Если бы рак был легким, каждая клетка сделала бы это

Новый Научные отчеты статья ставит эволюционный поворот на классический вопрос. Вместо того, чтобы спрашивать, почему у нас рак, Леонардо Оня из Оснабрюкского университета и Майкл Лахманн из Института Санта-Фе используют теорию сигналов, чтобы исследовать, как развивались наши тела, чтобы удержать нас от Больше рак.

Не очевидно, почему, когда возникает какой-либо рак, он не очень быстро учится пользоваться собственным организмом. сигнализация механизмы быстрого роста. В конце концов, в отличие от инфекции, рак может легко использовать собственный химический язык организма. «Любой сигнал, который использует организм, должен вызывать развитие инфекции», — говорит Лахманн. «Если вор хочет открыть твой дом, он должен выяснить, как взломать замок на двери. Но рак ячейки есть ключи от вашего дома. Как вы защищаетесь от этого? Как вы защищаетесь от злоумышленника, который знает все, что вы знаете, и имеет все инструменты и ключи, которые у вас есть? »Их ответ: Вы делаете ключи очень дорогими в использовании.

Оня и Лахманн эволюционная модель В нашей клеточной архитектуре выявляются два фактора, препятствующих развитию рака: затраты на факторы роста производства («ключи») и ряд преимуществ, предоставляемых соседним клеткам. Индивидуальные раковые клетки контролируются, когда существуют большие энергетические затраты на создание факторов роста, которые сигнализируют о росте клеток. Чтобы понять эволюционная динамика В модели авторы подчеркивают важность размышлений о конкуренции между мутантной раковой клеткой и окружающими клетками. Когда возникает мутантная клетка и выдает сигнал для роста, этот сигнал также обеспечивает ресурсы для соседних немутантных клеток. Таким образом, когда выгоды распределяются по радиусу вокруг сигнальной ячейки, мутантным клеткам трудно превзойти своих соседей и они не могут быть установлены. Рак теряет способность давать сигнал.

Работа представляет собой новое приложение эволюционной биологии к пониманию рака в целом. Онья и Лахманн опираются на принцип гандикапа покойного биолога Амоса Захави, который объясняет, как эволюционные системы стабилизируются против «мошенников», когда нечестные сигналы обходятся дороже, чем те выгоды, которые они дают. Сложный хвост самца павлина является классическим примером дорогостоящего сигнала — нездоровая птица не будет иметь энергетических ресурсов для выращивания сложного хвоста и, таким образом, не сможет «подделать» сигнал об их эволюционной пригодности. По принципу гандикапа раковая клетка была бы аналогична нездоровому павлину, который не может позволить себе обратить внимание.

Так как же некоторые раковые клетки преодолеть эти эволюционные ограничения? Авторы указывают, что их модель рассматривает только сценарий индивидуального рака, пытающегося проникнуть в здоровую популяцию. Как только рак преодолел шансы вымирания и достиг определенного критического размера, преобладает другая динамика.

«Многие механизмы, по-видимому, эволюционировали для предотвращения рака — от контроля иммунной системы, гибели клеток, ограничений на пролиферацию клеток до архитектуры тканей», — пишут авторы. «Наша модель изучает только уменьшенную вероятность вторжения».

«Рак невероятно сложен, — говорит Лахманн, — и наша модель относительно проста. Тем не менее, мы считаем, что это важный шаг к пониманию рака и рак профилактика в эволюционном плане. »