Ученые из Шведского университета сельскохозяйственных наук и Уппсальского университета выяснили, какие гены отвечают за развитие глиом. Они также обнаружили, что опухоли головного мозга собак очень похожи на аналогичные внутричерепные образования в человеческом мозге. Исследование было опубликовано в последнем номере журнала PLoS Genetics.
Самые распространенные первичные опухоли головного мозга называются глиомами. В прошлом году об этом виде опухоли широко сообщалось в прессе — певица Жанна Фриске умерла от глиобластомы, которая является одной из форм глиомы. Глиомы могут различаться по степени злокачественности, опухолевому прогрессу и гистологическим признакам; и врачи до сих пор не знают точно, из каких клеток они развиваются. Несмотря на интенсивную терапию, такие опухоли практически не поддаются лечению.
Глиомы также возникают и у собак, а у брахицефалических пород — у бульдогов, боксеров и других собак с укороченной лицевой частью черепа — риск развития заболевания особенно высок. Это вторая по распространенности форма злокачественных опухолей у собак после менингиомы.
«Мы предположили, что раз собаки одной породы подверглись одной мутации и между ними существует генетическая связь, то мы можем выявить геномную область, которая отвечает за повышенную угрозу заболевания. Те же факторы риска могут существовать не только у брахицефалических пород, но и у других разновидностей, и если мы определим геномный регион, то мы сможем провести сравнение генетического маркера собак разных пород, которым диагностировали глиому, со здоровыми животными и с людьми», — прокомментировала Катарина Трувэ, ведущий автор работы из Шведского университета сельскохозяйственных наук.
Ранее ученые выяснили, что такие породы, как французский бульдог, боксер, бостон-терьер и английский бульдог, имеют общего предка, в то время как мопс и пекинес относятся к другой генетической ветви, и поэтому опасность возникновения у них опухолей меньше. В ходе своего исследования ученые провели генетический анализ 25 различных пород собак с целью идентифицировать гены, которые могут повлиять на развитие опухолей и у людей, и у собак. Они использовали образцы крови 39 собак с диагнозом глиомы, предоставленные учеными из Калифорнийского университета в Дэвисе, а также образцы контрольной группы из 141 здоровой собаки, не относящихся к брахицефалическим породам (таксы, вельш-корги и бассеты).
В результате секвенирования образцов ДНК генетики выявили геномную область, различавшуюся у больных и здоровых животных. Этот геномный регион также продемонстрировал признаки селекции у брахицефалических пород собак, подверженных риску возникновения глиомы. Это значит, что
гены, которые ответственны за развитие опухоли, находятся в той же геномной области, что и гены, активность которых целенаправленно повышают при выведении породы.
Они влияют на появление у собаки характерных признаков — широкой в черепной части головы, ярко выраженных складок кожи, небольших ушей и других качеств. В этой области генома исследователи обнаружили три гена, оказывающих наибольшее воздействие на процесс развития опухолей у собак. Это гены CAMKK2, P2RX7 и DENR. Два из них влияют на развитие и других раковых заболеваний.
На основании генетических данных о развитии новообразований у собак ученые исследовали глиомы высокой степени злокачественности у человека. «В результате сравнения активности генов в опухолевых тканях и в нормальных тканях головного мозга мы обнаружили, что один из генов в большей степени влияет на снижение активности в опухолевой ткани», — поясняет Карин Форсберг Нильсон, профессор кафедры иммунологии, генетики и патологии лаборатории «Наука для жизни» (SciLifeLab) в Уппсале, которая отвечала за анализ тканей мозга человека. Ученые также провели эксперимент, в ходе которого выяснилось, что при наличии новообразования в мозгу у собаки и человека уровень экспрессии CAMKK2 ниже, а вариация гена P2RX7 уменьшает функции протеинов.
Полученные результаты могут помочь при дальнейших исследованиях роли трех генов в процессе развития глиомы и у собак, и у человека, а также, вероятно, помогут найти эффективные способы лечения опухолей. Кстати, в диагностике рака собаки могу использоваться и по-другому: сегодня ученые активно пользуются способностью некоторых пород собак «диагностировать» рак по запаху и даже создают специальные приборы — «электронные носы», которые работают по тому же принципу.
Так, в 2005 году с самкой лабрадора, которая изначально была натренирована для спасения утопающих, начали работать для детектирования рака. В награду за правильное обнаружение болезни ей разрешали поиграть с теннисным мячиком. В течение нескольких месяцев она провела 74 теста по запаху. Каждая из попыток представляла собой пять пахнущих проб, одна из которых была взята у человека, больного раком. Донорами проб стали 48 больных раком кишечника на различных стадиях и 258 здоровых добровольцев.
Задание, которое должна была решить восьмилетняя собака, осложнялось тем, что половина доноров «здоровых» проб страдали кишечными полипами — доброкачественными образованиями, являющимися тем не менее возможными предвестниками рака. 6% проб дыхания и 10% проб испражнений были взяты у людей с другими болезнями кишечника — воспалительными процессами, язвами, аппендицитами.
Собака проводила диагностику не менее эффективно, чем традиционный метод колоноскопии.
Особенно хороших результатов «носоиндикатор» достиг в диагностике ранних стадий рака. Обнаружению злокачественных опухолей не помешали «приманки» доброкачественных опухолей и неосложненных заболеваний кишечника.
Тем не менее собаки — не единственные животные, которые могут помочь человечеству в поисках лекарства от рака. Ученые из Калифорнийского университета Дэвиса обнаружили, что в диагностике онкологических заболеваний врачам могут помочь голуби. Правда, согласно исследованию, опубликованному в журнале PLoS ONE, птицы способны распознавать изображения, на которых запечатлены доброкачественные и злокачественные опухоли.