Эволюционная роль опухолей

Биолог Андрей Козлов о хроническом состоянии раковых опухолей, их роли в эволюции и онкогенезе

эволюционная рольм опухолей В рамках совместного проекта ПостНауки и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого мы публикуем лекцию доктора биологических наук Андрея Козлова, посвященную изучению эволюционно новых генов раковых опухолей.
 
 

Онкологическая проблема является одной из главных проблем здравоохранения, потому что до сих пор очень большой процент людей умирают от онкологии. Кроме того, онкологические пациенты испытывают очень сильные мучения. Современной науке удается что-то сделать, как-то помочь, некоторые виды рака даже удается излечить. Но в целом картина такова, что мы эту битву не выигрываем.

В конце 1960-х годов Никсон объявил программу борьбы с онкологией, после того как они слетали на Луну. Надо было заполнить этот вакуум стремлений, поэтому США объявили так называемую вирусную раковую программу. В результате этой программы были выявлены первые вирусы, вызывающие лейкоз у человека. Если бы мы, человеческая цивилизация, этого не сделали, мы бы не выявили вирус СПИДа, потому что оказалось, что вирус СПИДа родственен вирусу лейкоза. И все те технологии, которые были наработаны при изучении вируса лейкоза за это десятилетие, за 1970-е годы, оказались потом примененными к ВИЧ. Теперь недавно Обама объявил еще одну, так сказать, борьбу с раком, с онкологией, потому что задача не выполнена, что характеризует проблему.

 
Теперь пойдем с другой стороны. Почему проблема не решается, ведь на это тратятся огромные средства, но ничего не получается? Раньше была такая идея, что надо найти такую «золотую пулю» (эту идею предложил Кухта), которая решит все наши проблемы. Но не получается, не находится «золотая пуля». Среди онкологов зреет представление о том, что, по-видимому, опухоль не победить, поэтому надо как-то постараться с ней жить, то есть приводить опухоль в контролируемое хроническое состояние. Все это свидетельствует о том, что надо работать не только над конкретикой — над конкретными лекарствами и какими-то технологиями, но и над парадигмой, общим взглядом. Оказывается, что такого рода потребность стимулирует наше мышление, то есть то, что я буду дальше вам говорить, само по себе приходит в голову, но оно оказывается востребованным, потому что прежние парадигмы не работают.

Сейчас я буду говорить об эволюционной роли опухоли, что само по себе кажется немного странным — эволюционная роль опухоли, роль опухоли в прогрессивной эволюции. Если мы начнем разбираться, то это будет не очень странным. Во-первых, большинство опухолей не убивают организм. Мы все-таки привыкли слышать о злокачественных опухолях, от которых умирают люди. Оказывается, что и у человека, и у животных есть еще и доброкачественные опухоли, другие виды опухолей, которые не убивают организм. Их больше 50%. Такие опухоли существуют, и они могут вовлекаться в биологические процессы. Кроме того, есть целый разряд наследуемых опухолей, которые могут принимать участие в эволюции.

В течение двухсот лет изучается сравнительная онкология. Это опухоли у различных представителей живого мира — в основном животного, конечно, но и у растений тоже бывают опухоли. Оказывается, что бы ни изучали, везде находят опухоли, и такое ощущение, что опухоли распространены по всему филогенетическому древу. Если они так широко распространены, то встает вопрос: какое место они занимают в эволюции?

Есть такая максима, которую сформулировал известный генетик русского происхождения Довжанский: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Поэтому если есть такое широко распространенное явление, как опухоли, то и они должны рассматриваться в свете эволюции. Я поясняю, что это вовсе не дико, это не прихоть. Многие режиссеры работают с классикой только для того, чтобы подчеркнуть какую-то свою особенность. Создание теории эволюционной роли опухоли — это не прихоть, а следствие биологического способа мышления.

Следующая группа доводов в пользу эволюционной роли опухолей состоит в том, что онкогены и генно-опухолевые супрессоры, которые управляют опухолями, тоже широко распространены. Оказывается, что они очень древние, чуть ли не самые древние гены у человека и других животных. Оказывается, что клеточные онкогены и генно-опухолевые супрессоры тоже очень древние, едва ли не самые древние после генов «домашнего хозяйства» у животных. Еще один очень интересный факт называется конвергентность сигнальных путей развития и онкогенеза. Что это такое? Оказывается, некоторые онкогены играют роль в нормальном развитии, а сигнальные пути нормального развития играют роль в онкогенезе. Тогда возникает вопрос: опухоль — это часть развития?

Недавно я показывал один слайд, немного зашифрованный, вроде того, что дают студентам на экзамене по гистологии, с вопросом: «Что это такое?» Там показана некая структура, похожая на грибок, и есть варианты ответа. Доктор медицинских наук Забежинский, мой друг и известный морфолог, квалифицировал это как папиллому. Внимание, правильный ответ: это зачатки рогов у предкуколки жуков Onthophagus. Вы понимаете, насколько это интересно? Многие процессы развития напоминают опухолевые, причем и опухоли, и рога у жуков регулируются одним и тем же инсулинозависимым сигнальным путем. А где тогда граница между этими процессами?

Исходя из этого, я впервые в мире сформулировал гипотезу (и поэтому сейчас все к этому так трепетно относятся), которая говорит о том, что опухоли действительно могут играть роль в эволюции организмов, предоставляя избыточные клеточные массы для экспрессии эволюционно новых генов. Причем там есть слова «избыточные клеточные массы» и «эволюционно новые гены». Это все можно измерять, особенно эволюционно новые гены. Я сейчас расскажу, как мы измеряли.

 
 
 
Во-первых, мы, прежде чем измерять, нашли несколько примеров, уже описанных как парадоксальные, когда опухоли действительно играли роль в эволюции. К ним относятся, например, клубеньки бобовых растений (это растительный пример, но тем не менее). В клубеньках, которые напоминают опухоли, идет фиксация азота, поэтому они превратились в новые органы у бобовых.

С другой стороны, у многих полевок в желудке есть макроворсинки, которые возникают на почве злокачественного папилломатоза и убивают этих полевок. Правда, они успевают оставить потомство. А у других роющих грызунов на основе этих злокачественных ворсинок возникли доброкачественные макроворсинки, играющие роль в симбиогенезе с какими-то бактериями, которые помогают сбраживать целлюлозу.

Следующим примером такого рода является плацента, которая происходила в истории плацентарных несколько раз. В результате независимого инфицирования различными ретровирусами, которые становились эндогенными ретровирусами, гены эндогенных ретровирусов принимали участие в развитии плаценты. И плацента, являющаяся органом, обладает целым рядом опухолевых признаков (я насчитал около 12). Самые яркие опухолевые признаки плаценты — это инвазивность и метастазирование, то есть это нормальный орган, который ведет себя как опухоль, и люди, изучающие плаценту, задают вопрос: «Чем плацента отличается от опухоли?» Оказывается, регулированностью, то есть плацента так хорошо регулируется, что она отличается этим от опухоли. Но если ее вывести из-под регуляции, она становится злокачественной.

Зачем нужны новые гипотезы, новые теории? Они должны как-то объяснять то, что происходит, то, что окружает нас, и они должны предсказывать. Кроме того, что мы своей теорией что-то объяснили, объясняя все те парадоксы, о которых я только что рассказывал, мы еще и кое-что предсказали. Мы сформулировали два очень нетривиальных предсказания. Первое из них — то, что опухоли могут отбираться на функцию в организме. Второе предсказание — то, что в опухолях активируются, начинают работать эволюционно новые гены.

 
 
 
Чтобы доказать первое предсказание, мы провели работу с золотыми рыбками. Одна из них у нас до сих пор жива и является символом. У нее прекрасная шапочка на голове, это львиноголовки, оранды — у них такие симпатичные образования на голове, собственно, поэтому их и отбирали. Когда я их увидел, я сразу понял, что это такое: это опухоль. Мы сделали гистологию, и, действительно, это выглядит как доброкачественная опухоль. Чтобы окончательно доказать это, мы провели двухгодовой эксперимент: посмотрели развитие на ста рыбках, проследили все стадии развития этой опухоли и сделали однозначный вывод, что шапочка золотой рыбки является доброкачественной опухолью. Тогда получается, что селекционеры в течение полутора тысяч лет отбирали рыбок на доброкачественную опухоль. Раз возможен искусственный отбор с доброкачественной опухолью, точно так же естественный отбор может работать в природе с разными видами опухолей. Это очень нетривиальный результат.
 

Другую группу результатов мы получили при доказательстве существования генов с двойной специфичностью, эволюционно новых, экспрессирующихся в опухолях. При работе с эволюционно новыми генами мы изучали специфичность их экспрессии. У генов, о которых известно, что они экспрессируются в опухоли, мы определяли эволюционную новизну. Мы показали в обоих случаях, что, действительно, есть большая группа генов, которую мы назвали эволюционно новыми, экспрессирующимися в опухоли, по-английски HSEER (Human Specifically Expressed Evolution Removal). В последних своих работах мы показали, что не только единичные гены (их мы описали около 12 штук), но и целые классы генов могут быть эволюционно новыми. Многие из них возникают в основном у человека, то есть это эволюционно новые гены человека, которые обладают чуть ли не стопроцентной специфичностью экспрессии в опухоли.

 

Андрей Козлов
доктор биологических наук, профессор, руководитель научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная вирусология и онкология» СПбПУ Петра Великого

15.04.2016

Частичное перепрограммирование восстанавливает молодую экспрессию генов за счет временного подавления идентичности клеток

 Авторы: Antoine Roux, Chunlian Zhang, Jonathan Paw, José Zavala-Solorio, Twaritha Vijay, Ganesh Kolumam, Cynthia Kenyon, Jacob C. Kimmel     Аннотация   Сообщалось, что временная индукция...

Читать далее

Профилирование эпигенетического возраста в отдельных клетках

 Авторы: Александр Трапп, Чаба Керепеси, Вадим Николаевич Гладышев     Аннотация   Метилирование ДНК определенного набора динуклеотидов CpG стало критическим и точным биомаркером процесса старения. Многовариантные модели машинного обучения, известные как...

Читать далее

Эпигенетические часы показывают омоложение во время эмбриогенеза, с последующим старением

      Краткое содержание   Представление о том, что клетки зародышевой линии не стареют, возникло еще  с 19-го века от идей Августа Вейсманна. Однако...

Читать далее

Мультиомиксное омоложение клеток человека путем кратковременного перепрограммирования в фазе созревания

      Краткое содержание   Старение - это постепенное снижение физической формы организма, которое со временем приводит к дисфункции тканей и заболеваниям. На клеточном...

Читать далее

Универсальный возраст по метилированию ДНК в тканях млекопитающих (препринт)

Новые результаты       Старение часто воспринимается как дегенеративный процесс, вызванный случайным накоплением клеточных повреждений с течением времени. Несмотря на это, возраст можно...

Читать далее

Ограниченное омоложение старых гемопоэтических стволовых клеток в молодой нише костного мозга

      Гемопоэтические стволовые клетки (HSC) с возрастом обнаруживают функциональные изменения, такие как снижение регенеративной способности и миелоидно-зависимая дифференцировка. Ниша HSC, которая...

Читать далее

Разведение плазмы улучшает когнитивные функции и снижает нейровоспаление у старых мышей

      Наше недавнее исследование установило, что факторы молодой крови не являются причиной и не являются необходимостью для системного омоложения тканей млекопитающих...

Читать далее

Пора кончать со старой кровью - Джош Миттельдорф

      2020 год обещает нам, что мы сможем сделать наши тела молодыми без явного восстановления молекулярных повреждений, но лишь просто изменив...

Читать далее

Омоложение тканей трех зародышевых листков путем замены плазмы старой крови солевым раствором альбумина

     Аннотация   Гетерохронный обмен крови омолаживает старые ткани, и большинство исследований о том, как это работает, фокусируется на молодой плазме, ее фракциях...

Читать далее

Обращение возраста: измерение эпигенетического возраста двух разных видов с помощью одних часов

   Аннотация   Известно, что молодая плазма крови оказывает благотворное влияние на различные органы у мышей. Однако не было известно, омолаживает ли молодая...

Читать далее

Прорыв в омоложении

  Если вы избегаете громких заявлений и в течении длительного времени соблюдаете дисциплину недосказывания посреди яркого неонового мира, то возможно вы...

Читать далее

Трансплантация ACE2-мезенхимальных стволовых клеток улучшает результат лечения у пациентов с пневмонией, вызванной COVID-19

Озвучить текст роботом: 

    Краткое содержание   Коронавирус (HCoV-19) вызвал новую вспышку коронавирусной болезни (COVID-19) в Ухане, Китай. Профилактика и реверсия...

Читать далее

Диагностика старения на основе 9 признаков «Hallmarks of Aging»

  “Если вы не можете измерить это, вы не можете улучшить его”, — так сказал Уильям Томсон, великий ирландский физик известный...

Читать далее

Паттерны биомаркеров старения, смертности и вредных мутаций проливают свет на начинающееся старение и причины ранней смертности - Гладышев 2019

Основные моменты Смертность от возрастных заболеваний U-образная с надиром ниже репродуктивного возраста Количественные биомаркеры старения постоянно меняются на протяжении всей жизни Бремя мутаций...

Читать далее

Клеточное старение. Определение пути вперед

Клеточное старение - это состояние клетки, вовлеченное в различные физиологические процессы и широкий спектр возрастных заболеваний. В последнее время быстро растет...

Читать далее

Видео: Суть старения и путь к долголетию - Гладышев В.Н.

Лекторий МГУ: Вадим Николаевич Гладышев, 28 мая 2019 г. 17.00Тема лектория: «Суть старения и путь к долголетию». Профессор Факультета биоинженерии и...

Читать далее

Японцы получили разрешение скрестить эмбрион человека и животного

Ученые давно проводят эксперименты по выведению различных гибридных видов животных. Как правило, это относится к лабораторным животным, опыты над которыми...

Читать далее

Мыши смогли восстановить ампутированные пальцы при помощи двух белков

  Возможно, в будущем люди смогут восстанавливать потерянные конечности — на это, во всяком случае, намекают медицинские эксперименты. Ученым уже известно...

Читать далее

Израильские учёные разработали универсальное лечение против рака

    Небольшая группа израильских учёных считает, что они нашли первое универсальное лечение против рака.  «Мы считаем, что через год мы предложим универсальное...

Читать далее

Клинические испытания первой омолаживающей терапии

    Самое первое человеческое испытание сенолитических лекарств, было объявлено ещё в июне, и большая часть мира практически не обратила внимания на него...

Читать далее

Старение внеклеточного матрикса

    Данная статья собрана из нескольких моих ранних заметок о влиянии внеклеточного матрикса на процесс старения. Текст статьи будет обновляться — я планирую...

Читать далее

Обзор достижений в борьбе со старением в 2018 году

   Каким был 2018 год в борьбе со старением? Год начался с хорошей новости. Под давлением общественности, ученых, организаций и сторонников борьбы со...

Читать далее

Таблетка от старости и кровь младенцев: достижения науки о старении в 2018 году

    2018-й принес обнадеживающие результаты в борьбе со старением и стал годом взрывного роста бизнеса на бессмертии. Начались испытания сенолитика — препарата, убивающего стареющие клетки, ключевого...

Читать далее

Китайский ученый заявил о рождении первых в мире генетически модифицированных детей

  Китайский ученый Цзянькуй Хэ заявил о рождении первых в мире детей из генетически отредактированных эмбрионов. По словам ученого, родились близняшки, у которых он попытался создать устойчивость к заражению...

Читать далее

Новая веха в медицине: Создан первый в мире сканер для всего тела

    Исследователи и ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе со своими китайскими коллегами из компании United Imaging Healthcare (UIH) создали аппарат...

Читать далее

Первая искусственная роговица, напечатанная на 3D-принтере, уже готова для трансплантации

    Роговица — это крайне важная, но очень хрупкая часть нашего органа зрения. Она очень легко подвержена травмам и различным заболеваниям...

Читать далее

Ученые создают лазерный кожный регенератор из «Стартрека»

     Технологии из научно-фантастической вселенной «Стартрек» продолжают проникать в нашу реальную жизнь. Мы уже читали о медицинском трикодере, слышали о разработках...

Читать далее

Ученые создали универсальные имплантаты, которые не будут отторгаться организмом

  Любые материалы (в том числе и биологические), которые не созданы нашим организмом, в любом случае являются чужеродными и будут отторгаться...

Читать далее

«Получи я миллиард долларов сегодня, мы победили бы старение на 10 лет раньше. Это 400 миллионов жизней»

      Обри де Грей: большое интервью   В Москву на конференцию «Future in the City», которая пройдет 18 и 19 июля в башне «Империя» в Москва-Сити...

Читать далее

Генетик из Гарварда создал стартап по омоложению собак

В дальнейшем ученый намерен распространить исследования на людей.     Генетик, молекулярный инженер и химик Джордж Черч из Гарварда основал стартап Rejuvenate Bio...

Читать далее

Как наука приближает бессмертие к реальности?

    Поиски Понсе де Леоном фонтана вечной молодости могут быть легендой, но основная идея — поиск лекарства от старости — вполне реальна. Люди...

Читать далее

Секрет вечной жизни точно скрывается в наших клетках

    Однажды могущественный шумерский король по имени Гильгамеш отправился на происки, как это часто делают персонажи мифов и легенд. Гильгамеш стал...

Читать далее

Геронтологи готовы к прорыву

Остановись, старенье!   Ведущие ученые из 17 стран приехали в Россию, чтобы решить проблему старения. Именно теперь, по их мнению, накоплен критический...

Читать далее

Моя улучшенная версия: как жить вечно

      Джордж Чёрч [George Church] возвышается над большинством людей. У него длинная серая борода волшебника Средиземья, а работа всей его жизни...

Читать далее

Клеточная терапия без клеток: омоложение внеклеточными везикулами

  Восстановление сердечной мышцы после месяца терапии внеклеточными везикулами. Иммунные метки: агглютинин (красный), тропонин (зеленый) и DAPI (голубой)   Исследователи Колумбийского университета, работающие...

Читать далее

Биологи впервые собрали мышиный «эмбрион» прямо из стволовых клеток

  Бластоциста состоит из внешнего слоя клеток, из которого развивается плацента, и внутреннего – будущего детёныша. Здесь и ниже иллюстрации Nicolas...

Читать далее

Способ борьбы со старением: обращение вспять процесса снижения концентрации НАД+

    Старение сопровождается развитием метаболических нарушений и дряхлением. Недавние исследования продемонстрировали, что снижение уровня никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) – ключевой фактор замедления обменных процессов, связанного...

Читать далее

Лекарства от старения, и Где они обитают

Время напрямую людей не убивает, старение – это биологический процесс. Есть группа заболеваний, которые называют возраст-ассоциированными, или старческими. Основным фактором риска...

Читать далее

Создан микроскоп, позволяющий наблюдать за движением клеток внутри организма

Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза усовершенствовали метод флюоресцентной микроскопии таким образом, что теперь с ее помощью можно снимать в...

Читать далее

Ученые имплантировали маленький человеческий мозг мыши

Имплантация органов и тканей – вещь в науке далеко не новая. Не первый день существуют и так называемые кортикальные наборы...

Читать далее

В человеческих клетках впервые обнаружена новая форма ДНК

Ученые из австралийского Института медицинских исследований Гарвана сообщили об открытии в клетках человеческого организма необычных структур ДНК – i-мотивов (intercalated-motif...

Читать далее

Нанонож лишнего не отрежет: хирурги тестируют точечную терапию рака

Самое распространенное среди мужчин онкологическое заболевание, рак простаты, которым страдает примерно четверть пациентов урологических стационаров, до недавнего времени лечили хирургически — удаляли...

Читать далее

В США впервые в мире провели комплексную пересадку пениса и мошонки

Врачам из больницы Джона Хопкинса (штат Мэриленд) удалось провести успешную комплексную трансплантацию пениса и мошонки. Операция длилась 14 часов, в...

Читать далее

Антиоксидант MitoQ омолаживает сосуды

Результаты, полученные исследователями университета Колорадо в Боулдере, работающими под руководством профессора Дага Силса (Doug Seals), еще раз подтвердили, что применение...

Читать далее

Эпидемия молодости: как прожить 120 лет и стать счастливым

    Около 5% нынешних молодых и богатых проживут 120 лет и дольше, считают биохакеры. Читайте, что для этого нужно делать. Осенью 2017...

Читать далее

Имплантация пигментного слоя сетчатки помогла сохранить зрение

    Борьба с заболеваниями, которые в той или иной степени угрожают жизни человека – одно из самых приоритетных направлений современной медицины...

Читать далее

В США протестировали мозговой имплантат для улучшения памяти

    Американские исследователи провели проверку имплантата-электростимулятора, призванного усилить память. В среднем способность к запоминанию слов удалось улучшить на 15%. Если технология пройдет...

Читать далее

Ученым впервые удалось воссоздать легочную ткань

    Лечение стволовыми клетками находит все большее применение в медицинской практике. Так, например, группа китайских ученых из Университета Тунцзи не так...

Читать далее

Ученые МИЭТа планируют начать серийное производство аппарата вспомогательного кровообращения для детей уже в этом году

    В 2012 году благодаря ученым нашего университета была осуществлена первая в России успешная операция по имплантации «искусственного сердца» человеку. К...

Читать далее

Первый шаг к тканеинженерным надпочечникам

    Исследователи лондонского университета королевы Марии, работающие под руководством доктора Леонардо Гуасти (Leonardo Guasti), использовали репрограммированные клетки для создания первого прототипа...

Читать далее
Image

Оцифровка пользователя, Моделирование, 3D-визуализация.

Создание подробной цифровой копии на основе данных из медкарты.

Анализ данных. Исправление показателей организма.

Image

Взаимодействие цифровых профилей с целью улучшения показателей.

Обмен знаниями, проведение общих исследований.

Загрузка личного аватара в 3D мир. Игрификация, соревнования.

Image

В разработке

  • Официальная страница о медицинских чат-ботах на сайте Сверхчеловечество.рф
  • Подробности разработки чат-бота для проекта "Карта управления возрастом" (для партнеров и разработчиков) здесь:
Image

Обзор мировых разработок по хранению данных в разработке

Хранилище данных для Электронной Медицинской Карты Управления Возрастом в разработке

Материалы по теме:

Image

Основное взаимодействие планируется производить посредством Социальной сети:

Также существует множество специализированных телемедицинских сервисов:

Image

Данный раздел находится в разработке и будет доступен после запуска Электронной медицинской Карты Управления Возрастом:

Image

Основной материал сайта по теме искусственного интеллекта в медицине здесь:

На основе данной статьи будет определяться разработчик искусственного интеллекта для данной системы управления возрастом.

Image

ВАШ ЛИЧНЫЙ ВКЛАД В БОРЬБУ СО СТАРЕНИЕМ

Скооперируйтесь с тысячами других участников и создайте любой проект в области антистарения, проведите научные исспедования

Площадка для создания и финансирования проектов. Официальная страница сайта Сверхчеловечество.рф для сбора средств на ускорение прогресса в области омоложения:

Image
Image

Основная страница сайта Сверхчеловечество.рф о создании и участии в клинических испытаниях терапий антистарения и отката возраста организма здесь: