Matematyka czasem prowadzi uczonych na manowce – tak było w przypadku hipotez dotyczących rozwoju raka. Choroba zaczyna się od zbuntowanej komórki, która zamiast współpracować z innymi, mnoży się bez opamiętania. Jeśli nic jej nie powstrzyma, może doprowadzić do śmierci organizmu. Z rachunku prawdopodobieństwa wynika, że im więcej komórek w ciele, tym wyższe ryzyko, że któraś z nich się zbuntuje. Największe zwierzęta powinny więc najczęściej zapadać na raka. Tymczasem, jak opisał to w latach 70. XX wieku Richard Peto z brytyjskiego University of Oxford, nic podobnego nie zaobserwowano w przyrodzie. U ludzi ryzyko zachorowania na raka wynosi aż jeden do trzech. W przypadku o wiele większych od nas wali białych (czyli białuch) – 18 proc.
Odwrotność tej zasady też się nie sprawdza. Małe gryzonie, jak myszy i szczury, zapadają na raka bardzo często (i m.in. dlatego wykorzystuje się je w badaniach laboratoryjnych). Z kolei ich nieduży krewniak, żyjący pod ziemią gryzoń zwany golcem, w ogóle nie choruje na raka. Wyjątkowo rzadko zapada na tę groźną przypadłość również inny podziemny zwierz – ślepiec. Podobno nie obserwuje się jej także u morskich bezkręgowców, takich jak rozgwiazdy czy strzykwy. Naukowcy od dawna próbowali zrozumieć, skąd u tych przeróżnych zwierząt bierze się odporność na nowotwory. Mieli nadzieję, że jeśli to odkryją, tym samym znajdą sposób, by zwalczyć chorobę u człowieka. Mimo wielu lat badań nie posuwali się do przodu. Dopiero ostatni rok przyniósł znaczące odkrycia.
Odporność kontra płodność
Zaczęło się od teorii. Na początku 2013 r. zespół Benjamina Roche’a z francuskiego L’Institut de recherche pour le développement (Instytutu Badań nad Rozwojem) w Montpellier zwrócił uwagę, że u zwierząt istnieją dwa rodzaje genów związane z rakiem. Jedne szkodzą organizmowi, bo potrafią zmieniać zwykłą komórkę w nowotworową. Drugie pomagają, gdyż naprawiają zniszczenia, które mogłyby doprowadzić do rozwoju raka Choć jednak te ostatnie pełnią pożyteczną funkcję, nie zawsze są preferowane przez ewolucję. Ich korzystne działanie ma bowiem swoją cenę: obniżoną rozrodczość.
Z wyliczeń Rochea wynika, że dla średniej wielkości zwierząt to zbyt wysoki koszt. Takie stworzenia żyją i tak niedługo, więc nie opłaca im się ryzykować i mieć mniej potomstwa. „Z ewolucyjnego punktu widzenia lepiej jest tolerować więcej przypadków śmierci z powodu raka niż inwestować w kosztowne mechanizmy, które pozwalają na unikanie rozwoju nowotworów” – wyjaśnia uczony. Dopiero u dużych zwierząt, które żyją długo i mają mnóstwo komórek, w toku ewolucji wykształciła się skuteczniejsza obrona przed rakiem (dla nich bardziej szkodliwa jest przedwczesna śmierć niż obniżona rozrodczość). To dlatego białuchy zapadają na 8 raka o wiele rzadziej niż ludzie, nie mówiąc już w o szczurach i myszach.
Jednak nie wszyscy naukowcy zgadzają się z poglądami Benjamina Roche’a. Niektórzy twierdzą, że większe zwierzęta mają po prostu wolniejsze tempo przemiany materii. W ich organizmach powstaje mniej toksycznych „śmieci”, czyli uszkadzających geny wolnych rodników tlenowych. Z tego zaś powodu jest mniej okazji, by zwykła komórka zbuntowała się i zamieniła w rakową.
Żel przeciwnowotworowy
Żadne z tych wyjaśnień nie pasuje do mistrza walki z nowotworami – golca. To na nim skupiło swoją uwagę małżeństwo badaczy z amerykańskiego University of Rochester: dr Vera Gorbunova i dr Andrei Seluanov.
Większość uczonych, którzy badają rozwój raka, zajmuje się myszami. Te niewielkie gryzonie żyją nie dłużej niż cztery lata. Na starość prawie połowa z nich zapada na jakiś rodzaj nowotworu. Golce tymczasem mogą dożyć 30 lat, w ogóle nie chorując na raka. Badacze infekowali je nawet wirusem, którego obecność u myszy niemal zawsze prowadzi do rozwoju nowotworu. W organizmie golca złośliwy mikrob był zupełnie nieszkodliwy.
W 2009 r. naukowcy opublikowali pracę, która częściowo tłumaczy ten fenomen. Otóż u ludzi i myszy komórki rozwijają się i mnożą do czasu, aż zetkną się z innymi komórkami. W tym momencie zatrzymują się, a czasem obumierają. To chroni organizm przed ich zbuntowaniem się i przemianą w nowotwór. Komórki golców są znacznie bardziej wrażliwe na taki kontakt. Zatrzymują swój rozwój przy zagęszczeniu trzykrotnie niższym niż u ludzi czy myszy.
Ale to nadal nie wyjaśniało tak wielkiej odporności małych gryzoni na raka. Na trop rozwiązania uczeni wpadli, gdy hodowali komórki tego zwierzęcia w płynie. Po kilku dniach stawał się on gęsty jak syrop. Gdy wzięli ten żel pod lupę, dostrzegli, że jego głównym składnikiem jest kwas hialuronowy. Związek ten występuje również u człowieka – zajmuje się naprawą tkanek.
W medycynie stosuje się go jako środek przeciwbólowy w chorobach reumatycznych oraz do wygładzania zmarszczek w chirurgii kosmetycznej. U golców cząsteczka kwasu hialuronowego jest jednak pięć razy dłuższa niż u człowieka. Gdy naukowcy zastosowali enzymy, które ją niszczą, komórki gryzoni natychmiast zaczęły zmieniać swoje właściwości. Traciły umiejętność zatrzymywania wzrostu przy małej gęstości. Rosły dalej, tworząc ciasne grupki, podatne na rakowacenie. Naukowcy poszli więc krok dalej i w ogóle wyłączyli gen produkujący kwas hialuronowy w komórkach golców. Wkrótce zamieniły się one w typowe nowotwory. W ten sposób badacze udowodnili, że to właśnie długie cząsteczki kwasu hialuroowego chronią golce przed rakiem.
Samobójstwa dla zdrowia
Wyniki swoich badań dr Gorbunova i dr Seluanov opublikowali w czerwcu 2013 r. Wyjaśniają, że długa forma kwasu hialuronowego rozwinęła się u golców najprawdopodobniej w zupełnie innym celu niż ochrona przed rakiem. Ponieważ zwierzęta te prowadzą podziemny tryb życia i utraciły futro, muszą mieć rozciągliwą, elastyczną skórę. Dzięki niej potrafią przeciskać się w ciasnych korytarzach. A tę właściwość skórze nadaje właśnie długa cząsteczka kwasu hialuronowego. Potem dopiero okazało się, że sprzyja także walce z rakiem.
Następny krok to sprawdzenie, czy ta substancja działa tak samo u myszy i człowieka. Jeśli nie, możemy skorzystać z innych pomysłów przyrody. Ślepce – prawdopodobnie niezależnie od golców – także „odkryły” dobroczynne właściwości długiej formy kwasu hialuronowego. Wiele wskazuje na to, że potrafią też wysłać sygnały do szybko rozwijających się komórek, by zmusić je do „samobójstwa” (czyli tzw. apo- ptozy), zanim zmienią się w raka. A na zbadanie czekają jeszcze antynowotworowe właściwości zwierząt morskich. Może gdzieś wśród nich czai się rozwiązanie, które da ludziom nową, skuteczniejszą broń do walki z rakiem.
Zabójczy mit
Co roku ludzie zabijają miliony rekinów. Jednym z powodów tej masakry jest wiara, jakoby chrząstki tych ryb były lekiem na raka. Ten pogląd ma się wywodzić z medycyny ludowej, ale rozgłos zyskał za sprawą wydanej w 1992 r. książki „Sharks Don’t Get Cancer. How Shark Cartilage Could Save Your Life” („Rekiny nie chorują na raka. Jak chrząstka rekina mogłaby uratować twoje życie”). Jej autor dr William Lane dowodził, że rekiny prawie w ogóle nie mają nowotworów, co zawdzięczają cudownym właściwościom ich szkieletu, zbudowanego z tkanki chrzęstnej. Jednak w 2004 r. zespół dr. Gary’ego Ostrandera z University of Hawaii rozprawił się z tym mitem.
Uczeni opisali wszystkie znane przypadki raka u rekinów i okazało się, że ryby te zapadają na nowotwory podobnie jak większość innych zwierząt. Wyciąg z ich chrząstki nie ma żadnych udowodnionych naukowo właściwości przeciwrakowych. Oparte na niej „lekarstwo” produkuje firma Lane Labs, zarządzana przez syna dr. Williama Lane’a. Amerykańska Agencja ds. Leków i Żywności (FDA) wytoczyła jej proces o nielegalne promowanie tego produktu jako leku na raka. Lekarze twierdzą, że stosowanie takich preparatów zniechęca chorych do poddawania się prawdziwemu leczeniu, a to zwiększa ryzyko śmierci. Z powodu tego mitu giną więc nie tylko rekiny, ale i ludzie.
Na co jeszcze nie chorują zwierzęta:
- Szkorbut – Gdy pochodzący z Polski biochemik Kazimierz Funk wyodrębnił pierwszą substancję, która reguluje ważne procesy zachodzące w organizmie człowieka, ale musi zostać dostarczona z pokarmem, nazwał ją witaminą. Nazwa ta zawiera łacińskie słowa „vita” (czyli życie) oraz „amina” (bo opisana przez niego witamina zawierała grupę aminową). Kolejne substancje z tej grupy już nie zawsze miały podobny skład chemiczny, ale zawsze były niezbędne do przetrwania. Ich brak w diecie prowadził do rozwoju poważnych chorób, zwanych awitaminozami. I tak niedobór witaminy A wywoływał ślepotę zmierzchową, witaminy D – krzywicę, Bt – beri-beri, a C – szkorbut. Podobne prawidłowości wykrywano u zwierząt. Ale nie u wszystkich. Wiele z nich, jak choćby szczury i myszy, potrafi bowiem samodzielnie syntetyzować witaminę C. Nie potrzebują przyjmowaćjej z pożywieniem, więc nie cierpią na jej niedobory i tym samym nie chorują na szkorbut. Zagadką pozostaje, dlaczego pewne gatunki utraciły tę umiejętność. Wśród tych nieszczęśliwców, poza człowiekiem, są też inne ssaki naczelne, ptaki wróblowe, niektóre nietoperze i ryby kostnoszkieletowe.
- Wrzody żołądka – Tę przykrą przypadłość wywołuje bakteria Helicobacter pylori. Udowodnili to Barry Marshall i J. Robin Warren, za co zostali uhonorowani Nagrodą Nobla z medycyny w roku 2005. Ale Robert Sapol- sky w książce „Dlaczego zebry nie mają wrzodów żołądka?” twierdzi, że zapada na tę chorobę tylko 10 proc. osób zainfekowanych H. pylori. Do tego aż 15 proc. ludzi niemających tej bakterii w żołądkach cierpi z powodu wrzodów. Sapolsky sądzi, że ważną rolę odgrywa także stres – i to nie każdy, lecz długotrwały. Prowadzi on do obniżenia odporności, co z kolei skutkuje zmianami chorobowymi. Tytułowe zebry z książki Sapolskyego, podobnie jak inne dzikie zwierzęta, też przeżywają stres. Gdy zaatakuje je lew, kończy się to albo śmiercią (gdy lew je złapie), albo ucieczką i uspokojeniem. W drugiej sytuacji sytuacja stresowa mija. Zebra nie przeżywa więc długotrwałego stresu i z tego powodu nie choruje na wrzody żołądka.
- Ospa prawdziwa – Rolnictwo, które umożliwiło rozwój cywilizacji, przyniosło też nowe groźne choroby. Ludzie zaczęli żyć w skupiskach i mieli częsty kontakt ze świeżo udomowionymi zwierzętami. Stało się to doskonałą okazją dla mikrobów do przeskakiwania z jednego gatunku na drugi. Często przy tym bakteria lub wirus, który u swego pierwotnego gospodarza wywoływał łagodne dolegliwości, u nowego stawał się bardzo zjadliwy. To właśnie przypadek ospy prawdziwej, czyli czarnej. Jej przodkiem jest wirus krowianki. Wywołuje on u krów wysypkę skórną, głównie na wymionach. Po 4-6 tygodniach objawy samoistnie ustępują. Gdy wirus przeskoczył na człowieka, stał się wyjątkowo złośliwy i zaczął wywoływać ospę. Wśród osób zakażonych śmiertelność wynosiła średnio 30 proc. Dopiero opracowanie szczepionki pozwoliło na uratowanie ludzi przed prawdziwą ospą. Pierwsza jej wersja była oparta na wirusie krowianki, pobranym przez Edwarda Jennera od krów. Tak to źródło niebezpiecznej choroby pozwoliło ją zwalczyć.
DLA GŁODNYCH WIEDZY:
- Ciekawa książka o biologicznych mechanizmach stresu – „Dlaczego zebry nie mają wrzodów? Psychofizjologia stresu”, Robert Sapolsky, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011
- O golcach i ich ochronie przed rakiem pisa! bloger naukowy Ed Yong – http://on.nat- geo.com/1aaTzNj
- Artykuł o odporności na raka u dużych zwierząt z magazynu „Nature” – http://bit.ly/natcanc