Czy dobór naturalny jest odpowiedzią na zagadkę o raku?

Niezbędne narządy, których zadaniem jest utrzymywanie nas przy życiu i reprodukcji – takie jak serce, mózg czy macica – mogły wyewoluować lepszą ochronę przed rakiem niż większe i sparowane narządy, które proponowaliśmy.

W artykule opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie Trendy w rakuPrzypuszczamy, że ludzie mogą łatwiej tolerować nowotwory w dużych lub parzystych narządach niż w małych, krytycznych narządach. Dlatego większe organy mogły wyewoluować mniej mechanizmów obronnych przed nowotworami.

Nowotwory złośliwe są częściej spotykane w większych, sparowanych narządach, które są potencjalnie mniej istotne dla przeżycia i reprodukcji. Wcześniejsze badania przypisywały taką narządowo-specyficzną różnicę w raku albo czynnikom zewnętrznym, takim jak palenie tytoniu, albo czynnikom wewnętrznym, takim jak częstotliwość podziału komórek w narządzie.

Proponujemy, że teoria doboru naturalnego mogłaby uzupełnić te rozumienie. Przypuszczamy również, że małe, ważne narządy mogą być łatwo zagrożone, nawet jeśli przenoszą tylko kilka guzów, podczas gdy większe narządy mogą nieść ciężar złośliwych transformacji.

Nie mówimy, że to jest wyjaśnienie różnej podatności narządów na raka, ale wierzymy, że może to być czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju choroby.


wewnętrzna grafika subskrypcji


Ewolucyjne podejście do badań nad rakiem może zaoferować nowe perspektywy rozwiązań terapeutycznych.

Słonie i ludzie

Pomimo znaczących odkryć i postępów w leczeniu, interwencje ludzkie mogą generować tylko 5% zmniejszenie liczby zgonów z powodu raka od lat pięćdziesiątych. A ten wynik to prawie w całości możliwe do przypisania do zwiększonej świadomości czynników ryzyka i wczesnego wykrywania.

Kluczowym czynnikiem niepowodzenia w znalezieniu magicznej kuli do leczenia raka jest to, że jego postęp jest procesem ewolucyjnym. Pojawił się rak ponad pół miliarda lat temu i został zaobserwowany w prawie całe królestwo zwierząt, od małży po wieloryby.

Jego wygląd został związane z przejściem ewolucyjnym od jednokomórkowości do wielokomórkowości. To ostatnie wymaga wysokiego poziomu współpracy między komórkami i tłumienia niekontrolowanej reprodukcji, zwanej proliferacją, poszczególnych komórek.

Ponieważ organizmy coraz częściej składają się z bardziej złożonych komórek, mają dłuższą żywotność i większe ciała, istnieje prawdopodobieństwo proliferacji, która może prowadzić do złośliwych guzów.

Jednak pomimo większych rozmiarów słonie nie mają znacznie wyższego wskaźnika zachorowań na raka niż ludzie. To prowadzi do argumentu, że ich złożona struktura doprowadziła jednocześnie do większej potrzeby rozwinięcia mechanizmów supresorowych nowotworów. A ostatnie badania wykazałyna przykład, że skład genetyczny słoni azjatyckich i afrykańskich zawierał od 15 do 20 razy więcej kopii jednego z głównych genów supresorowych nowotworów (P53) niż u ludzi.

Autor badania zaproponował, że większa liczba tych genów mogła wyewoluować jako mechanizm przeciwdziałający zwiększonemu ryzyku zachorowania na raka u tych długowiecznych, dużych zwierząt.

Proces ewolucyjny

Zdolność komórki rakowej do proliferacji decyduje o jej przetrwaniu. Komórki, które maksymalizują proliferację w lokalnych tkankach, będą miały większą szansę na przekazanie swoich genów następnemu pokoleniu w ciągu życia gospodarza.

Ogólnym problemem związanym z obecnymi terapiami przeciwnowotworowymi jest to, że ich celem jest jak najszybsza eradykacja guzów, aby zapobiec ewolucji oporności nowotworu na leczenie, a także jego rozprzestrzenianiu się na inne narządy, zwanemu przerzutami.

Terapia maksymalnie agresywna, w której te same leki i dawki są podawane w wielu cyklach, może działać dobrze w przypadku małych guzów zbudowanych z bardzo podobnych komórek. Jednak większość nowotworów to złożone, zmieniające się ekosystemy z niezliczonymi komórkami, które mają różne poziomy podatności na leczenie.

Jeśli interwencja człowieka nie zlikwiduje wszystkich komórek nowotworowych, niektórzy będą mogli uciec i przeżyć. Mogą one nabrać większego potencjału do proliferacji, stać się bardziej agresywne i złośliwe, a ostatecznie przerzucić przerzuty, powodując śmierć żywiciela.

Staje się jasne, że zastosowanie teorii ewolucyjnej do leczenia raka – poprzez wykorzystanie mechanizmów supresji nowotworów u organizmów wielokomórkowych – pozwala naukowcom udoskonalać techniki kontroli progresji złośliwej i zapobiegać niepowodzeniom terapeutycznym.

Terapia oparta na ewolucji

Niektóre z najbardziej ekscytujących ewolucyjnych podejść do terapii raka pochodzą z: wiedza uzyskana ze zwalczania szkodników i odporność na antybiotyki bakteryjne. ten ci ostatni pokazali że chociaż nie możemy wyprzedzić bakterii lub szkodników rozwijających odporność na antybiotyki lub pestycydy, możemy kontrolować szybkość i zakres tego procesu.

Podobna teoria w badaniach nad rakiem, terapia adaptacyjna, opiera się na prostym założeniu, że nowotwory składają się z komórek wrażliwych na leczenie i opornych na leczenie. Agresywna, wysokodawkowa kuracja wyeliminuje wrażliwe komórki, ale pozostawi te wysoce oporne. Będą one następnie mnożyć się, prowadząc do bardziej agresywnego raka.

Celem terapii adaptacyjnej jest uniknięcie tego poprzez podanie minimalnej niezbędnej (ale nie maksymalnej możliwej) dawki, aby dostatecznie kontrolować wzrost guza i złagodzić objawy, bez całkowitej eliminacji. Takie podejście pozwala na przetrwanie obu typów komórek, które konkurują o te same zasoby i przestrzeń. Obecność komórek wrażliwych na leczenie będzie jednocześnie kontrolować wzrost i proliferację agresywnych, opornych na leczenie komórek.

W 2009, testowano terapię adaptacyjną w mysich modelach raka jajnika. Naukowcy zmierzyli wzrost guza: gdyby objętość guza wzrosła między dwoma kolejnymi pomiarami, jednocześnie zwiększyliby dawkę karboplatyny, leku stosowanego w chemioterapii. Jeśli objętość guza zmniejszała się między pomiarami, zmniejszali dawkę leku.

Kiedy wyniki porównano z wynikami badania wysokodawkowego chemioterapii, wykazano, że terapia adaptacyjna lepiej kontroluje wzrost guza i wydłuża żywotność myszy. Podobny wyniki były widoczne u myszy z rakiem piersi. Testy te są obiecujące, ale potrzebne są dalsze eksperymenty, aby sprawdzić, czy terapia adaptacyjna stanie się ostatecznym rozwiązaniem kontroli progresji raka u ludzi.

Dobór naturalny miał miliony lat na znalezienie sposobów unikania i radzenia sobie z rakiem w różnych organizmach, więc wydaje się, że warto wykorzystać tę wiedzę.

O autorze

Beata Ujvari, starszy pracownik naukowy w dziedzinie ekologii ewolucyjnej, Uniwersytet Deakin

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon