这项研究揭示了皮托悖论（即大型动物的癌症发病率并不总是更高）的新原理，它表明虽然癌症发病率通常随着体型和细胞突变率的增加而增加，但随着妊娠期的延长而降低。这揭示了体型、寿命和抗癌性之间的关系比以前认识到的更为复杂。这些发现增强了我们对癌症进化的理解，也可能带来更有效的治疗方法。图片来源：亚利桑那州立大学生物设计研究所的 Jason Drees
一项新研究调查了数百种脊椎动物的癌症患病率。
每一个多细胞生物，无论是在天空中翱翔，在海洋深处畅游，还是在地球表面漫游，都有一个共同的弱点：细胞不受控制地生长，也就是癌症。
亚利桑那州立大学的研究人员领导的一项为期 10 年的综合研究分析了 292 个脊椎动物物种的 16,000 多份尸检记录，揭示了癌症患病率的显著差异。这些发现为癌症进化提供了新的见解，同时挑战了进化生物学的一个关键概念——佩托悖论。
佩托悖论认为，体型较大的动物拥有更多细胞和更长的寿命，因此癌症发病率应该更高。然而，这项研究表明，虽然癌症发病率会随着体型增大而增加，但增幅很小。这强化了大型动物已经进化出强大的癌症抑制机制的观点，但也凸显了癌症风险在不同物种间表现的新复杂性。
这项研究为佩托悖论增添了细微差别，表明癌症患病率往往随着体型和细胞突变率的增加而增加，但随着妊娠期的延长而下降。这表明体型、寿命和抗癌性之间的关系比以前理解的更为复杂。这些结果加深了我们对癌症进化的理解，并可能为开发更有效的疗法提供线索。
亚利桑那州立大学生命科学学院的教授 Carlo Maley。图片来源：亚利桑那州立大学生物设计研究所
“直到最近，我们才知道除了人类、狗和裸鼹鼠之外，其他物种的癌症发病率，”这项研究的主要作者 Carlo Maley 说。“我很高兴发现各种癌症发病率极低的物种。它们可以向我们展示大自然如何解决预防癌症的问题。”
Maley 是生物计算、安全和社会生物设计中心的研究员，亚利桑那州立大学生命科学学院的教授，以及亚利桑那癌症进化中心的主任。
除了亚利桑那州立大学的同事外，Maley 还与来自美国和国际顶尖研究机构的跨学科团队合作。这项研究发表在最新一期的《癌症发现》杂志上。
物种特征与癌症风险本研究的数据来自 99 家动物机构、水族馆和其他在受管理环境中照顾动物的设施。兽医病理学家对动物进行尸检以识别肿瘤并区分良性和恶性病例，从而使研究人员能够评估各种物种的癌症患病率。
值得注意的是，某些物种的癌症发病率异常高。例如，高达 63% 的雪貂患上肿瘤，负鼠和刺猬也表现出同样高的癌症风险。研究结果表明，生命周期较短的动物可能没有足够的进化压力来发展强大的癌症防御能力。相比之下，包括普通鼠海豚、罗德里格斯果蝠和黑脚企鹅在内的物种的癌症发病率明显较低，受影响的个体不到 2%。
哺乳动物的良性和恶性肿瘤发病率通常最高，其次是爬行动物、鸟类和两栖动物。这些结果凸显了动物特征（如体型、寿命和生殖时间）与其癌症风险之间的复杂关系。
大象和鲸鱼等物种尽管体型巨大、寿命长，但癌症发病率却出奇地低。这可能是由于 TP53 等抗癌基因的多份拷贝和其他尚待发现的机制。例如，大象拥有额外的 TP53 拷贝，但对DNA损伤的敏感性也更高，这导致受损细胞在癌变之前被清除。
额外的癌症防御机制除了 TP53，这项研究还发现了其他潜在的癌症防御策略。例如，体细胞随机突变较少的物种往往癌症患病率较低。这表明，通过强有力的 DNA 保护和修复机制将突变降至最低可能是某些物种保护自己免受癌症侵害的另一种方式。
另一项重要发现是，妊娠期较长的物种患癌率较低。研究人员推测，妊娠期较长可能为细胞提供更多机会进行自我调节，从而降低可能导致晚年患癌的重大突变的可能性。
研究人员还对不同物种进行了 DNA 损伤反应试验，以进一步探索癌症抑制机制。他们测量了不同动物细胞对放疗和化疗的反应，重点研究了细胞周期停滞和程序性细胞死亡（凋亡）——用于在异常细胞发展成癌症之前将其消灭的方法。尽管这些反应因物种而异，但它们与癌症患病率没有直接关系。这表明其他因素，如免疫系统功能或代谢过程，可能在抗癌方面发挥更重要的作用。
“我们很高兴能够利用大自然的抗癌策略来预防人类患上癌症，”亚利桑那癌症进化中心和亚利桑那大学的合著者 Zach Compton 说。
扩大跨物种知识总的来说，这些发现凸显了发现具有抗癌超能力的物种。研究人员现在开始研究它们是如何做到这一点的。
初步证据表明，不同物种的抗癌策略各异，包括警惕的 DNA 修复机制、较低的突变率和较长的妊娠期。了解这些天然防御机制可能会带来新的人类癌症预防策略和治疗方法。相反，了解某些物种为何特别容易患癌症可能可以解释人类的癌症综合征。
研究人员强调，需要进一步研究这些发现，并扩大我们对不同物种癌症的了解。从野生种群收集更多数据并研究更多物种可能会发现新的抗癌或易感模式。这些努力还可能带来癌症预防方面的突破，使人类和许多其他动物物种受益。
参考文献：Zachary T. Compton、Walker Mellon、Valerie K. Harris、Shawn Rupp、Diego Mallo、Stefania E. Kapsetaki、Mallory Wilmot、Ryan Kennington、Kathleen Noble、Cristina Baciu、Lucia N. Ramirez、Ashley Peraza、Brian Martins、Sushil Sudhakar、Selin Aksoy、Gabriela Furukawa、Orsolya Vincze、Mathieu Giraudeau、Elizabeth G. Duke、Simon Spiro、Edmund Flach、Hannah Davidson、Christopher I. Li、Ashley Zehnder、Trevor A. Graham、Brigid V. Troan、Tara M. Harrison、Marc Tollis、Joshua D. Schiffman、C. Athena Aktipis、Lisa M. Abegglen、Carlo C. Maley 和 Amy M. Boddy 撰写的《脊椎动物癌症患病率》，2025 年 1 月 13 日，《癌症发现》。DOI：10.1158/2159-8290.CD-24-0573
文章来源：亚利桑那州立大学（ASU）
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