Kaljurottamyyrät ja lääketieteen tulevaisuus: haastattelussa tohtori Chris Faulkes

Kaljurottamyyrät ovat Itä-Afrikassa eläviä maanalaisia jyrsijöitä. Ne vanhenevat tuskin lainkaan, sairastuvat syöpään äärimmäisen harvoin ja selviytyvät pitkiä aikoja ilman happea. Niiden biologian salaisuuksien ymmärtäminen voi johtaa uusiin lääkkeisiin syöpään, sydänkohtauksiin, Alzheimerin tautiin ja jopa riippuvuuksien hoitoon.

Queen Mary University of Londonin professori Chris Faulkes, yksi maailman johtavista näiden poikkeuksellisten eläinten asiantuntijoista, kertoi Altezza Travelille, miten afrikkalaisten jyrsijöiden erityispiirteet voivat jonakin päivänä muuttaa lääketiedettä ja ihmisten terveyttä.

Ne sairastuvat harvoin ja ikääntymisen merkit ovat vähäisiä

Kuinka kauan olet tutkinut kaljurottamyyriä?

Olen työskennellyt niiden parissa vuodesta 1986. Vuonna 1987, kun tein väitöskirjaani, lähdin Keniaan – siellä tein ensimmäisen kenttätyöni. Sen jälkeen olen käynyt Afrikassa monta kertaa.

Samaan aikaan – ensin Zoological Society of Londonissa ja myöhemmin Queen Maryssa Lontoossa, jossa työskentelen nyt – olemme pitäneet laboratoriossa lisääntyvää kaljurottamyyräkantaa kaikki nämä vuodet. Sen ansiosta olen voinut jatkaa niiden tutkimista muiden hankkeiden rinnalla. Monet niistä ovat käsitelleet muita afrikkalaisia rottamyyrälajeja yhdessä pitkäaikaisen yhteistyökumppanini, Pretorian yliopiston professori Nigel Bennettin, kanssa.

Mikä herätti kiinnostuksesi näihin eläimiin?

Aluksi minua kiehtoi niiden yhteiskunnan rakenne. Kaljurottamyyrät elävät melkein kuin mehiläiset tai muurahaiset: jopa 300 eläimen yhdyskunnassa on 1 kuningatar ja 1–3 koirasta, jotka parittelevat sen kanssa. Kuningatar estää muiden lisääntymisen, joten suurin osa yksilöistä tekee työtä ja auttaa yhdyskuntaa koko elämänsä ajan.

Kuinka pitkään ne elävät?

En ole varma, onko kyseinen rottamyyrä enää elossa, mutta kun viimeksi puhuin kollegani Rochelle Buffenstein**Rochelle Buffenstein on yhdysvaltalainen biologi, joka tunnetaan elävien organismien ikääntymistutkimuksestaan. kanssa, hänellä oli 37-vuotias kaljurottamyyrä. Hiiren kokoiselle eläimelle se on poikkeuksellista. Hiiret elävät harvoin yli 2 tai 3 vuotta.

Eikä kyse ole vain yhden eläimen pitkästä iästä. Kaljurottamyyrät eivät yleensä juuri sairastu, eikä niissä näy käytännössä lainkaan ikääntymisen merkkejä. Tutkijat eri puolilla maailmaa selvittävät näiden jyrsijöiden käyttäytymistä, perimää, lisääntymistä ja ikääntymisprosesseja ymmärtääkseen, miten ne voivat elää niin pitkään ja pysyä samalla huomattavan terveinä.

Toisin sanoen niiden biologinen ikä on hyvin erilainen kuin kronologinen ikä?

Aivan.

Ikääntymistutkimuksessa on suhteellisen uusi ajatus, jota kutsutaan ”epigeneettiseksi kelloksi”. Kun elävät organismit vanhenevat, niiden DNA:han ilmestyy pieniä kemiallisia merkkejä. Ajan myötä niitä kertyy yhä enemmän, ne leviävät genomiin ja vaikuttavat geenien toimintaan. Tämä näyttää olevan osa luonnollista ikääntymisprosessia. Näitä merkkejä analysoimalla voidaan arvioida eläimen tai ihmisen ikää.

Tutkimme nyt tätä mekanismia kaljurottamyyrillä. Onko kemiallisten merkkien kertyminen vain ikääntymisen sivutuote, vai viekö se prosessia todella eteenpäin? Jos tutkijat pystyvät vastaamaan tähän kysymykseen, voimme saada uutta tietoa siitä, onko ikääntymistä mahdollista hidastaa.

Tarkoitatko ihmisen ikääntymistä?

Kyllä. Tulevaisuudessa kaljurottamyyristä saatu tieto voi auttaa tukemaan ihmisten terveyttä ja pidentämään aktiivisen, terveen elämän vaihetta.

Voisi jopa sanoa, että terveen elinajan pidentäminen on paljon tavoiteltavampi päämäärä kuin pelkän eliniän kasvattaminen.

Kaljurottamyyrillä on vastustuskykyä sydänkohtauksia, aivohalvauksia, syöpää ja dementiaa vastaan

Tarkastellaan niiden erityispiirteitä lähemmin. Onko totta, että kaljurottamyyrät selviytyvät ilman happea pidempään kuin mikään muu nisäkäs?

Merinisäkkäät voivat sukeltaa ja pidättää hengitystään jopa 90 minuuttia. Niillä on kuitenkin erityisiä fysiologisia sopeumia, joiden ansiosta ne voivat varastoida happea kudoksiinsa. Siksi ne eivät ole aidosti ilman happea koko tuota aikaa.

Kaljurottamyyrä sen sijaan selviytyy 18 minuuttia täydellisessä hapenpuutteessa. Se on todella vaikuttavaa.

Kerran nukutimme eläimen poistaaksemme pienen paiseen. Nukahtaminen kesti hyvin kauan, ja leikkauksen aikana se lakkasi hengittämästä. Eläinlääkäri sanoi: "Menetimme sen." Vastasin: "Ei hätää, se herää vielä." Noin 10 minuuttia myöhemmin rottamyyrä virkosi, nousi ylös ja juoksi pois kuin mitään ei olisi tapahtunut. Eläinlääkäri oli hämmästynyt – hän ei ollut koskaan nähnyt mitään vastaavaa.

Voitko selittää, miten tämä prosessi toimii?

Kun happea on vähän, sydän ja aivot kärsivät ensimmäisinä, kuten tiedämme aivohalvauksista ja sydänkohtauksista. Kaljurottamyyrillä aivosolut kuitenkin vaihtavat toiseen ”polttoainetilaan”: glukoosista fruktoosiin. Sen ansiosta ne voivat ylläpitää elintärkeitä toimintoja myös äärimmäisissä oloissa. Mekanismi on sopeuma niiden poikkeukselliseen elinympäristöön. Luonnossa kaljurottamyyrät elävät syvissä, ahtaissa maanalaisissa käytävissä ja kammioissa, joihin voi kerääntyä yli 100 eläintä ja joissa happipitoisuus on erittäin matala.

Tutkimuksemme on myös osoittanut, että kaljurottamyyrien sydämen aineenvaihdunta toimii täysin eri tavalla. Niiden sydämissä on lisäksi runsaasti glykogeeniä – eläintärkkelystä, joka hajoaa nopeasti ja tuottaa energiaa. Useimmilla nisäkkäillä glykogeeni varastoituu maksaan, mutta rottamyyrillä sitä on runsaasti sydämessä. Se on huomionarvoista.

Ihmisen sikiö kehittyy raskauden aikana lapsivedessä, mutta saa silti happea. Onko tässä yhtymäkohtia?

Ihmisen sikiöllä on tosiaan sydämessä glykogeenivarastoja, mutta ne katoavat heti syntymän jälkeen, kun vauva alkaa hengittää. Kaljurottamyyrillä nämä varastot kuitenkin säilyvät. Kun happea on vähän, niiden keho voi siirtyä vaihtoehtoiseen aineenvaihduntatilaan ja käyttää tätä glykogeeniä energian tuottamiseen. Ainakin tämä on nykyinen hypoteesimme.

Toivomme, että näiden erityisten mekanismien ymmärtäminen auttaa lopulta kehittämään uusia hoitoja sydänsairauksiin.

Tiedetään myös, että kaljurottamyyrät eivät juuri sairastu syöpään. Mistä se johtuu?

Syitä näyttää olevan useita, ja monet niistä liittyvät maanalaiseen elämään. Yksi parhaiten tutkituista esimerkeistä on niiden poikkeuksellinen hyaluronihapon eli hyaluronaanin muoto. Tätä ainetta on myös muilla nisäkkäillä, ihmiset mukaan lukien – se sitoo vettä, pitää ihon kosteana, suojaa niveliä ja auttaa haavoja paranemaan.

Kaljurottamyyrillä tutkijat ovat tunnistaneet mutaation hyaluronaania koodaavassa geenissä. Näyttää siltä, että tämä molekyylin erikoistunut versio kehittyi alun perin sopeumana maanalaiseen elämäntapaan: sen ajatellaan tekevän ihosta poikkeuksellisen joustavan, mikä auttaa eläimiä liikkumaan kapeissa ja karheissa tunneleissa.

Myöhemmin tutkijat havaitsivat, että sen muuttunut rakenne myös estää kasvainten muodostumista. Eikä se ole niiden ainoa puolustuskeino. Kaljurottamyyrät korjaavat vaurioitunutta DNA:ta tehokkaammin ja pysäyttävät vaarallisten solujen jakautumisen nopeammin.

Voidaanko tätä tietoa soveltaa lääketieteessä?

Kyllä. Kun tutkijat siirsivät hiiriin kaljurottamyyrän version tästä geenistä, muokatut eläimet alkoivat tuottaa samaa hyaluronaanin muotoa. Tämän seurauksena ne elivät pidempään, pysyivät terveempinä ja osoittivat suurempaa vastustuskykyä syöpää vastaan.

Nämä löydöt auttavat varmasti ymmärtämään paremmin luonnollisia syöpäresistenssin mekanismeja ja mahdollisesti soveltamaan niitä tulevaisuudessa ihmislääketieteessä, kuten varhaiset tutkimukset siirtogeenisillä hiirillä jo viittaavat. Ajatus kaljurottamyyrän geenien tuomisesta ihmisiin on toki kiistanalainen.

Kaljurottamyyrille ei näytä myöskään kehittyvän Alzheimerin tautia. Miksi?

Iästään huolimatta niiden aivot pysyvät terveinä, vaikka niihin kertyy samoja proteiineja, jotka yleensä laukaisevat Alzheimerin taudin. Kyseessä ovat beeta-amyloidi ja tau-proteiini, aineet, jotka muodostavat ihmisillä haitallisia kertymiä. Ajan myötä nämä kertymät lisääntyvät, häiritsevät hermosolujen toimintaa ja tuhoavat aivosoluja.

Kaljurottamyyrillä samanlaisia kertymiä kyllä syntyy iän myötä, mutta ne eivät aiheuta vaurioita. Eläimet näyttävät olevan luonnostaan vastustuskykyisiä.

Kaljurottamyyrät ovat siksi luonnollinen malli tämän taudin vastustuskyvyn tutkimiseen. Sen ymmärtäminen, miten tämä toimii, on erittäin kiinnostavaa mahdollisten Alzheimer-hoitojen kehittämisen kannalta ihmisille.

Kaiken tämän lisäksi kaljurottamyyrät tuskin tuntevat kipua. Voisiko niiden tutkiminen auttaa kehittämään tehokkaampia kipulääkkeitä?

Ne ovat huomattavan tunteettomia tietyille kivun muodoille, erityisesti kemiallisen ärsytyksen tai happaman ympäristön aiheuttamalle kivulle. Esimerkiksi chilin limakalvoilla aiheuttama polttava tunne tai happamien nesteiden vaikutus ihoon tai avoimeen haavaan.

Tässäkin taustalla ovat geenimuutokset, jotka liittyvät niiden maanalaiseen elämäntapaan. Kyllä, näitä löydöksiä käytetään nyt mahdollisten ei-opioidisten, riippuvuutta aiheuttamattomien kipulääkkeiden kehittämiseen. 

Uusien rottamyyrälajien löytyminen Tansaniassa

Olen ymmärtänyt, että olet ollut mukana tunnistamassa useita aiemmin tuntemattomia rottamyyrälajeja Tansaniassa. Miksi nämä löydöt ovat merkittäviä?

Uusien nisäkäslajien löytäminen on merkittävää myös Tansanian ulkopuolella, sillä uusia nisäkkäitä ei löydetä kovin usein.

Tämä tarina ulottuu 1990-luvun alkuun ja liittyy kollegaani, Pretorian yliopiston professori Nigel Bennettiin. Osallistuimme konferenssiin Tansaniassa, kun tapasimme tansanialaisen kollegamme, professori Georgies Mgoden. Päätimme yhdessä käynnistää hankkeen Tansaniassa elävien rottamyyrien tutkimiseksi, sillä niistä tiedettiin tuolloin hyvin vähän.

Näytteet, joita Georgies keräsi Hanang-vuorella ja Ujijin kaupungin ympäristössä, osoittautuivat geneettisesti erilaisiksi kuin mikään aiemmin näkemämme. Epäilimme, että kyseessä saattoi olla aiemmin tuntemattomia lajeja, joten meidän oli palattava keräämään lisäaineistoa.

Lopulta kuvasimme ja nimesimme virallisesti 2 uutta lajia: Fukomys hanangensis, joka elää Hanang-vuorella ja sen ympäristössä, sekä Ujijista peräisin oleva Fukomys livingstoni.

Lähditkö siis Tansaniaan nimenomaan etsimään näitä lajeja?

Vuoden 2019 viimeinen kenttäretkeni Georgiesin kanssa oli erityisen onnistunut. Onnistuimme kartoittamaan ja pyydystämään eläimiä Hanang-vuorella noin 1 957 metrin korkeudessa. Samalla matkalla löysimme myös useita uusia populaatioita, muun muassa Nou Forest Reservestä, joka sijaitsee lähellä Hanang-vuorta.

Valitettavasti Georgies menehtyi pian sen jälkeen lyhyen sairauden jälkeen, emmekä koskaan ehtineet edetä kunnolla näiden lajien tutkimuksessa.

Tarkoittaako tämä, ettei kukaan enää aktiivisesti etsi tuntemattomia rottamyyriä Tansaniassa? Tarvitsevatko vastikään löydetyt lajit suojelua?

Tiedämme Ujijin rottamyyristä edelleen hyvin vähän. Lisää kenttätyötä tarvitaan.

Hanangin rottamyyrä sen sijaan on endeeminen: se elää ainoastaan tässä paikassa koko maapallolla. Tämä on antanut meille mahdollisuuden alkaa valmistella hakemusta ”Key Biodiversity Area” -statuksen saamiseksi Hanangin ja Nou Forestin suojelluille alueille.

Tämän statuksen myöntävät kansainvälisten luonnonsuojelujärjestöjen alaisuudessa toimivat tieteelliset asiantuntijaryhmät. Kun alue on lisätty rekisteriin, siitä tulee suojelun ja rahoituksen ensisijainen kohde. Tämä auttaa muun muassa turvaamaan Hanangin ja Nou Forestin metsiä.

Haluatko tietää lisää Tansanian matkoista?

Ota yhteyttä tiimiimme. Tunnemme Tansanian tärkeimmät kohteet omakohtaisesti. Kilimanjaron alueella työskentelevät matka-asiantuntijamme jakavat mielellään vinkkejä ja auttavat matkasi suunnittelussa.

Lisää kiinnostavia artikkeleita