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作者：Liz Zee
導讀：一種叫做絲盤蟲（Trichoplax adhaerens）的海洋生物能夠忍受異常高劑量的輻射，對於大多數其他形式的生命來說，這種輻射是致命的。此外，絲盤蟲還具有抗癌能力。研究人員針對絲盤蟲的這些不同尋常的能力進行了詳細的探索。
在一項新研究中，Angelo Fortunato及其同事描述了絲盤蟲的不尋常能力，即使是受到嚴重的輻射損傷後，它仍能修復其DNA，並且擠出受損的細胞。這一發現推動了對天然癌症抑制機制的科學研究。從這些物種進化中得出的見解可能會為治療癌症找到更有效的新方法。去年，僅在美國，就有60多萬人因癌症而喪生！
在這項新研究中觀察到的這種不同尋常的微生物，還未充分發展，並且很容易在實驗室中培養。因此，絲盤蟲成為了一種誘人的模型生物，使研究人員能夠了解輻射耐受的基本過程，以及指導DNA修復、程式化細胞死亡及其抗癌能力的潛在機制。
近期，這項研究的研究結果發表在《PLOS Biology》上，題為“Upregulation of DNA repair genes and cell extrusion underpin the remarkable radiation resistance of Trichoplax adhaerens”。
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001471
入侵大自然的“駭客”
癌症的發展可以被認為是一種反常的進化形式。正如突變和自然選擇會隨著時間的推移而改善物種對環境的適應性，並增強其生存能力一樣，這些過程可以為癌細胞提供方便，使其能夠蓬勃發展，逃避人體的免疫系統，繁殖並擴散到其他區域。
癌症的進化能力使其成為人類的一個可怕的敵人。傳統的治療方法，如放療和化療，會對癌細胞施加選擇壓力（Selective pressure，又稱為進化壓力，指外界施與一個生物進化過程的壓力，從而改變該過程的前進方向，也就是所謂的“物競天擇，適者生存”），從而促進癌細胞突變以適應環境，同時消除競爭細胞，這通常會使癌細胞越來越強大。
癌症幾乎是地球上所有多細胞生物的致命弱點。細胞突變可能是由於細胞分裂過程中的DNA複製錯誤，可能是由於細胞暴露於輻射或其他存在誘變劑的環境之中，從而導致可遺傳的基因變化。
自然進化如何抗癌
自從30億年前，地球上出現多細胞生命以來，大自然不得不與那些“不配合多細胞生物發展”的細胞作鬥爭。這種流氓細胞霸佔了體內的資源，並以一種不受控制的方式增殖，這就是癌症。
然而，這種可怕的疾病並非對所有生物的影響都相同。一些生物的患癌率異常低，而另一些生物的患癌率則非常高。解開這一差異的奧秘已經成為了解癌症並更好地控制癌症的一個主要研究領域。
在進化過程中，一些物種已經發展出了抑制癌症的強大手段。一般來說，要麼是試圖從一開始就防止突變的發生，提高DNA複製機制的保真度，要麼就是修復受損的DNA。通常，關鍵的癌症相關基因會發揮作用。其中一種稱為TP53的腫瘤抑制基因，可以修復受損的DNA。如果DNA序列無法被修復，這一基因就會指示細胞凋亡或死亡，從而防止突變被複制。大象由於其體型和壽命，是非常容易患癌的，但大象攜帶有TP53的多個基因副本，其患癌的機率非常低。
絲盤蟲
像謎一樣的絲盤蟲
絲盤蟲是地球上發現的最簡單的多細胞生物。它於1883年首次被描述，1969年又被重新發現，原產於紅海和其他溫帶水域。研究人員已經對絲盤蟲的全基因組進行了測序，以便對其基因和功能進行詳細的探索。
在早期的研究中，Fortunato及其同事表明，儘管絲盤蟲很簡單，但卻表現出複雜的社會行為，包括合作覓食和進食，儘管它缺乏肌肉組織、消化或神經系統。
絲盤蟲的生命週期也相當複雜。在實驗室細胞培養中，該生物體進行無性繁殖，但在野外可能具有有性繁殖的能力。由於絲盤蟲有很高的細胞更新速率並且可以存活數十年，因此它是癌症研究的理想測試物件。即使在具有抗癌能力的物種中，像絲盤蟲這樣的扁盤動物似乎也是個例外。該物種從未被觀察到患有癌症。這項新研究探索了絲盤蟲對高強度輻射的高抵抗力以及抑制癌症的可能機制。
將癌細胞“踢出去”
絲盤蟲的無性繁殖模式是將現有的細胞轉移到新的個體中。這可能會使其極易患癌，同時癌細胞也極易擴散。這可能就是絲盤蟲最初進化出一種擠出受損的癌前細胞的方法的原因。
有趣的是，“細胞擠出”作為一種抑制癌症的手段有可能在複雜生物體中起作用，包括人類。大多數人的癌症發生在面板和腸道等的上皮組織中，其中擠出可能在清除體內癌細胞方面發揮著重要作用。
然而，該研究指出，如果突變的細胞被擠出到血液中，繼續存活且遷移到身體的其他部位，那麼像絲盤蟲這樣的簡單生物體的癌症抑制機制應用到人類身上，可能會適得其反。
與哺乳動物不同的是，絲盤蟲可以承受巨大的輻射照射並完全恢復。當它們暴露於高強度的X射線中時，它們會增加參與DNA修復的特定基因的表達，以及與細胞死亡或凋亡相關基因的表達。
值得注意的是，一些絲盤蟲被證明可以忍受218.6 Gy的輻射（Gy為灰色單位，是電離輻射的量度）。相比之下，對於哺乳動物來說，僅3-7 Gy的輻射就會對細胞造成嚴重損害。6 Gy的劑量對人類來說基本上就是致命的。
儘管高輻射對絲盤蟲的DNA造成了災難性的損壞，但這種動物的DNA修復能力使其能夠恢復過來。雖然並非所有的絲盤蟲都能在最高劑量的輻射中存活下來，但那些存活下來的個體在暴露於218.6 Gy輻射下的30天后能夠重新在培養液中繁殖。在輻射暴露後，絲盤蟲共有74個基因有明顯過表達。
透過修復受損DNA和擠出受損細胞，絲盤蟲能夠持續更新體內細胞，使其免於遭受癌症的迫害。瞭解這些機制可能會激發預防和治療人類疾病的新方法。也許還有其他尚未被發現的基因可能在絲盤蟲非凡的抗癌能力中發揮了作用，使這種微小的生物成為我們研究的資訊寶庫。
參考資料：
https://phys.org/news/2022-01-microorganism-cancer-resistance.html
注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。
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