Как эволюция интеллекта сделала нас уязвимыми к раку: гены, развившиеся у человека, способствуют росту опухолей

Современные научные исследования всё чаще раскрывают неожиданные связи между эволюционным развитием человека и его склонностью к определённым заболеваниям. Одно из таких открытий — работа команды под руководством доктора Ли Чуаньюня из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук. Учёные выяснили, что недавно возникшие, специфичные для человека гены, играющие ключевую роль в развитии мозга и интеллекта, могут быть использованы опухолевыми клетками для своего роста.

В отличие от большинства известных генов, которые формируются через дупликацию и модификацию существующих последовательностей, гены de novo появляются из некодирующих участков ДНК. Эти гены создают абсолютно новые белки и функции, ранее не существовавшие ни у одного вида. В рамках нового анализа исследователи изучили 120 геномов млекопитающих, 1900 человеческих транскриптомов и более 100 миллионов белковых спектров, идентифицировав 37 таких уникальных генов, характерных только для человека и наших ближайших эволюционных родственников.

Эти гены активны преимущественно в тканях мозга и яичек в раннем развитии, где они способствуют росту мозга, формированию нейронных связей и усилению когнитивных функций. Но в ходе анализа 5278 образцов опухолей, охватывающих 22 типа рака, включая рак матки, оказалось, что почти половина этих генов активируется в опухолевых тканях. Чаще всего это происходит за счёт образования внехромосомной кольцевой ДНК (вкДНК), которая усиливает экспрессию этих генов вне привычного геномного контроля.

С помощью технологий CRISPR-Cas9 и подавления генов siRNA было подтверждено, что 57% исследуемых генов напрямую стимулируют пролиферацию раковых клеток. При этом их высокая активность в опухолях связана с худшими прогнозами для пациентов. Особенно интересны два гена: ELFN1-AS1 и TYMSOS, полностью отсутствующие у других видов и неактивные в нормальных тканях взрослого человека. Однако при раке они включаются, как будто становятся «спящими бомбами», что делает их идеальными мишенями для таргетной терапии.

Исследователи, совместно с Пекинским университетом, разработали мРНК-вакцины, способные обучить иммунную систему пациента распознавать белки, кодируемые этими специфичными генами. В гуманизированных моделях мышей эти вакцины вызвали стойкий противоопухолевый иммунный ответ, особенно в сочетании с иммунотерапией. Кроме того, иммунные клетки, выделенные из крови онкологических пациентов, также реагировали на эти антигены, что подчеркивает клинический потенциал подхода.

Такой прорыв возможен потому, что ранее подобные гены игнорировались в онкологических исследованиях. Причины — их отсутствие в геномах модельных животных и ошибочная аннотация как «псевдогенов» или некодирующих участков. Но по факту эти гены не только повлияли на эволюцию интеллекта Homo sapiens, но и стали незаметными участниками онкогенеза.

Теперь, когда эти ранее «невидимые» гены распознаны, открывается возможность разработки принципиально новых методов лечения рака, включая рак матки — опухоли, в которой нередко проявляется экспрессия подобных эволюционно молодых генов. Это пример того, как молекулярные следы миллионов лет эволюции можно превратить в мощные инструменты современной медицины.