(Cancro-Immagine: Carlo Maley è ricercatore presso il Biodesign Center for Biocomputing, Security and Society presso l’Arizona State University.Credito: The Biodesign Institute presso l’Arizona State University).
Le cellule del corpo possono essere pensate come minuscoli bersagli di tiro con l’arco, ciascuno vulnerabile alla freccia mortale del cancro. Più cellule ha un determinato animale e più a lungo vive, maggiori sono le probabilità di accumulare mutazioni cellulari dannose che possono portare al cancro. O almeno, questo è ciò che suggerisce l’intuizione.
Tuttavia, molti animali molto grandi con enormi popolazioni cellulari, inclusi elefanti e balene, non solo sopravvivono fino alla vecchiaia, ma hanno tassi di cancro notevolmente bassi. Questo enigma biologico porta il nome di paradosso di Peto. In breve, il paradosso dice che le dimensioni e la longevità delle specie dovrebbero essere proporzionali all’incidenza del cancro, ma i dati del mondo reale tra le specie suggeriscono che questa associazione non regge.
In un nuovo studio apparso sulla rivista Nature, Carlo Maley, ricercatore del Biodesign Center for Biocomputing, Security and Society dell’Arizona State University, insieme a colleghi internazionali, esplora le recenti implicazioni del paradosso di Peto ed evidenzia ciò che la scienza sta imparando sul cancro attraverso l’albero della vita.
I ricercatori analizzano il più grande database di specie incrociate del suo genere: un pool di mammiferi adulti provenienti dai registri dello zoo che include 110.148 individui che abbracciano 191 specie.
L’obiettivo è valutare i tassi di mortalità per cancro specie-specifici in un vasto assortimento di mammiferi, riesaminare le affermazioni del paradosso di Peto in modo rigorosamente quantitativo ed esplorare possibili meccanismi di soppressione del cancro rilevanti per combattere la malattia sia nell’uomo che negli animali.
Lo studio fornisce la valutazione più approfondita del paradosso di Peto fino ad oggi. I risultati offrono la prova conclusiva che il rischio di mortalità per cancro è in gran parte indipendente dalla massa corporea e dall’aspettativa di vita adulta tra le specie.
La soluzione al paradosso sta nel fatto che l’evoluzione di maggiori dimensioni e longevità nelle specie è stata accompagnata dalla coevoluzione di potenti meccanismi di resistenza al cancro.
Maley è anche ricercatore presso il Biodesign Center for Immunotherapy, Vaccines and Virotherapy e il Biodesign Center for Mechanisms of Evolution presso l’Arizona State University. È Professore associato presso la School of Life Sciences dell’ASU e direttore dell’Arizona Cancer Evolution Center.
Battaglia incessante
La lotta contro il cancro ha registrato alcune vittorie recenti. Le statistiche annuali per il 2020 rivelano il più grande calo in un anno della mortalità per cancro mai registrato, secondo l’ American Cancer Society. Eppure, nonostante i significativi progressi nella diagnosi e nel trattamento del cancro, la malattia rimane uno dei principali killer, con un bilancio stimato di oltre 600.000 lo scorso anno solo negli Stati Uniti.
Il flagello non è limitato agli umani. In effetti, il nuovo studio riporta un carico di cancro significativo tra le specie, in particolare tra alcuni mammiferi curati dall’uomo, dove il numero di morti per cancro nella popolazione adulta può raggiungere un sorprendente 20-40%.
Mentre il cancro è un dato di fatto nell’intera gamma di specie multicellulari sulla terra, la malattia è difficilmente democratica nella selezione delle sue vittime. Alcune specie hanno tassi di cancro significativamente più alti o più bassi, per ragioni che i ricercatori stanno ancora cercando di risolvere.
Il nuovo studio esplora alcune delle sorprese, inclusa la vulnerabilità al cancro insolitamente alta di alcuni mammiferi carnivori. Si è scoperto che la disparità è strettamente associata alla dieta, con i più alti tassi di cancro riscontrati nei mammiferi che consumano altri mammiferi, sebbene anche altri fattori svolgano un ruolo importante.
Più cellule, più problemi?
Gli organismi multicellulari, da semplici a molto complessi, affrontano sfide quando le loro cellule si dividono. Le mutazioni cellulari possono verificarsi quando i meccanismi di copiatura del DNA non riescono a duplicare fedelmente i 6 miliardi di paia di basi del codice genetico. Anche fattori ambientali come le radiazioni possono danneggiare l’integrità del DNA, portando a mutazioni.
La maggior parte di queste mutazioni non ha alcun effetto percettibile sulla salute di un organismo. Alcune, tuttavia, innescano una devastante reazione a catena, che porta al cancro, un’afflizione spesso letale.
Il problema può essere esacerbato quando gli organismi crescono grandi, acquisendo più cellule nei loro corpi. Un altro fattore chiave è l’accumulo di mutazioni nel tempo, con l’età che rappresenta un fattore di rischio chiave per il cancro. La tendenza è facilmente osservabile in una varietà di specie, inclusi cani e umani.
Ma mentre questa regola di buon senso si applica all’interno di una determinata specie, i ricercatori vedono qualcosa di molto diverso quando si esamina un’ampia gamma di specie diverse, in cui le specie grandi e longeve sono spesso viste prosperare con bassi tassi di cancro.
Questa apparente contraddizione è stata espressa per la prima volta dall’epidemiologo Richard Peto che ha studiato i tassi di cancro negli esseri umani e nei topi, trovando l’incidenza del cancro nelle due specie approssimativamente equivalente. Dato che gli esseri umani hanno circa 1000 volte più cellule dei topi e vivono 30 volte più a lungo, questo presenta un enigma. Ancora più sorprendente è l’osservazione che gli animali selvatici grandi e longevi non sembrano mostrare una propensione nettamente maggiore al cancro.
Sembra che la natura abbia affrontato il problema del cancro in specie grandi e longeve e sia arrivata a una serie di soluzioni, diverse a seconda delle specie coinvolte. Questi meccanismi di soppressione del cancro possono offrire indizi per sopprimere il cancro in altri animali, compreso l’uomo.
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Indagare un paradosso
Sebbene le intuizioni fondamentali del paradosso di Peto siano state riconosciute da tempo, la conferma scientifica è stata impegnativa. Fino ad ora, i dati disponibili in termini di dimensione del campione, distribuzione per età, parentela tra specie e causa di mortalità sono stati insufficienti per trarre conclusioni definitive a sostegno del paradosso di Peto.
Lo studio attuale si avvale di un ampio set di dati noto come Zoological Information Management System (ZIMS), che raccoglie informazioni dettagliate su età, sesso, stato di vita/morto e dati patologici post mortem per mammiferi adulti non addomesticati. Questo ricco magazzino di informazioni interspecie è stato cruciale per un’analisi approfondita del paradosso di Peto.
Nell’indagine nello zoo tra i carnivori è stato osservato un alto rischio di cancro. Ciò può essere dovuto all’uso di progestinici e altre forme di contraccezione ormonale, nonché al rinvio della gravidanza negli animali da zoo. Entrambi i fattori sono stati collegati allo sviluppo di tumori umani, così come nei gatti non domestici.
Eppure i ricercatori hanno stabilito che le pratiche contraccettive non possono spiegare appieno l’aumento del rischio di cancro tra i carnivori. Sarebbe evidente un chiaro pregiudizio sessuale nei dati, con le femmine carnivore che mostrano tassi di cancro più elevati. Piuttosto, un fattore determinante sembra essere la dieta.
La dieta come destino?
I carnivori in genere consumano una dieta ricca di grassi e povera di fibre, che è un noto fattore di rischio per il cancro. Poiché i carnivori sono in cima alla catena alimentare, possono ingerire inquinanti o altri composti cancerogeni a livelli più concentrati rispetto agli animali che appaiono più in basso nella catena alimentare.
Inoltre, il consumo di carne può esporre i carnivori a vari agenti patogeni che sono stati collegati ai processi di formazione del cancro. I virus, in particolare, possono presentare un rischio considerevole di cancro, con il 10-20% di tutti i tumori che si ritiene abbiano un’origine virale.
Un’ulteriore analisi dei dati dello zoo ha mostrato che tra i carnivori, quelli che consumavano altri vertebrati come parte regolare della loro dieta avevano i tassi più alti di cancro, rispetto ai carnivori che raramente o mai consumano altri mammiferi. I dati suggeriscono un costo elevato in termini di rischio di cancro per una dieta carnivora, in particolare ricca di prede di mammiferi.
Altri fattori che potrebbero influenzare i tassi di cancro in questi animali includono la bassa diversità del microbioma, il grado di esercizio fisico in cattività o altri fattori fisiologici. A differenza dei carnivori, è stato scoperto che i ruminanti hanno il rischio di cancro più basso tra i mammiferi.
I risultati dello studio confermano i presupposti centrali del paradosso di Peto. I dati non mostrano alcuna associazione significativa tra il rischio di mortalità per cancro e la massa corporea tra le specie, suggerendo che la selezione naturale dei meccanismi di resistenza al cancro negli animali di grossa taglia è ciò che riduce notevolmente il loro rischio di cancerogenesi.
Questi vari meccanismi sono già diventati il fulcro di un’intensa ricerca per il loro potenziale per prevenire questa malattia mortale, sia negli animali selvatici che negli esseri umani, anche se molto rimane sconosciuto. Lo studio fornisce la base per ulteriori esplorazioni in questo settore e mette in evidenza il potere dei dati zoologici per la futura ricerca sul cancro.
Fonte:Nature
