У бурих сомів з озера Мемфремейгог на кордоні США та Канади виявили меланому — рак шкіри, клітини якого, ймовірно, здатні передаватися від однієї риби до іншої. Генетичний аналіз показав, що пухлини в різних тварин є клонами однієї групи клітин, а не виникають незалежно в кожному організмі. Це перший описаний випадок природного трансмісивного, тобто заразного, раку серед риб та четвертий відомий заразний вид раку у світі. Дослідження опублікували в журналі Nature.
Чому дослідників зацікавили пухлини у риб?
Починаючи з 2012 року, біологи та рибалки помічали у бурих сомів (Ameiurus nebulosus) з озера Мемфремейгог численні чорні опуклі ураження шкіри. Гістологічне дослідження підтвердило, що це злоякісні меланоми, і у 2014–2017 роках ними було уражено 23–37 відсотків виловлених риб. Спочатку причиною появи пухлин вважали погіршення якості води після сильної повені або інфекцію, наприклад вірусну, але воду з озера використовують як питну, а дослідження якості води не вказували на присутність небезпеки.
Попередній геномний аналіз вказав, що геноми пухлинних клітин суттєво відрізнялися від геномів здорових тканин їхніх носіїв, тож у дослідників виникла підозра, що рак у цих риб є трансмісивним — ракові клітини здатні самостійно поширюватися між особинами. Раніше випадки передачі пухлин від однієї особини до іншої описували лише у собак, тасманійських дияволів та двостулкових молюсків. Перевірити гіпотезу про заразність раку у сомів вирішила група американських науковців на чолі з дослідниками з Університету Вермонту.
Як дослідники переконалися у заразності меланоми сомів?
Щоб з'ясувати походження пухлин, дослідники встановили послідовність ядерної та мітохондріальної ДНК пухлинної та здорової тканини хворих сомів, а також здорових риб з озера й інших водойм. У типового раку клітини пухлин від різних особин генетично ближчі до своїх носіїв, аніж одна до одної, оскільки виникають з їхніх власних клітин. Натомість клітини трансмісивного раку передаються від однієї особини до іншої, тож пухлини від різних тварин можуть генетично бути більш подібними між собою, аніж з особиною, на якій розвинулися.
Саме таку картину й побачили науковці. Мітохондріальні геноми всіх досліджених пухлин виявилися спорідненими незалежно від того, у якій рибі та в якому році їх відібрали — у 2015, 2019 чи 2023-му. Водночас вони істотно відрізнялися від мітохондрій здорових тканин тварин, на яких їх виявили. Це свідчило про те, що пухлини виникали не з клітин самих сомів, а з ракових клітин, які вони отримали від інших особин. Генетична спорідненість із рибами з Нью-Гемпширу та Мену також вказує, що лінія раку могла зародитися за межами озера.
Спорідненість всіх пухлин підтвердив також аналіз ядерного геному та вивчення особливостей їхніх мутацій. Геноми пухлин мали більше спільного між собою, ніж з клітинами їхніх носіїв, і одні й ті ж генетичні варіанти могли траплятися одночасно в 14-16 різних новоутвореннях. Для порівняння, у випадку людської меланоми більшість мутацій є унікальними для кожної пухлини, а спільні для багатьох пацієнтів варіанти — надзвичайно рідкісне явище.
Чому рак поширюється між сомами?
Авторам не вдалося знайти ніяких вірусів або мікроорганізмів, які були би пов'язаними з пухлинною тканиною. Хоча це не виключає можливості їхнього сприяння у поширенні інфекції, вони навряд чи є безпосередньою причиною появи хвороби.
Невідомо також, як саме клітини пухлин переходять між сомами. Можливо, це відбувається під час щільного контакту між особинами у період нересту, або ж ракові клітини здатні певний час зберігатися у воді чи донних відкладах та проникати в організм риб через пошкоджену шкіру. Зараженню також можуть сприяти гормональні зміни й тимчасове послаблення імунітету під час розмноження.
Як поширення меланоми вплине на популяцію сомів — поки неясно. У тасманійських дияволів трансмісивний рак майже завжди смертельний, у собак він часто регресує, а молюски можуть тривалий час співіснувати із заразними раковими лініями. Тому для оцінки смертельності меланоми сомів, визначення часу її виникнення, способів поширення та ризику перенесення до інших водойм необхідні додаткові дослідження.