Un melanom care trece de la un pește la altul, primul cancer transmisibil la un animal de apă dulce

Leziuni negre proeminente au apărut pe somnii maro din Lacul Memphremagog — lac transfrontalier între Vermont și Quebec — și din alte ape din regiunea Noua Anglie și Canada. Ce părea la început poluare sau infecție s-a dovedit a fi ceva mult mai neobișnuit: un melanom ale cărui celule canceroase vii se pot transmite direct de la un pește la altul, ca un parazit.

Cercetătorii din statul american Vermont, ale căror rezultate au fost publicate în revista Nature, l-au identificat drept primul cancer transmisibil la pești de apă dulce descoperit vreodată. Spre deosebire de tumorile obișnuite, care apar din propriile celule ale animalului, aceste celule canceroase se comportă ca niște paraziți care trec de la o gazdă la alta.

Descoperirea oferă o perspectivă rară asupra modului în care cancerul se poate răspândi în rândul faunei sălbatice. Ridică și întrebări fără răspuns despre originea bolii, despre felul în care ar putea afecta populațiile de somni și despre ce ar putea dezvălui despre limitele care, în mod normal, mențin cancerul închis într-un singur animal.

Deși nu reprezintă un pericol pentru oameni, această descoperire științifică rescrie ceea ce știam despre evoluția cancerului și despre capacitatea acestuia de a supraviețui în afara unui singur organism.

Dovezile genetice: cum a fost descoperit acest cancer transmisibil la pești

Pescarii și biologii au început să semnaleze o creștere bruscă a numărului de somni maro (Ameiurus nebulosus) afectați în 2012. Observațiile veneau de la Lacul Memphremagog, un lac transfrontalier împărțit între Vermont și Quebec. Până în anul 2014, aproape o treime dintre peștii examinați aveau pete negre în relief.

Pe plan local, specia afectată (Ameiurus nebulosus) nu este deloc străină de țara noastră. Cunoscut sub numele de „somn pitic”, somnicaș sau somn american, acest pește invaziv a ajuns în România la începutul secolului XX, fiind aclimatizat inițial în Lacul Sfânta Ana. Astăzi infestează masiv râurile și bălțile noastre, fiind detestat de pescari pentru că devorează icrele speciilor autohtone. Dacă la noi provoacă doar dezechilibre ecologice, pe continentul nord-american același pește a devenit focarul unei urgențe științifice fără precedent.

„La început, am crezut că această boală ar putea fi un virus, dar ipoteza nu s-a confirmat”, a spus Julie Dragon, cercetătoare la Universitatea din Vermont și co-coordonatoare a noului studiu, citată de publicația SciTechDaily.

Fiindcă somnul maro este folosit ca indicator al calității mediului, cercetătorii au suspectat inițial poluarea, un contaminant sau un agent patogen infecțios. Analizele au arătat însă că leziunile erau melanom, o formă de cancer de piele.

„A fost surprinzător. Am vrut să aflăm cum un pește care trăiește pe fundul apei putea dezvolta un cancer pe care îl asociem cu expunerea excesivă la soare.”, a spus Dragon.

Julie Dragon, cercetătoare la Centrul de Cancer al UVM din cadrul Facultății de Medicină Larner, și colegii ei au trecut apoi la o „analiză aprofundată”, cum a numit-o ea, a geneticii tumorilor. Se așteptau să găsească o mutație care făcea ca peștii individuali să fie vulnerabili la dezvoltarea cancerului din propriile lor celule.

Dovezile genetice au arătat ceva mult mai ciudat. Folosind secvențierea întregului genom, cercetătorii au comparat ADN-ul din tumori cu țesutul sănătos prelevat de la peștii afectați. Celulele canceroase erau mult mai strâns înrudite între ele decât cu somnul care le purta.

Acest tipar este semnul definitoriu al unui cancer transmisibil clonal. Mai exact, în loc ca tumoarea să fie provocată de o mutație în propriul ADN al peștelui, celulele canceroase acționează ca un parazit extern care invadează o nouă gazdă. În aceste boli rare, celulele tumorale vii scapă de gazda lor inițială și se răspândesc între animale ca agenți infecțioși.

„Sute de mii de variante genetice sunt comune între probele tumorale, dar absente la peștii gazdă, depășind cu mult nivelurile observate în cazul cancerelor convenționale”, scriu autorii în studiu.

Descoperirea reprezintă doar al patrulea tip recunoscut de cancer transmisibil din regnul animal. Este, totodată, primul identificat la orice specie de pește sau animal de apă dulce.

Celelalte exemple cunoscute sunt boala tumorii faciale la diavolii tasmanieni, o tumoare venerică transmisibilă la câini și tipuri de cancer asemănătoare leucemiei care se transmit între scoici, midii și alte moluște bivalve.

Comportamentul de reproducere ar putea facilita transmiterea

Cercetătorii nu au stabilit încă exact cum se transmite melanomul între somni.

„Se pare că acest fenomen are loc doar la peștii mai mari, aflați la vârsta de reproducere. Poate că o anumită parte a comportamentului de reproducere duce la răspândirea cancerului între animale.”, a declarat Mark Henderson, biolog specializat în pești și co-coordonator al studiului la Școala Rubenstein de Mediu și Resurse Naturale a Universității din Vermont (UVM).

Somnii maro se adună în grupuri strânse în apele puțin adânci în timpul reproducerii, iar acest contact fizic ar putea permite celulelor tumorale să treacă direct de la un pește la altul.

Biologia lor deschide și o altă cale posibilă. Somnii maro nu au solzi și își petrec o mare parte din timp lângă fundul lacului, unde intră frecvent în contact cu sedimentele, care ar putea conține celule canceroase în suspensie.

Studiul sugerează, de asemenea, că poluanții sau schimbările hormonale ar putea slăbi sistemul imunitar al peștilor, făcându-i mai susceptibili la infectarea cu celule canceroase străine.

Arsenicul prezent în mod natural ar putea juca și el un rol, deși cercetătorii nu au stabilit încă dacă acesta contribuie la apariția bolii.

Efectele asupra populației rămân necunoscute

Poate acest cancer să afecteze oamenii?

Consecințele ecologice pe termen lung rămân neclare. Unele tipuri de cancer transmisibil își distrug gazdele: boala tumorală facială a eliminat până la 90% din anumite populații de diavoli tasmanieni. Alte tumori transmisibile persistă fără să distrugă speciile gazdă. Cancerul descoperit la câini, de exemplu, circulă de mii de ani.

Somnii maro grav afectați din Lacul Memphremagog pot supraviețui ani la rând. Cercetătorii încă nu știu cum afectează cancerul reproducerea, supraviețuirea generală sau numărul populației pe perioade mai lungi.

Lacul Memphremagog asigură apă potabilă pentru peste 175.000 de oameni, dar cercetătorii subliniază că boala nu reprezintă o amenințare cunoscută pentru oameni. Celulele canceroase nu pot infecta o altă specie și nu pot supraviețui în ea, iar peștii pot fi manipulați și studiați în condiții de siguranță.

„Eu, personal, nu i-aș mânca pe cei cu tumori”, a spus Henderson, care a observat că aproximativ 30% dintre somnii maro din lac par afectați.

Cu toate acestea, descoperirea ridică întrebări mai ample despre felul în care poluarea, stresul legat de habitat și schimbările climatice ar putea influența evoluția și răspândirea bolilor în rândul faunei sălbatice.

Dovezile nu susțin ipoteza gropii de gunoi din apropiere

Unii apărători ai mediului au pus sub semnul întrebării posibilitatea ca toxinele provenite de la groapa de gunoi Coventry, aflată în apropiere, să fie cauza cancerului. Echipa de cercetare nu a găsit dovezi care să susțină această explicație.

Peștii afectați apar pe toată întinderea lacului, lung de circa 50 de km, inclusiv în populații izolate din punct de vedere reproductiv. Cazurile nu sunt concentrate în zona South Bay, lângă groapa de gunoi, așa cum ar fi de așteptat dacă ar fi responsabilă contaminarea de la acel sit. Testele de calitate a apei au arătat, de asemenea, niveluri la fel de scăzute de poluanți în Lacul Memphremagog și în mai multe corpuri de apă din apropiere, printre care Lacul Champlain, unde nu se cunoaște apariția melanomului transmisibil.

Cancerul se extinde dincolo de un singur lac

Prelevările de probe din afara Lacului Memphremagog au arătat că boala nu se limitează la un singur corp de apă. Cercetătorii au examinat somni din Vermont, New Hampshire, Maine și New Brunswick.

Au detectat boala în „câteva alte iazuri și lacuri din această regiune”, a declarat Peter Emerson, biolog al statului Vermont și co-coordonator al noului studiu.

Multe dintre aceste locuri au ape curate și se află departe de gropi de gunoi, deversări toxice sau alte surse evidente de poluare industrială. În schimb, cercetătorii au găsit niveluri ridicate de arsenic în celulele canceroase ale peștilor. Iar distribuția geografică a bolii pare să fie corelată cu concentrațiile de arsenic din solul din jurul lacurilor afectate.

Arsenicul este atât extrem de toxic, cât și cancerigen, dar dovezile nu arată încă dacă provoacă boala, dacă îi face pe pești mai vulnerabili la infecție sau dacă are cu totul altă legătură cu ea.

„Arsenicul se găsește în mod natural în toată regiunea Noa Anglie, iar concentrațiile sale sunt foarte ridicate în zona Northeast Kingdom din Vermont, precum și mai sus, în Maine, unde am observat, de asemenea, dovezi ale acestui tip de cancer”, a spus Henderson.

O posibilă urmă a bolii în jurnalele lui Thoreau

Oamenii de știință investighează acum de cât timp există melanomul transmisibil și dacă tipurile similare de cancer sunt mai frecvente decât sugerează înregistrările actuale.

„Teza noastră este că poate nu este atât de rar pe cât crede toată lumea. Pur și simplu nu îl observăm. În cazul cancerelor transmisibile, este posibil să nu vedem multe cazuri pur și simplu pentru că nu le căutăm”, a spus Dragon.

O posibilă mențiune timpurie apare în jurnalele lui Henry David Thoreau. În timp ce călătorea pe râul Concord din Massachusetts, în iulie 1852, el a descris un somn cu o leziune mare și întunecată: „unul dintre acești somni mari avea o pată foarte mare, de un negru catifelat, care includea înotătoarea pectorală dreaptă; un fel de boală pe care am observat-o adesea la ei.”

Șase ani mai târziu a consemnat un alt pește afectat, în Assabet, un afluent al râului Concord:

„Am văzut un somn în această după-amiază în Assabet, zăcând pe fund, lângă mal, evident bolnav. El permite bărcii să se apropie la două picioare de el. Aproape jumătate din cap, de la bot înapoi în diagonală, este acoperită cu un fel de lepră neagră ca cerneala, asemănătoare unui lichen crustaceu.”

Cercetătorii inspectează acum iazurile și râurile din Massachusetts pentru a cartografia distribuția cancerului și pentru a stabili dacă boala ar putea să-și aibă originea acolo.

Julie Dragon a subliniat că boala ar putea oferi o perspectivă mai amplă asupra biologiei cancerului.

„Studiind modul în care cancerele supraviețuiesc și se răspândesc în afara gazdei inițiale, putem afla foarte multe despre ceea ce ține cancerul sub control — și ce se întâmplă când aceste limite se rup. Acești pești oferă o oportunitate de a analiza evoluția cancerului.”, a spus ea.

De la observațiile lui Thoreau din secolul al XIX-lea și până la analizele genetice moderne, acest melanom infecțios ne arată că natura ascunde încă mecanisme neobișnuite, ale căror secrete ar putea într-o zi să ne ajute să înțelegem mai bine propriile vulnerabilități medicale.