Одна из линий лицевых опухолей тасманийского дьявола мутирует быстрее другой

Трансмиссивные виды рака редко встречаются в животном мире. Они распространяются путем переноса живых раковых клеток от одной особи к другой. В случае тасманийского дьявола (Sarcophilus harrisii) клетки передаются через укусы во время драк. Популяции тасманийских дьяволов, которым и без того угрожают сокращение потеря среды обитания и другие антропогенные воздействия, серьезно пострадали от трансмиссивного рака.

Известно, что у тасманийских дьяволов есть как минимум две линии рака: DFT1 (от devil facial tumor) и DFT2. DFT1 впервые наблюдали в 1996 году, с тех пор он распространился по всей Тасмании. Он происходит из клеток самки дьявола и одинаково поражает самцов и самок. DFT2 впервые появился в 2014 году, его распространение ограничено небольшой территорией на юго-востоке Тасмании. Он происходит из клеток самца и «предпочитает» хозяев-самцов, возможно, из-за имммуногенности Y-хромосомы для самок. В клетках DFT1 ингибирована транскрипция молекул MHC класса I, и это, вероятно, помогает ему избегать атак иммунной системы. В DFT2 MHC класса I детектируются, но иммунный ответ, вероятно, подавляется сходством их аллелей с аллелями хозяина.

Происхождение, генетическое разнообразие и эволюция двух трансмиссивных раковых клонов плохо изучены, а предыдущие сборки генома тасманского дьявола, используемые для оценки связанных вопросов, были сильно фрагментированы. Между тем сравнение эволюции двух типов трансмиссивных раков у одного вида животного могло бы дать новое понимание ключевых механизмов их появления и распространения. Поэтому международная группа ученых выполнила полногеномное секвенирование 119 опухолей — 63 DFT1 и 39DFT2. Генетическое разнообразие опухолевых клонов оценили, сравнив их с эталонным геномом, который авторы тоже секвенировали с высоким покрытием и собрали до уровня хромосом. Найденные мутации использовали для построения филогенетических деревьев обоих видов рака.

Выяснилось, что DFT1, вероятно, впервые появился в 1980-х годах (не ранее 1982 года и не позднее 1989-го), то есть примерно за десять лет до того, как впервые был обнаружен, а DFT2 — около 2011 года (не ранее 2009 года и не позднее 2012-го). Авторы также обнаружили, что DFT2 в три раза быстрее накапливает мутации, чем DFT1. Интересно, что в DFT2, но не в DFT1 отмечена активность ретротранспозона LINE-1

«DFT2 до сих пор не получил широкого распространения в популяции дьяволов, и о нем очень мало известно. Мы были действительно поражены, увидев, как быстро он мутировал, и это предупреждает нас о том, что в долгосрочной перспективе может представлять непредсказуемую угрозу для дьяволов», — говорит Максимилиан Штаммниц, первый автор исследования.

Несмотря на относительно небольшие размеры выборок, авторы обнаружили признаки положительного отбора генов, которые могут повышать приспособленность клеток рака к выживанию в организме (это, например, амплификация PDGFRB и PDGFRA в DFT1 и DFT2, соответственно, и потеря функции MGA в DFT1), или способствовать передаче новым хозяевам (например, потеря Y-хромосомы в DFT2). Возможно, положительному отбору также подвергались генетические варианты, увеличивающие частоту соматических мутаций.

Картирование мутаций показало, что DFT1 подвергся взрывной передаче вскоре после своего появления: одно зараженное животное передало опухоль по крайней мере шести дьяволам-реципиентам. Исследователи впервые выявили случай передачи DFT1 между матерью и детенышем в сумке. Кроме того, они обнаружили, что инкубационный период — время между заражением и появлением симптомов — в некоторых случаях может превышать год. Эти выводы имеют большое значение для охраны вида. «Я родом из Тасмании и люблю тасманийских дьяволов — они занимают особое место в моем сердце», — говорит ведущий автор работы Элизабет Мерчисон из Кембриджского университета.

Нет подтверждений тому, что трансмиссивный рак тасманийских дьяволов возник из-за канцерогенов или онкогенных вирусов, отмечают авторы. Скорее он, как ни странно, является частью экологии этого вида; клоны трансмиссивного рака, вероятно, возникали в прошлом и могут еще возникнуть. Хотя траектории будущего линий DFT и тасманийских дьяволов остаются неопределенными, это исследование, по мнению авторов, «может стать отправной точкой для дальнейшего изучения эволюции и воздействия трансмиссивных раковых заболеваний на этот культовый вид сумчатых».

У тасманийских дьяволов развивается полигенный ответ на трансмиссивные опухоли