Када су борови бубе напали северноамеричке шуме, избацили су нежан екосистем из равнотеже. Ћелије рака се такође понашају попут штетних инвазивних врста. Фотографирао корисник Флицкр Кнеале Куаиле
Понекад је размишљање о старом проблему из освежавајућег новог угла само ствар која је потребна да би се пронашао тај еурека тренутак.
Рак, једна од најозлоглашенијих медицинских болести, интензивно се проучава у тренутној ери савремене медицине. Међутим, све већи број истраживача сматра да довођење новог, неозбиљног приступа у разумевање болести може довести до неких нових увида и, можда, решења. А тема за коју се надају може вам послужити као прозор у проучавање рака може вас изненадити: екологија.
Изгледа да се онкологија и екологија по номиналној вредности увелико разликују. За почетак, једна је локализована за одређене ћелије у телу, док друга по дефиницији обухвата читав глобус. Али уместо да означимо рак као групу мутираних ћелија, како размишља размишљање, рак би требало да видимо као поремећај у равнотежи сложеног микро окружења у људском телу. Попут штетне инвазивне бубе која је једе свој пут кроз шуме у Колораду, нова болест која избија у популацији дивљих птица или дрвосјечи косајући делове амазонске прашуме, рак баца мајмунски кључ у иначе смирен, уравнотежен систем.
Овакав начин размишљања чини рак још сложенијим него што већ јесте, али може пружити увид који у коначници чини рак лечивим, предлажу истраживачи из Моффет центра за рак у раду објављеном у часопису Интерфаце Фоцус .
„Ајнштајн је знао да је све требало да буде што једноставније, али не и једноставније“, пишу они. „Испада да сложеност има своје место и, једнако згодно као што би биолози за рак имали да проучавају туморске ћелије изоловано, то има толико смисла колико да покушају да разумеју жабе, без обзира да имају тенденцију да живе у близини мочвара и гозбе инсеката. . "
Склони смо размишљању о раку само у смислу мутираних ћелија, настављају аутори. Али усвајање овог уског приступа је попут покушаја да се схвати зашто жаба има лепљив језик, не водећи рачуна да жабе користе своје језике за хватање инсеката. Такође ћелијама рака треба контекст. На примјер, гласна ћелија рака може се смјестити поред крвне жиле, али тако може добити више храњивих састојака и кисеоника да подржи своју неограничену диобу.
Ћелије рака морају да се такмиче у телу за храњиве материје и друге ресурсе, баш као што се животиње које живе у окружењу морају такмичити једна са другом да би преживеле. То значи да се рак, као и сваки организам, мора прилагодити свом окружењу да би успевао. Истраживачи објашњавају:
Сада је опште прихваћено да рак није само генетска болест, већ и она у којој еволуција игра пресудну улогу. То значи да се туморске ћелије развијају, прилагођавају се и мењају околину у којој живе. Они који то не успију коначно ће изумријети. Они који то ураде имаће прилику да нападну и метастазирају. Способност туморске ћелије да се прилагоди новом окружењу ће стога одредити окружење и ћелијске врсте са првобитног места, на које се већ мукотрпно прилагодила.
Па како се сва ова теорија може применити у стварном животу? Еколошки приступ разумевању карцинома је толико сложен да искључује нормалне експерименте; лако би могли да се погреше са толико различитих компоненти које би требало узети у обзир. Уместо тога, истраживачи предлажу да се окрену математици и рачунарству ради разумевања ширег окружења околине које води раку. Еколози користе један такав математички приступ, теорију игара, као начин за проучавање еволуцијске биологије и начина на који животиње ступају у интеракцију:
Сила природне селекције држи екосистеме усредсређене на оптимизацију суштине: дугорочну репродукцију. У играма које су проучавали теоретичари еволуционих игара, појединци се такмиче за расположиве ресурсе користећи различите стратегије. Ове карактеристике и понашања, познати као фенотипска стратегија, одређују победнике и губитнике еволуције.
Стратегије понашања могу се мењати у зависности од природе животиње и контекста ситуације. Ево хипотетичког примера, заснованог на размишљању теорије игара: Ако две хијене копају у великом, укусном трупу дива, радо ће делити тај ресурс. Али ако два лава нађу исти леш, бориће се за ексклузивно право на његово једење, што значи да један лав изгледа победоносно и узима све меснате плијен, док други не добија храну - плус је озлијеђен. Коначно, ако лав сретне хијену на лешину, хијена ће засунити, предајући своју робу јачем лаву. Другим речима, играчи теорије игара могу да реагују на један од три начина у зависности од тога ко су и шта се догађа: могу да деле, боре се или изгубе.
Попут копља бистре џунгле или инвазивне врсте која се полако шири и оставља траг оштећења у својој заносу, тумор, попут оног горе, утиче и на њега утиче ткиво у његовој околини. Фотографирао корисник Флицкр Ед Утхман
Сличне игре се могу играти са ћелијама тумора. „Добар пример би био тумор са ћелијама које се одмичу када се суоче са оскудним ресурсима (покретним) и ћелијама које остају да их употребе (пролиферативно)“, пишу аутори. Да ствар буде још сложенија, међутим, познато је да ћелије тумора мењају своје понашање како се размножавају и метастазирају у целом телу, што значи да могу прећи са хијене у лаву.
Надаље, оно што кључна теорија игре показује на нивоу екосистема показује да неселективно фокусирање на убијање што већег броја ћелија тумора не може пружити најбољи исход за пацијента. Према моделима теорије игара, евентуални дугорочни резултат игре зависи од специфичних интеракција између играча, а не од броја укључених играча. Лавови ће се и даље борити за храну, без обзира да ли се срећу два лава или 2.000 лавова. „Третман заснован искључиво на неселективном уклањању већине (али не свих) ћелија рака може имати само привремени ефекат; као и у већини случајева, оригинални број ћелија тумора ће се с временом обновити и премашити ", пишу аутори.
Уместо тога, теорија игара указује да би се ефикаснија алтернатива заснивала на покушају промене начина на који ћелије комуницирају једна са другом и са својим окружењем. То може утицати на понашање ћелија, снагу и репродуктивни успех, објашњавају аутори, што би могло усмјерити еволуцију тумора ка мање агресивним типовима ћелија или до стабилнијег суживота са ћелијама које нису карциноми.
"Поглед на екосустав је, у коначници, холистички који прогресију рака види као процес који настаје из интеракција између више ћелијских врста и интеракција са микроокољем тумора", пишу аутори. „Перспектива екосистема даје нам интригантне импликације“, кажу они, уз мноштво питања о томе колико се аналогија екосистема и рака може узети.
На пример, ако се ћелије рака шире као инвазивна врста кроз екосистеме, који се еволуциони добитак постиже када је затворени екосистем (тело) неповратно оштећен (човековом смрћу) тако да штетност такође умире? За разлику од вируса, који може убити свог домаћина, али се у процесу проширити и на друге домаћине, саме ћелије рака углавном немају средства за ширење са појединца на појединца. И да ли ћелије рака узимају знакове из процеса вођених надметањем или сарадњом? Размишљајући проактивније, да ли се не-канцерогене ћелије могу активирати тако да се понашају попут лавова и узурпирају ресурсе ћелија све док рак не успе?
Иако екологија и математика вјероватно неће сами побиједити рак, посматрање болести из ове перспективе могло би омогућити љекарима да боље предвиде гдје у тијелу станице станице имају најбоље и најгоре шансе за преживљавање и како их најефикасније спријечити да се размножавају.
„Суштина ствари је у томе што еколошки приказ тумора не поништава, већ допуњује и надограђује деценијама истраживања карцинома и несумњиво ће то довести до бољег разумевања биологије рака и до нових и побољшаних терапија“, закључују истраживачи . „Морамо правилно разумети дрвеће (нпр. Сваки лист, гранчицу и гранчицу) пре него што схватимо шуму, али не можемо себи да приуштимо да игноришемо шуму јер су дрвећа сама по себи толико интересантна.“
