Science：塔斯馬尼亞惡魔的傳染性癌癥的首次測序及進(jìn)化分析

作者|王聰 來源|生物世界(ID：ibioworld)

塔斯馬尼亞惡魔（Tasmanian Devil），即袋獾，是一種有袋類食肉動(dòng)物，只分布于澳大利亞塔斯馬尼亞島，由于其遭遇攻擊時(shí)會發(fā)出臭味、刺耳的叫聲，以及兇惡的表情，因此得名“塔斯馬尼亞惡魔”。

然而，最近三十年來，袋獾一直在與一種傳染性癌癥作斗爭——面部腫瘤病（DFTD），這是一種通過咬傷傳播的癌癥。因?yàn)榇翟跔帄Z伴侶和食物時(shí)會互相撕咬，這導(dǎo)致面部腫瘤病在袋獾種群中的快速傳播，這嚴(yán)重威脅了這種這一珍稀物種，僅在最近十年里，已有大約60%-70%的袋獾死于這種傳染性癌癥。

近日，英國劍橋大學(xué)的研究人員在 Science 期刊發(fā)表了題為：The evolution of two transmissible cancers in Tasmanian devils 的研究論文。

該研究發(fā)現(xiàn)，袋獾種群中在大約2011年出現(xiàn)了一種新的傳染性面部腫瘤病DFT2，其變異速度更快，對袋獾構(gòu)成了高度威脅，可能會進(jìn)一步導(dǎo)致袋獾種群的崩潰。

該研究繪制了兩種袋獾面部腫瘤病DFT1和DFT2的出現(xiàn)和突變，并描述了這兩種癌癥的持續(xù)進(jìn)化，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了傳染性癌癥對袋獾的持續(xù)威脅。

在自然界中，很少見到可傳染的癌癥，但這在袋獾中卻產(chǎn)生了幾乎毀滅性的打擊，在最近十年里，60-70%的袋獾因此死亡。

實(shí)際上，科學(xué)家們已經(jīng)意識到DFT1和DFT2這兩種癌癥有一段時(shí)間了，但對它們的進(jìn)化卻知之甚少。在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)收集了袋獾的參考基因組，并將其與78個(gè)DFT1和41個(gè)DFT2腫瘤的DNA序列進(jìn)行了比較。然后，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了這些腫瘤的“系統(tǒng)發(fā)育樹”，以追蹤它們的起源，并繪制了它們的突變圖，以描繪出這些腫瘤是如何進(jìn)化的。

結(jié)果顯示，DFT1在1986年就出現(xiàn)了，它已經(jīng)擴(kuò)散到塔斯馬尼亞島的大部分地區(qū)，這比在塔斯馬尼亞島東北部最早發(fā)現(xiàn)的患有DFT1癌癥的袋獾早了大約10年。而1986年這個(gè)患有DFT1癌癥的袋獾似乎是一個(gè)超級傳播者，它把自己的癌細(xì)胞至少傳播給了其他6個(gè)袋獾，最終導(dǎo)致了DFT1的6個(gè)主要變體。

而DFT2直到2011年才出現(xiàn)，大約三年后，在塔斯馬尼亞東南部的一只雄性袋獾身上首次發(fā)現(xiàn)了DFT2癌癥。

與DFT1不同，DFT2僅在塔斯馬尼亞島上的一小部分地區(qū)出現(xiàn)。DFT2在基因上與DFT1相似，但它的突變速度要快上三倍左右。這可能是由于DFT2的腫瘤細(xì)胞分裂更快，為突變的發(fā)生提供了更多的機(jī)會。

在大多數(shù)情況下，面部腫瘤病在感染后6-12個(gè)月發(fā)展出實(shí)體腫瘤后才具有傳染性。但是快速發(fā)展的DFT2可能會縮小這個(gè)窗口期，因此導(dǎo)致了更多的感染，傳播得更快，從長期來看具有進(jìn)化上的優(yōu)勢。

之前有研究顯示，隨著面部腫瘤病的傳播，有少數(shù)袋獾的面部腫瘤開始自行縮小，基因測序顯示，這些袋獾出現(xiàn)了一些預(yù)免疫系統(tǒng)相關(guān)的突變，幫助它們更好地抵御面部腫瘤病。研究人員曾樂觀地估計(jì)，面部腫瘤病可能會成為袋獾的一種地方性疾病，在袋獾中群中的擴(kuò)散減緩、死亡率降低。

然而，這項(xiàng)最新研究提示我們，袋獾種群中一種新出現(xiàn)的傳染性面部腫瘤病DFT2，變異速度更快，對袋獾構(gòu)成了高度威脅，可能會進(jìn)一步導(dǎo)致袋獾種群的崩潰。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq6453

編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號：生物世界(ID：ibioworld)，作者：王聰