În acelaşi timp în care Statele Unite are de luptat cu “stânca fiscală” a reducerilor masive de cheltuieli, o problemă majoră creşte masiv costurile cu sănătatea. Foarte sus pe lista acestor costuri este terapia pentru cancer, cu medicamente şi proceduri scumpe.
Cererea pentru medicamente extrem de scumpe – multe dintre ele prezentând puțin sau chiar deloc beneficiu clinic – are multe şanse să crească ca urmare a îmbătrânirii celor din generaţia baby boom.
Cercetarea în domeniul cancerului înghite miliarde de dolari pe an, dar speranţa de viaţă a celor diagnosticaţi cu cancer care s-a răspândit în alte părţi ale corpului s-a modificat puţin de-a lungul ultimelor decenii. Terapia este, de obicei, o acţiune haotică în ariergardă împotriva inevitabilului. Iar căutarea unui leac general a rămas la fel de evazivă ca întotdeauna.
Recunoscând acest impas deprimant, Institutul Naţional pentru Cancer al Statelor Unite (NCI) a realizat un pas îndrăzneţ în 2008, decizând că domeniul ar putea beneficia de pe urma informaţiilor oferite de matematicieni şi de oamenii de ştiinţă din domeniul fizicii, a căror metode şi perspective diferă major de cele ale biologilor care se ocupă de cancer.
Până la urmă, istoria ştiinţei ne învaţă că progresele importante apar atunci când fundaţiile conceptuale ale unui subiect sunt revizuite. Poate că progresul este lent pentru că privim problema într-o manieră greşită? Astfel că NCI a creat 12 centre pentru ştiinţele naturii şi oncologie. Patru ani mai târziu, ele încep să dea rezultate, de exemplu, arătând faptul că proprietăţile elastice ale celulelor se modifică odată cu progresul cancerului.
În secolul sl XIX-lea organismele vii erau privite pe scară largă ca fiind maşinării locuite de forţe vitale. Biologii au realizat până la urmă faptul că celulele nu sunt un fel de materie magică, ci reţele complexe de căi de reacţii chimice. Apoi a urmat revoluţia genetică, care descrie viaţa în limbajul informaţional al instrucţiunilor, codurilor şi semnalelor. Cercetarea primară astăzi se centrează aproape exclusiv pe căile chimice sau pe secvenţierea genetică. Atlasul genomului cancerului reuneşte terabiţi de date în care oamenii speră să găsească un anumit fel de trăsătură mutaţională. Dar, deşi reprezintă un domeniu de mare importanţă ştiinţifică, astfel de proiecte nu au condus la mult aşteptata descoperire.
Care este motivul? Există obstacole fundamentale: celulele vii, incluzând aici celulele canceroase, reprezintă o groapă fără fund de complexitate, iar celulele canceroase sunt foarte heterogene. O abordare reducţionistă care caută să descopere detaliile fiecărei căi sau a fiecărui tip de celulă canceroasă ar putea ocupa cercetătorii timp de decenii şi ar consuma miliarde de dolari, cu impact clinic infim. Lanţurile lineare de cauză şi efect rareori funcţionează în biologie, care este dominată de reţele elaborate de interacţiuni cum ar fi feedback-ul şi buclele de comandă.
Există, totuşi, o altă modalitate de a studia celulele. Pe lângă faptul că sunt depozite de substanţe chimice şi sisteme de procesare a informaţiilor, ele sunt şi obiecte fizice, cu proprietăţi cum ar fi mărimea, masa, forma, elasticitatea, energia liberă, vâscozitatea de suprafaţă şi potenţialul electric. Celulele canceroase conţin pompe, pârghii, scripeţi şi alte accesorii familiare fizicienilor şi inginerilor. Mai departe, multe dintre aceste proprietăţi se modifică în mod sistematic atunci când cancerul progresează în caracterul său dăunător.
Mai întâi, totuşi, trebuie să încetăm să ne mai gândim la un leac şi să ne gândim la controlul sau managerierea cancerului. După modelul îmbătrânirii, cancerul nu este numai o boală, ci şi un proces. Şi, după cum efectele îmbătrânirii pot fi atenuate fără o înţelegere completă a procesului, acelaşi lucru ar putea fi valabil despre cancer.
Multe cercetări descriu eronat cancerul ca fiind un grup de celule malefice care se comportă ciudat. În fapt, odată ce cancerul este declanşat, el este, de obicei, foarte determinist în comportamentul său. Tumorile primare sunt rar cauza morţii. În fapt, din momentul în care cancerul se răspândeşte în corp şi colonizează alte organe, şansele pacientului se deteriorează semnificativ.
Aşa numita metastază este un foarte bine caracterizat, deşi foarte prost înţeles, proces fizic. Celulele migrează de la tumoarea primară în vasele de sânge, în care pătrund prin spaţiile din pereţii vaselor. Apoi, fiind atrase în torent, ele circulă în sistemul sangvin, câteodată individual, câteodată “plutind” în grup ca nişte excursionişti liliputani, adunaţi la un loc de plachetele sanguine. O fracţiune a acestor migranţi rămâne blocată în mici vase de sânge numite venule sau, încă şi mai spectaculos, se deplasează pe lângă peretele vaselor de sânge şi îşi întind mici cârlige de prindere moleculare numite caderine. Fiind astfel ancorate în siguranţă faţă de fluxul sanguin, ele îşi croiesc drum spre organul cel mai apropiat.
În timpul acestui proces proprietăţile fizice şi forma celulelor se schimbă în mod dramatic. În general, celulele canceroase sunt moi şi diforme comparativ cu celulele sănătoase de acelaşi tip, o transformare care le poate afecta mobilitatea şi astfel creşte potenţialul invaziv. Celulele canceroase sunt adeptele construirii unui fel de cuib în ţesuturile străine, prin alterarea structurii şi proprietăţilor fizice ale matricei extracelulare de suport a organului gazdă, şi prin recrutarea de celule sănătoase locale. Există, de asemenea, indicii că o tumoare primară ar putea trimite semnale chimice înainte în timp pentru a pregăti terenul fizic şi chimic pentru colonişti.
Deşi metastaza pare a fi diabolic de eficientă, cele mai multe celule canceroase răspândite nu ajung niciodată să provoace disconfort. În marea lor majoritate aceste celule mor, iar supravieţuitorii ar putea exista în stare latentă pentru ani sau chiar decenii, sub forma ori a unor celule individuale, pasive, cu sediul în măduva osoasă ori a unor micro-metastaze din ţesuturi, înainte de a erupe sub forma unor tumori secundare proliferante. De aici provine numărul mare de cazuri de “supravieţuitori ai cancerului” care mor atunci când acelaşi tip de cancer se întoarce cu un caracter dăunător sporit, ani sau chiar decenii după ce tumoarea primară fusese îndepărtată.
Răspândirea cancerului prezintă multe posibilităţi din punctul de vedere al intervenţiei clinice odată ce visul găsirii unui leac a fost abandonat. De exemplu, dacă perioada latenţei poate fi extinsă prin, să spunem, un factor de cinci, multe tipuri de cancer la sân, colon sau prostată ar înceta să mai fie o problemă pentru sănătate. Cum ar putea fi obţinut acest lucru?
Rădăcini evoluţioniste
Noi nu avem nevoie să ştim detaliile complicate ale străfundurilor celulelor canceroase pentru a ne da seama de modul în care comportamentul lor general ar putea fi controlat. Este foarte bine cunoscut faptul că celulele reglează acţiunea genelor nu numai ca un rezultat al semnalelor chimice, ci şi datorită proprietăţilor fizice ale micro-mediului din care fac parte. Ele pot simţi forţe cum ar fi tensiunea superficială şi elasticitatea ţesutului vecin. Ele răspund şi la temperatură, câmpuri electrice, pH, presiune şi concentraţia de oxigen. Toate aceste variabile oferă oportunităţi pentru intervenţia şi stabilizarea celulelor canceroase răspândite pe scară largă. De exemplu, unii doctori încearcă să trateze cancerul folosind terapia cu oxigen hiperbaric, în care pacientul este plasat într-o cameră cu oxigen pur de înaltă presiune, care afectează metabolismul celulelor canceroase.
Noi avem nevoie, de asemenea, să includem şi alte categorii de biologi în cercetarea din domeniul cancerului – până la urmă, cancerul este un fenomen răspândit pe scară largă în rândul mamiferelor, peştilor, reptilelor şi chiar plantelor. În mod clar este o parte integrală a poveştii evolutive a vieţii pluricelulare din ultimul miliard de ani.
Cele mai multe celule normale par a fi preîncărcate cu o “subrutină a cancerului” care poate fi declanşată de o varietate de factori, iar noi trebuie să înţelegem originea evolutivă a acestui proces la fel de mult cum trebuie să înţelegem şi mecanismele declanşatoare. În plus, este recunoscut de mult timp faptul că există multe similarităţi între cancer şi dezvoltarea embrionară, iar dovezile care arată faptul că unele gene exprimate în timpul embriogenezei se reactivează sub forma cancerului sunt în creştere.
În acest moment programul gigant de cercetare a cancerului este specializat în date tehnice, dar este încă începător în ce priveşte înţelegerea proceselor. Prin remodelarea peisajului conceptual, am putea înţelege, într-un final, modul în care putem realiza incursiuni serioase în combaterea unei boli intens de temute, care afectează fiecare familie de pe planetă.
Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului physics-not-biology-may-be-key-to-beating-cancer, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Alexandru Hutupanu
