Пресноводная гидра может стать моделью трансмиссивного рака

Трансмиссивные онкозаболевания — редкое явление, когда рак вызван передачей опухолевой клетки от одного индивида к другому. Активно изучаются трансмиссивные раки тасманийских дьяволов, также они описаны у собак и моллюсков. Всего в дикой природе известно 14 линий трансмиссивного рака (два у тасманийского дьявола, один венерический рак у собак и 11 линий у моллюсков). Пока неясно, что именно делает опухоль трансмиссивной. Международная группа под руководством исследователей из Университета Монпелье (Франция) сообщает о спонтанном возникновении трансмиссивных опухолей в лабораторных условиях у пресноводного кишечнополостного Hydra oligactis. Статья опубликована в Proceedings of the Royal Society B.

Известные виды трансмиссивного рака объединяет то, что они были выявлены, когда уже распространялись в популяции, момент их возникновения наблюдать не удавалось. Кишечнополостные могут предоставить такую возможность.

Гидры считаются «бессмертными»: в хороших условиях они могут жить бесконечно долго, не проявляя признаков старения и регенерируя утраченные части. Но при этом у них достаточно часто развиваются опухоли. Один из таких случаев произошел 15 лет назад; позднее была создана линия H. oligactis, так называемый штамм St. Petersburg (в работе участвовали российские ученые). В этой линии опухоль передается вертикально при почковании — в почку проникают родительские опухолевые клетки, и примерно через четыре недели развивается опухоль. У этого штамма опухолевые клетки отличаются от нормальных клеток по профилю экспрессии и характеризуются автономным ростом, нечувствительностью к стимулам окружающей среды и повышенной инвазивной способностью. Выяснилось также, что возникновение опухолей у диких гидр может быть связано с измененным бактериомом.

Авторы новой работы ранее показали, что опухолеобразование у Hydra oligactis — как у штамма St. Petersburg, так и у диких особей — провоцирует избыток пищи. (Интересно, что аналогичный эффект они получили на рыбке данио.) Возможность вызывать опухолеобразование простым изменением диеты, а также бесполое размножение, создающее генетически идентичные клоны, делают гидру интересной экспериментальной моделью для изучения онкогенеза, говорит первый автор статьи Софи Тиссо, эволюционный эколог из французского Национального центра научных исследований (CNRS).

В новом эксперименте Тиссо и ее коллеги наблюдали за потомками диких гидр, наловленных в озере, у которых развились опухоли после того, как им давали рачков артемий пять раз в неделю вместо трех. В первом поколении примерно у четверти гидр, которые отпочковались от пораженных раком, тоже развивались опухоли — это в четыре раза больше, чем среди потомства гидр без опухолей. Авторы также проследили передачу рака в четырех поколениях гидры и убедились, что доля потомков с опухолями растет. Это говорило о том, что рак именно трансмиссивный, такой же, как у штамма St. Petersburg, а не возникающий de novo: животные генетически идентичны, разница между ними только в наличии или отсутствии новообразования на момент размножения.

Гидра без опухоли и с опухолью. Credit: Proceedings of the Royal Society B. 2024. DOI:   10.1098/rspb.2024.1636 |  CC BY 4.0

Ожидаемо, на поздней фазе развития опухоли у гидр было меньше почек, чем в контроле, и они намного реже выживали, а вероятность передачи опухоли потомству была выше. У гидр с опухолями было в 10 раз более высоким соотношение больших интерстициальных стволовых клеток к эпителиальным клеткам. Существенных отличий микробиома не было обнаружено.

Для полной уверенности, что речь идет именно о трансмиссивном раке, нужны результаты секвенирования опухолей гидр, отмечает в комментарии для Science Майкл Метцгер, биолог из Тихоокеанского северо-западного исследовательского института (Сиэтл), который изучает трансмиссивные виды рака у моллюсков. Но гидра в любом случае будет полезна для изучения молекулярных основ рака: «Это, безусловно, более управляемая система, чем держать в лаборатории 1000 тасманийских дьяволов».

Сама Тиссо была удивлена, что трансмиссивные опухоли встречались так часто. Предполагалось, что для возникновения трансмиссивной линии должно совпасть множество факторов, таких как выделение из опухоли большого количества клеток, возможность их выживания при переносе, их пластичность, позволяющая заселить новую нишу, восприимчивость хозяина. По мнению Тиссо, в природе трансмиссивные опухоли гидр встречаются редко, потому что больных особей удаляют из популяции хищники. Кроме того, перевод кишечнополостных на голодную диету резко снижал трансмиссивность опухолей даже в четвертом поколении животных.

Исследования трансмиссивных раков нужны не только для того, чтобы защитить от них тасманийских дьяволов в природе. По словам Метцгера, метастазирование обычного рака можно рассматривать как своего рода трансмиссивность в пределах организма, и модель Hydra oligactis способна пролить свет на этот процесс.

Одна из линий лицевых опухолей тасманийского дьявола мутирует быстрее другой