Science：揭示两种影响袋獾的传染性癌症的进化

在动物界只出现过几次的传染性癌症是通过转移活的癌细胞而传播的。就塔斯马尼亚袋獾（Tasmanian devils）而言，癌细胞是通过咬的方式传播的---咬是袋獾常见的行为，尤其是在争夺配偶和食物的时候。

塔斯马尼亚袋獾容易患两种致命的传染性癌症，即袋獾面部肿瘤1（devil facial tumor 1, DFT1）和袋獾面部肿瘤2（devil facial tumor 2, DFT2）。近几十年来，这两种癌症导致了这一种群的迅速减少。这两种癌症都表现为毁容性的面部肿瘤。

在一项新的研究中，来自英国剑桥大学的研究人员绘制了DFT1和DFT2的出现和突变图谱，并描述了这些癌症的持续进化。这些发现强调了传染性癌症对塔斯马尼亚袋獾构成的持续威胁。相关研究结果发表在2023年4月21日的Science期刊上，论文标题为“The evolution of two transmissible cancers in Tasmanian devils”。

论文通讯作者、剑桥大学剑桥大学兽医系比较肿瘤学与遗传学教授Elizabeth Murchison说，“塔斯马尼亚袋獾拥有的不是一种，而是两种传染性癌症，这一令人难以置信的事实使我们有可能比较它们的进化，这使我们对所涉及的关键机制有了新的认识。通过观察这两种癌症的DNA中积累的突变，我们可以追踪这些疾病的起源和进化。我们的结果显示这两种癌症通过类似的过程产生，并且都有引人注目的持续进化的信号。很难预测这种持续的癌症进化将如何影响袋獾。”

这些作者创建了一种改进的“参考基因组”--基本上是塔斯马尼亚袋獾的整个DNA序列图，并将它与取自119个DFT1和DFT2肿瘤的DNA进行比较。DFT1于1996年在澳大利亚塔斯马尼亚州的东北部首次被观察到，如今已经在整个塔斯马尼亚州广泛传播。另一方面，DFT2是在2014年首次观察到的，并且仍然局限于塔斯马尼亚州东南部的一个小区域。他们确定了这些肿瘤中的突变，并利用这些突变建立了这两种癌症如何独立出现并随时间进化的“系谱图”。

通过追踪突变，这些作者发现DFT2获得突变的速度比DFT1快三倍。他们说，由于突变通常发生在细胞分裂过程中，最可能的解释是DFT2是一种比DFT1生长更快的癌症，这强调了DFT2作为一种威胁的重要性。

论文第一作者Maximilian Stammnitz说，“DFT2在袋獾群体中仍然不普遍，人们对它的了解非常少。我们真地很吃惊地看到它的突变速度如此之快，这提醒我们从长远来看，这可能是对袋獾的一个非常难以预测的威胁。”

袋獾肿瘤与正常基因组的系统发育树。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.abq6453。

这些作者发现，DFT1产生于20世纪80年代，比首次观察到它早了14年，而DFT2出现在2009年至2012年之间，就在它被发现前不久。他们绘制的突变图谱显示，DFT1在出现后不久经历了一次爆炸性的传播事件。这涉及到一只被感染的袋獾将它的肿瘤传播给至少六个袋獾受者。

DFT1如今已在几乎整个袋獾群体中传播，最近在塔斯马尼亚州的最西北部也有报道，这是该州仅存的几个无病地区之一。

这些作者还首次发现了DFT1在母体和其口袋里的幼崽之间传播的实例。此外，他们发现潜伏期---从感染到出现症状之间的时间---在某些情况下可以达到一年或更长。这些发现对致力于保护该物种的科学家们具有重要意义。

Murchison说，“我来自塔斯马尼亚，喜欢塔斯马尼亚袋獾，它们在我心中有一个特殊的位置。传染性癌症对塔斯马尼亚袋獾构成了前所未有的、难以预测的威胁。这项新的研究强调了监测和保护计划的持续重要性。它还使我们对更广泛地在癌症中运作的进化机制有了新的认识，包括在人类癌症中。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Maximilian R. Stammnitz et al. The evolution of two transmissible cancers in Tasmanian devils. Science, 2023, doi:10.1126/science.abq6453.