Vėžio problemos sprendimas gali būti fizikinis, o ne biologinis

Vė­žio tyr­im­ams iš­leis­ti mi­li­jar­dai kol kas ne­su­tei­kė did­el­io pro­ver­žio. Prob­lemą ga­li­ma pul­ti ir ki­taip, tvir­ti­na fi­zi­kas Paul Davies.

Turint galvoje JAV gresiančio „fiskalinio skardžio“ sukeltus didžiulius išlaidų apkarpymus, augantys sveikatos apsaugos kaštai tampa skaudžia problema. Senstant „kūdikių bumo“ kartai, aukštai išlaidų sąraše įsitaisiusios vėžio terapijos dalis, su krūva itin brangių vaistų – kurių daugelis turi mažą klinikinį poveikį ar neturi visai – linkusi tik didėti.

Vėžio tyrimai kasmet praryja milijardus dolerių, bet tikėtina gyvenimo trukmė pacientų, kuriems diagnozuotas į kitas kūno dalis išplitęs (metastazavęs) vėžys, per pastaruosius dešimtmečius pakito nedaug. Tokiais atvejais terapija dažnai tebūna beviltiškos pastangos užkirsti kelią neišvengiamybei, tikintis stebuklo. O visiems tinkamo vaisto paieškos lieka tokios pat miglotos, kaip visada.

Matydamas šį slegiantį aklagatvį, JAV Nacionalinis vėžio institutas (NCI) 2008 metais žengė drąsų žingsnį, tardamas, kad sritis gali sulaukti naudos iš matematikų ir fizikų, kurių metodai ir įžvalgos smarkiai skiriasi nuo onkologų.

Juk mokslo istorija byloja, kad didžiausi postūmiai įvyksta, peržiūrėjus pačią dalyko koncepciją, patį pagrindą. Gal progresas toks lėtas, nes ne taip žiūrime į problemą? Tad NCI įsteigė 12 fizikos ir onkologijos centrų. Po ketverių metų šis žingsnis jau pradeda duoti vaisius, pavyzdžiui, parodydami, kaip kinta ląstelių elastingumas, progresuojant vėžiui.

XIX amžiuje gyvi organizmai buvo laikomi mašinomis, persmelktomis gyvybinės jėgos. Biologai galiausiai pradėjo suvokti, kad ląstelės nėra kažkokia stebuklinga materija, o sudėtingi cheminių reakcijų tinklai. Vėliau įvyko genų revoliucija, aprašiusi gyvybę informacine instrukcijų kalba, kodais ir signalais. Vyraujanti tyrimų kryptis dabar susitelkia praktiškai vien į cheminius virsmus ar genų sekas. Pavyzdžiui, vaistai kuriami taip, kad blokuotų su vėžiu susijusias reakcijas. Vėžio genomo atlasas užima terabaitus duomenų, kuriuose žmonės tikisi aptikti kokią nors mutaciją. Bet nors ir labai įdomūs iš mokslinės pusės, tokie projektai neatliko taip laukto proveržio.

Kodėl? Yra fundamentalios kliūtys: gyvos, taip pat ir vėžio, ląstelės, yra bedugniai sudėtingumo akivarai, o vėžinės ląstelės dar ir liūdnai garsėja heterogeniškumu. Tiesiog stengdamiesi išsiaiškinti kiekvieno vėžinių ląstelių tipo visas veikimo schemos detales, tyrėjai gali užtrukti dešimtmečius ir išleisti milijardus dolerių, nepadarydami didelės įtakos klinikai. Tiesinės priežasties ir pasekmės grandinės retai veikia biologijoje, dominuojamoje sudėtingų atgalinių ir kontrolinių ryšių.

Tačiau į ląsteles galima pažvelgti ir kitaip. Be to, kad jos yra cheminių medžiagų krepšiai, bei informacijos apdorojimo sistemos, jos taip pat fiziniai objektai, turintys tokias savybes, kaip dydis, masė, forma, elastingumas, laisva energija, paviršiaus lipnumas ir elektrinis potencialas. Vėžio ląstelėse yra pompų, svertų, skridinių ir kitokių prietaisų, pažįstamų fizikams ir inžinieriams. Be to, žinoma, kad, vėžiui piktybėjant, daugelis šių savybių sistematiškai kinta.

Tačiau pirmiausia reikia mesti iš galvos vėžio išgydymą ir pagalvoti apie jo kontroliavimą ar valdymą. Kaip ir senėjimas, vėžys yra ne tiek liga, kiek procesas. Kaip senėjimo poveikis gali būti sušvelnintas, iki galo jo nesuprantant, tas pats galėtų būti tiesa ir kalbant apie vėžį.

Dažnai vėžys klaidingai apibūdinamas kaip pašėlusios ir kraujo ištroškusios ląstelės. Iš tiesų, prasidėjusio vėžio elgesys paprastai būna labai determinuotas. Pirminiai augliai retai tampa mirties priežastimi. Tik vėžiui išplitus po kūną ir kolonizavus kitus organus, kliento perspektyvos smarkiai suprastėja.

Vadinamasis metastazavimas yra gerai aprašytas, nors ir menkai suprastas procesas. Ląstelės migruoja iš pirminio auglio prie kraujagyslių, į kurias įsiskverbia per jų sieneles. Tada, srovės pagautos, cirkuliuoja kraujo tėkmėje, kartais po vieną, kartais trombocitais sulipintos į liliputiškų užkariautojų gaujas. Dalis šių migrantų įstringa plonytėse kraujagyslėse – venulėse ar, tiksliau, rieda kraujagyslės sienele ir išmeta mažyčius molekulinius graibštus, vadinamuosius kadherinus. Taip prisitvirtinę nuo kraujo srovės, jie įsiskverbia į artimiausią organą.

Šio proceso metu ląstelių fizinės savybės dramatiškai pasikeičia. Bendrai žiūrint, vėžio ląstelės, jei palygintume jas su to paties tipo sveikomis ląstelėmis, yra minkštos ir beformės, – tokia transformacija gali paveikti ląstelių judrumą ir padidinti invazyvumą. Vėžio ląstelės puikiai prisitaiko kurtis kituose audiniuose, pakeisdamos užkrečiamo organo tarpląstelinės matricos struktūrą ir fizines savybes, bei užverbuodamos vietines sveikas ląsteles. Yra užuominų, kad pirminis auglys gali iš anksto siųsti cheminius signalus, ruošiančius fizinį ir cheminį pagrindą kolonistams.

Nors metastazavimas atrodo grėsmingai efektyvus, dauguma išbarstytų vėžio ląstelių nesukelia jokių problemų. Didžioji dauguma išmiršta, o išlikusios, prieš tapdamos klestinčiais antriniais augliais, gali snausti metų metus ar net dešimtmečius, kaip atskiros, neaktyvios ląstelės kaulų čiulpuose ar kaip mikrometastazės audiniuose. Būtent todėl daug „išgyvenusių vėžį“ miršta, kai dar labiau supiktybėjęs tas pats vėžys grįžta po metų ar dešimtmečių nuo pirminio auglio pašalinimo.

Atsisakius vaisto sukūrimo svajonės, vėžio plitimas suteikia daug klinikinių intervencijų galimybių. Pavyzdžiui, jei latentinis vėžio laikotarpis būtų pratęstas, tarkime, penkeriopai, daugelis krūties, tiesiosios žarnos ar prostatos vėžių nebekeltų sveikatos problemų. Kaip tai galima pasiekti?

Evoliucinės šaknys

Nereikia žinoti smulkiausių vėžio ląstelių sandaros ypatybių, kad galėtume išsiaiškinti jų elgsenos kontroliavimo būdus. Gerai žinoma, kad ląstelės genų veikimą reguliuoja ne vien cheminiais signalais, bet ir savo mikroaplinkos fizinėmis savybėmis. Jos gali justi jėgas, tarkime, paprastą spaudimą ir šalimais esančių audinių elastingumą. Jos taip pat reaguoja į temperatūrą, elektros laukus, pH, spaudimą ir deguonies koncentraciją. Visi šie kintamieji suteikia galimybes įsiterpti ir stabilizuoti paplitusias vėžines ląsteles. Pavyzdžiui, keletas gydytojų bando gydyti vėžį, naudodami hiperbarinę deguonies terapiją, kur pacientai būna aukšto slėgio barokamerose, pripildytose gryno deguonies, trikdančio vėžio ląstelių metabolizmą.

Į vėžio tyrimus reikėtų įtraukti ir kitų sričių biologus – juk vėžys plačiai paplitęs tarp žinduolių, žuvų, roplių ir netgi augalų. Akivaizdu, vėžys yra neatskiriama pastarųjų milijardų metų daugialąstės gyvybės evoliucijos dalis.

Dauguma normalių ląstelių jau iš karto turi „vėžio instrukcijas“, kurias gali paleisti įvairūs veiksniai ir evoliucines to ištakas turime suprasti taip pat, kaip ir mechanizmo paleidimą. Be to, jau seniai nustatyta, kad yra daug panašumų tarp vėžio ir embriono vystymosi ir kaupiasi duomenys, rodantys, kad kai kurie genai, pasireiškiantys embriogenezės metu, vėl pažadinami vėžyje.

Dabar didžiulėje vėžio tyrimo programoje pilna techninių detalių, bet trūksta supratimo. Performavę pačią koncepciją, galėtume pagaliau išvysti taip bijomos, paženklinančios kiekvieną planetos šeimą, ligos pažabojimo būdus.

technologijos.lt