Czerniak u sumików to już czwarty nowotwór zakaźny zidentyfikowany przez naukę

Od 2012 roku wędkarze i biolodzy zaczęli zauważać coś niepokojącego u sumików karłowatych (Ameiurus nebulosus) żyjących w jeziorze Memphremagog, które leży w stanie Vermont w USA i prowincji Quebec w Kanadzie. Coraz więcej ryb miało na skórze czarne zmiany, które histopatolodzy zidentyfikowali jako czerniaka złośliwego. W latach 2014–2017 dotyczyło to nawet 23–37% badanych osobników. Emily E. Curd z University of Vermont, Samuel F. M. Hart z University of Utah i ich współpracownicy postanowili zweryfikować odważną hipotezę – nie mamy do czynienia ze zwykłym nowotworem, lecz z nowotworem zakaźnym, przenoszącym się pomiędzy poszczególnymi osobnikami niczym pasożyt.

Nowotwór zakaźny to zjawisko niezwykle rzadkie w przyrodzie. Do tej pory udokumentowano je zaledwie u trzech grup zwierząt: psów (przenoszony drogą płciową CTVT), diabłów tasmańskich (śmiertelny nowotwór pyska rozprzestrzeniający się przez ugryzienia) oraz kilkunastu gatunków słonowodnych małży, u których komórki nowotworowe krążą w wodzie morskiej. Nigdy wcześniej nie potwierdzono takiego przypadku ani u ryb, ani w ekosystemie słodkowodnym.

Kluczem do rozwiązania zagadki było porównanie genomów. Jeśli nowotwór powstaje niezależnie u każdej ryby, genom guza powinien być najbardziej podobny do genomu jego własnego nosiciela. Jeśli jednak mamy do czynienia z linią zakaźną, guzy od różnych, niespokrewnionych ryb powinny być bardziej podobne do siebie nawzajem niż do genomów swoich gospodarzy. W takim wypadku wszystkie pochodzą bowiem od jednego, wspólnego przodka, pierwotnej komórki nowotworowej, która "uciekła" z organizmu, w którym powstała.

Badacze zsekwencjonowali genomy mitochondrialne i jądrowe tkanki nowotworowej oraz zdrowej u kilkunastu ryb z jeziora, a także setek osobników referencyjnych z innych zbiorników wodnych Vermont, New Hampshire i Maine. Analizy drzewa filogenetycznego mitochondrialnego DNA pokazały, że wszystkie próbki guzów tworzą odrębną gałąź, niepodobną do tkanek zdrowych tych samych ryb ani do jakiejkolwiek badanej populacji referencyjnej. Analiza DNA jądrowego dała ten sam obraz. Spośród ponad 686 tysięcy analizowanych loci wariantów genetycznych, zdecydowana większość mutacji charakterystycznych dla guza była współdzielona przez 14, 15 czy nawet wszystkie 16 badanych nowotworów. Tymczasem mutacje charakterystyczne dla zdrowej tkanki mózgowej niemal zawsze były unikalne dla pojedynczej ryby.

Skalę zjawiska najlepiej ilustruje porównanie z ludzkim czerniakiem. W bazie danych The Cancer Genome Atlas, obejmującej 463 przypadki czerniaka u ludzi, aż 94% mutacji jest unikalnych dla pojedynczego nowotworu, a żadna mutacja nie występuje jednocześnie u więcej niż 12 pacjentów. U sumików z Memphremagog sytuacja jest odwrotna – większość mutacji nowotworowych występuje u niemal wszystkich chorych ryb. Taki poziom pokrewieństwa jest praktycznie niemożliwy do wytłumaczenia przypadkiem czy niezależną ewolucją, wskazuje na wspólne pochodzenie od jednego nowotworzenia sprzed lat.

Naukowcy sprawdzili też hipotezę, zgodnie z którą za epidemią stoi wirus lub inny patogen wywołujący nowotwory. Szczegółowe analizy tkanek nie wykazały jednak żadnego mikroorganizmu szczególnie powiązanego z guzami. To wzmacnia wniosek, że czynnikiem zakaźnym są tu same komórki rakowe.

Pozostaje pytanie, jak dokładnie choroba przenosi się między rybami. Autorzy wskazują na biologię gatunku. Sumiki karłowate to ryby denne, pozbawione łusek, które w okresie tarła zbierają się w dużych skupiskach i wchodzą ze sobą w bliski kontakt fizyczny. Możliwe jest też, że komórki nowotworowe – podobnie jak u małży – potrafią przenosić się bezpośrednio przez wodę, wnikając przez skrzela, skórę lub pysk. Co ciekawe, choroby nigdy nie stwierdzono u ryb niedojrzałych płciowo, co sugeruje związek transmisji z okresem rozrodu lub zmianami hormonalnymi osłabiającymi odporność.

Odkrycie to ma znaczenie wykraczające poza samą biologię sumików. Jest to czwarty znany na świecie przypadek naturalnie występującego raka zakaźnego i pierwszy udokumentowany u kręgowca innego niż ssaki, a zarazem pierwszy w środowisku słodkowodnym. Autorzy podkreślają, że wciąż nie wiadomo, jak długo ta linia nowotworowa istnieje ani jak silnie może wpływać na populacje ryb w dłuższej perspektywie. Los diabłów tasmańskich, u których podobny nowotwór doprowadził do spadku liczebności o 90%, pokazuje, że stawka może być wysoka. Odkrycie skłania też do pytania, czy podobne zjawisko nie występuje niezauważone u innych gatunków ryb z niewyjaśnionymi zmianami skórnymi na całym świecie.

Szczegóły badań zostały opublikowane w artykule Brown bullhead catfish melanoma represents a novel transmissible cancer.