Kui männimardikad tungisid Põhja-Ameerika metsadesse, viskasid nad õrna ökosüsteemi tasakaalust välja. Ka vähirakud käituvad nagu invasiivsed liigid. Flickri kasutaja Kneale Quayle foto
Mõnikord on vana probleemi mõtestamine värskendava uue nurga alt just see asi, mida on vaja selle eureka hetke leidmiseks.
Vähki, mis on üks kurikuulsamaid meditsiinilisi haigusi, on tänapäevase meditsiini praegusel ajastul intensiivselt uuritud. Kuid üha suurem arv teadlasi arvab, et värske mõistmise lähenemisviisi tutvustamine haiguse mõistmiseks võib anda uudseid teadmisi ja võib-olla ka lahendusi. Ja see teema, mida nad loodavad, võib olla aken vähktõve uurimisel, võib teid üllatada: ökoloogia.
Nimiväärtuses näivad onkoloogia ja ökoloogia tohutult erinevad. Alustuseks on üks lokaliseeritud keha spetsiifilistesse rakkudesse, teine aga hõlmab määratluse kohaselt kogu maakera. Kuid selle asemel, et vähk märgistada muteerunud rakkude rühmaks, peaks mõtteviisi kohaselt nägema vähk inimorganismi keeruka mikrokeskkonna tasakaaluhäiretena. Nagu kahjulik invasiivne mardikas, mis sööb oma teed läbi Colorado metsade, mis on metslindude populatsioonides puhkenud uudne haigus või Amazonase vihmametsa osi niitvad raietöösturid, viskab vähk ahvi mutrivõtme muidu ladusasse, tasakaalustatud süsteemi.
See mõtteviis muudab vähi veelgi keerukamaks, kui see juba praegu on, kuid see võib pakkuda teadmisi, mis muudavad vähki lõppkokkuvõttes ravitavamaks, soovitavad Moffetti vähikeskuse teadlased ajakirjas Interface Focus avaldatud artiklis.
"Einstein on teadaolevalt öelnud, et kõik tuleks teha võimalikult lihtsaks, kuid mitte lihtsamaks, " kirjutavad nad. “Selgub, et keerukusel on oma koht ja nii mugav, kui vähibioloogidel oleks kasvajarakke isoleeritult uurida, on sama mõistlik kui proovida konnadest aru saada, arvestamata sellega, et nad kipuvad elama soode läheduses ja sööma putukate peal . ”
Me kipume vähist mõtlema ainult muteerunud rakkude osas, jätkavad autorid. Kuid selle kitsa lähenemisviisi omaksvõtmine on nagu proovida mõista, miks konnal on kleepuv keel, võtmata arvesse, et konnad kasutavad putukate püüdmiseks oma keeli. Ka vähirakud vajavad konteksti. Näiteks võib silmapaistev vähirakk asuda veresoone kõrval juhuslikult, kuid nii saab ta piiramatu jagunemise toetamiseks rohkem toitaineid ja hapnikku.
Vähirakud peavad kehas konkureerima toitainete ja muude ressursside pärast, nii nagu keskkonnas elavad loomad peavad ellujäämiseks omavahel konkureerima. See tähendab, et vähk, nagu iga organism, peab ka õitsenguks kohanema oma keskkonnaga. Teadlased selgitavad:
Nüüd on hakanud laialdaselt aktsepteerima, et vähk ei ole ainult geneetiline haigus, vaid ka see, milles evolutsioon mängib üliolulist rolli. See tähendab, et kasvajarakud arenevad, kohanduvad ja muudavad keskkonda, milles nad elavad. Need, kes seda ei tee, kustuvad lõpuks. Neil, kes seda teevad, on võimalus tungida sisse ja metastaaseerida. Seega määravad kasvajaraku võime uue keskkonnaga kohaneda keskkonna ja rakuliste liikide kaudu algsest kohast, kuhu ta on juba vaevaliselt kohanenud.
Kuidas saaks seda teooriat reaalses elus rakendada? Keskkonnaalane lähenemisviis vähktõve mõistmiseks on nii keeruline, et välistab tavapärased katsed; nad võivad hõlpsalt eksida nii paljude erinevate komponentidega, mida tuleks kaaluda. Selle asemel soovitavad teadlased pöörduda matemaatika ja arvutustehnika poole, et mõista suuremat vähist põhjustavat keskkonnakonteksti. Ökoloogid kasutavad evolutsioonibioloogia uurimiseks ja loomade suhtlemiseks ühte sellist matemaatilist lähenemisviisi, mänguteooriat:
Loodusliku valiku jõud hoiab ökosüsteemi elanikud keskendumas alumise osa optimeerimisele: pikaajaline paljunemine. Evolutsioonimängude teoreetikute uuritud mängudes võistlevad indiviidid saadaolevate ressursside pärast mitmesuguseid strateegiaid kasutades. Need omadused ja käitumine, mida nimetatakse fenotüüpseks strateegiaks, määravad evolutsiooni võitjad ja kaotajad.
Käitumisstrateegiad võivad muutuda sõltuvalt nii looma iseloomust kui ka olukorra taustast. Siin on hüpoteetiline näide, mis põhineb mänguteooria mõttel: Kui kaks hüeeni kaevavad suureks, maitsvaks metsikuks korjuseks, jagavad nad seda ressurssi rõõmsalt. Kuid kui kaks lõvi leiavad sama rümba, võitlevad nad selle söömise ainuõiguse eest, mis tähendab, et üks lõvi osutub võidukalt ja võtab kõik lihavad riknemised, teine aga ei saa toitu - pluss on vigastatud. Lõpuks, kui lõvi kohtub rümba ääres hüääniga, siis hyena poldud, loovutades oma kaubad tugevamale lõvile. Teisisõnu, mänguteooria mängijad saavad reageerida ühel kolmest viisist sõltuvalt sellest, kes nad on ja mis toimub: nad saavad jagada, võidelda või ilma jääda.
Nagu lageraie džungli vader või aeglaselt leviv sissetungiv liik, mis jätab jälje kahjustuste hulka, mõjutab kasvaja, nagu ülaltoodud, ümbritsevas keskkonnas asuvat kudet. Foto: Flickri kasutaja Ed Uthman
Sarnaseid mänge võib mängida ka kasvajarakkudega. "Hea näide oleks kasvaja, mille rakud eemalduvad, kui seisavad silmitsi nappide ressurssidega (liikuv), ja rakkudega, mis jäävad neid kasutama (proliferatiivsed), " kirjutavad autorid. Asjade veelgi keerukamaks muutmiseks on teada, et kasvajarakud muudavad oma käitumist, kuna nad vohavad ja metastaaseeruvad kogu kehas, mis tähendab, et nad võivad hüäänest üle minna lõvile.
Üks otsustav asi, mida mängude teooria ökosüsteemi tasemel meile näitab, jätkavad nad, on see, et valimatult võimalikult paljude kasvajarakkude tapmisele keskendumine ei pruugi patsiendile parimat tulemust pakkuda. Mänguteooria mudelite kohaselt sõltub mängu lõplik pikaajaline tulemus mängijate omavahelistest vastasmõjudest, mitte osalevate mängijate arvust. Lõvid jätkavad üksteisega toidu pärast võitlemist, sõltumata sellest, kas kohtuvad kaks või 2000 lõvi. „Ravi, mis põhineb eranditult enamiku (kuid mitte kõigi) vähirakkude valimatul eemaldamisel, võib omada ainult ajutist mõju; nagu enamikul juhtudel, taastatakse lõpuks kasvajarakkude esialgne arv ja see ületatakse, ”kirjutavad autorid.
Selle asemel osutab mängude teooria, et tõhusam alternatiiv põhineks katsetel muuta viise, kuidas rakud üksteisega ja oma keskkonnaga suhtlevad. Autorid selgitavad, et see võib mõjutada rakkude käitumist, tugevust ja paljunemisvõimet, mis võib kasvaja arengut suunata vähem agressiivsete rakutüüpide poole või stabiilsemale samaaegsele eksisteerimisele mittevähiliste rakkudega.
"Ökosüsteemi vaade on lõppkokkuvõttes terviklik, milles nähakse vähi progresseerumist protsessina, mis tuleneb mitme rakulise liigi ja tuumori mikrokeskkonna vastasmõjust, " kirjutavad autorid. "Ökosüsteemi vaatenurk pakub meile intrigeerivat mõju, " ütlevad nad koos hulga küsimustega, kui kaugele saab analoogia ökosüsteemide ja vähktõve vahel viia.
Näiteks kui vähirakud levivad ökosüsteemi kaudu sissetungivate liikidena, siis milline on evolutsiooniline kasu, kui suletud ökosüsteem (keha) on pöördumatult kahjustatud (inimese surma kaudu), nii et ka katk sureb? Erinevalt viirusest, mis võib peremehe tappa, kuid levib protsessi teistesse peremeestesse, pole vähirakkudel endal enamasti võimalust levida inimeselt inimesele. Ja kas vähirakud võtavad oma näpunäiteid konkurentsi või koostöö ajendatud protsessidest? Proaktiivsemalt mõeldes saab vähirakke käivitada nii, et nad käituvad nagu lõvid ja röövivad vähirakkude ressursse, kuni vähk on ravitav?
Ehkki ökoloogia ja matemaatika ei suuda vähki üksi ära lüüa, võimaldaks haiguse sellest vaatenurgast nägemine arstidel paremini ette näha, kus kehas on kasvajarakkudel parimad ja halvimad võimalused ellujäämiseks ning kuidas kõige tõhusamalt vältida nende vohamist.
"Selle teema keskmes on see, et kasvajate ökoloogiline vaade ei muuda kehtetuks, vaid täiendab ja tugineb aastakümnete vähiuuringutele ning kahtlemata aitab see paremini mõista vähi bioloogiat ning uusi ja täiustatud ravimeetodeid, " järeldavad teadlased . "Enne metsa mõistmist peame puid (nt igat lehte, oksa ja oksa) õigesti mõistma, kuid ei saa lubada metsa ignoreerida, kuna puud on iseenesest nii huvitavad."
