Почему заболеваемость раком не является стопроцентной?
Известно, что два из трёх случаев рака обусловлены случайными мутациями. Но почему не три из трёх? Что сдерживает развитие опухолей? Ответ подсказала эволюционная биология.
Многие специалисты называют возникновение рака биологическим невезением: установлено, что в двух случаях из трёх болезнь обусловлена случайными мутациями. А общепризнанные факторы риска обуславливают лишь треть заболеваний, и то отчасти.
Но почему заболеваемость раком не стопроцентна? Что сдерживает развитие опухолей? Любопытное объяснение предложил дуэт исследователей из США и Германии.
В отличие от чужеродной инфекции, скажем, вирусной, рак изначально развивается внутри организма. Это, казалось бы, даёт злокачественным клеткам преимущество.
"Если вор хочет проникнуть в ваш дом, он должен выяснить, как взломать замок на двери. Но у раковых клеток есть ключи от вашего дома. Как вы защищаетесь от них? Как вы защищаетесь от злоумышленника, который знает всё то же, что знаете вы, и имеет все те же инструменты и ключи, которые есть у вас? Ответ: вы делаете так, чтобы использование ключей обошлось очень дорого", — рассуждает соавтор работы Михаэль Лахман (Michael Lachmann), биолог-теоретик из Института Санта-Фе.
Вместе с коллегой он обозначил два фактора, препятствующие распространению рака. Это "издержки" на производство факторов роста (тех самых ключей взломщика) и преимущества, которые получают соседние клетки.
Поясним, что факторы роста — это вещества, которые стимулируют рост и размножение клеток. Они функционируют как сигнальные молекулы, определяющие взаимодействия между клетками.
По мнению учёных, когда единичная раковая клетка начинает создавать факторы роста для своего дальнейшего развития и деления, она, во-первых, сталкивается с немалыми энергетическими затратами, а во-вторых, обеспечивает ресурсами соседние здоровые клетки. В итоге злокачественная клетка теряет возможность роста и деления.
Нормальные же клетки приспособлены к такой конкуренции, и потому могут синтезировать факторы роста даже себе во вред. Разница в том, что этот вред не является фатальным.
Интересно, что в основе этой идеи лежит концепция гандикапа. Она предполагает, что в эволюционных системах некоторые сигналы слишком дорого обходятся животным: затраты превышают выгоду.
Классический пример "дорогостоящего" сигнала — хвост павлина, а точнее, его размер, свидетельствующий о качестве генома самца. Поскольку с длинным хвостом сложнее улетать от хищников, только хорошо приспособленный самец сможет дожить до момента размножения. В этом случае роскошный хвост послужит своего рода знаком качества для самок.
С другой стороны, нездоровая птица не будет иметь достаточно энергетических ресурсов для выращивания длинного хвоста и, таким образом, не сможет "подделать" сигнал о своей так называемой эволюционной пригодности.
По принципу гандикапа, раковая клетка аналогична нездоровому павлину, который не способен обратить на себя внимание самок и продолжить род.
Впрочем, в данном случае речь идёт о единичных клетках, пытающихся проникнуть в здоровую популяцию. Очевидно, если таких клеток много, некоторые из них каким-то образом выживают и продолжают распространяться, задействуя иные механизмы.
"Рак невероятно сложен, а наша модель относительно проста. Тем не менее мы считаем, что это важный шаг к пониманию рака с точки зрения эволюции", — заключает Лахман.
Подробнее о своей работе авторы рассказывают в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
Кстати, ранее "Вести.Наука" писали о другой любопытной гипотезе эволюционных биологов: они предположили, что многоклеточных защищает от заразного рака половое размножение.