Quando gli scarabei di pino hanno invaso le foreste del Nord America, hanno lanciato un delicato ecosistema fuori equilibrio. Anche le cellule tumorali si comportano come dannose specie invasive. Foto dell'utente di Flickr Kneale Quayle
A volte, pensare a un vecchio problema da una nuova prospettiva rinfrescante è proprio la cosa necessaria per trovare quel momento eureka.
Il cancro, una delle più famose malattie mediche, è stato studiato intensamente nell'attuale era della medicina moderna. Ma un numero crescente di ricercatori pensa che portare un approccio nuovo e immediato alla comprensione della malattia possa portare ad alcune nuove intuizioni e, forse, soluzioni. E l'argomento che sperano possa servire da finestra sullo studio del cancro potrebbe sorprendervi: l'ecologia.
Per quanto riguarda il valore nominale, l'oncologia e l'ecologia sembrano molto diverse. Per cominciare, uno è localizzato in cellule specifiche del corpo, mentre l'altro per definizione si estende su tutto il globo. Ma piuttosto che etichettare il cancro come un gruppo di cellule mutate, secondo il pensiero, dovremmo vedere il cancro come una rottura nell'equilibrio di un microambiente complesso nel corpo umano. Come uno scarafaggio invasivo dannoso che si fa strada attraverso le foreste del Colorado, una nuova malattia che esplode in popolazioni di uccelli selvatici o taglialegna che falciano parti della foresta pluviale amazzonica, il cancro lancia una chiave inglese in un sistema altrimenti placido ed equilibrato.
Questo modo di pensare fa sembrare il cancro ancora più complesso di quanto non sia già, ma potrebbe fornire spunti che alla fine rendono il cancro più curabile, propongono i ricercatori del Moffet Cancer Center in un articolo pubblicato sulla rivista Interface Focus .
"Einstein è noto per aver detto che tutto dovrebbe essere reso il più semplice possibile, ma non più semplice", scrivono. "Si scopre che la complessità ha il suo posto e, per quanto conveniente sarebbe per i biologi oncologi studiare le cellule tumorali in isolamento, ha senso tanto quanto cercare di capire le rane senza considerare che tendono a vivere vicino alle paludi e banchettare con gli insetti “.
Tendiamo a pensare al cancro solo in termini di cellule mutate, continuano gli autori. Adottare questo approccio ristretto è come cercare di capire perché una rana abbia una lingua appiccicosa senza tener conto del fatto che le rane usano la loro lingua per catturare gli insetti. Allo stesso modo, le cellule tumorali hanno bisogno di un contesto. Una vorace cellula cancerosa, ad esempio, può situarsi accanto a un vaso sanguigno non per caso, ma così può ottenere più nutrienti e ossigeno per supportare la sua divisione illimitata.
Le cellule tumorali devono competere all'interno del corpo per i nutrienti e altre risorse, proprio come gli animali che vivono in un ambiente devono competere tra loro per sopravvivere. Ciò significa che il cancro, come qualsiasi altro organismo, deve adattarsi al suo ambiente per prosperare. I ricercatori spiegano:
Ora sta cominciando ad essere ampiamente riconosciuto che il cancro non è solo una malattia genetica, ma quella in cui l'evoluzione gioca un ruolo cruciale. Ciò significa che le cellule tumorali si evolvono, si adattano e cambiano l'ambiente in cui vivono. Coloro che non lo faranno alla fine si estingueranno. Quelli che lo faranno, avranno la possibilità di invadere e metastatizzare. La capacità di una cellula tumorale di adattarsi a un nuovo ambiente sarà quindi determinata dall'ambiente e dalle specie cellulari dal sito originale, a cui si è già accuratamente adattato.
Quindi, come può essere applicata tutta questa teoria nella vita reale? L'approccio ambientale alla comprensione del cancro è così complesso che esclude i normali esperimenti; potrebbero facilmente andare storto con così tanti componenti diversi da considerare. Invece, i ricercatori suggeriscono di rivolgersi alla matematica e al calcolo per comprendere il più ampio contesto ambientale che porta al cancro. Gli ecologi usano un tale approccio matematico, la teoria dei giochi, come un modo per studiare la biologia evolutiva e il modo in cui gli animali interagiscono:
La forza della selezione naturale mantiene gli abitanti degli ecosistemi concentrati sull'ottimizzazione della linea di fondo: riproduzione a lungo termine. Nei giochi studiati dai teorici dei giochi evolutivi, gli individui competono per le risorse disponibili usando una varietà di strategie. Queste caratteristiche e comportamenti, noti come strategia fenotipica, determinano i vincitori e i perdenti dell'evoluzione.
Le strategie comportamentali possono cambiare a seconda della natura di un animale e del contesto della situazione. Ecco un esempio ipotetico, basato sul pensiero della teoria dei giochi: se due iene stanno scavando in una carcassa di gnu grande e gustosa, condivideranno felicemente quella risorsa. Ma se due leoni trovano quella stessa carcassa, combatteranno per avere diritti esclusivi sul mangiarlo, il che significa che un leone emerge vittorioso e prende tutti i bottini carnosi, mentre l'altro non ottiene cibo, più viene ferito. Alla fine, se un leone incontra una iena nella carcassa, la iena scapperà, cedendo i suoi beni al leone più forte. In altre parole, i giocatori della teoria dei giochi possono reagire in tre modi a seconda di chi sono e di ciò che accade: possono condividere, combattere o perdere.
Come una striscia di giungla netta o una specie invasiva che si diffonde lentamente lasciando una scia di danni sulla sua scia, un tumore, come quello sopra, colpisce e viene influenzato dal tessuto nel suo ambiente circostante. Foto dell'utente di Flickr Ed Uthman
Giochi simili possono essere giocati con le cellule tumorali. "Un buon esempio potrebbe essere un tumore con cellule che si allontanano di fronte a risorse scarse (mobili) e cellule che rimangono per usarle (proliferative)", scrivono gli autori. Per rendere le cose ancora più complicate, tuttavia, è noto che le cellule tumorali cambiano il loro comportamento mentre proliferano e metastatizzano in tutto il corpo, il che significa che potrebbero passare da una iena a un leone.
Una cosa cruciale che la teoria dei giochi a livello di ecosistema ci mostra, continuano, è che concentrarsi indiscriminatamente sull'uccisione di quante più cellule tumorali possibile potrebbe non fornire il miglior risultato per il paziente. Secondo i modelli della teoria dei giochi, l'eventuale risultato a lungo termine del gioco dipende da interazioni specifiche tra i giocatori, non dal numero di giocatori coinvolti. I Lions continueranno a combattere l'un l'altro per il cibo, indipendentemente dal fatto che due leoni o 2.000 leoni si incontrino. “Un trattamento basato esclusivamente sulla rimozione indiscriminata della maggior parte (ma non di tutte) le cellule tumorali può avere solo un effetto temporaneo; come nella maggior parte dei casi, il numero originale di cellule tumorali verrà infine ripristinato e superato ", scrivono gli autori.
Invece, la teoria dei giochi indica che un'alternativa più efficace si baserebbe sul tentativo di cambiare il modo in cui le cellule interagiscono tra loro e con il loro ambiente. Ciò può influenzare il comportamento, la forza e il successo riproduttivo delle cellule, spiegano gli autori, che potrebbe guidare l'evoluzione di un tumore verso tipi di cellule meno aggressive o verso una coesistenza più stabile con cellule non cancerose.
"La visione dell'ecosistema è, in definitiva, una visione olistica che vede la progressione del cancro come un processo che emerge dalle interazioni tra più specie cellulari e dalle interazioni con il microambiente tumorale", scrivono gli autori. "Una prospettiva ecosistemica ci presenta implicazioni intriganti", affermano, insieme a una serie di domande su fino a che punto l'analogia tra ecosistemi e cancro può essere portata.
Ad esempio, se le cellule tumorali si diffondono come una specie invasiva attraverso un ecosistema, quale guadagno evolutivo si ottiene quando l'ecosistema chiuso (un corpo) viene irrimediabilmente danneggiato (attraverso la morte di una persona) in modo che muoia anche la pestilenza? A differenza di un virus, che può uccidere il suo ospite ma diffondersi ad altri ospiti nel processo, le cellule tumorali stesse, per la maggior parte, non hanno alcun mezzo per diffondersi da individuo a individuo. E le cellule tumorali prendono spunto dai processi guidati dalla competizione o dalla cooperazione? Pensando in modo più proattivo, le cellule non cancerose possono essere attivate in modo che si comportino come leoni e usurpino le risorse delle cellule cancerose fino a quando il cancro non è gestibile?
Mentre l'ecologia e la matematica probabilmente non sconfiggeranno il cancro da sole, la visualizzazione della malattia da questa prospettiva potrebbe consentire ai medici di prevedere meglio dove le cellule tumorali del corpo hanno le migliori e peggiori possibilità di sopravvivenza e come prevenire in modo più efficace la loro proliferazione.
"Il cuore della questione è che una visione ecologica dei tumori non invalida ma integra e si basa su decenni di ricerca sul cancro e senza dubbio ciò porterà a una migliore comprensione della biologia del cancro e a nuove e migliorate terapie", concludono i ricercatori . "Dobbiamo capire correttamente gli alberi (ad esempio ogni foglia, ramoscello e ramo) prima di poter capire la foresta, ma non possiamo permetterci di ignorare la foresta perché gli alberi sono così interessanti da soli."
