Mördarhajen ska rädda liv

Att forskarna är så intresserade av vithajens genom beror på att hajen har en rad spektakulära egenskaper som bland annat innebär att den lever länge, att dess förmåga att läka sår är effektiv, att den simmar med hög hastighet – och inte minst att den undgår cancer.

Forskarna hoppas kunna ta reda på vad som ligger bakom vithajens genetiska superkrafter och använda denna kunskap i jakten på ett botemedel mot cancer.

Vithajen undviker cancer

Hajarna har dominerat världshaven i över 400 miljoner år. Evolutionen har därmed haft oceaner av tid på sig att göra det skräck-injagande rovdjuret "perfekt" och vässa dess många förmågor.

Just därför har den stora vithajen också länge väckt intresse i forskarvärlden.

LÄS OCKSÅ: Hajar i Sverige kan bli upp till tolv meter långa

Tills alldeles nyligen trodde forskarna att vithajens genomsnittliga livslängd var 20–30 år precis som de flesta andra hajar, men en studie från 2014 avslöjade att broskfisken kan bli upp till 70 år gammal.

Den långa livslängden i kombination med vithajens storlek borde innebära en stor risk för cancer – men så är inte fallet. Tvärtom.

Bland ryggradsdjuren har vithajen en av de lägsta förekomsterna av cancer, men hittills har forskarna inte vetat exakt varför just vithajen klarar sig så bra. Det har nu förändrats efter studien av vithajens genom.

Kartläggningen avslöjade ett tämligen stort genom på 4,36 miljarder baspar – en och en halv gång så stort som människans. Genomet innehåller 24 520 gener fördelat på 41 kromosompar, vilket är 18 par fler än hos människor.

Ett så stort genom är dock inte ovanligt i naturen, där exempelvis vissa arter av ormbunkar kan ha upp till 600 kromosompar. Forskarna fann dock andra uppseendeväckande element i vithajens dna, bland annat hela 67 unika versioner av gener.

Omkring en tredjedel av dessa bidrar till att göra genomet stabilt och skyddar därmed mot dna-skador, bland annat sådana som kan orsaka bildning av cancerceller.

Hoppgener skyddar mot cancer

Trots det stabila genomet har vithajen en relativt stor mängd gener som kännetecknas av att de kopierar sig från plats till plats på dna-strängen. Alla levande organismers arvsmassa innehåller så kallade LINEs.

Den särskilda typen av gener producerar proteiner som kan kopiera genen och sedan sätta in den på en annan plats i dna-kedjan.

På så sätt förändras vithajens dna löpande, vilket skapar många av de mutationer som genom tiden har fört upp den till toppen av havets näringskedja.

Normalt är LINEs, även kallade ”hoppande gener”, förknippade med utveckling av cancer eftersom det kan göra dna sårbart för mutationer när de flyttar in på en ny plats i genomet.

Kartläggningen av vithajens genom visade att den har den högsta andelen hoppande gener som noterats hos ett ryggradsdjur. Hela 30 procent av vithajens genom består av LINEs.

I jämförelse utgör dessa bara cirka 20 procent hos människor. Därför borde vithajen också vara särskilt känslig för cancer, men paradoxalt nog är det tvärtom.

På grund av de hoppande generna tvingades vithajen utveckla extra potenta versioner av stabiliserande gener för att uppväga det stora antalet LINEs.

De många hoppande generna har sannolikt varit en drivkraft bakom utvecklingen av de unika varianterna av gener som håller vithajens genom stabilt och skyddar det mot dna-skador.

Den nödvändiga utvecklingen av potenta gener har också gjort vithajen till ett av de djur som har bäst skydd mot cancer.

Stabilt genom ger långt liv

I det kartlagda genomet upptäckte forskarna också en uppsättning gener som utvecklats särskilt för att motverka och reparera dna-skador, bland annat orsakade av gifter, strålning eller felaktig celldelning.

CHEK2 är ett exempel på en av vithajens unika gener som motverkar cancer. Analyser visade att hajen har en del speciella mutationer i genen som inte finns hos andra djur som forskarna har jämfört med.

Forskarna menar att mutationerna stärker förmågan att blockera delning av cancerceller och celler med skadligt dna så att de inte kan sprida sig.

Ett annat exempel är genen SIRT7 som reparerar och underhåller dna. Trots genens viktiga roll förknippas SIRT7 ofta med cancer. Det beror på att en ökad aktivitet av genen kan bidra till utveckling av cancer.

Hos bland annat människor förknippas en förhöjd aktivitet av SIRT7 med cancer i bland annat lever, lungor, bröst och livmoder medan en lägre aktivitet reducerar tillväxt av cancerceller.

Vithajens särskilda version av SIRT7 är sannolikt mindre aktiv än normala SIRT7-gener och bidrar därför till att motverka cancerceller.

Skadad haj läker snabbt

Motståndskraften mot cancer är dock inte mycket värd om hajen inte också klarar det tuffa livet som rovdjur utan kanske förblöder eller dör av skrapsår och infektioner.

Men så är det inte med vithajen, vilket på ett makabert sätt demonstrerades när en vithaj 2008 skadades rejält av en båtpropeller utanför den sydafrikanska kusten.

Propellern skar upp ett 25 centimeter långt, 30 centimeter brett och nästan nio centimeter djupt sår på hajens rygg.

Den stackars hajen kunde sedan observeras flera gånger under de följande två åren och under den perioden läkte såret så sakteliga tills det nästan var helt borta.

Ett sår av den storleken skulle innebära slutet för de flesta djur, men vithajens läkning är särskilt effektiv och den byter snabbt ut förstörda fjäll – vilket den också gör under hela livet.

Den nya kartläggningen visar att flera av de unika generna är inblandade i att stoppa blödningar, få såret att slutas och återbilda ny vävnad.

Exempelvis har hajen en särskild version av en gen som kallas FGG, vilken aktivt och snabbt stoppar blödningar. En annan gen, VEGF, är extraordinärt aktiv hos vithajen.

Genen bidrar till att bilda nya blodkärl under hela läkningsprocessen.

När processen sätts igång dras trasiga blodkärl snabbt ihop. Därefter bildar en särskild typ av fibrer, så kallade fibrinfibrer, en propp i såret och läkningsprocessen under såret startar.

Immunceller strömmar snabbt till för att förhindra infektioner. Sedan träder ännu en unik gen in, nämligen vithajens version av FGF-genen.

Den börjar samla en rad viktiga celler, så kallade fibroblaster. Dessa celler fungerar nästan som en läkare – de producerar proteinerna kollagen och elastin, som sätter igång med att reparera vithajens förstörda vävnad.

Kollagen är både en mursten och en form av byggnadsställning. Det återuppbygger den förstörda vävnaden samtidigt som det banar väg för andra proteiner som arbetar i såret.

Allt detta händer under de första 24–48 timmarna efter att hajen har skadats.

Beroende på sårets storlek kan en fullständig läkning ta flera månader och ibland år. Vithajen går inte helt obemärkt ur processen eftersom fjällen lägger sig betydligt mer kaotiskt än tidigare, och enskilda fjäll är större än de ursprungliga, vilket bildar tydliga ärr på vithajens kropp.

Brosk motverkar cancer

Gemensamt för kampen mot cancer, sår och infektioner är att den kräver ett starkt immunförsvar, och just vithajar är kända för att ha ett immunförsvar som är annorlunda jämfört med andra ryggradsdjurs immunförsvar.

Den mest anmärkningsvärda skillnaden är att hajarna inte har någon benmärg, vilket annars är en vanlig uppehållsplats för stamceller som bildar viktiga immunceller.

Den uppgiften har i stället flyttat till små organ som ligger under vithajens njurar. Skelettet är också ersatt av brosk och det kan spela en avgörande roll för att bromsa utvecklingen av cancerceller och tumörer.

Studier har visat att proteiner i hajens brosk bidrar till att hämma tillväxt av cancer genom att blockera bildningen av nya blodkärl, vilket cancertumörer gör för att kunna suga i sig mer näring.

Hajen kan rädda människoliv

Forskarna är väldigt intresserade av den enorma potential som finns i vithajens dna, och de förväntar sig att hitta en rad biomedicinska fördelar från genomet som kan leda till nya behandlingar av allt från cancer till allvarliga sår.

Vithajens gener kan mycket väl inspirera till framtida genterapier där patienternas egna gener får en omgång med noga utvalda mutationer så att de imiterar hajens genvarianter och ger samma skydd som hajen har.

Trots att genterapier är hoppingivande är det också mycket kontroversiellt eftersom vi ännu inte vet så mycket om oförutsedda och långsiktiga konsekvenser som kan uppstå vid manipulering av patienters dna.

Därför får vi därför troligen vänta på de genterapier som bygger på den här forskningen.

De första realistiska stegen är i stället att framställa hajproteiner som kan ordineras för behandling av sår och cancer utan ändring av dna.

Forskarna vill utnyttja vithajens snabba läkningsprocess och försöka överföra den till människor för att skapa en effektiv läkning av sår och skador.

Vägen från ett kartlagt genom till färdiga behandlingar för människor är lång och forskare tror att det återstår många år innan vi ser några konkreta resultat.

Evolutionen har trots allt haft över 400 miljoner år på sig att göra hajen till den perfekta superfisken medan forskarna först nyligen doppat tårna i havet.

Nu när vithajens karta har ritats upp är det bara för forskarna att leta upp de skatter som ligger gömda där.

Inte så farlig som ryktet säger

Vithajen har rykte om sig att vara en sann och entusiastisk människoätare, men människor behöver faktiskt sällan vara rädda att hamna på hajens mage. Hajen är nämligen långt mer intresserad av sälar och större fiskar än några relativt magra människokroppar.

På Illustrerad Vetenskaps Youtube-kanal har vi gjort en video med hajar i Sverige. Kommer vithajen snart att finnas i våra svenska vatten?: