راز سرطان واگیردار در دریاچه ممفرماگوگ و نفوذ سلول های سرطانی به بدن ماهی ها - مجله تانی بای

ماجرا از یک دریاچه آرام در مرز کانادا و آمریکا شروع شد؛ جایی که زیست شناسان با لکه های سیاه و قیری رنگی روی پوست ماهی ها روبرو شدند که نشان از یک پدیده کاملاً غیرمنتظره داشت. در ادامه می خواهیم آنالیز کنیم که این سرطان منتقل شونده چطور تکثیر می گردد، دانشمندان چگونه راز ژنتیکی آن را کشف کردند و چرا این یافته عجیب ممکن است مسیر فهم ما را از متاستاز سرطانی در بدن انسان تغییر دهد.

لکه های سیاه و مرموزی که دریاچه ممفرماگوگ را فرا گرفتند

همه چیز از ارزیابی های دوره ای اداره شیلات و حیات وحش ورمونت در دریاچه ممفرماگوگ (Lake Memphremagog) شروع شد. زیست شناسانی که سال ها شرایط ماهی های این منطقه را زیر نظر داشتند، ناگهان متوجه تغییرات ظاهری نگران نماینده ای در گربه ماهی های قهوه ای شدند. روی بدن این آبزیان، زوائد و خطوط تیره و وحشتناکی شکل گرفته بود که شباهت زیادی به قیر سیاه داشت. این ضایعات پوستی نه تنها روی فلس ها و باله ها، بلکه در داخل دهان، روی آبشش ها و حتی دور چشم های ماهی ها دیده می شد و رفت وآمد و تغذیه آن ها را مختل می کرد.

آنالیز های اولیه نشان داد که بیش از یک چهارم ماهی های این دریاچه به این لکه ها مبتلا شده اند. موضوع زمانی عجیب تر شد که ماهی گیران محلی تایید کردند این عارضه به یک باره و ظرف مدت کوتاهی همه گیر شده است. زیست شناسان در ابتدا گمان می کردند که شست وشوی مواد شیمیایی یا آلاینده های آلوده از مرکز دفن زباله مجاور باعث بروز نوعی مسمومیت و جهش ژنتیکی شده است. با این حال، نمونه برداری از بافت بدن ماهی ها و سنجش سموم موجود در آب هیچ آلودگی شیمیایی خاصی را نشان نداد که بتوان این حجم از ضایعات را به آن نسبت داد.

تحقیقات بعدی ثابت کرد این لکه های سیاه نوعی ملانوما (Melanoma) یا سرطان پوست هستند. اما یک علامت سوال بزرگ به جای مانده بود: گربه ماهی معمولاً در اعماق تاریک آب زندگی می نمایند و کمتر در معرض تابش اشعه فرابنفش خورشید قرار می گیرند. پس چطور ممکن است چنین حجم عظیمی از ملانومای پوستی به طور هم زمان در میان جمعیت این ماهی ها شیوع پیدا نموده باشد؟

رمزگشایی ژنتیکی و کشف یک سرطان کلون شده و منتقل شونده

زمانی که فرضیه سموم محیطی و اشعه خورشیدی رد شد، پژوهشگران به سراغ کدهای ژنتیکی رفتند. دانشمندان دانشگاه ورمونت (University of Vermont) با همکاری پژوهشگران دانشگاه کمبریج (University of Cambridge) تصمیم گرفتند توالی یابی کامل ژنوم ماهی ها و تومورهای سرطانی را انجام دهند. معمولاً وقتی سلولی در بدن یک موجود زنده دچار سرطان می گردد، دی ان ای (DNA) تومور شباهت بسیار زیادی به دی ان ای همان موجود دارد، چرا که تومور محصول جهش در سلول های خود بیمار است.

نتیجه آزمایش ها دانشمندان را شگفت زده کرد. ژنتیک بافت های سرطانی برداشته شده از بدن ماهی های مختلف هیچ شباهتی به دی ان ای خود آن ماهی ها نداشت. در عوض، نمونه های تومور گرفته شده از ماهی های گوناگون زیست گاه، کدهای ژنتیکی کاملاً یکسانی داشتند. یعنی تمامی این تومورها همگی کلون های یک سلول سرطانی اولیه بودند که سال ها پیش در بدن یک ماهی منفرد ایجاد شده و سپس توانسته بود از بدن آن موجود خارج گردد و مانند یک عامل عفونی زنده در میان سایر ماهی ها انتشار یابد.

تا پیش از این، پدیده سرطان مسری (Transmissible Cancer) تنها در موارد بسیار معدودی مانند شیطان تاسمانی (Tasmanian Devils)، سگ ها و بعضی صدف های دوکفه ای مشاهده شده بود. اما کشف این پدیده در یک ماهی، برای اولین بار ثابت کرد که سلول های سرطانی قادرند در محیط های آبی نیز زنده بمانند، از سیستم ایمنی میزبان تازه بگریزند و بافت توموری تازهی بسازند.

مکانیسم انتقال؛ سلول سرطانی چگونه میزبان تازه را فتح می نماید؟

یکی از پرسش های کلیدی این بود که این سلول های سرطانی سرکش چگونه از یک ماهی به ماهی دیگر منتقل می شوند. پژوهشگران با آنالیز رفتار شناختی و الگوی زندگی گربه ماهی متوجه شدند که فرایند جفت گیری و تخم ریزی نقش پررنگی در این زنجیره انتقال دارد. این آبزیان در فصل جفت گیری به صورت گروه های متراکم و فشرده در کنار هم تجمع می نمایند، روی یکدیگر می غلتند و برخوردهای فیزیکی شدیدی میان آن ها رخ می دهد.

گربه ماهی در پشت باله های سینه خود تیغه های تیز و برنده ای دارند. هنگام غلتیدن در تجمعات فشرده، این تیغه ها خراش ها و زخم های کوچکی روی پوست یکدیگر ایجاد می نمایند. دانشمندان معتقدند این زخم های پوستی، مسیر و دروازه طلایی ورود سلول های سرطانی شناور در آب یا منتقل شده از راه تماس مستقیم هستند. عدم مشاهده این تومورها در ماهی های جوان و کم سن نیز این فرضیه را تایید می نماید، زیرا آبزیان کم سن هنوز وارد چرخه های رفتاری جفت گیری و برخوردهای تهاجمی نشده اند.

نکته حیرت انگیز دیگر، پایداری و قدرت تطبیق این سلول هاست. به طور معمول، تومورهای سرطانی با مرگ میزبان از بین می روند؛ اما سلول سرطانی این ماهی ها پیروز شده راه حلی برای بقای خود بیابد. این سلول ها اکنون حیات مستقل خود را دارند و از بدنی به بدن دیگر کوچ می نمایند، در حالی که ماهی های مبتلا می توانند تا مدت ها با وجود این تومورها به زندگی خود ادامه دهند.

پیامدهای پژوهشی برای درمان سرطان و متاستاز در بدن انسان

شاید بپرسید چرا کشف یک سرطان مسری در یک دریاچه دورافتاده برای جامعه پزشکی اهمیت دارد؟ پاسخ در شباهت های ساختاری رفتار این سلول ها با پدیده متاستاز (Metastasis) در بدن انسان نهفته است. پیچیده ترین و کشنده ترین مرحله در سرطان انسان زمانی رخ می دهد که سلول تومور از بافت اولیه جدا شده، وارد جریان خون می گردد، از تعقیب سیستم ایمنی می گریزد و در یک عضو تازه لانه می سازد.

در واقع، سلول سرطانی گربه ماهی دقیقاً همین مسیر سخت را در مقیاسی بزرگ تر طی می نماید. سلول سرطانی از بدن یک ماهی جدا شده، در محیط بیرون زنده می ماند، سیستم ایمنی بدن ماهی تازه را دور می زند و یک تومور تازه می سازد. درک مکانیسم های مولکولی که به این سلول ها اجازه می دهد خود را از دید سیستم ایمنی پنهان نمایند و در محیط تازه مستقر شوند، می تواند الگوی کاملی برای مهار فرایند متاستاز در تومورهای انسانی فراهم کند.

زیست شناسان تکاملی بر این باورند که آنالیز این نمونه ها می تواند رازهای ناگفته ای را درباره نحوه فرار تومورها از مرگ سلولی برملا کند. اگر علم بتواند فرآیند نفوذ و تثبیت این سلول ها را در سطح مولکولی بلوکه کند، می توان به متوقف کردن انتشار تومورها در بدن بیماران سرطانی امیدوار بود.

ریشه های تاریخی پدیده و بازنگری در فرضیه های گذشته پزشکی

با کشف این موضوع در دریاچه ممفرماگوگ، متون کهن و یادداشت های طبیعی دانان گذشته نیز زیر ذره بین رفته است. آنالیز شواهد تاریخی نشان می دهد که این نوع ملانوما ممکن است پدیده کاملاً تازهی نباشد. برای مثال، هنری دیوید ثورو (Henry David Thoreau)، نویسنده و فیلسوف مشهور، در نوشته های خود به گربه ماهی اشاره نموده بود که در یکی از رودخانه های ماساچوست صید شده بود و پوستش از نوعی لکه سیاهی شبیه جذام پوشیده شده بود.

این ارجاعات تاریخی و یافته های تازه باعث شده پژوهشگران در تعاریف کلاسیک خود درباره غیرواگیر بودن مطلق سرطان ها تتازهنظر نمایند. تا پیش از این، بروز سرطان مسری یک اتفاق نادر و استثنایی در دنیا خلقت پنداشته می شد، اما امروز دانشمندان احتمال می دهند که سرطان های منتقل شونده در میان جانوران آبزی یا وحشی بسیار رایج تر از تصورات قبلی ما باشند.

آنالیز زیست گاه های دیگر نشان می دهد که احتمالاً گونه های دیگری از ماهی ها نیز درگیر این نوع جهش های سلولی زنده و منتقل شونده هستند. مطالعه دقیق تر این خطوط ژنتیکی می تواند به ما نشان دهد که تومورها چگونه در طی سالیان طولانی تکامل یافته و حیات مستقل خود را شکل داده اند.

سیستم ایمنی ماهی ها چگونه در برابر این سلول های مهاجم تسلیم می گردد؟

یکی از بزرگ ترین معماها برای آسیب شناسان این است که چرا سیستم ایمنی گربه ماهی، سلول های سرطانی واردشده از یک بدن دیگر را به عنوان یک بافت بیگانه شناسایی و نابود نمی نماید؟ در حالت طبیعی، پیوند بافت یا ورود سلول از موجودی دیگر باید با واکنش شدید ایمنی و دفع پیوند روبرو گردد.

دانشمندان گمان می نمایند این سلول های سرطانی توانسته اند آنتی ژن های سطحی خود را خاموش نمایند یا پروتئین های سرکوب نماینده ایمنی بفرستند که بافت های دفاعی میزبان را فریب می دهد. احتمال دیگری که مطرح است، نقش عوامل محیطی مهارنماینده ایمنی در دریاچه است. حتی اگر سموم به طور مستقیم باعث ایجاد سرطان نشده باشند، استرس های محیطی یا افت کیفیت آب ممکن است توان دفاعی ماهی ها را کاهش داده و شرایط را برای پیروزیت نفوذ این سلول های غریبه فراهم نموده باشد.

کشف این مکانیسم خاموش سازی ایمنی می تواند به دانشمندان حوزه پیوند اعضا و ایمونولوژی یاری کند تا بفهمند سلول ها چگونه هویت خود را از دید سیستم دفاعی پنهان می نمایند. پژوهش ها بر روی این شیوه های پنهان کاری سلولی همچنان در آزمایشگاه های دانشگاهی ادامه دارد.

آیا این سرطان واگیردار خطری برای انسان ها و مصرف نمایندگان ماهی دارد؟

طبیعی است که با شنیدن خبر شیوع یک سرطان مسری در میان ماهی ها، نخستین دغدغه مردم و ماهی گیران امکان انتقال آن به انسان باشد. اما آنالیز های زیست شناختی نشان می دهد که پروتئین ها و گیرنده های سلولی ماهی ها با انسان تفاوت های بنیادی دارد. سلول های سرطانی این آبزیان برای زیستن در محیط بدن ماهی با دمای پایین و مکانیسم های خاص آن سازگار شده اند و به هیچ وجه توانایی بقا یا تکثیر در بدن انسان یا سایر پستانداران را ندارند.

علاوه بر این، سیستم ایمنی بدن انسان بسیار پیچیده تر از آبزیان است و هرگونه سلول بیگانه را پیش از ورود یا استقرار به سرعت متلاشی می نماید. با این حال، مسئولان حیات وحش توصیه می نمایند که ماهی گیران از مصرف ماهی های بیمار و دارای لکه های پوستی شدید خودداری نمایند تا از بروز تداخلات گوارشی یا عفونت های ثانویه باکتریایی جلوگیری گردد.

کشف این بیماری در دریاچه ممفرماگوگ گام مهمی در درک رفتارهای پیچیده تومورهاست. پدیده ای که در نگاه اول یک بحران زیست محیطی منطقه ای به نظر می رسید، حالا به یکی از مجذوب کننده ترین الگوهای آزمایشگاهی برای دانشمندانی تبدیل شده که در پی کشف رازهای نفوذ و مهار سرطان در بدن انسان هستند.

منبع: npr