Science：塔斯马尼亚恶魔的传染性癌症的首次测序及进化分析

塔斯马尼亚恶魔（Tasmanian Devil），即袋獾，是一种有袋类食肉动物，只分布于澳大利亚塔斯马尼亚岛，由于其遭遇攻击时会发出臭味、刺耳的叫声，以及凶恶的表情，因此得名“塔斯马尼亚恶魔”。

然而，最近三十年来，袋獾一直在与一种传染性癌症作斗争——面部肿瘤病（DFTD），这是一种通过咬伤传播的癌症。因为袋獾在争夺伴侣和食物时会互相撕咬，这导致面部肿瘤病在袋獾种群中的快速传播，这严重威胁了这种这一珍稀物种，仅在最近十年里，已有大约60%-70%的袋獾死于这种传染性癌症。

近日，英国剑桥大学的研究人员在 Science 期刊发表了题为：The evolution of two transmissible cancers in Tasmanian devils 的研究论文。

该研究发现，袋獾种群中在大约2011年出现了一种新的传染性面部肿瘤病DFT2，其变异速度更快，对袋獾构成了高度威胁，可能会进一步导致袋獾种群的崩溃。

该研究绘制了两种袋獾面部肿瘤病DFT1和DFT2的出现和突变，并描述了这两种癌症的持续进化，这些发现强调了传染性癌症对袋獾的持续威胁。

该论文的通讯作者、剑桥大学 Elizabeth Murchison 教授表示，这项研究发现了一个令人难以置信的事实——袋獾种群中有着两种传染性癌症。这也让比较这两种癌症的进化成为可能。通过观察这些癌细胞中DNA积累的突变，可以追踪这些癌症的起源和进化。研究结果表明，这两种癌症都是通过相似的过程产生的，并且都有持续进化的惊人信号，很难预测这种持续的癌症进化将如何影响袋獾。

在自然界中，很少见到可传染的癌症，但这在袋獾中却产生了几乎毁灭性的打击，在最近十年里，60-70%的袋獾因此死亡。

实际上，科学家们已经意识到DFT1和DFT2这两种癌症有一段时间了，但对它们的进化却知之甚少。在这项最新研究中，研究团队收集了袋獾的参考基因组，并将其与78个DFT1和41个DFT2肿瘤的DNA序列进行了比较。然后，研究团队构建了这些肿瘤的“系统发育树”，以追踪它们的起源，并绘制了它们的突变图，以描绘出这些肿瘤是如何进化的。

结果显示，DFT1在1986年就出现了，它已经扩散到塔斯马尼亚岛的大部分地区，这比在塔斯马尼亚岛东北部最早发现的患有DFT1癌症的袋獾早了大约10年。而1986年这个患有DFT1癌症的袋獾似乎是一个超级传播者，它把自己的癌细胞至少传播给了其他6个袋獾，最终导致了DFT1的6个主要变体。

而DFT2直到2011年才出现，大约三年后，在塔斯马尼亚东南部的一只雄性袋獾身上首次发现了DFT2癌症。

与DFT1不同，DFT2仅在塔斯马尼亚岛上的一小部分地区出现。DFT2在基因上与DFT1相似，但它的突变速度要快上三倍左右。这可能是由于DFT2的肿瘤细胞分裂更快，为突变的发生提供了更多的机会。

在大多数情况下，面部肿瘤病在感染后6-12个月发展出实体肿瘤后才具有传染性。但是快速发展的DFT2可能会缩小这个窗口期，因此导致了更多的感染，传播得更快，从长期来看具有进化上的优势。

之前有研究显示，随着面部肿瘤病的传播，有少数袋獾的面部肿瘤开始自行缩小，基因测序显示，这些袋獾出现了一些预免疫系统相关的突变，帮助它们更好地抵御面部肿瘤病。研究人员曾乐观地估计，面部肿瘤病可能会成为袋獾的一种地方性疾病，在袋獾中群中的扩散减缓、死亡率降低。

然而，这项最新研究提示我们，袋獾种群中一种新出现的传染性面部肿瘤病DFT2，变异速度更快，对袋獾构成了高度威胁，可能会进一步导致袋獾种群的崩溃。

原始出处：

MAXIMILIAN R. STAMMNITZ， et al. The evolution of two transmissible cancers in Tasmanian devils. SCIENCE， 20 Apr 2023， Vol 380， Issue 6642. pp. 283-293.