Cuando los escarabajos del pino invadieron los bosques de América del Norte, desequilibraron un delicado ecosistema. Las células cancerosas también se comportan como especies invasoras dañinas. Foto del usuario de Flickr Kneale Quayle
A veces, pensar en un viejo problema desde un nuevo ángulo refrescante es justo lo que se necesita para encontrar ese momento eureka.
El cáncer, una de las enfermedades médicas más notorias, se ha estudiado intensamente en la era actual de la medicina moderna. Pero un número cada vez mayor de investigadores piensa que brindar un enfoque nuevo y listo para usar para comprender la enfermedad puede conducir a algunas ideas nuevas y, tal vez, a soluciones. Y el tema que esperan pueda servir como una ventana al estudio del cáncer puede sorprenderlo: ecología.
A primera vista, la oncología y la ecología parecen muy diferentes. Para empezar, uno está localizado en células específicas del cuerpo, mientras que el otro, por definición, abarca todo el globo. Pero en lugar de etiquetar el cáncer como un grupo de células mutadas, como se piensa, deberíamos ver el cáncer como una interrupción en el equilibrio de un microambiente complejo en el cuerpo humano. Al igual que un escarabajo invasor dañino que se abre camino a través de los bosques en Colorado, una nueva enfermedad que estalla en poblaciones de aves silvestres, o taladores que cortan partes de la selva amazónica, el cáncer arroja una llave inglesa en un sistema equilibrado y plácido.
Esta forma de pensar hace que el cáncer parezca aún más complejo de lo que ya es, pero podría proporcionar información que finalmente lo haga más tratable, proponen investigadores del Moffet Cancer Center en un artículo publicado en la revista Interface Focus .
"Se sabe que Einstein dijo que todo debería hacerse lo más simple posible, pero no más simple", escriben. "Resulta que la complejidad tiene su lugar y, tan conveniente como sería para los biólogos del cáncer estudiar las células tumorales de manera aislada, eso tiene tanto sentido como tratar de entender a las ranas sin considerar que tienden a vivir cerca de pantanos y comer insectos". . "
Tendemos a pensar en el cáncer solo en términos de células mutadas, continúan los autores. Pero adoptar este enfoque estrecho es como tratar de entender por qué una rana tiene una lengua pegajosa sin tener en cuenta que las ranas usan su lengua para atrapar insectos. Las células cancerosas, asimismo, necesitan contexto. Una célula cancerosa voraz, por ejemplo, puede ubicarse al lado de un vaso sanguíneo no por casualidad, sino que puede obtener más nutrientes y oxígeno para apoyar su división ilimitada.
Las células cancerosas deben competir dentro del cuerpo por nutrientes y otros recursos, al igual que los animales que viven en un entorno deben competir entre sí para sobrevivir. Esto significa que el cáncer, como cualquier organismo, debe adaptarse a su entorno para prosperar. Los investigadores explican:
Ahora está comenzando a ser ampliamente aceptado que el cáncer no es solo una enfermedad genética, sino aquella en la que la evolución juega un papel crucial. Esto significa que las células tumorales evolucionan, se adaptan y cambian el entorno en el que viven. Los que no lo hagan se extinguirán en última instancia. Los que lo hagan tendrán la oportunidad de invadir y hacer metástasis. La capacidad de una célula tumoral para adaptarse a un nuevo entorno estará así determinada por el entorno y las especies celulares del sitio original, al que ya se ha adaptado minuciosamente.
Entonces, ¿cómo se puede aplicar toda esta teoría en la vida real? El enfoque ambiental para comprender el cáncer es tan complejo que descarta los experimentos normales; fácilmente podrían salir mal con tantos componentes diferentes a considerar. En cambio, los investigadores sugieren recurrir a las matemáticas y la computación para comprender el gran contexto ambiental que conduce al cáncer. Los ecologistas utilizan uno de estos enfoques matemáticos, la teoría de juegos, como una forma de estudiar la biología evolutiva y la forma en que los animales interactúan:
La fuerza de la selección natural mantiene a los habitantes del ecosistema enfocados en optimizar el resultado final: la reproducción a largo plazo. En los juegos estudiados por los teóricos del juego evolutivo, los individuos compiten por los recursos disponibles utilizando una variedad de estrategias. Estas características y comportamientos, conocidos como la estrategia fenotípica, determinan los ganadores y perdedores de la evolución.
Las estrategias de comportamiento pueden cambiar dependiendo tanto de la naturaleza de un animal como del contexto de la situación. Aquí hay un ejemplo hipotético, basado en el pensamiento de la teoría de juegos: si dos hienas están cavando en un cuerpo grande y sabroso de ñus, compartirán felizmente ese recurso. Pero si dos leones encuentran el mismo cadáver, lucharán por los derechos exclusivos para comerlo, lo que significa que un león sale victorioso y se lleva todo el botín carnoso, mientras que el otro no obtiene comida, además está herido. Finalmente, si un león se encuentra con una hiena en el cadáver, la hiena saldrá corriendo, entregando sus bienes al león más fuerte. En otras palabras, los jugadores de teoría de juegos pueden reaccionar de una de tres maneras, dependiendo de quiénes son y qué está pasando: pueden compartir, pelear o perder.
Al igual que una franja de selva bien definida o una especie invasora que se extiende lentamente y deja un rastro de daño a su paso, un tumor, como el anterior, afecta y es afectado por el tejido en su entorno circundante. Foto del usuario de Flickr Ed Uthman
Se pueden jugar juegos similares con células tumorales. "Un buen ejemplo sería un tumor con células que se alejan cuando se enfrentan a recursos escasos (móviles) y células que se quedan para usarlas (proliferativas)", escriben los autores. Sin embargo, para complicar aún más las cosas, se sabe que las células tumorales cambian su comportamiento a medida que proliferan y hacen metástasis en todo el cuerpo, lo que significa que podrían cambiar de una hiena a un león.
Una cosa crucial que la teoría de juegos a nivel de ecosistema nos muestra, continúan, es que enfocarse indiscriminadamente en matar tantas células tumorales como sea posible podría no proporcionar el mejor resultado para el paciente. De acuerdo con los modelos de teoría de juegos, el resultado final a largo plazo del juego depende de las interacciones específicas entre los jugadores, no del número de jugadores involucrados. Los leones continuarán luchando entre sí por comida, independientemente de si dos leones o 2.000 leones se encuentran. “Un tratamiento basado exclusivamente en la eliminación indiscriminada de la mayoría (pero no de todas) las células cancerosas solo puede tener un efecto temporal; como en la mayoría de los casos, el número original de células tumorales eventualmente será restaurado y excedido ”, escriben los autores.
En cambio, la teoría de juegos indica que una alternativa más efectiva se basaría en tratar de cambiar las formas en que las células interactúan entre sí y con su entorno. Esto puede afectar el comportamiento de las células, la fuerza y el éxito reproductivo, explican los autores, lo que podría impulsar la evolución de un tumor hacia tipos de células menos agresivas, o hacia una coexistencia más estable con células no cancerosas.
"La visión del ecosistema es, en última instancia, holística y ve la progresión del cáncer como un proceso que emerge de las interacciones entre múltiples especies celulares y las interacciones con el microambiente tumoral", escriben los autores. "Una perspectiva del ecosistema nos presenta implicaciones intrigantes", dicen, junto con una serie de preguntas sobre hasta qué punto puede llevarse la analogía entre los ecosistemas y el cáncer.
Por ejemplo, si las células cancerosas se propagan como una especie invasora a través de un ecosistema, ¿qué ganancia evolutiva se logra cuando el ecosistema cerrado (un cuerpo) se daña irreparablemente (a través de la muerte de una persona) de modo que la peste también muere? A diferencia de un virus, que puede matar a su huésped pero propagarse a otros huéspedes en el proceso, las células cancerosas mismas, en su mayor parte, no tienen medios para propagarse de un individuo a otro. ¿Y las células cancerosas se inspiran en procesos impulsados por la competencia o la cooperación? Pensando más proactivamente, ¿pueden activarse las células no cancerosas para que se comporten como leones y usurpen los recursos de las células cancerosas hasta que el cáncer sea manejable?
Si bien la ecología y las matemáticas probablemente no derrotarán al cáncer por sí mismas, ver la enfermedad desde esta perspectiva podría permitir a los médicos predecir mejor en qué parte del cuerpo las células tumorales tienen las mejores y peores posibilidades de supervivencia, y cómo prevenir de manera más efectiva que proliferen.
"El meollo del asunto es que una visión ecológica de los tumores no invalida sino que complementa y se basa en décadas de investigación del cáncer y, sin duda, esto conducirá a una mejor comprensión de la biología del cáncer y a nuevas y mejores terapias", concluyen los investigadores . "Necesitamos entender adecuadamente los árboles (por ejemplo, cada hoja, rama y rama) antes de poder entender el bosque, pero no podemos permitirnos ignorarlo porque los árboles son muy interesantes por sí mismos".
