Când gândacii de pin au invadat pădurile din America de Nord, au aruncat un ecosistem delicat în afara echilibrului. De asemenea, celulele canceroase se comportă ca specii invazive dăunătoare. Fotografie realizată de utilizatorul Flickr, Kneale Quayle
Uneori, gândirea la o problemă veche dintr-un unghi nou revigorant este doar lucrul necesar pentru a găsi acel moment eureka.
Cancerul, una dintre cele mai notorii maladii medicale, a fost studiat intens în epoca actuală a medicinei moderne. Dar un număr din ce în ce mai mare de cercetători consideră că aducerea unei abordări proaspete, din punct de vedere al înțelegerii bolii, poate duce la unele idei noi și, poate, la soluții. Și subiectul pe care speră că îl poate servi drept fereastră în studiul cancerului te poate surprinde: ecologia.
În ceea ce privește valoarea nominală, oncologia și ecologia par mult diferite. Pentru început, una este localizată la celule specifice din corp, în timp ce cealaltă, prin definiție, se întinde pe întregul glob. Dar mai degrabă decât să eticheteze cancerul ca grup de celule mutate, așa cum merge gândirea, ar trebui să vedem cancerul ca o perturbare în echilibrul unui microambient complex în corpul uman. Ca un gândac invaziv dăunător, care se îndreaptă prin pădurile din Colorado, o boală inedită care se declanșează în populații de păsări sălbatice, sau bușteni care cosesc părți din pădurea amazoniană, cancerul aruncă o cheie maimuță într-un sistem echilibrat, altfel plăcut.
Acest mod de gândire face ca cancerul să pară și mai complex decât este deja, dar ar putea oferi perspective care să facă cancerul mai tratabil, propun cercetătorii de la Moffet Cancer Center, într-o lucrare publicată în revista Interface Focus .
„Se știe că Einstein a spus că totul ar trebui făcut cât mai simplu, dar nu mai simplu”, scriu ei. „Se dovedește că complexitatea își are locul și, la fel de convenabil, ar fi pentru biologii cancerului să studieze celulele tumorale în mod izolat, ceea ce are la fel de sens ca să încerce să înțeleagă broaște, fără a lua în considerare că acestea tind să trăiască în apropierea mlaștinilor și sărbătoarea pe insecte .“
Avem tendința să ne gândim la cancer doar în ceea ce privește celulele mutate, continuă autorii. Dar adoptarea acestei abordări înguste este ca și cum ai încerca să înțelegi de ce o broască are o limbă lipicioasă, fără a ține cont de faptul că broaștele își folosesc limba pentru a prinde insecte. De asemenea, celulele canceroase au nevoie de context. O celulă canceroasă vorace, de exemplu, se poate situa lângă un vas de sânge nu întâmplător, dar poate obține mai mulți nutrienți și oxigen pentru a sprijini diviziunea sa nelimitată.
Celulele canceroase trebuie să concureze în corp pentru nutrienți și alte resurse, la fel ca animalele care trăiesc într-un mediu trebuie să concureze între ele pentru a supraviețui. Aceasta înseamnă că cancerul, ca orice organism, trebuie să se adapteze mediului său pentru a prospera. Cercetătorii explică:
Încep acum să fie acceptat pe scară largă faptul că cancerul nu este doar o boală genetică, ci cea în care evoluția joacă un rol crucial. Aceasta înseamnă că celulele tumorale evoluează, se adaptează și schimbă mediul în care trăiesc. Cei care nu reușesc să facă acest lucru vor dispărea în cele din urmă. Cei care o fac, vor avea șansa să invadeze și să metastazeze. Capacitatea unei celule tumorale de a se adapta la un nou mediu va fi astfel determinată de mediu și de speciile celulare de la locul inițial, la care s-a adaptat deja cu multă atenție.
Deci, cum se poate aplica toată această teorie în viața reală? Abordarea de mediu pentru înțelegerea cancerului este atât de complexă încât exclude experimentele normale; ei ar putea merge cu ușurință cu atât de multe componente diferite de luat în considerare. În schimb, cercetătorii sugerează să apeleze la matematică și calcul pentru a înțelege contextul mai mare de mediu care duce la cancer. Ecologii folosesc o astfel de abordare matematică, teoria jocurilor, ca o modalitate de a studia biologia evolutivă și modul în care interacționează animalele:
Forța selecției naturale menține denizenele ecosistemului concentrate pe optimizarea liniei de jos: reproducerea pe termen lung. În jocurile studiate de teoreticienii jocului în evoluție, indivizii concurează pentru resursele disponibile folosind o varietate de strategii. Aceste caracteristici și comportamente, cunoscute sub numele de strategia fenotipică, determină câștigătorii și pierderile evoluției.
Strategiile comportamentale se pot schimba în funcție atât de natura unui animal, cât și de contextul situației. Iată un exemplu ipotetic, bazat pe gândirea teoriei jocurilor: Dacă două hiene se sapă într-o carcasă mare și gustoasă, fără gust, vor împărtăși cu plăcere acea resursă. Însă, dacă doi lei vor găsi aceeași carcasă, vor lupta pentru drepturile exclusive de a o mânca, ceea ce înseamnă că un leu iese victorios și ia toate păturile cărnoase, în timp ce celălalt nu primește mâncare - plus este rănit. În cele din urmă, dacă un leu întâlnește o hienă la carcasă, hiena se va prinde, predându-și bunurile leului mai puternic. Cu alte cuvinte, jucătorii de teorie a jocurilor pot reacționa într-unul din cele trei moduri, în funcție de cine sunt și ce se întâmplă: pot împărtăși, lupta sau pierde.
Ca o mlaștină de junglă tăiată clar sau o specie invazivă care se răspândește încet și care lasă o urmă de deteriorare în urma ei, o tumoră, ca cea de mai sus, afectează și este afectată de țesutul din mediul înconjurător. Foto de către utilizatorul Flickr, Ed Uthman
Jocuri similare pot fi jucate cu celulele tumorale. „Un bun exemplu ar fi o tumoră cu celule care se îndepărtează atunci când se confruntă cu resurse rare (motile) și celule care rămân să le utilizeze (proliferativ)”, scriu autorii. Pentru a face lucrurile și mai complicate, cu toate acestea, celulele tumorale sunt cunoscute pentru a-și schimba comportamentul pe măsură ce proliferează și metastazează în tot corpul, ceea ce înseamnă că ar putea trece de la o hienă la un leu.
Un lucru crucial pe care teoria jocului la nivel de ecosistem ni-l arată, continuă, este faptul că concentrarea fără discriminare a uciderii cât mai multor celule tumorale nu poate oferi rezultatul cel mai bun pentru pacient. Conform modelelor de teorie a jocurilor, rezultatul eventual pe termen lung al jocului depinde de interacțiunile specifice dintre jucători, nu de numărul de jucători implicați. Leii vor lupta în continuare pentru mâncare, indiferent dacă se întâlnesc doi lei sau 2.000 de lei. Un tratament bazat exclusiv pe îndepărtarea nediscriminatorie a majorității (dar nu a tuturor) celulelor canceroase poate avea doar un efect temporar; ca în majoritatea cazurilor, numărul inițial de celule tumorale va fi în cele din urmă restaurat și depășit ”, scriu autorii.
În schimb, teoria jocurilor indică faptul că o alternativă mai eficientă s-ar baza pe încercarea de a schimba modul în care celulele interacționează între ele și cu mediul lor. Acest lucru poate afecta comportamentul, puterea și succesul reproducerii celulelor, explică autorii, ceea ce ar putea conduce evoluția tumorilor către tipuri de celule mai puțin agresive sau către o coexistență mai stabilă cu celulele non-canceroase.
„Vederea ecosistemului este, în cele din urmă, una holistică care vede evoluția cancerului ca un proces care se desprinde din interacțiunile dintre mai multe specii celulare și din interacțiunile cu microambientul tumoral”, scriu autorii. „O perspectivă a ecosistemului ne prezintă implicații intrigante”, spun ei, împreună cu o serie de întrebări despre cât de departe poate fi realizată analogia dintre ecosisteme și cancer.
De exemplu, dacă celulele canceroase se răspândesc ca o specie invazivă printr-un ecosistem, ce câștig evolutiv se obține atunci când ecosistemul închis (un corp) este deteriorat iremediabil (prin moartea unei persoane), astfel încât pestilența moare și ea? Spre deosebire de un virus, care își poate ucide gazda, dar se poate răspândi în alte gazde în proces, celulele canceroase în sine, în cea mai mare parte, nu au mijloace de a se răspândi de la individ la individ. Și celulele canceroase își iau indicii de la procesele conduse de concurență sau de la cooperare? Gândind mai proactiv, pot fi declanșate celulele non-canceroase astfel încât să se comporte ca leii și să utilizeze resursele celulelor canceroase până când cancerul este gestionabil?
În timp ce ecologia și matematica probabil nu vor învinge cancerul singuri, vizualizarea bolii din această perspectivă ar putea permite medicilor să prezice mai bine unde în organism celulele tumorale au cele mai bune și cele mai mari șanse de supraviețuire și cum să le prevină cel mai eficient să prolifereze.
„Inima problemei este că o viziune ecologică a tumorilor nu invalidează, ci completează și se bazează pe decenii de cercetare în domeniul cancerului și, fără îndoială, acest lucru va duce la o mai bună înțelegere a biologiei cancerului și la terapii noi și îmbunătățite”, concluzionează cercetătorii . „Trebuie să înțelegem corect copacii (de exemplu, fiecare frunză, crenguță și ramură) înainte de a putea înțelege pădurea, dar nu ne putem permite să ignorăm pădurea, deoarece copacii sunt atât de interesanți singuri.”
