«Впервые заразный рак был обнаружен у собак в середине XIX века — он передаётся венерическим путём от больной особи к здоровой. В 1990-е годы был открыт инфекционный рак у тасманийского дьявола — млекопитающего семейства хищных сумчатых, обитающего на острове Тасмания и в материковой Австралии. Раньше считали, что такое заболевание — достаточно редкое явление. Однако, судя по результатам последних исследований, инфекционный рак очень широко распространён среди двустворчатых моллюсков», — рассказывает научный сотрудник кафедры прикладной экологии СПбГУ Мария Сказина.
Онкологическое заболевание двустворчатых моллюсков — диссеминированная неоплазия — болезнь гемолимфы, которая выполняет функцию крови у двустворчатых моллюсков. У страдающих этим недугом мидий в ней циркулируют раковые клетки — эту болезнь можно сравнить с лейкемией у позвоночных. С развитием неоплазии раковые клетки проникают во все ткани и органы организма, нарушая их работу.
Причины возникновения этой болезни у мидий были описаны в 2016 году в статье группы учёных во главе с Майклом Метзгером в журнале «Nature». Раковые клетки имеют собственный генотип, отличный от генотипов моллюсков-хозяев, и являются паразитами, которые передаются от больных особей здоровым.
Когда мидия испытывает стресс, клетки её гемолимфы могут покидать организм, существовать какое-то время в окружающей среде и проникать в организм других особей. Возможно, именно это и приводит к передаче раковых клеток между моллюсками. «Однако это лишь гипотеза. Чтобы понять, насколько она состоятельна, потребуются сложные экспериментальные исследования», — считает Мария Сказина.
У мидий рода Mytilus, важнейших промысловых беспозвоночных, описано две генетические линии инфекционного рака — BTN1 и BTN2 (от англоязычного названия Bivalve Transmissible Neoplasia — трансмиссивная неоплазия двустворок). Обе эти генетические линии произошли от тихоокеанской мидии Mytilus trossulus, встречающейся в том числе в дальневосточных и северных морях России.
«Линия BTN1 на данный момент обнаружена только в одной популяции мидий на тихоокеанском побережье Северной Америки. При этом BTN2 распространена куда шире — до нашего исследования она была зафиксирована у мидий других видов в Европе и Южной Америке, но только не у родительского вида Mytilus trossulus», — говорит Мария Сказина.
В 2019 году для поиска заразного рака у мидий российских морей объединились морские биологи СПбГУ, Национального научного центра морской биологии им. А. В. Жирмунского и Университета Хельсинки. Для диагностики заболевания они разработали комплексный подход, включающий цитологические и молекулярно-генетические тесты, и применили его для мидий Mytilus trossulus из Японского моря, у которых ранее отмечали диссеминированную неоплазию.
В гемолимфе моллюсков из бухты Гайдамак под Находкой методами проточной цитометрии и иммуноцитохимии* были обнаружены неопластические клетки — крупные, с полиплоидными ядрами и аномальным цитоскелетом, напоминающим иглы ощетинившегося ежа. Генотипирование гемолимфы и других тканей по ядерным и митохондриальным признакам выявило у больных мидий генетический «химеризм» — присутствие более одного индивидуального генотипа. Множественные аллели (различные формы одного и того же гена, определяющие развитие определённого признака) были разделены методом молекулярного клонирования. У всех больных мидий обнаружили «дополнительные» генотипы, соответствующие BTN2. Так биологи СПбГУ вместе с коллегами доказали наличие BTN2 у Mytilus trossulus и инфекционный рак мидий Японского моря и Северо-Западной Пацифики.
На следующем этапе исследователи методами молекулярной филогенетики сравнили полученные ими последовательности митохондриальных генов BTN со всеми хранящимися в генетическом банке NCBI гомологичными последовательностями самих мидий. Оказалось, что митохондрии BTN2 больше всего похожи на митохондрии Mytilus trossulus из российских морей. Вероятно, именно там и жил «нулевой пациент» — мидия, «породившая» этот заразный рак.
Также выяснилось, что BTN2 есть и у мидий Балтийского моря. В 2014 году польские биологи нашли у одной балтийской мидии необычный митохондриальный генотип, который они интерпретировали как генотип Mytilus trossulus. Теперь стало ясно, что это был генотип не мидии, а BTN2. Однако насколько широко заболевание распространено среди моллюсков Балтийского моря — ещё предстоит выяснить.
«Это заболевание так опасно для беспозвоночных, потому что они не имеют развитой иммунной системы, которая способна надёжно распознавать свои и чужие клетки. Здоровью человека инфекционный рак моллюсков навредить не может. Однако болезнь может нанести вред марикультуре мидий. Мы пока не знаем, насколько широко заразный рак распространён среди моллюсков в России», — рассказывает Мария Сказина.
В настоящее время исследователи продолжают поиски заразного рака у мидий в разных морях России. Предварительные данные говорят, что он встречается не только у мидий Японского и Балтийского морей и что его разнообразие не ограничивается линией BTN2. Также они разрабатывают метод экспресс-диагностики заболевания для его мониторинга в природных и коммерческих популяциях моллюсков.
«Хотелось бы надеяться, что наша работа поможет и в области сравнительной онкологии. Думаю, что как модель исследования мидии могут многое рассказать о механизмах распространения раковых заболеваний у разных видов, в том числе у человека», — отмечает Мария Сказина.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Scientific Reports».
Работа выполнена на базе Научного парка СПбГУ в рамках проекта Российского научного фонда № 19-74-20024 «Морские виды, объекты промысла и марикультуры в условиях гибридизации и клональных раковых инфекций».
Комментарии к статье
* Проточная цитометрия — метод исследования, который позволяет оценить физические и химические параметры клеток, предварительно обработанных специальными реагентами, например, флюоресцентными красителями.
Иммуноцитохимия — это метод визуализации белков в клетках с применением флюоресцентных красителей или специфических антител.
