ゾウやクジラはなぜガンにならないのでしょうか？

著者: デノボ

がんは遺伝子変異によって異常な細胞増殖を引き起こし、多細胞動物に特有の病気であることはよく知られています。すべての生物の各細胞で遺伝子変異が発生する確率が同じであれば、体が大きく細胞数が多いゾウやクジラでは、人間よりもがんの発生率がはるかに高くなるはずです。しかし、ゾウやクジラはがんにかかりにくいようです。イギリスの疫学者で統計学者のリチャード・ペットが1977年に初めてこのパラドックスを発見しました。がんの発生率は生物の細胞の数とは何の関係もないように見えるため、このパラドックスは「ペットのパラドックス」と呼ばれています。

生物が大きくなり寿命が延びるにつれて、より強力な癌抑制能力が必要になります。ゾウやクジラなどの大型生物はがんに対する抵抗力が強いのに対し、中型生物はがんによって絶滅したことはない。これは、関連するがん抑制遺伝子が欠如しているにもかかわらず、繁殖力が強いため、種族を存続させることが可能だからです。もちろん、種によって抗腫瘍メカニズムも異なります。

クジラはなぜそんなに長生きするのでしょうか？

ホッキョククジラ（Balaena mysticetus）は、北極海および亜北極海に生息するホッキョククジラ科のクジラの一種です。現在までに知られている中で最も長生きのホッキョククジラは211歳まで生きることができるが、他のクジラの平均寿命はわずか60年ほどである。ホッキョククジラが長生きできる理由は、がん、免疫老化、心血管疾患や脳血管疾患、代謝性疾患、神経変性疾患を予防するメカニズムと密接に関係しています。特に癌に関しては、ホッキョククジラは効果的な抗腫瘍メカニズムを持っています。

ニューヨーク州バッファロー大学の研究チームは、ホッキョククジラの寿命に影響を与える要因を詳細に調査した。約400万～500万年前、ホッキョククジラとセミクジラは2つの種に分岐し、その後ホッキョククジラは独自の遺伝子型を進化させました。このゲノムは、種特異的な逆転写酵素であるサイクリン依存性キナーゼ阻害遺伝子 (CDKN2CRTG) をコードしており、ホッキョククジラの組織で高度に発現する可能性があります。細胞分裂を遅くし、各細胞が受けた損傷を修復する時間を増やし、同様の修復遺伝子を持つ細胞をさらに生成することで、腫瘍のリスクを軽減します。この遺伝的特性は、彼らの長寿に寄与する多くの要因の 1 つであると考えられます。

しかし、CDKN2CRTGはホッキョククジラを癌から守り、寿命を延ばすことができるものの、オスのホッキョククジラの繁殖力には影響を及ぼします。この遺伝子の存在により、精巣が縮小し、精子の生成に影響を及ぼします。ホッキョククジラの睾丸の重さはわずか200キログラムです。もちろん、平均的なオスと比べると、200キログラムの睾丸は恐ろしく聞こえるかもしれませんが、彼らの近縁種であるセミクジラの睾丸は1,000キログラムあり、これはホッキョククジラの睾丸の5倍の重さであることを考えてみてください。数百万年前、人類は長生きするか、睾丸を小さくするかの選択を迫られ、200歳以上生きられる選択肢を選んだ。

象はなぜ癌にならないのでしょうか？

クジラは抗腫瘍遺伝子を進化させましたが、ゾウもですか?サンディエゴ動物園もピートのパラドックスを裏付けている。 2015年に彼らは36種の哺乳類を対象に実験研究を行い、体重わずか51グラムのシマネズミと体重5トン近くのゾウの間には10万倍の体重差があるにもかかわらず、動物の体の大きさとがんの発症率の間には実際には関係がないことを突き止めた。

ゾウの長寿の秘密はTP53遺伝子にあります。 TP53 遺伝子は P53 とも呼ばれ、腫瘍抑制遺伝子の 1 つです。過剰な細胞の成長と増殖を抑制し、腫瘍の形成を抑制します。生物の細胞が損傷を受けて修復できない場合、TP53 によって発現される転写因子タンパク質が細胞周期の開始を制御し、細胞をアポトーシスによって死滅させます。

人間や他の哺乳類も染色体上にTP53遺伝子を持っており、発現した転写因子タンパク質は人間の細胞の過剰な増殖も抑制できると主張する人もいるに違いないが、なぜゾウだけ癌の発生率が低いのだろうか？これは、ゾウが TP53 遺伝子のコピーを複数持っているという事実に関係しています。ゾウは各細胞に TP53 遺伝子のコピーを 20 個持っていますが、人間は TP53 のコピーを 1 つしか持っていません (2 つの対立遺伝子)。この場合、象の各細胞はより多くの TP53 タンパク質を発現し、DNA 損傷後のアポトーシス反応がより強く現れることになります。そのため、ゾウは癌と闘う能力がより強く、癌による死亡率は約 4.81% ですが、人間の癌による死亡率は 11% ～ 25% です。

他に寿命が長い動物はいますか？

ハダカデバネズミ（Heterocephalus glaber）の平均体重はわずか35グラムですが、最長35年生きることができます。科学者による長期にわたる研究により、死亡率やがんリスクは加齢とともに増加しないようで、早期接触抑制などの特殊なメカニズムが寿命延長の理由の一部であることがわかった。

ヒメコウモリ（Myotis lucifugus）の成長因子関連遺伝子のテロメアダイナミクスは、老化に関連する DNA 損傷を防ぐ修復メカニズムに関連しています。

参考文献:

キーン M、セメイクス J、ウェッブ AE 他ホッキョククジラのゲノムから得た寿命の進化に関する洞察[J]。セルレポート、2015年、10(1):112-122。

Vazquez JM、Kraft M、Lynch V J. ホッキョククジラのCDKN2Cのレトロデュプリケーションは、非常に長い寿命の進化と細胞周期のダイナミクスの活性化に関連している[J]。 bioRxiv、2022年。

パダリヤ M、ヨーステ ML、ハップ T 他ゾウは、mdm2を介した抑制と癌から逃れるp53アイソフォームを進化させた[J]。分子生物学と進化、2022年、39(7):msac149。

Sulak M、Fong L、Mika K 他TP53コピー数の拡大は、ゾウの体サイズの増大とDNA損傷応答の強化の進化と関連している[J]。 elife、2016、5：e11994。

ナンニーL. がんとの真の戦い：がん抑制の進化的ダイナミクス[J]。進化的応用、2013、6(1):11-19。

アベグレン LM、コーリン AF、チャン A 他ゾウの癌抵抗性の潜在的メカニズムとヒトのDNA損傷に対する比較的細胞応答[J]。ジャマ、2015、314(17): 1850-1860。

Tejada-Martinez D、De Magalhães JP、Opazo J C。腫瘍抑制遺伝子における正の選択と遺伝子重複は、クジラ目動物ががんに抵抗する仕組みについての手がかりを明らかにする[J]。王立協会紀要B、2021、288(1945):20202592。

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%82%BF%E7%98%A4%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%9F%BA%E5%9B%A0

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BD%A9%E6%89%98%E6%82%96%E8%AE%BA

この記事は、中国科学普及-星空プロジェクト（創造と栽培）によって作成されました。転載の際は出典を明記してください。