Kun mäntykuoriaiset hyökkäsivät Pohjois-Amerikan metsiin, he heittivät herkän ekosysteemin epätasapainosta. Myös syöpäsolut käyttäytyvät vahingoittaen invasiivisia lajeja. Kuva Flickr-käyttäjä Kneale Quayle
Joskus vanhan ongelman ajatteleminen virkistävästä uudesta näkökulmasta on vain asia, jota tarvitaan eureka-hetken löytämiseen.
Syöpää, yhtä tunnetuimmista lääketieteellisistä sairauksista, on tutkittu voimakkaasti nykyisen lääketieteen nykykaudella. Mutta yhä useammat tutkijat ajattelevat, että tuoreen, valmiiden toimintatapojen tuominen taudin ymmärtämiseen voi johtaa uusiin käsityksiin ja ehkä ratkaisuihin. Ja aihe, jonka he toivovat toimivan ikkunana syöpätutkimukseen, voi yllättää sinut: ekologia.
Nimellisarvosta johtuen onkologia ja ekologia tuntuvat huomattavasti erilaisilta. Ensinnäkin yksi on lokalisoitu kehon tiettyihin soluihin, kun taas toinen määritelmän mukaan kattaa koko maapallon. Sen sijaan, että syöpää merkitsisimme mutatoituneiden solujen ryhmäksi, ajattelun mukaan meidän pitäisi nähdä syöpä häiriöinä ihmiskehon monimutkaisessa mikroympäristössä. Kuten vahingollinen invasiivinen kovakuoriaiset, jotka syövät tiensä läpi Coloradon metsien, uuden taudin, joka puhkesi luonnonvaraisten lintujen populaatioissa tai Amazonin sademetsien osia leikkaavilla puunkorjuuhun, syöpä heittää apinavaimen muuten siistiseen, tasapainoiseen järjestelmään.
Tämän ajattelutavan avulla syöpä vaikuttaa vieläkin monimutkaisemmalta kuin se on jo nyt, mutta se voisi tarjota oivalluksia, jotka viime kädessä tekevät syövästä paremmin hoidettavissa, ehdottaa Moffet Cancer Centerin tutkijoita Interface Focus -lehdessä julkaistussa lehdessä.
"Einsteinin tiedetään sanoneen, että kaiken pitäisi olla mahdollisimman yksinkertaista, mutta ei yksinkertaisempaa", he kirjoittavat. ”Osoittautuu, että monimutkaisuudella on oma paikkansa, ja niin kätevällä tavalla kuin syöpäbiologien olisi tutkittava tuumorisoluja eristettynä, on yhtä järkevää kuin yrittää ymmärtää sammakoita ottamatta huomioon, että niillä on tapana elää soiden lähellä ja ruokailla hyönteisiä. .”
Kirjoittajat jatkavat, että meillä on taipumus ajatella syöpää vain mutatoituneiden solujen suhteen. Mutta tämän kapean lähestymistavan omaksuminen on kuin yrittäminen ymmärtää, miksi sammakolla on tarttuva kieli ottamatta huomioon, että sammakot käyttävät kieliään hyönteisten pyydystämiseen. Myös syöpäsolut tarvitsevat kontekstin. Esimerkiksi äänekäs syöpäsolu voi sijaita itsensä verisuonen vieressä ei sattumalta, mutta niin se voi saada enemmän ravintoaineita ja happea rajoittamattoman jakautumisen tukemiseksi.
Syöpäsolujen on kilpailtava kehossa ravintoaineista ja muista resursseista, samoin kuin ympäristössä elävien eläinten on kilpailtava keskenään selviytyäkseen. Tämä tarkoittaa, että syövän, kuten minkä tahansa organismin, onkin sopeutettava ympäristöönsä menestyäkseen. Tutkijat selittävät:
Nyt on alkanut yleisesti hyväksyä se, että syöpä ei ole pelkästään geneettinen sairaus, vaan se, jossa evoluutiolla on ratkaiseva merkitys. Tämä tarkoittaa, että kasvainsolut kehittyvät, sopeutuvat ja muuttavat ympäristöä, jossa elävät. Ne, jotka eivät tee niin, lopulta sukupuuttoon. Ne, jotka tekevät, saavat mahdollisuuden hyökätä ja metastasoida. Tuumorisolun kyky sopeutua uuteen ympäristöön määräytyy siten ympäristön ja alkuperäisestä kohdasta tulevien solulajien perusteella, joihin se on jo vaivattomasti sopeutunut.
Joten miten kaikkea tätä teoriaa voidaan soveltaa todellisessa elämässä? Ympäristönäkökulma syövän ymmärtämisessä on niin monimutkainen, että se sulkee pois normaalit kokeet; ne voivat helposti mennä pieleen niin monien erilaisten komponenttien huomioon ottamiseksi. Sen sijaan tutkijat suosittelevat kääntymistä matematiikan ja laskennalliseen suuntaan ymmärtääksesi suurempaa ympäristöä, joka johtaa syöpään. Ekologit käyttävät yhtä tällaista matemaattista lähestymistapaa, peliteoriaa, tapana tutkia evoluutiobiologiaa ja tapaa, jolla eläimet ovat vuorovaikutuksessa:
Luonnollisen valinnan voima pitää ekosysteemien asukkaat keskittyneinä loppupään optimointiin: pitkäaikainen lisääntyminen. Evolutionaaristen peliteoreetikkojen tutkimissa peleissä yksilöt kilpailevat käytettävissä olevista resursseista käyttämällä erilaisia strategioita. Nämä ominaisuudet ja käyttäytymiset, joita kutsutaan fenotyyppiseksi strategiaksi, määräävät evoluution voittajat ja häviäjät.
Käyttäytymisstrategiat voivat muuttua riippuen sekä eläimen luonteesta että tilanteen tilanteesta. Tässä on hypoteettinen esimerkki, joka perustuu peliteorian ajatteluun: Jos kaksi hyenoa kaivaa suurta, maukasta pajuista ruhoa, he jakavat sen onnellisesti. Mutta jos kaksi leijonaa löytää saman ruhon, he taistelevat yksinoikeuksista syödä sitä, eli yksi leijona tulee voittajaksi ja vie kaikki lihaiset pilat, kun taas toinen ei saa ruokaa - plus on loukkaantunut. Viimein, jos leijona kohtaa hyenan ruhon kohdalla, hyena pulttaa ja luovuttaa tavaransa vahvemmalle leijonalle. Toisin sanoen, peliteorian pelaajat voivat reagoida yhdellä kolmesta tavasta riippuen siitä, kuka he ovat ja mitä tapahtuu: he voivat jakaa, taistella tai menettää.
Kuten selkeästi leikatun viidakon karva tai tunkeutuva laji, joka leviää hitaasti ja jättää jäljensä vaurioista, tuumorit, kuten edellä, vaikuttavat ympäröivään ympäristöönsä oleviin kudoksiin. Kuva: Flickr-käyttäjä Ed Uthman
Samanlaisia pelejä voidaan pelata kasvainsoluilla. "Hyvä esimerkki olisi kasvain, jonka solut siirtyvät pois, kun kohtataan niukkoja resursseja (liikkuva), ja solut, jotka pysyvät käyttämään niitä (lisääntyvät)", kirjoittajat kirjoittavat. Vielä monimutkaisemmaksi kasvainsolujen tiedetään kuitenkin muuttavan käyttäytymistään, kun ne lisääntyvät ja metastasoituvat koko kehossa, mikä tarkoittaa, että ne voivat siirtyä hyeenasta leijonaan.
Yksi ratkaiseva asia, jonka peliteoria ekosysteemitasolla osoittaa meille, he jatkavat, on se, että keskittyminen mahdollisimman moniin tuumorisoluihin tappamisesta ei välttämättä tarjoa potilaalle parasta lopputulosta. Peliteorian mallien mukaan pelin mahdollinen pitkän aikavälin tulos riippuu pelaajien välisestä erityisestä vuorovaikutuksesta, ei osallistuvien pelaajien lukumäärästä. Lionit jatkavat taisteluaan keskenään ruoasta riippumatta siitä, tapaavatko kaksi leijonaa vai 2000 leijonaa. ”Hoidolla, joka perustuu yksinomaan useimpien (mutta ei kaikkien) syöpäsolujen syrjimättömään poistamiseen, voi olla vain väliaikainen vaikutus; kuten useimmissa tapauksissa alkuperäinen kasvainsolujen lukumäärä lopulta palautetaan ja ylitetään, kirjoittajat kirjoittavat.
Sen sijaan peliteoria osoittaa, että tehokkaampi vaihtoehto perustuisi yrittämiseen muuttaa tapoja, joilla solut ovat vuorovaikutuksessa toistensa ja ympäristön kanssa. Tämä voi vaikuttaa solujen käyttäytymiseen, lujuuteen ja lisääntymismenestykseen, kirjoittajat selittävät, mikä voisi johtaa kasvaimen evoluutioon kohti vähemmän aggressiivisia solutyyppejä tai vakaampaan rinnakkaiseloon muiden kuin syöpäsolujen kanssa.
"Ekosysteeminäkymä on viime kädessä kokonaisvaltainen, jossa syövän etenemistä pidetään prosessina, joka syntyy vuorovaikutuksesta useiden solulajien ja kasvaimen mikroympäristön kanssa", kirjoittajat kirjoittavat. "Ekosysteeminäkökulma tuo meille mielenkiintoisia vaikutuksia", he sanovat sekä joukko kysymyksiä siitä, kuinka pitkälle ekosysteemien ja syövän välinen analogia voidaan viedä.
Esimerkiksi, jos syöpäsolut leviävät invasiivisina lajeina ekosysteemin kautta, mitä evoluutiohyötyä saavutetaan, kun suljettu ekosysteemi (elin) vaurioituu korjaamattomasti (ihmisen kuoleman kautta) siten, että tuho kuolee myös? Toisin kuin virus, joka voi tappaa isäntänsä, mutta leviää prosessin muihin isäntiin, syöpäsoluilla itsessään, suurimmaksi osaksi, ei ole keinoja leviää yksilöstä toiseen. Ja ottavatko syöpäsolut osoittimensa kilpailun tai yhteistyön vetämistä prosesseista? Ennakoivammin ajatellen voidaanko syöpättömiä soluja laukaista niin, että ne käyttäytyvät kuin leijonat ja ansaitsevat syöpäsolujen resursseja, kunnes syöpä on hallittavissa?
Vaikka ekologia ja matematiikka eivät todennäköisesti tuhoa syöpää yksinään, taudin tarkasteleminen tästä näkökulmasta voisi antaa lääkäreille paremman mahdollisuuden ennustaa, missä kasvainsoluilla on parhaat ja huonimmat mahdollisuudet selviytyä, ja kuinka tehokkaimmin estää niiden lisääntymistä.
"Asia on ydin, että ekologinen näkemys kasvaimista ei mitätöi, vaan täydentää ja perustuu vuosikymmenien syöpätutkimukseen, ja epäilemättä tämä johtaa parempaan ymmärrykseen syövän biologiasta ja uusiin ja parempiin hoitomenetelmiin", tutkijat toteavat . "Meidän on ymmärrettävä puut (esim. Kaikki lehdet, oksa ja oksat) oikein ennen kuin ymmärrämme metsää, mutta meillä ei ole varaa jättää metsää huomiotta, koska puut ovat itsessään niin mielenkiintoisia."
