Amikor a fenyőbogarak behatoltak az észak-amerikai erdőkbe, egy finom ökoszisztémát dobtak ki az egyensúlyból. A rákos sejtek is úgy viselkednek, hogy károsítják az invazív fajokat. Fotó: Flickr-felhasználó, Kneale Quayle
Időnként egy régi problémára gondolkodni egy frissítő, új szemszögből csak az, ami ahhoz szükséges, hogy megtalálja azt az eureka pillanatot.
A rákot, az egyik leghírhedtebb orvosi rendellenességet, a modern orvostudomány jelenlegi korszakában intenzíven vizsgálták. De egyre több kutató gondolja, hogy a betegség megértésének friss, átfogó megközelítése új ismereteket és esetleg megoldásokat eredményezhet a betegség megértésében. És az a téma, amelyet remélnek, ablakká válhat a rák tanulmányozásában, meglepheti Önt: ökológia.
Névlegesen az onkológia és az ökológia rendkívül eltérőnek tűnik. Kezdetként az egyik a test meghatározott sejtjeire lokalizálódik, míg a másik definíció szerint az egész földgömböt lefedi. Ahelyett, hogy a rákot mint mutáns sejtek csoportját jelölnénk, ahogyan a gondolkodásmód folytatódik, a rákot az emberi test komplex mikrokörnyezetének egyensúlyának zavaraként kell látnunk. Mint a káros invazív bogár, amely a Colorado-i erdőkön megy keresztül, egy új betegség, amely vadon élő madarak populációiban bontakozik ki, vagy az Amazon-i esőerdők egy részét kaszáló fakitermelők, a rák egy majomkulcsot dob egy egyébként lágy, kiegyensúlyozott rendszerbe.
Ez a gondolkodásmód a rák még komplexebbnek tűnik, mint eddig, de betekintést nyújthat, amely végső soron kezelhetővé teszi a rákot, javasolja a Moffet Cancer Center kutatói az Interface Focus folyóiratban megjelent cikkben.
"Einsteinről ismert, hogy mindent a lehető legegyszerűbbé kell tenni, de nem egyszerűbbé" - írják. "Kiderült, hogy a bonyolultságnak megvan a maga helye, és amilyen kényelmes lenne, ha a rákbiológusok a daganatsejteket elszigetelten tanulmányoznák, ugyanolyan értelme van, mint megpróbálni megérteni a békákat anélkül, hogy figyelembe vesszük, hogy inkább mocsarak közelében élnek és rovarokon élnek. .”
A rákra csak a mutált sejtek vonatkozásában gondolunk, folytatják a szerzők. De ennek a szűk megközelítésnek az elfogadása olyan, mintha megpróbálnánk megérteni, miért van egy béka ragadós nyelve, anélkül hogy figyelembe vennénk, hogy a békák nyelvüket használják rovarok elfogására. A rákos sejteknek szintén összefüggésre van szükségük. Például egy üreges rákos sejt nem véletlenszerűen helyezkedik el az erek mellett, de így több tápanyagot és oxigént szerezhet a korlátlan megosztás támogatására.
A rákos sejteknek a testben kell versenyezniük a tápanyagokért és más forrásokért, csakúgy, mint a környezetben élő állatoknak, hogy fennmaradjanak, versengnie kell egymással. Ez azt jelenti, hogy a rákhoz, akárcsak minden szervezethez, alkalmazkodni kell a környezetéhez ahhoz, hogy virágzzon. A kutatók elmagyarázzák:
Most már széles körben elfogadják, hogy a rák nem csupán genetikai betegség, hanem az is, amelyben az evolúció döntő szerepet játszik. Ez azt jelenti, hogy a tumorsejtek fejlődnek, alkalmazkodnak ahhoz, és megváltoztatják azt a környezetet, amelyben élnek. Azok, akik ezt nem teszik meg, végül kihalnak. Azok, akik ezt teszik, esélyt fognak betörni és áttörést okozni. A tumorsejtek új környezethez való alkalmazkodásának képességét tehát a környezet és a sejtfaj határozza meg az eredeti helyről, amelyhez már fájdalmasan alkalmazkodott.
Szóval hogyan lehet ezt az elméletet alkalmazni a való életben? A rák megértésének környezeti megközelítése annyira összetett, hogy kizárja a normál kísérleteket; könnyen elronthatják oly sok különféle komponenst, amelyeket figyelembe kell venni. Ehelyett a kutatók azt javasolják, hogy forduljanak a matematikához és a számításokhoz a rákhoz vezető nagyobb környezeti környezet megértése érdekében. Az ökológusok egy ilyen matematikai megközelítést, a játékelméletet használnak az evolúciós biológia és az állatok kölcsönhatásának tanulmányozására:
A természetes szelekció ereje miatt az ökoszisztéma fenntartói középpontjában az alsó sor optimalizálása áll: a hosszú távú szaporodás. Az evolúciós játékteoretikusok által tanulmányozott játékokban az egyének különféle stratégiák felhasználásával versenyeznek a rendelkezésre álló forrásokért. Ezek a fenotípusos stratégiának nevezett tulajdonságok és magatartás határozzák meg az evolúció nyerteseit és veszteseit.
A viselkedési stratégiák az állat természetétől és a helyzet körülményeitől függően változhatnak. Íme egy hipotetikus példa, amely a játékelméleti gondolkodáson alapul: Ha két hiéna ás egy nagy, ízletes vadonban lévő hasított testbe, akkor boldogan megosztják ezt az erőforrást. De ha két oroszlán megtalálja ugyanazt a tetemet, akkor harcolni fognak a kizárólagos jogokért annak evéséért, azaz az egyik oroszlán győztesnek tűnik és elviszi az összes húsos romlást, míg a másik nem kap élelmet, plusz megsérül. Végül, ha egy oroszlán találkozik hiénával a hasított testnél, a hiéna megcsavarodik, és áruit átadja az erősebb oroszlánnak. Más szavakkal, a játékelmélet játékosai a három módszer egyikével reagálhatnak attól függően, hogy kik ők és mi folyik: megoszthatnak, harcolhatnak vagy elveszhetnek.
Mint a tiszta vágású dzsungel pikkelye vagy egy inváziós faj, amely lassan terjed és nyomán nyomot hagy a károsodásra, úgy a daganatok, mint az előzőek, a környező környezetben lévő szövetre hatással vannak. Fotó: Flickr felhasználó, Ed Uthman
Hasonló játékok játszhatók daganatsejtekkel. "Jó példa erre a tumorra olyan sejtek, amelyek elmozdulnak, ha szűkös erőforrásokkal állnak szemben (motívumok), és azok a sejtek, amelyek továbbra is felhasználják őket (proliferációs)" - írják a szerzők. A dolgok még bonyolultabbá tétele érdekében azonban a tumorsejtekről ismert, hogy megváltoztatják viselkedésüket, amikor szaporodnak és áttétesek a testben, vagyis hiénaról oroszlánra váltanak.
Az egyik döntő dolog, amelyet a játékelmélet az ökoszisztéma szintjén megmutat, és folytatódnak, az, hogy válogatás nélkül a lehető legtöbb tumorsejt megölésére való koncentrálás nem biztosítja a legjobb eredményt a beteg számára. A játékelméleti modellek szerint a játék lehetséges hosszú távú eredménye a játékosok konkrét interakcióitól függ, nem pedig a résztvevő játékosok számától. Az oroszlánok továbbra is harcolnak egymással az ételért, függetlenül attól, hogy két oroszlán vagy 2000 oroszlán találkozik-e. „A kezelésnek, amely kizárólag a legtöbb (de nem az összes) rákos sejt megkülönböztetés nélküli eltávolításán alapul, csak ideiglenes hatással lehet; mint a legtöbb esetben, a tumorsejtek eredeti száma végül helyreáll, és meghaladja ”- írják a szerzők.
Ehelyett a játékelmélet azt jelzi, hogy egy hatékonyabb alternatíva azon alapul, hogy megpróbáljuk megváltoztatni a sejtek egymás és a környezetük kölcsönhatásának módját. Ez befolyásolhatja a sejtek viselkedését, erejét és a szaporodási sikert - magyarázza a szerzők, ami a daganatok evolúcióját a kevésbé agresszív sejttípusok felé vagy a nem rákos sejtekkel való stabilabb együttéléshez vezetheti.
„Az ökoszisztéma szemlélet végül egy holisztikus, amely a rák előrehaladását olyan folyamatnak tekinti, amely a több sejtfaj kölcsönhatásából és a tumor mikrokörnyezetéből fakadó kölcsönhatásokból származik” - írják a szerzők. „Az ökoszisztéma perspektíva érdekes következményekkel jár nekünk” - mondják, és számos kérdéssel egészítik ki, hogy az ökoszisztémák és a rák közötti analógiát milyen messze lehet venni.
Például, ha a rákos sejtek invazív fajként terjednek az ökoszisztémán keresztül, akkor milyen evolúciós haszon érhető el, ha a zárt ökoszisztéma (egy test) helyrehozhatatlanul károsodik (egy ember halálán keresztül) úgy, hogy a peszticitás is meghal? Ellentétben a vírussal, amely elpusztíthatja a gazdaszervezetét, de a folyamat más gazdasejtjeiben is terjedhet, maguk a rákos sejtek általában nem képesek terjedni az egyénről az egyedre. És a rákos sejtek a verseny vagy az együttműködés által vezérelt folyamatokból veszik-e meg jelzéseiket? A proaktívabb gondolkodás során elindíthatók-e olyan nem rákos sejtek, amelyek úgy viselkednek, mint oroszlánok, és felbukkanják a rákos sejtek erőforrásait, amíg a rák nem kezelhető?
Noha az ökológia és a matematika valószínűleg nem fogja legyőzni a rákot, a betegség ebből a szempontból történő megfigyelése lehetővé tenné az orvosok számára, hogy jobban megjósolják, hol vannak a tumorsejtek a testben a legjobb és legrosszabb esélyek a túlélésre, és hogyan lehet a leghatékonyabban megakadályozni a szaporodást.
"A kérdés lényege az, hogy a daganatok ökológiai szemlélete nem érvényteleníti, hanem egészíti ki és alapozza a rákkal kapcsolatos kutatások évtizedeit, és kétségtelenül ez jobb rákbiológiai megértést, valamint új és továbbfejlesztett kezelési módszereket eredményez" - fejezi be a kutatók. . "Meg kell értenünk a fákat (pl. Minden levél, gally és ág), mielőtt megértjük az erdőt, de nem engedhetjük meg magának, hogy figyelmen kívül hagyjuk az erdőt, mivel a fák önmagukban annyira érdekesek."
