每当Máire Ní Leathlobhair去到一个新城市,她都会联系当地的兽医。她想知道他们是否见过任何携带丑陋生殖器肿瘤的狗,这些传染性肿块中包含着世界上最奇特的癌症之一。在她实验室的墙上,挂着一张地图,上面点缀着她的团队追踪到的癌性肿瘤病例的图钉,这些肿瘤被称为犬传染性性病瘤,简称CTVT。
这种癌症不像人类乳头瘤病毒那样会引起宫颈癌,而是由病毒引起的。相反,CTVT通过癌细胞本身的转移在狗之间传播。“就像你接受了组织移植或器官移植一样。但在这种情况下,它是一个肿瘤,”剑桥大学传染性癌症研究小组的遗传学家Ní Leathlobhair解释道。
狗的免疫系统不会将肿瘤视为入侵者而排斥,而是会忽略这些外来细胞。不幸的是,它们并非唯一免疫系统会“帮助”癌性入侵者的动物。塔斯马尼亚恶魔也会长出毁容性的面部肿瘤,最终以一种怪诞而痛苦的方式死亡。此外,还有十几种癌细胞漂浮在海水中,感染着几种贻贝和蛤蜊。
癌症通常不是这样的。癌症源于个体内部突变的细胞不断复制自身。如果你患有癌症,这些细胞将携带你自己的DNA,当你死后,你的癌症(通常)也会随你而去。在正常情况下,你无法将癌症传染给他人,并且除非研究人员特别努力地保存它们,否则癌细胞也会死亡。
传染性癌症之所以特殊,是因为它们找到了“欺骗死亡”的方法。它们不会随着宿主消失,而是设法存活下来并拥有自己的生命,传染性癌症研究小组负责人Elizabeth Murchison说。与普通癌症不同,这些细胞不携带它们所感染动物的遗传密码。它们携带的是最初产生这种奇怪传染性疾病的狗、塔斯马尼亚恶魔或蛤蜊的DNA。
在狗身上,Ní Leathlobhair和她的同事们已经追踪到CTVT的起源,可以追溯到数千年前的一只古老幼犬。“那只狗身上的同一段DNA正从一只狗传到另一只狗,”她说。“现在这个基因组有数百万个额外的突变,但它仍然包含着第一只狗的原始DNA。”
人们早已注意到这些恶性肿瘤,它们通过宠物性传播。CTVT的第一份书面记录可以追溯到1810年,记载在一本由伦敦一位兽医撰写的动物疾病书中。几十年后,一位俄罗斯兽医发表了一篇论文,证明他可以将肿瘤在狗之间传播。20世纪初,人们一直在研究这种疾病,当时科学家捕捉了狐狸、郊狼和豺,并向它们注射了犬癌,表明肿瘤可以在其他物种中短暂存活。
今天,没有人再进行传播犬癌的实验。但研究人员已在90个国家追踪到这种疾病,遍布除南极洲以外的所有大洲。据Ní Leathlobhair说,这种癌症在狗的繁殖不受控制的地方最为普遍,例如罗马尼亚、墨西哥和印度。在她团队测试过的所有肿瘤中,基因都追溯到同一个源头。“我们从世界各地采集了数千个这些肿瘤样本,它们都是同一个克隆,”Murchison说。“这真的很惊人。”
在塔斯马尼亚恶魔身上,情况变得更加复杂。Murchison开始研究传染性癌症,是因为她听说了在恶魔身上传播的一种疾病,恶魔是她长大的澳大利亚州的居民。20世纪90年代,恶魔开始长出面部肿瘤,这种疾病导致大量动物死亡。如今,这种癌症已经杀死了95%以上的恶魔种群。
起初,研究人员怀疑是病毒在幕后操控着这种癌症。但当Murchison测序肿瘤细胞时,它们的基因构成与宿主的DNA不匹配。当她比较多只动物的肿瘤时,她发现它们在基因上是相同的。就像在狗身上一样,癌症似乎起源于一个独立的个体,并渗透到整个岛屿。
对于狗来说,肿瘤的治疗又便宜又容易。兽医使用一种基本的化疗药物,可以完全消除肿瘤。“它效果神奇,”Murchison说。但对于塔斯马尼亚恶魔来说,管理这种疾病并不那么简单。同样的药物无效,研究人员现在认为恶魔可能特别容易受到这类癌症的影响。
这是因为Murchison的团队在2014年发现了第二种恶魔身上的传染性癌症。“这完全是个意外,”她说。当科学家们第一次发现这种癌症时,他们认为恶魔可能只是“大自然的巧合”的意外继承者,”Murchison解释道。但随着第二种恶魔癌症的发现,“这让我们觉得,也许它们并不像我们一直认为的那么罕见,”她说。
如果最近几十年来出现了两种独立的癌症,那么这些动物可能长期以来就患有类似的疾病,Murchison推测。这可能是因为恶魔的遗传变异性相对较小,所以癌症更容易绕过它们的免疫防御。恶魔也喜欢互相啃咬脸部,这可能是传播疾病的简便方法。
深入研究发现,在适宜的环境中,传染性癌症似乎相当频繁地发生。2015年,研究人员在海洋中发现了传染性癌症。某种东西正在感染文蛤体内类似血液的物质,导致大规模死亡。正常情况下,流经它们体内的液体是清澈的。但在患病动物体内,它们的血液因过多的细胞堵塞而呈乳白色。
哥伦比亚大学的分子生物学家Stephen Goff在研究蛤蜊的遗传密码和它们血液中的细胞时,看到了一个熟悉的景象。“我们发现所有肿瘤都是相同的。它们都是同一个克隆。而且那个克隆与它们所在的动物的DNA不匹配,”他说。“这种肿瘤很久以前就出现了一次,并在东海岸的蛤蜊之间传播。”
在水下发现传染性癌症令人震惊。“从一开始,那一直是疯狂的、可能的次要假设,”太平洋西北研究所的另一位分子生物学家Michael Metzger说,他与Goff合作调查了这种疾病。但他不认为癌症可以在没有直接身体接触的情况下传播,而且这些生物与狗和恶魔完全不同。
当Goff和Metzger与其他海洋生物学家交谈时,他们得知其他物种也有类似的疾病。事实证明,帘蛤、贻贝和其他蛤蜊都有自己的传染性癌症。一个物种有两种癌症,就像恶魔一样,而另一种蛤蜊有一种跳跃到完全不同物种的癌症。“这相对普遍,”Goff说。
通过研究能够跳跃于蛤蜊之间、跨越大陆传播、并在互相依偎的塔斯马尼亚恶魔之间传播的癌症,研究人员希望将他们的发现应用于人类癌症。Murchison说,由于这些疾病已经持续了几代人,它们为我们提供了一个观察癌症如何进化的窗口,而这种现象在人类癌症短暂的生命周期中很难被察觉。
更重要的是,传染性癌症展示了癌症与其宿主之间复杂的关系,并以宏观的尺度展现出来。癌细胞不仅欺骗了宿主,它们还逃脱了全新的免疫系统的攻击。Goff认为,这可以教会我们癌症如何在体内传播。“这种在海洋中的传播,就像是在人体内发生的事件的宏观版本,”他说。