Quando os besouros do pinheiro invadiram as florestas da América do Norte, eles lançaram um ecossistema delicado em desequilíbrio. As células cancerosas também se comportam como espécies invasoras prejudiciais. Foto do usuário do Flickr Kneale Quayle
Às vezes, pensar em um problema antigo a partir de um novo ângulo refrescante é exatamente o necessário para encontrar esse momento eureka.
O câncer, uma das doenças médicas mais notórias, tem sido estudado intensamente na atual era da medicina moderna. Mas um número crescente de pesquisadores acredita que trazer uma abordagem inovadora para a compreensão da doença pode levar a algumas novas ideias e, talvez, soluções. E o assunto que eles esperam poder servir como uma janela para o estudo do câncer pode surpreendê-lo: a ecologia.
No valor de face, a oncologia e a ecologia parecem muito diferentes. Para começar, um é localizado em células específicas do corpo, enquanto o outro, por definição, abrange todo o globo. Mas ao invés de rotular o câncer como um grupo de células mutantes, como o pensamento vai, devemos ver o câncer como uma ruptura no equilíbrio de um microambiente complexo no corpo humano. Como um besouro invasivo prejudicial que atravessa florestas no Colorado, uma nova doença que explode em populações de pássaros selvagens, ou madeireiros que derrubam partes da floresta amazônica, o câncer lança uma chave de macaco em um sistema equilibrado e plácido.
Essa maneira de pensar faz com que o câncer pareça ainda mais complexo do que já é, mas poderia fornecer insights que, em última instância, tornam o câncer mais tratável, propõem pesquisadores do Moffet Cancer Center em um artigo publicado na revista Interface Focus .
"Einstein é conhecido por ter dito que tudo deve ser feito da maneira mais simples possível, mas não mais simples", escrevem eles. “Acontece que a complexidade tem o seu lugar e, por mais conveniente que seja para os biólogos do câncer estudarem as células tumorais isoladamente, isso faz tanto sentido quanto tentar entender os sapos sem considerar que eles tendem a viver perto de pântanos e se alimentam de insetos. .
Nós tendemos a pensar em câncer apenas em termos de células mutadas, continuam os autores. Mas adotar essa abordagem estreita é como tentar entender por que um sapo tem uma língua grudenta sem levar em conta que os sapos usam suas línguas para pegar insetos. Células cancerosas, da mesma forma, precisam de contexto. Uma célula cancerosa voraz, por exemplo, pode situar-se ao lado de um vaso sanguíneo não por acaso, mas pode obter mais nutrientes e oxigênio para suportar sua divisão ilimitada.
As células cancerígenas devem competir dentro do corpo por nutrientes e outros recursos, assim como os animais que vivem em um ambiente devem competir uns com os outros para sobreviver. Isso significa que o câncer, como qualquer organismo, deve se adaptar ao seu ambiente para prosperar. Os pesquisadores explicam:
Agora está começando a ser amplamente aceito que o câncer não é apenas uma doença genética, mas aquele em que a evolução desempenha um papel crucial. Isso significa que as células tumorais evoluem, se adaptam e mudam o ambiente em que vivem. Aqueles que não o fizerem acabarão por se extinguir. Os que tiverem, terão a chance de invadir e metastatizar. A capacidade de uma célula tumoral de se adaptar a um novo ambiente será assim determinada pelo ambiente e pelas espécies celulares do local original, às quais já se adaptou meticulosamente.
Então, como toda essa teoria pode ser aplicada na vida real? A abordagem ambiental para entender o câncer é tão complexa que descarta experimentos normais; eles poderiam facilmente dar errado com tantos componentes diferentes a serem considerados. Em vez disso, os pesquisadores sugerem se voltar para a matemática e computacional para entender o maior contexto ambiental que leva ao câncer. Os ecologistas usam uma dessas abordagens matemáticas, a teoria dos jogos, como uma forma de estudar a biologia evolutiva e a maneira como os animais interagem:
A força da seleção natural mantém os habitantes do ecossistema focados em otimizar o resultado final: a reprodução a longo prazo. Nos jogos estudados pelos teóricos do jogo evolucionário, os indivíduos competem pelos recursos disponíveis usando uma variedade de estratégias. Essas características e comportamentos, conhecidos como estratégia fenotípica, determinam os vencedores e os perdedores da evolução.
As estratégias comportamentais podem mudar dependendo da natureza do animal e do contexto da situação. Aqui está um exemplo hipotético, baseado no pensamento da teoria dos jogos: se duas hienas estão cavando em uma grande e saborosa carcaça de gnus, elas compartilharão esse recurso com alegria. Mas se dois leões encontrarem a mesma carcaça, eles lutarão pelos direitos exclusivos de comê-la, o que significa que um leão sai vitorioso e recebe todos os espólios de carne, enquanto o outro não recebe comida - e ainda está ferido. Finalmente, se um leão encontra uma hiena na carcaça, a hiena irá se entregar, entregando seus bens ao leão mais forte. Em outras palavras, os jogadores da teoria dos jogos podem reagir de três maneiras, dependendo de quem são e do que está acontecendo: podem compartilhar, lutar ou desistir.
Como um trecho de floresta clara ou uma espécie invasora se espalhando lentamente e deixando um rastro de danos em sua esteira, um tumor, como o acima, afeta e é afetado pelo tecido em seu ambiente circundante. Foto do usuário do Flickr Ed Uthman
Jogos semelhantes podem ser jogados com células tumorais. “Um bom exemplo seria um tumor com células que se afastam quando confrontadas com recursos escassos (móveis) e células que ficam para usá-las (proliferativas)”, escrevem os autores. Para tornar as coisas ainda mais complicadas, no entanto, as células tumorais são conhecidas por mudar seu comportamento à medida que se proliferam e metastatizam por todo o corpo, o que significa que elas poderiam mudar de uma hiena para um leão.
Uma coisa crucial que a teoria dos jogos em nível de ecossistema nos mostra, continua, é que o foco indiscriminado em matar tantas células tumorais quanto possível pode não fornecer o melhor resultado para o paciente. De acordo com os modelos de teoria dos jogos, o eventual resultado a longo prazo do jogo depende de interações específicas entre os jogadores, não do número de jogadores envolvidos. Os Leões continuarão a lutar uns contra os outros por comida, independentemente de dois leões ou 2.000 leões se encontrarem. “Um tratamento baseado exclusivamente na remoção indiscriminada da maioria das células cancerígenas (mas não todas) pode ter apenas um efeito temporário; Como na maioria dos casos, o número original de células tumorais acabará sendo restaurado e ultrapassado ”, escrevem os autores.
Em vez disso, a teoria dos jogos indica que uma alternativa mais eficaz seria baseada na tentativa de mudar as maneiras pelas quais as células interagem umas com as outras e com seu ambiente. Isso pode afetar o comportamento, a força e o sucesso reprodutivo das células, explicam os autores, o que poderia levar à evolução de um tumor em direção a tipos celulares menos agressivos, ou a uma coexistência mais estável com células não cancerosas.
"A visão do ecossistema é, em última análise, holística, que vê a progressão do câncer como um processo que emerge das interações entre múltiplas espécies celulares e interações com o microambiente tumoral", escrevem os autores. “Uma perspectiva do ecossistema nos apresenta implicações intrigantes”, dizem eles, juntamente com uma série de perguntas sobre até que ponto a analogia entre os ecossistemas e o câncer pode ser tomada.
Por exemplo, se as células cancerígenas se espalham como uma espécie invasora através de um ecossistema, que ganho evolutivo é alcançado quando o ecossistema fechado (um corpo) é irreparavelmente danificado (através da morte de uma pessoa) de tal forma que a pestilência também morre? Ao contrário de um vírus, que pode matar seu hospedeiro, mas se espalhar para outros hospedeiros no processo, as próprias células cancerígenas, na maioria das vezes, não têm meios de se espalhar de indivíduo para indivíduo. E as células cancerígenas estão tomando as pistas dos processos impulsionados pela competição ou pela cooperação? Pensando de forma mais proativa, as células não-cancerosas podem ser acionadas para que se comportem como leões e usurpar os recursos das células cancerígenas até que o câncer seja administrável?
Embora a ecologia e a matemática provavelmente não derrotem o câncer por conta própria, a visualização da doença a partir dessa perspectiva poderia permitir aos médicos prever melhor onde as células tumorais do corpo têm as melhores e piores chances de sobrevivência e como evitá-las de forma mais eficaz.
"O cerne da questão é que uma visão ecológica dos tumores não invalida, mas complementa e se baseia em décadas de pesquisa sobre o câncer e, sem dúvida, isso levará a uma melhor compreensão da biologia do câncer e novas e melhoradas terapias", concluem os pesquisadores. . "Precisamos entender corretamente as árvores (por exemplo, cada folha, galho e galho) antes que possamos entender a floresta, mas não podemos ignorar a floresta porque as árvores são muito interessantes por si mesmas."
