию. Это означает, что именно эти четвероногие могут стать лучшей моделью для изучения разных видов рака у человека, пишет Washington Post (WP).
Одно из важнейших сходств развития рака у собак и людей — это то, что возникает у них в результате длительной борьбы на уровне клеток. С годами в них накапливаются генетические нарушения, мешающие их процессу деления. А возникающие опухоли находят способы уклоняться от иммунной системы. Поэтому может существовать множество различных путей развития рака, которые отличаются друг от друга от опухоли к опухоли, и даже от клетки к клетке внутри одного и того же образования.
Традиционные методы изучения рака на лабораторных мышах упускают значительную часть этого разнообразия, поскольку сама модель исследований является достаточно искусственной. Обычно ученые имплантируют опухоли в инбредные линии мышей с подавленной иммунной системой.
Новые исследования подчеркивают, насколько схожи процессы накопления клеточных нарушений у собак и людей. В рамках еще не опубликованного исследования Элинор Карлссон, ученая-геномист из Медицинской школы Чана при Массачусетском университете, вместе с коллегами проанализировала гены более 15 тыс. человеческих опухолей 32 различных типов, а также 400 опухолей у семи видов собак.
Целью работы было выявить генетические мутации, присутствующие в опухолях, но отсутствующие в нормальных клетках того же организма. Такие мутации, предположительно, не являются наследственными, а представляют собой накопленные в течение жизни нарушения ДНК.
По словам Карлссон, характер этих нарушений у двух видов оказался поразительно схожим.
«С точки зрения генетики, с точки зрения факторов, определяющих развитие рака, у собак и людей задействованы в основном одни и те же гены», — рассказала она.
Так, например, во многих опухолях у собак были обнаружены мутации в генах, которые способствуют развитию рака у человека, таких как PTEN — ген-супрессор опухолей, часто мутирующий при раке груди и предстательной железы. Примечательно, что мутации нередко возникали в одних и тех же участках генов или рядом с ними у обоих видов, что указывает на то, что они могут вызывать схожие нарушения.
К похожим результатам недавно пришли исследователи калифорнийской компании FidoCure, изучающей реакцию опухолей с определенными мутациями на терапию для людей. Данные 1,1 тыс. собак с онкологическими заболеваниями показали, что у тех, в чьих опухолях были определенные мутации, выживаемость была выше, если им назначали препараты для людей, нацеленные именно на эти мутации.
Это означает, что биология опухолей у двух видов может быть схожей, а, значит, собак можно использовать как модель для разработки новых методов лечения рака у человека.
По словам ветеринарного онколога Эми Леблан, такая практика уже приносит плоды. Сейчас некоторые методы лечения, изначально испытанные на собаках, проходят клинические испытания на людях или уже одобрены для применения. Среди них, например, иммунотерапия рака головного мозга, вирусная терапия против лимфомы, а также лекарственная терапия против множественной множественной миеломы, лимфомы и опухолей мозга.
Поскольку рак у собак развивается быстрее, клинические испытания на них также дают результаты гораздо раньше. Например, известно, что опухоли часто производят большое количество деформированных молекул ДНК. В ходе экспериментов на мышах выяснилось, что вакцина, нацеленная на такие молекулы, может замедлить или предотвратить развитие рака. Но проведение профилактического испытания такой вакцины у людей заняло бы десятки лет — и вряд ли получило бы финансирование, если бы основывалось только на данных от мышей.
«Это был бы колоссальный скачок — сразу перейти от мышей к масштабному 15—20-летнему исследованию профилактики рака у людей», — заявил ветеринарный онколог Дуглас Тимм.
Вместо этого он с коллегами испытали вакцину на собаках, что позволило сократить сроки до пяти лет. Все данные от 804 собак уже собраны, и сейчас исследователи анализируют их. Результаты ожидаются к концу 2025 года.
Даже методы раннего выявления рака могут выиграть от испытаний на собаках. Например, у многих золотистых ретриверов со временем развивается гемангиосаркома — рак кровеносных сосудов. Лекарства могут замедлить ее развитие, но у многих собак случается рецидив. Карлссон и ее коллеги изучают, возможно ли выявлять рецидив по образцам крови, взятым у больных животных, с помощью метода под названием «жидкостная биопсия».
По словам ветеринарного онколога и иммунолога из Университета Тафтса Шерил Лондона, эта методика все еще находится на стадии разработки. Однако если удастся распознавать признаки рецидива на раннем этапе, то это поможет ветеринарам быстрее отказаться от неэффективного лечения и перейти к альтернативным вариантам.
Еще один способ, с помощью которого собаки могут помочь в изучении рака — они служат экологическими индикаторами.
«Собаки живут в той же среде, что и мы, — объяснил ученый-генетик из Университета штата Северная Каролина Мэтью Брин. — Они дышат тем же воздухом, пьют ту же воду. Собака бегает по той же траве, обработанной гербицидами, по которой бегают наши внуки».
Если подобные воздействия увеличивают риск рака у животных, то, скорее всего, они опасны и для людей.
Он рассказал, что у человека рак из-за воздействия канцерогенов из окружающей среды может развиваться 25 лет. Однако из-за более быстрого старения у собак на это может уйти всего два-три года. Поэтому животные являются более удобной моделью для быстрого выявления потенциально опасных химикатов.
Брина и его коллег интересовали токсины окружающей среды, которые могут способствовать развитию рака мочевого пузыря. Они знали, что у собак генетические нарушения клеток стенки мочевого пузыря часто включают мутацию под названием BRAF V595E — ранний признак онкологии этого органа. Чтобы выяснить, какие химические вещества связаны с этим заболеванием, исследователи выбрали 25 собак с мутацией BRAF V595E. Затем они отправили им специально разработанные силиконовые бирки.
Такие же бирки отправили 76 собакам без мутации (подходящим по породе, полу и возрасту). Каждая собака носила силиконовую бирку в течение пяти дней — за это время она впитывала химические вещества из домашней среды. После этого владельцы возвращали метки исследователям.
В ходе анализа бирок ученые выявили 25 веществ, которые чаще встречаются у собак с мутацией, а значит, могут быть канцерогенами. Среди них — антипирены, пластификаторы и продукты сгорания от курения, пожаров и автомобильных выбросов.
