Apabila kumbang pinus menyerang hutan Amerika Utara, mereka melemparkan ekosistem halus dari keseimbangan. Sel-sel kanser juga bertindak seperti merosakkan spesies invasif. Foto oleh pengguna Flickr Kneale Quayle
Kadang-kadang, memikirkan masalah lama dari sudut baru yang menyegarkan hanyalah perkara yang diperlukan untuk mencari momen eureka itu.
Kanser, salah satu penyakit malang yang paling terkenal, telah dikaji dengan sangat dalam era ubat moden ini. Tetapi semakin banyak penyelidik berpendapat bahawa membawa pendekatan yang baru dan luar untuk memahami penyakit ini mungkin membawa kepada beberapa pandangan baru dan, mungkin, penyelesaian. Dan subjek yang mereka harapkan dapat berfungsi sebagai tingkap ke dalam kajian kanser dapat mengejutkan anda: ekologi.
Pada nilai muka, onkologi dan ekologi kelihatan jauh berbeza. Sebagai permulaan, seseorang disetempatkan ke sel-sel tertentu di dalam badan, manakala yang lain mengikut definisi merangkumi seluruh dunia. Tetapi daripada melabelkan kanser sebagai sekumpulan sel bermutasi, ketika pemikiran itu berlaku, kita harus melihat kanser sebagai gangguan dalam keseimbangan lingkungan mikro kompleks di dalam tubuh manusia. Seperti kumbang menyerang yang merosakkan yang memakan jalan melalui hutan di Colorado, penyakit baru yang pecah dalam populasi burung liar, atau pembalak yang memotong bahagian hutan hujan Amazon, kanser melemparkan perengkuh monyet ke dalam sistem yang seimbang dan seimbang.
Cara pemikiran ini menjadikan kanser kelihatan lebih kompleks daripada yang sudah ada, tetapi ia dapat memberikan gambaran yang akhirnya membuat kanser lebih mudah dirawat, mencadangkan penyelidik dari Pusat Kanser Moffet dalam satu kertas kerja yang diterbitkan dalam jurnal Interface Focus .
"Einstein diketahui telah mengatakan bahawa segala-galanya perlu dilakukan semudah mungkin, tetapi tidak lebih mudah, " mereka menulis. "Ternyata kerumitan mempunyai tempatnya dan, semudah itu bagi para ahli biologi kanser untuk mengkaji sel-sel tumor secara berasingan, yang membuat banyak pengertian cuba untuk memahami katak tanpa mengira mereka cenderung tinggal di paya dan pesta pada serangga . "
Kami cenderung untuk berfikir tentang kanser hanya dari segi sel-sel yang bermutasi, penulis terus. Tetapi mengamalkan pendekatan sempit ini adalah seperti cuba memahami mengapa katak mempunyai lidah melekit tanpa mengambil kira bahawa katak menggunakan lidah mereka untuk menangkap serangga. Sel-sel kanser juga memerlukan konteks. Contohnya, sel kanser yang meluas, boleh menempatkan dirinya di sebelah saluran darah bukan secara kebetulan, tetapi ia dapat memperoleh lebih banyak nutrien dan oksigen untuk menyokong pembahagiannya yang tidak terhad.
Sel-sel kanser mesti bersaing dalam badan untuk nutrien dan sumber lain, sama seperti haiwan yang hidup di alam sekitar mesti bersaing dengan satu sama lain untuk terus hidup. Ini bermakna kanser, seperti mana-mana organisma, mesti menyesuaikan diri dengan persekitarannya untuk berkembang maju. Penyelidik menerangkan:
Ia kini mula diterima secara meluas bahawa kanser bukan sekadar penyakit genetik tetapi yang mana evolusi memainkan peranan penting. Ini bermakna bahawa sel-sel tumor berkembang, menyesuaikan diri dengan dan mengubah persekitaran di mana mereka hidup. Orang-orang yang gagal berbuat demikian akhirnya akan pupus. Yang berbuat demikian, akan mempunyai peluang untuk menyerang dan metastasize. Kapasiti sel tumor untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran baru akan ditentukan oleh persekitaran dan spesies selular dari tapak asal, yang mana ia telah disesuaikan dengan teliti.
Jadi, bagaimanakah semua teori ini boleh digunakan dalam kehidupan sebenar? Pendekatan alam sekitar untuk memahami kanser sangat rumit bahawa ia mengetuai eksperimen biasa; mereka dengan mudah boleh pergi dengan banyak komponen yang berbeza untuk dipertimbangkan. Sebaliknya penyelidik mencadangkan beralih kepada matematik dan pengiraan untuk memahami konteks alam sekitar yang lebih besar yang membawa kepada kanser. Ahli ekologi menggunakan satu pendekatan matematik, teori permainan, sebagai cara untuk mengkaji biologi evolusi dan cara haiwan berinteraksi:
Daya pemilihan semulajadi membuat para penyelam ekosistem tertumpu pada mengoptimumkan garis bawah: pembiakan jangka panjang. Dalam permainan yang dikaji oleh teoretik permainan evolusi, individu bersaing untuk sumber yang ada menggunakan pelbagai strategi. Ciri-ciri dan tingkah laku ini, yang dikenali sebagai strategi fenotip, menentukan pemenang dan pembeli evolusi.
Strategi kelakuan boleh berubah bergantung kepada sifat haiwan dan konteks keadaan. Berikut adalah contoh hipotesis, berdasarkan pemikiran teori permainan: Jika dua hyena menggali ke dalam bangkai liar yang besar dan lezat, mereka akan dengan gembira berkongsi sumber itu. Tetapi jika dua singa mencari bangkai yang sama, mereka akan berjuang untuk hak eksklusif untuk memakannya, yang bermakna seekor singa muncul menang dan mengambil semua rampasan lembap, sementara yang lain tidak mendapat makanan-ditambah cedera. Akhirnya, jika seekor singa bertemu dengan seekor ekor kuda di atas bangkai, hyena akan melambangkan, menyerahkan barangnya kepada singa yang lebih kuat. Dengan kata lain, pemain teori permainan boleh bertindak balas dengan salah satu daripada tiga cara bergantung pada siapa mereka dan apa yang sedang berlaku: mereka boleh berkongsi, melawan atau kehilangan.
Seperti rumput hutan yang jelas atau spesies invasif perlahan-lahan menyebar dan meninggalkan jejak kerosakan yang berlaku, tumor, seperti yang di atas, mempengaruhi dan dipengaruhi oleh tisu di persekitarannya. Foto oleh pengguna Flickr Ed Uthman
Permainan serupa boleh dimainkan dengan sel-sel tumor. "Contoh yang baik akan menjadi tumor dengan sel-sel yang bergerak ketika menghadapi sumber-sumber yang terhad (motile) dan sel-sel yang tinggal menggunakannya (proliferatif), " tulis para penulis. Untuk membuat perkara menjadi lebih rumit, bagaimanapun, sel-sel tumor dikenali untuk mengubah tingkah laku mereka kerana mereka berkembang biak dan metastasize seluruh tubuh, yang bermaksud mereka boleh beralih dari hyena kepada singa.
Satu perkara penting yang teori permainan pada tahap ekosistem menunjukkan kepada kita, mereka meneruskan, adalah bahawa tanpa pandang bulu berfokus pada membunuh sel-sel tumor yang mungkin mungkin tidak memberikan hasil yang terbaik untuk pesakit. Menurut model teori permainan, keputusan jangka panjang permainan akhirnya bergantung pada interaksi tertentu antara pemain, bukan pada jumlah pemain yang terlibat. Singa akan terus berjuang untuk satu sama lain untuk makanan, tanpa mengira sama ada dua singa atau 2, 000 singa bertemu. "Rawatan yang secara eksklusif hanya membuang sel-sel kanser yang paling (tetapi tidak semua) hanya mempunyai kesan sementara; seperti dalam kebanyakan kes, bilangan sel tumor asal akhirnya akan dipulihkan dan dilebihkan, "tulis penulis.
Sebaliknya, teori permainan menunjukkan bahawa alternatif yang lebih berkesan akan didasarkan pada cuba mengubah cara sel-sel berinteraksi dengan satu sama lain dan dengan persekitaran mereka. Ini boleh menjejaskan tingkah laku sel, kekuatan dan kejayaan reproduktif, penulis menjelaskan, yang boleh mendorong evolusi tumor ke arah jenis sel kurang agresif, atau ke arah hidup yang lebih stabil dengan sel-sel bukan kanser.
"Pandangan ekosistem adalah, pada akhirnya, satu holistik yang melihat perkembangan kanser sebagai satu proses yang muncul dari interaksi antara pelbagai spesies selular dan interaksi dengan mikrobiologi tumor, " tulis penulis. "Perspektif ekosistem membentangkan kita dengan implikasi yang menarik, " kata mereka, bersama dengan banyak persoalan tentang sejauh mana analogi antara ekosistem dan kanser boleh diambil.
Sebagai contoh, jika sel-sel kanser menyebar seperti spesies invasif melalui ekosistem, apakah keuntungan evolusi dicapai apabila ekosistem tertutup (badan) rosak dengan tidak dapat dikembalikan (melalui kematian seseorang) supaya penyakit itu juga mati? Tidak seperti virus, yang boleh membunuh tuan rumah tetapi tersebar ke tuan rumah yang lain dalam proses itu, sel-sel kanser sendiri, untuk sebahagian besar, tidak mempunyai cara menyebarkan dari individu ke individu. Dan sel-sel kanser mengambil isyarat dari proses yang dipacu oleh persaingan atau dari kerjasama? Berpikir lebih proaktif, bolehkah sel-sel bukan kanser dicetuskan supaya mereka bertindak seperti singa dan merampas sumber sel kanser sehingga kanser dapat diurus?
Walaupun ekologi dan matematik mungkin tidak akan mengalahkan kanser sendiri, melihat penyakit dari perspektif ini membolehkan doktor untuk meramalkan lebih baik di mana di dalam sel-sel tumor badan mempunyai peluang terbaik dan terburuk untuk hidup, dan cara paling berkesan mencegah mereka daripada membiak.
"Hati perkara ini adalah pandangan ekologi tumor tidak membatalkan tetapi melengkapkan dan dibina pada dekad penyelidikan kanser dan sudah pasti ini akan membawa kepada pemahaman yang lebih baik tentang biologi kanser dan terapi yang baru dan bertambah baik, " para penyelidik menyimpulkan . "Kita perlu memahami dengan betul pokok-pokok (contohnya setiap daun, ranting dan cawangan) sebelum kita dapat memahami hutan tetapi kita tidak mampu mengabaikan hutan kerana pokok-pokoknya begitu menarik."
